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Gegenstand der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Dichtungen, die in den Ausstattungsteilen im Uhrenbau verwendet werden.
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Technischer Hintergrund
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Die Ausstattungsteile wie etwa die Ventile, die Korrektoren, die Drücker oder auch die Kronen sind mit Dichtungen versehen, die das Sicherstellen der Dichtigkeit zwischen der Außenseite und der Innenseite des Uhrengehäuses ermöglichen. Diese Dichtungen werden häufig aus einem NBR- oder HNBR-Elastomermaterial hergestellt, die unter Auslieferungsbedingungen geschmiert sind, um ihre Reibung bei der Verwendung zu begrenzen. Im Verlauf der Zeit infolge der Alterung oder auch in Kontakt mit Reinigungsprodukten oder Wasser verschwindet das Schmiermittel gewöhnlich, was zu einer Erhöhung des Reibungskoeffizienten und gleichzeitig zu einer Veränderung des Verhaltens des Betätigers führt. Somit wird eine Erhöhung des Reibungskoeffizienten von 10 auf 70 % zwischen der Dichtung und dem Korrektorrohr beobachtet, was die Rückkehr des Kopfs des Korrektors in seine Ruheposition nach Beanspruchung beeinträchtigen kann. In ähnlicher Weise kann der Druck, der zum Betätigen des Drückers erforderlich ist, oder das Anzugsmoment der Krone infolge der Erhöhung der Reibung verstärkt werden. Im Fall der Ventile kann die fehlende Nutzung zu einem Kleben der Dichtung am Schaft des Ventils führen, was zu einer Erhöhung des Öffnungsdrucks des Ventils mit Druckwerten führt, die von 0,5 auf 6,0 bar Helium steigen können. Im Fall der Kronen und Drücker, wobei die Schmierung am Ende des Herstellungsprozesses ausgeführt wird, d. h. bei der Montage, können sich außerdem Partikel an die Schmiermittelschicht heften, was einen Verlust der Dichtigkeit des Produkts hervorruft. Waschen ist nicht möglich, da es das Schmiermittel entfernen würde und eine neue Schmierung kein zuverlässiges Ergebnis liefert.
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In jedem Fall führt die Änderung der Schmierschicht der Dichtung zu einem über die Zeit variablen und folglich wenig zuverlässigen Verhalten des Betätigers. Um diese Nachteile zu beheben, kann sich das Herstellen einer Dichtung mit Materialien mit intrinsischen schmierenden Eigenschaften wie Teflon (PTFE), Molybdändisulfid oder auch Graphit als vorteilhaft erweisen. Diese Materialien sind jedoch teuer und in kleinen Abmessungen für die Uhrenindustrie schwierig herzustellen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Um die vorstehend genannten Nachteile zu beheben, hat die vorliegende Erfindung die Hauptaufgabe, eine Dichtung mit einem niedrigen und über die Zeit stabilen Reibungskoeffizienten im Einsatz zu schaffen, ohne dass eine Schmiermittelschicht oder ein Material mit intrinsischen Schmiermitteleigenschaften verwendet werden muss.
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Dazu schlägt die vorliegende Erfindung die Verwendung einer Dichtung im Inneren des Ausstattungsteils vor, die auf ihrer äußersten Oberfläche einer Ionenimplantationsbehandlung unterzogen wurde.
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Durch die Ionenimplantationsbehandlung wird der Reibungskoeffizient auf einem im Wesentlichen konstanten Wert über die Lebensdauer des Produkts mit folglich einem stabilen und zuverlässigen Verhalten des Betätigers über die Zeit gehalten.
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In Bezug auf eine nicht geschmierte Dichtung, die mit einem gleichen Basismaterial hergestellt ist, wird der Reibungskoeffizient der Dichtung, die der lonenimplantationsbehandlung allein unterzogen wird, um mehrere zehn Prozent mit von 10 bis 70 % verringerten Werten gemäß der Ionendosis reduziert.
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Die Bedingungen zur Ausführung dieser Behandlung, insbesondere der Arbeit unter Hochvakuum und bei niedriger Temperatur, machen daraus eine besonders geeignete Technik, die an eine Uhrenanwendung angepasst ist. Diese Behandlung weist als weiteren Vorteil auf, dass sie zu keiner geometrischen Veränderung der Dichtung bei ihrer Behandlung führt. Ebenso ist die vorgeschlagene Behandlung kein Überzug und führt infolgedessen nicht zur Bildung von Trümmern oder Abschälproblemen bei der Verwendung.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus den in den Ansprüchen angegebenen Merkmalen, aus der detaillierten Beschreibung der Erfindung, die nachstehend mit Hilfe der beigefügten Zeichnungen dargestellt wird, die aber als keineswegs beschränkende Beispiele angegeben werden.
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Figurenliste
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- Die 1 bis 4 zeigen jeweils eine Halbschnittansicht eines Korrektors, eines Drückers, einer Krone und eines Ventils, die mit einer Dichtung ausgestattet sind, die gemäß der Erfindung einer Ionenimplantationsbehandlung an der äußersten Oberfläche unterzogen wurde.
- 5 zeigt schematisch eine Teilansicht einer Dichtung gemäß der Erfindung mit einer Schicht von Ionen, die auf einer äußersten Oberfläche implantiert sind.
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Ausführliche Beschreibung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf thermoplastische oder elastomere Dichtungen, insbesondere aus Butadien-Acrylnitril (NBR) und aus hydriertem Butadien-Acrylnitril (HBNR), bestimmt zur Verwendung in einem Uhrenausstattungsteil, um seine Dichtigkeit sicherzustellen. Die Dichtung kann verschiedene Formen aufweisen. Sie kann als O-Ring mit einem ovalen oder kreisförmigen Querschnitt, oder flach, axial oder mit Lippen ausgebildet sein.
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Gemäß der Erfindung wird die Dichtung, die Endabmessungen aufweist, die für die jeweilige Anwendung erforderlich sind, vor der Montage innerhalb des Ausstattungsteils einer Behandlung ihrer äußersten Oberfläche unterzogen, die es ermöglicht, bei ihrer Verwendung ihren Reibungskoeffizienten zu verringern, ferner werden die Probleme eines Klebens der Dichtung vermieden. Dazu wird die Dichtung einem lonenimplantationsverfahren unterzogen, das darin besteht, in einer Vakuumkammer (< 10-5 mb) bei hoher Energie die Oberfläche eines Materials mit Ionen zu beschießen. Wird die Behandlung bei einer Temperatur unter 100 °C ausgeführt, modifiziert diese die Struktur des Materials auf eine Tiefe, die geringer ist als 15 µm, was eine Veränderung der Oberflächeneigenschaften bewirkt.
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Als Ionen werden Ionen ausgewählt, die von der Ionisation eines Gases wie beispielsweise N2, Ar, O2, He usw. oder ihrem Gemisch stammen. Für die Anwendung, die in der vorliegenden Erfindung angestrebt wird, fällt die Wahl vorzugsweise auf die Ionen, die von N2 stammen. Für die Dichtungen aus NBR und HNBR werden die Ionen mit einer Energie zwischen 25 und 200 keV und vorzugsweise zwischen 25 und 100 keV beschleunigt. Die Ionendosis liegt vorzugsweise zwischen 1013 und 1016 Ionen/cm2, kann jedoch bis 1017 Ionen/cm2 betragen, wenn eine dichtere Füllung erwünscht ist. Die Implantationstiefe liegt typischerweise zwischen 5 und 10 µm.
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Die Dichtung 1 gemäß der Erfindung kann in einem Korrektor 2, einem Drücker 3, einer Krone 4 oder auch einem Heliumventil 5 verwendet werden, wie jeweils in den 1 bis 4 dargestellt. Herkömmlich wird die Dichtung 1 angeordnet zwischen einem Element 6, das in Bezug auf das Uhrengehäuse feststehend montiert werden soll, wie einem Rohr, und einem betätigbaren Element 7, das in Bezug auf das feststehende Element beweglich ist, wie einem Schaft für das Ventil 5 und den Drücker 3 oder einem Kopf für den Korrektor 2 und die Krone 4. Abhängig von der Montage der Dichtung kann die Reibung bei der Verwendung zwischen der Dichtung 1 und dem beweglichen Element 7 (2 bis 4) oder zwischen der Dichtung 1 und dem feststehenden Element 6 (1) ausgeübt werden. Gemäß der Erfindung kann die Ionenimplantation auf der ganzen Oberfläche der Dichtung oder in selektiver Weise auf dem Abschnitt der Oberfläche, der bei dem Einsatz der Reibung ausgesetzt ist, ausgeführt sein.
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5 stellt schematisch mit Hilfe einer Teilansicht eine Dichtung 1 gemäß der Erfindung mit einer Schicht von Ionen dar, die in die Oberfläche des Basismaterials 9 implantiert 8 sind.
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In besonders bevorzugter Weise wird die Dichtung nur dieser Ionenimplantationsbehandlung unterzogen, ohne auf eine Schmiermittelschicht zurückzugreifen. Die vorliegende Erfindung schließt es jedoch nicht aus, die Ionenimplantationsbehandlung mit einer zusätzlichen Schmiermittelschicht zu kombinieren.
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Bezugszeichenliste
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- (1)
- Dichtung
- (2)
- Korrektor
- (3)
- Drücker
- (4)
- Krone
- (5)
- Heliumventil
- (6)
- bezogen auf das Uhrengehäuse feststehendes Element, wie das Rohr
- (7)
- bezogen auf das Uhrengehäuse bewegliches Element, wie der Druckknopf oder der Schaft
- (8)
- Schicht mit Ionenimplantation an der Oberfläche des Basismaterials
- (9)
- Basismaterial
