DE3600186A1 - Selbstbefestigendes mittel und selbstbefestigendes schraubenmaterial - Google Patents
Selbstbefestigendes mittel und selbstbefestigendes schraubenmaterialInfo
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Description
Beschreibung
Selbstbefestigendes Mittel und selbstbefestigendes
Schraubenmaterial
Die vorliegende Erfindung betrifft ein selbstbefestigendes Mittel, das dem Schraubenmaterial die Fähigkeit eines
abdichtenden Verschlusses bei der Einstellung verleiht, wenn es auf die Schraubenoberfläche aufgebracht wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein selbstbefestigendes
Schraubenmaterial, das durch die Anwendung des selbstbefestigenden Mittels hergestellt wird.
Um das Lösen einer Befestigungsschraube zu vermeiden, ist es bisher eine weithin verbreitete Praxis gewesen, die
Oberfläche der Schraube mit einem schmelzbaren Material zu überziehen oder an diese anzuschmelzen, um die Oberfläche
der befestigten Schraube zu verkleben. Dies war ein wirtschaftliches Verfahren und bewirkte eine feste
Verbindung.
Nachfolgend werden Beispiele für diese Maßnahmen angegeben
1) Ausnehmungen sind mechanisch aus der Oberfläche der
Schrauben ausgenommen und diese Ausnehmungen werden mit 25
einem thermoplastischen Kunstharz verfüllt.
2) Ein kleiner Teil des thermoplastischen Kunstharzes ist über die Oberfläche der Schraube gezogen und ein Ver-
klebungsabschnitt des thermoplastischen Kunstharzes ist 30
rundherum am die Schraubenoberfläche ausgebildet.
3) Die Schraubenoberfläche wird erwärmt und ein thermoplastisches Kunstharzpulver wird auf die Schraubenoberfläche
gesprüht.
4) Die Schraubenoberfläche wird zuerst chemisch oder mechanisch
behandelt und anschließend wird auf die rauhe Schraubenoberfläche für eine Verklebung ein thermoplastisches
Kunstharz aufgeschmolzen.
5
5
Bei all den vorgenannten Beispielen mit Ausnahme des Falles, wo ein Grundiervorgang, eine mechanische oder chemische
Vorbehandlung vorher abgeschlossen wird, oder, mit anderen Worten, bei dem eine erste Vorbehandlung abgeschlossen ist,
bevor eine zweite Behandlung mit dem thermoplastischen Kunstharz erfolgt, gibt es Schwierigkeiten, eine hinreichende
Selbstbefestigungsfähigkeit auszubilden.
Schwierigkeiten bereitet auch die Verfahrensführung, die erforderlich ist, um die erste Vorbehandlung auszuführen.
Bei den vorerwähnten Verfahren ist die Wirkung des Grundierverfahrens effektiv und wird bevorzugt. Bedingt jedoch durch
das vergleichsweise teuere Grundiermittel, das über die ganze Schraubenoberfläche verteilt werden muß, tritt jedoch
ein erheblicher Zeit- und Materialverlust auf.
Außerdem besteht die Gefahr, daß, wenn das Grundiermittel über die gesamte Schraubenoberfläche verteilt wird, Undichtigkeiten
in der Grenzschicht zwischen dem Grundiermittel und dem thermoplastischen Kunstharz auftreten, die die Abdichtung
zerstören.
Ein erstes Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein selbstbefestigendes Mittel zu schaffen, das in der Lage
ist, eine gleiche oder eine höhere Klebfestigkeit im Vergleich zur Anwendung eines Grundierverfahrens zu schaffen,
so daß keine Notwendigkeit besteht, länger eine Grundiervorbehandlung der Schraube auszuführen.
Ein zweites Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein selbstbefestigendes Schraubenmaterial zu schaffen, das
eine feste Verbindung zwischen der Schraubenoberfläche und
dem selbstbefestigenden Mittel aufweist.
Zur Lösung der vorgenannten Ziele schafft die Erfindung ein selbstbefestigendes Mittel, das eine Mischung aus einem
ersten Material zur Erreichung der selbstbefestigenden Funktion der Schraubenoberfläche und aus einem zweiten Material
ist, welches das erste Material dazu bringt, an der Schraubenoberfläche zu haften.
Außerdem sieht die Erfindung ein pulverisiertes, selbstbefestigendes
Mittel vor, bestehend aus einem ersten Material von Polyamid oder Copolyamid und einem zweiten Material,
welches das erste Material veranlaßt, an der Schraubenoberfläche zu haften, wobei das erste und das zweite Material
kombiniert und in einem flüchtigen Lösungsmittel gemischt und in diesem dispergiert sind. Nachdem die Lösung getrocknet
ist, werden die festen Bestandteile pulverisiert. Zusätzlich wird ein selbstbefestigendes Schraubenmaterial
hergestellt, indem das pulverisierte, selbstbefestigende Mittel erwärmt und dann in geschmolzenem Zustand auf zumindest
einen Teil der vorerwähnten Schraubenoberfläche für eine Verklebung aufgebracht wird.
Außerdem werden pulversisiertes Nylon und ein Klebemittel miteinander vermischt. Das Klebemittel wird als überzug der
pulverisierten Nylonoberfläche verwendet, um auf diese Weise ein pulverisiertes selbstbefestigendes Mittel herzustellen.
Dieses pulverisierte, selbstbefestigende Mittel wird zumindest auf einen Teil der Schraubenoberfläche verteilt
und verschweißt, mit anderen Worten, es wird erwärmt und für eine Verklebung geschmolzen. Auf diese Weise wird
das selbstbefestigende Schraubenmaterial hergestellt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. In
diesen zeigen:
Fig. 1 und 2 Blockdiagramme, die die Bildung des selbstbefestigenden
Materiales veranschaulichen, 5
Fig. 3 eine Seitenansicht, die die elliptische Form des selbstbefestigenden Mittels auf den Gewindegängen
einer Sechskantschraube zeigt,
Fig. 4 eine Vorderansicht, die die elliptische Form des
selbstbefestigenden Mittels auf den Gewindegängen einer Sechskantschraube zeigt,
Fig. 5 eine Vorderansicht, die die Umfangs-Ringform des
selbstbefestigenden Mittels auf den Gewindegängen einer Einstellschraube zeigt,
Fig. 6 eine Seitenansicht, die die Umfangs-Ringform des selbstbefestigenden Mittels auf den Gewindegängen
einer Sechskantschraube zeigt,
Fig. 7 eine Teilschnitt- und Seitenansicht, die den Selbstbefestigungszustand
zeigt,
Fig. 8 eine Teilschnitt- und Seitenansicht, die die Einstellung einer Spannvorrichtung zeigt, und
Fig. 9 eine Schnittdarstellung einer Flüssigkeitsdichtung.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Anwendung der vorliegenden Erfindung angegeben, wobei zwei verschiedene
Mischungsverfahren erläutert sind.
I. Ausführungsbeispiel der Dispersion und Mischung eines 35
ersten und zweiten Materials in einem Lösungsmittel.
In diesen Beispielen werden das erste Material aus Polyamid oder Copolyamid und das zweite Material, daß das erste
Material mit einer Affinität für die Schraubenoberfläche versieht, in einem flüchtigen Lösungsmittel gelöst und miteinander
vermischt.
Das erste Material, das den Hauptbestandteil des selbstbefestigenden
Mittels bildet, besteht z.B. aus Nylon 6, Nylon 6/6, Nylon 6/10, Nylon 8, Nylon 11, Nylon 12 oder
einem Copolymeren dieser Materialien.
Bei der Auswahl des richtigen Nylontypes muß berücksichtigt werden, ob der Schmelzpunkt vergleichsweise niedriger ist
als die Lösungstemperatur und ob eine leichte Herstellung ohne komplizierte Wärmesteuerung möglich ist. Auch während
des Schmelzens und Auseinanderlaufens muß eine richtige Viskosität herrschen, um zu große Formänderungen zu vermeiden
und eine gute Haftfähigkeit an der Schraube zu gewährleisten. Außerdem sollte die Wasseraufnahmefähigkeit
des Nylons klein sein und dieses eine hohe Kratzfestigkeit aufweisen. Es sollte flexibel sein und eine erhöhte
Schlagfestigkeit und Lebensdauer aufweisen. Seine Härte und Festigkeit sollte hoch und mit einer guten Elastizität
kombiniert sein. Das Material sollte gegenüber Chemikalien resistent sein und einen kleinen Reibungsbeiwert haben, um
eine gute Verschleißfestigkeit zu besitzen. Nylon 11 oder Nylon 12 oder ein Copolymer kann eingesetzt werden, dies
sind jedoch nicht die einzigen Möglichkeiten.
Der Durchmesser der Teilchen des pulverisierten Nylons sollte zwischen 10 und 500 μηι liegen, vorzugsweise zwischen
30 und 300 μΐη.
Im Zusammenhang mit dem Einsatz von Nylon mit den oben erwähnten Eigenschaften kann als zweites Material in dem
selbstbefestigenden Mittel wirksam verwendet werden:
(A) Eine Epoxidharz-Phenolharz-Mischung,
(B) eine organische Mischung mit Epox dharz und einer organischen Siliconverbindung mit einer Aminobasis, Epoxidbasis
oder Oxiranbasis,
(C) eine Mischung, bestehend aus einer Zusammensetzung nach Punkt (B) mit einem zu dieser hinzugefügten Aminokunstharz,
(D) eine Epoxidharz-Titanat-Mischung.
(D) eine Epoxidharz-Titanat-Mischung.
Diese Mischungen sind wirksam, insbesondere diejenigen nach
den Absätzen (B) und (C).
Das Epoxidharz, das in der Mischung des zweiten Materials
verwendet wird, ist ein Bisphenol-Typ A-Epoxidharz, mit einem mittleren Molekulargewicht von 800 oder mehr. Sehr gut sind z.B. die Expoxidharze Epicote 1004, 1007 und 1009 die von
der Firma Shell hergestellt werden. Epicote 1007 mit einem mittleren Molekulargewicht von 2900 ist dabei das beste.
verwendet wird, ist ein Bisphenol-Typ A-Epoxidharz, mit einem mittleren Molekulargewicht von 800 oder mehr. Sehr gut sind z.B. die Expoxidharze Epicote 1004, 1007 und 1009 die von
der Firma Shell hergestellt werden. Epicote 1007 mit einem mittleren Molekulargewicht von 2900 ist dabei das beste.
Das Phenolharz, das in Kombination mit dem Epoxidharz verwendet wird, kann vorzugsweise Phenolharz oder durch Cresol
modifiziertes Phenolharz sein. Das Gewichtsverhältnis
dieser Mischung sollte einen Teil Epoxidharz zu 0,5 bis
2 Teilen Phenolharz sein.
dieser Mischung sollte einen Teil Epoxidharz zu 0,5 bis
2 Teilen Phenolharz sein.
Die organische Siliconverbindung mit einer Aminobasis, die zu dem Epoxidharz hinzugefügt wird, ist eine organische
Siliconverbindung, die eine Aminobasis enthält, z.B.^-
Aminopropyltriethoxysilan, N + ß-Aminoethyl + Jf -Aminopro-
Siliconverbindung, die eine Aminobasis enthält, z.B.^-
Aminopropyltriethoxysilan, N + ß-Aminoethyl + Jf -Aminopro-
pyltrimethoxysilan,^ -Aminopropyltrimethoxysilan usw. Es
kann auch eine organische Siliconverbindung benutzt werden, die eine Epoxid- oder Oxiranbasis enthält, z.B.^ -Glycidoxypropyltrimethoxysilan,^" + ß-Methylglycidoxy + Propyltrimethoxysilan.
kann auch eine organische Siliconverbindung benutzt werden, die eine Epoxid- oder Oxiranbasis enthält, z.B.^ -Glycidoxypropyltrimethoxysilan,^" + ß-Methylglycidoxy + Propyltrimethoxysilan.
Das Gewichtsverhältnis der organischen Siliconverbindung zu
Idem Epoxidharz, zu dem diese hinzugefügt wird, sollte ein
Teil organische Siliconverbindung zu 2 bis 50 Teilen Epoxidharz sein. Außerdem wird eine Mischung von einem Teil organische
Siliconverbindung mit 5 bis 20 Teilen Epoxidharz bevorzugt.
Beispiele des flüchtigen Lösungsmittels, das in dem selbstbefestigenden
Mittel verwendet wird, sind Benzol, Toluol, Xylolharz usw., die aromatische Lösungsmittel sind, ferner
1-2-4-Trichlorethylen, 1-1-1-Trichlorethan usw., die Chlor-Lösungsmittel
sind, und Aceton, Methyl-Ethyl-Keton usw., die Keton-Lösungsmittel sind. Diese Lösungsmittel können
für die Lösung des ersten und zweiten Materials verwendet werden. Es wird bevorzugt, ein Lösungsmittel zu verwenden,
daß das zweite Material löst, ohne daß dies jedoch eines der vorgenannten Lösungsmittel sein muß.
Das selbstbefestigende Mittel wird durch Verteilung des ersten und zweiten Materials in dem flüchtigen Lösungsmittel
hergestellt. Dieser selbstbefestigende Klebstoff wird dann auf die Oberfläche der Schraube aufgebracht und gleichzeitig
mit dem Trocknen des Lösungsmittels oder nachdem das Lösungsmittel getrocknet ist, im Falle, daß Wärme angewandt
wird, wird die Oberfläche durch das zweite Material so bearbeitet und ausgebildet, als wäre ein Grundierungsvorgang
ausgeführt worden. Das erste, aus Nylon gebildete Material ist anschließend fest mit der Schraubenoberfläche verbunden.
In den Fig. 3 bis 6 sind Beispiele einer Schraube dargestellt, die als Schraubenmaterial verwendet wird, so daß
diese ein Beispiel des selbstbefestigenden Schraubenmaterials verdeutlichen.
Figur 3 zeigt, wie das selbstbefestigende Mittel 17 in elliptischer Form auf den Gewindeteil 15 einer Sechskantschraube
13 aufgebracht worden ist. Figur 4 zeigt das
gleiche selbstbefestigende Mittel 17, verteilt auf der Schraube 19. Figur 5 zeigt, wie das selbstbefestigende Mitteil
17 über einen vollständigen Ringabschnitt des Gewindes 15 einer Einstellschraube 21 aufgebracht ist. Figur 6 zeigt,
wie die selbstbefestigende Mittelverbindung auf einer Sechskantschraube 13 in gleicher Weise, wie dies bereits in
Fig. 5 gezeigt worden ist, aufgebracht ist.
Als Vorbehandlung, sollte ein Entfettungsvorgang unter Ver-Wendung
von Trichlorethylen oder ähnlichem ausreichend sein. Das Schraubenmaterial kann Eisen, Kupfer, Messing, rostfreier
Stahl oder ein anderes sein und kann verchromt, verzinkt, chromatisiert, vernickelt oder auf andere Weise vergütet
sein.
Nachdem das vorbeschriebene selbstbefestigende Mittel, wie
in den Fig. 3 bis 6 gezeigt, auf das Schraubenmaterial aufgebracht ist, wird während des Trockungszeitraumes oder
nachdem die Trocknung abgeschlossen ist, Wärme angewandt.
Figur 7 zeigt ein Beispiel der selbstbefestigenden Wirkung. Es zeigt die Schraube 19 mit dem selbstbefestigenden Mittel,
wenn diese in ein Mutterngewinde eines Grundmaterials 23 geschraubt ist, um die Platte 25 zu befestigen. Die Schraube
ist fest selbstbefestigt durch das selbstbefestigende Mittel 17. Figur 8 zeigt eine Einstellschraube 27, wenn diese in
ein Mutterngewinde eines Grundmaterials 25 eingeschraubt ist. Das Ende der Schraube 27 wird verwendet, um die Lage
des Hebels 29 durch die auf diesen ausgeübte Kraft der Feder 31 einzustellen.
Figur 9 zeigt ein Beispiel der Dichtungswirkung des Klebemittels. Die Zylinderschraube 13, an der das selbstbefestigende
Mittel ringsum um den Umfang mehrerer Gewindegänge angewandt ist, ist in die Bodenfläche eines Behälters 33
(z.B. eines Ölbehälters) eingeschraubt und dazu verwendet,
die Flüssigkeit (öl) darin abzudichten. Der Inhalt des Behälters
muß nicht unbedingt flüssig sein, sondern kann irgendein Fluid, wie z.B. Luft etc. sein. Aus Fig. 9 wird
ferner deutlich, daß das selbstbefestigende Mittel anstelle eines Dichtungsbandes verwendet werden könnte, z.B. bei dem
Gewinde eines Wasserhahnes.
In dem Methyl-Ethyl-Ketonlösungsmittel wurden als erste
Bestandteile 100 Teile Nylon 11, 5 Teile Epoxidharz und 3 Teile Isocyanat dispergiert. Diese Mischung wurde in den
Spalt zwischen den metallischen Oberflächen eingefüllt und getrocknet und anschließend wurde 30 Minuten lang eine Erwärmung
von 22O0C zum Verschweißen angewandt. Danach wurde
die Scherbelastungsfestigkeit des Klebers getestet. Die Ergebnisse zeigten, daß die durchschnittliche Scherfestigkeit
des Klebers 217 kg/cm betrug, wenn lediglich ein Nylonbestandteil dispergiert wurde, daß aber bei diesem
Experiment eine durchschnittliche Scherfestigkeit des
Klebers von 3^1 kg/cm gefunden wurde.
Nachdem eine verchromte M8-Schraube der Klasse JIS 2 mit Trichlorethylen behandelt worden war, wurde in dem Lösungsmittel
eine Mischung von folgender Gewichtszusammßnsetzung dispergiert und diese Lösung auf die Schraubenoberfläche
aufgebracht: 100 Teile Nylon 11, 5 Teile Epicote1007 und
3 Teile Isocyanat-AP-Rohstoff. Nach einer Blastrocknung
„0 wurde 30 Minuten lang Wärme von 22O0C angewandt und der
Kleber so auf die Schraubenoberfläche aufgetragen.
Die so vorbehandelte Schraube wurde dann in eine Mutter eingeschraubt und das Drehmoment während des Einschraubens
Q und Herausschraubens (Lösens) der Schraube gemessen. Die
mittleren, gemessenen Drehmomentwerte zu den Zeitpunkten 1 bis 5 während des Einschraubens der Schraube wurden zu
55, ^O, 30, 25 und 20 kg · cm geraessen. Die Werte, die während
des Herausschraubens der Schraube gemessen wurden, ergaben sich zu 50, 37, 28, 22 und 18 kg - cm. Es war möglich,
die Schraube wiederholt 5 mal zu verwenden, wobei die JASO-Standards (F-106-74; Lösen und Befestigen von Sechskantmuttern
im Fahrzeugbau), erfüllt wurden.
In bezug auf die obere und untere Temperaturfestigkeit des Klebers wurde gefunden, daß dieser in einem Bereich von
-5O0C bis 12O0C hinreichend verwendungsfähig ist. Es wurde
außerdem ermittelt, daß die Resistenz gegenüber Chemikalien und der Außenatmosphäre des Klebers derjenigen von Nylon
entsprach.
Wie oben gezeigt, ist das selbstbefestigende Mittel eine Flüssigkeit, jedoch kann diese getrocknet werden und als
pulverisiertes, selbstbefestigendes Mittel verwendet werden, das auf eine erwärmte Schraubenoberfläche aufgeschmolzen
ist, um auf diese Weise ein selbstbefestigendes Schraubenmaterial herzustellen.
Die Anwendung des puverisierten, selbstbefestigenden Mittels ist sehr bequem. Die Klebermoleküle sind in dem Pulver dispergiert
und bilden einen hinreichenden Kleber ohne Undichtigkeiten. Da außerdem dieses pulverisierte, selbstbefestigende
Mittel kein Lösungsmittel enthält, besteht keine Gefahr einer Blasenbildung bei der Erhitzung. Im Vergleich
zu einem flüssigen Kleber ist die Festigkeit höher.
Außerdem haftet dieses pulverisierte, selbstbefestigende Mittel an der Schraubenoberfläche, ähnlich wie dies bei der
nachfolgend beschriebenen Beschichtung mit einem pulverisierten, selbstbefestigenden Mittel der Fall ist. Da bei
diesem Beispiel das pulverisierte, selbstbefestigende Mittel getrocknet und anschließend zerteilt wird, haben die Partikel
eine rauhe, grobe Form und Oberfläche und das Aufsprühen der Partikel auf die Schraubenoberfläche ist sehr
einfach. Mit anderen Worten, das feste Pulver kann leicht aufgebracht und auf der Schraubenoberfläche verteilt werden.
II. Ausführungsbeispiel des mechanischen Mischens des ersten und zweiten Materials.
Die Materialien, die als erste und zweite Materialien verwendet werden, sind die gleichen wie jene, die in dem Beispiel
I benutzt wurden. Jedoch ist die Form des ersten Materials in diesem Fall auf ein Pulver begrenzt und das
zweite Material wird in dem flüchtigen Lösungsmittel gelöst.
Die Verfahren der Untermischung des ersten Materials mit dem zweiten Material sind das Wirbelbettverfahren, das
Rührverfahren und das Oberflächen-Beschichtungsverfahren. Diese überzugsverfahren für die Partikel sind alle möglich,
jedoch ist das Rührverfahren sehr einfach und wahrscheinlich das beste.
20
20
Beim Wirbelbettverfahren, wird das vorerwähnte Nylonpulver in fluidisiertem Zustand gehalten. In dieses fluidisierte
Nylonpulver wird das Klebemittel, in dem Lösungsmittel verdünnt, gesprüht, kondensiert und granuliert, um auf diese
Weise das selbstbefestigende Mittel herzustellen. Um dieses auszuführen, kann eine einfache Vorrichtung unter kurzzeitigem
Luftabschluß verwendet werden.
Bei dem Rührverfahren, wird das Klebemittel dem pulverisierten Nylon zugesetzt, während dieses verrührt wird, so daß
auf diese Weise das selbstbefestigende Mittel herstellt wird. Die Wirksamkeit des auf diese Weise hergestellten
selbstbefestigenden Mittels ist sehr gut. Außerdem ist das selbstbefestigende Mittel, das durch das Rührverfahren hergestellt
wird, homogen und weist eine gute Qualität auf.
Bei der Oberflächen-Beschichtungsmethode, wird, unter Verwendung
der gleichen Ausrüstung wie bei der vorerwähnten Wirbelbettmethode, das pulverisierte Nylon durch das Klebemittel
beschichtet.
5
5
Das Lösungsmittel, das für das Klebemittel benutz wird, kann Aceton, Methyl-Ethyl-Keton oder ein Keton-Lösungsmittel
sein, jedoch sollte es das Nylonpulver nicht sehr stark lösen. Es ist ausreichend, wenn der Kleber in dem Lösungsmittel
gelöst wird. Außerdem muß das Lösungsmittel ein Bestandteil enthalten, daß zumindest das Hauptbestandteil des
Klebers, das Epoxidharz, löst. Zum Beispiel kann ein Lösungsmittel verwendet werden, daß ein Kohlenwasserstofflösungsmittel,
ein Chlorlösungsmittel oder ein Alkohollösungsmittel enthält, es ist jedoch nicht auf diese Arten
allein beschränkt.
Das selbstbefestigende Mittel wird durch eines der vorerwähnten Beschichtungsverfahren des Überzuges des Nylonpulvers
mit dem Kleber erhalten, der verwendet wird, um das Nylon fest mit der Schraubenoberfläche zu verkleben
oder zu verschweißen.
Wenn dieses selbstbefestigende Mittel erwärmt und auf zumindest einem Teil der Schraubenoberfläche verteilt und
mit dieser verschweißt wird, wird eine behandelte Oberfläche durch den Kleber in gleicher Weise hergestellt, als
wäre ein Grundierungsvorgang ausgeführt worden und das Nylon ist fest mit der Schraubenoberfläche verklebt.
Als Vorbehandlung sollte ein Entfettungsprozeß unter Verwendung von Trichlorethylen oder ähnlichem ausreichend sein.
Das Schraubenmaterial kann Eisen, Kupfer, Messing, rostfreier Stahl oder ein anderes sein und kann verchromt,
verzinkt, chromatisiert, vernickelt oder anderweitig vergütet
sein.
Nachfolgend wird das Verfahren der Bildung des selbstbefestigenden
Schraubenmaterials erläutert, bei dem das pulverisierte Selbstbefestigungsmittel mit dem Schraubenmaterial
verschweißt ist.
5
5
Figur 1 zeigt ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels der Anwendung des Klebers. Block 1 in Fig. 1 symbolisiert
die Anwendung von Wärme auf das Schraubenmaterial. Die Wärme wird durch Hochfrequenzerwärmung oder in einem Wärmeraum
erzeugt. Die Temperatur beträgt 200 bis 3000C und muß unter Berücksichtigung der Eigenschaften des Nylons und des
Klebemittels bestimmt werden.
Block 3 symbolisiert das Auftragen des pulverisierten selbstbefestigenden Mittels auf das erwärmte Schraubenmaterial.
Das pulverisierte selbstbefestigende Mittel wird gleichzeitig oder in Reihenfolge auf das Schraubenmaterial
aufgebracht, das gleichzeitig oder anschließend aus der Erwärmungseinrichtung herausgenommen ist. Ein Beispiel für
das Auftragverfahren ist dadurch gegeben, daß ein angemessener Anteil des pulverisierten, selbstbefestigenden Mittels
auf das Schraubenmaterial vom Schlitz im oberen Teil der Schraube her auf diese aufgesprüht wird. Es ist auch die
Anordnung einer Ausrüstung möglich, um das selbstbefestigende Mittel im richtigen Maß durch eine Düse aufzusprühen,
die das Mittel auf einzelne Stellen verstreut. Außerdem kann durch Vor- und Zurückdrehen der Schraube ein geeigneter
Teil des pulverisierten, selbstbefestigenden Mittels durch den Schlitz an der Spitze des Schraubenmaterials aufgesprüht
werden und ein linearer Vorsprung kann ringsum das ganze Schraubenmaterial herum ausgebildet werden. Die Verfahren
sind jedoch nicht auf die Vorerwähnten beschränkt. Es ist auch möglich, viele derjenigen Verfahren anzuwenden,
die bisher für das Auftragen verwendet wurden.
Block 5 verdeutlicht die Prozeßstufe der vollständig herge-
stellten selbstbefestigenden Schraube, nachdem das Schraubenmaterial
einer Wärmebehandlung unterzogen und anschliessend abgekühlt wurde. Bei diesem Ausführungsbeispiel der
Herstellung eines selbstbefestigenden Schraubenmaterials wurde kein Grundierungsverfahren angewandt, wie dies bei
den früheren Methoden der Fall war. Trotzdem entsteht bei dem auf diese Weise vervollständigten Schraubenmaterial
eine Oberfläche, wie unter Anwendung eines Grundierungsverfahrens.
Figur 2 ist ein weiteres Blockdiagramm, das die Herstellung eines selbstbefestigenden Schraubenmaterials verdeutlicht.
Block 7 symbolisiert das Auftragverfahren des pulverisierten,
selbstbefestigenden Klebers auf dem Schraubenmaterial. Da in diesem Falle das Schraubenmaterial noch nicht erwärmt
wurde, besteht die Gefahr, daß, nachdem das pulverisierte, selbstbefestigende Mittel aufgebracht worden ist,
dieses sich von dem Schraubenmaterial ablöst. In diesem Fall wird eine vergleichsweise wenig kostenaufwendige,
zeitweilige Fixierlösung angewandt. Sie wird verwendet, um die Schraubenoberfläche vor dem Auftragen des pulverisierten,
selbstbefestigenden Klebemittels anzufeuchten, so daß dieses auf der Schraubenoberfläche haftet. Es sollten dabei
auch dann keine Schwierigkeiten auftreten, wenn das pulverisierte, selbstbefestigende Mittel in Form einzelner
Flecken aufgebracht wird.
Block 9 symbolisiert den Erwärmungsvorgang. Die Erwärmung wird bei 200 bis 3000C ausgeführt, aber sollte in Abhängigkeit
von der Art des verwendeten Nylons usw. festgelegt werden. Block 11 zeigt den Abkühlvorgang und entspricht
Block 5 in Fig. 1.
Ausführungsbeispiele des Schraubenmaterial sind in den Fig. 3 bis 6 verdeutlicht.
Bevor einige Anwendungsbeispiele dieses Ausführungsbeispieles II angegeben werden, werden die angestellten Vergleichstests
beschrieben.
Die Vergleichstests werden verglichen mit einem Test, der mit einem selbstbefestigenden Mittel ausgeführt wurde, das
nur 100 Teile Nylon 11 enthielt und beziehen sich auf einen Klebemittel-Scherfestigkeitstest und auf einen Schraubentest.
Diese Tests wurden für alle nachfolgend beschriebenen Anwendungsbeispiele ausgeführt. Für den Scherfestigkeitstest wurde eine Stahlplatte mit den Abmessungen 25 x 100 χ
1,6 mm verwendet und die Tests wurden an drei verschiedenen Stellen (ohne Grundierungsbehandlung) ausgeführt. Die
Ergebnisse zeigten, daß die mittlere Scherfestigkeit 215 kg/ cm2 betrug.
Bei dem Vergleichs-Schraubentest wurde Nylon 11 mit einer
M8-Schraube der Klasse 2 gemäß Japan Industrial Standard (JIS) 30 Minuten lang bei 22O0C wärmeverschweißt. Diese
Schraube wird dann in eine Mutter hineigeschraubt und anschließend wieder herausgeschraubt. Dies wird immer wieder
ausgeführt, um zu untersuchen, ob irgendeine Ablösung des selbstbefestigenden Mittels von der Schraube auftritt. Die
Ergebnisse zeigten, daß von fünf untersuchten Schrauben zwei derartige Ablösungen zeigten.
Im ersten Anwendungsbeispiel wurde ein selbstbefestigendes
Mittel als Überzug im Rührverfahren verwendet, daß aus einer
Mischung von 100 Teilen Nylon 11, 5 Teilen Epoxidharz,
3 Teilen Isocyanat und 100 Teilen MEK bestand, getestet.
Beim Scherfestigkeitstest des ersten Anwendungsbeispieles,
der unter den gleichen Bedingungen wie der obige Vergleichstest ausgeführt wurde, wurde eine Scherfestigkeit
von 3^1 kg/cm2 ermittelt. Auch bei dem Ablösungstest zeigte
sich, daß nicht eine der fünf Schrauben irgendwelche Ablösungen
zeigte. Selbstverständlich wurde auch bei diesen Schrauben kein Grundierungsvorgang ausgeführt.
Im zweiten Anwendungsbeispiel wurde ein selbstbefestigendes Mittel verwandt und getestet, das aus einer Mischung von
100 Teilen Nylon 11,5 Teilen Epoxidharz, 1 Teil silange-
bundenen Mittel und 100 Teilen MEK bestand. 10
Beim Scherfestigkeitstest des zweiten Anwendungsbeispieles unter den gleichen Bedingungen wie beim obigen Vergleichstest, wurde eine Scherfestigkeit von 306 kg/cm2 ermittelt.
Beim Ablösungstest, zeigte, wie beim ersten Anwendungsbei-
spiel, keine der fünf Schrauben irgendwelche Ablösungen.
Beim dritten Anwendungsbeispiel wurde ein selbstbefestigendes Mittel getestet, das eine Zusammensetzung von 100
Teilen Nylon 11,5 Teilen Epoxidharz, 3 Teilen Phenol und 100 Teilen MEK aufwies. Beim Scherfestigkeitstest des
dritten Anwendungsbeispieles wurde eine Scherfestigkeit von 339 kg/cm2 ermittelt und es trat beim Ablösungstest
keinerlei Ablösung auf, d.h. die Ablösung war Null.
Wie aus den obigen Anwendungsbeispielen in Verbindung mit dem Vergleichstest ersichtlich ist, zeigte die Scherfestigkeit
im Vergleich zu einem lediglich aus Nylon be-O0
stehenden Klebemittel eine Verbesserung von ca. 50 %. Auch bei den Ablösungstests gab es nach der vorliegenden Erfindung
nicht eine Schraube, die irgendwelche Ablösungen zeigte. Somit wurde ein selbstbefestigendes Mittel erhalten,
das seine Funktion in sehr zufriedenstellender Weise aus-
p- füllt,
o
o
Bei den vorerwähnten Ablösungstests wurde ein Drehmoment-
schlüssel für die Schrauben-Muttern-Verbindung benutzt, um den Widerstand beim Lösen in einem Wiederholungstest zu
messen. Die Vergleichswerte wurden ein bis fünfmal ermittelt und die Durchschnittswerte waren 30, 14, 10, 7 und 4 kg/m.
Im Fall des ersten Anwendungsbeispieles der vorliegenden Erfindung betrugen die Werte 51, 25, 18, 14 und 12 kg/m,
während für das zweite Anwendungsbeispiel die Werte 47, 22, 15, 13 und 10 kg/m ermittelt wurden. Beim dritten Anwendungsbeispiel
betrugen die Werte 49, 20, 15, 14 und 11 kg/m.
Unter Anwendung eines pulverisierten, selbstbefestigenden Mittels nach dem obigen Ausführungsbeispiel (I) kann ein
ähnliches selbstbefestigendes Schraubenmaterial, wie das nach den Fig. 1 und 2 hergestellt werden, jedoch waren die
Befestigungsergebnisse nahezu die gleichen, wie jene, die bei dem zweiten Anwendungsbeispiel gemäß Beispiel (II) erzielt
wurden.
Zusammenfassend kann festgestellt werden, daß das selbstbefestigende
Mittel gemäß der vorliegenden Erfindung einen Grundierungsvorgang erübrigt. Durch Auftragen des Mittels
auf eine erwärmte Schraubenoberfläche oder deren anschliessende Erwärmung und Aufschmelzen des Mittels, nachdem
dieses auf die nicht erwärmte Schraubenoberfläche aufgebracht worden ist, ist die Schraubenoberfläche des Schraubenmaterials
gleich oder besser als jene, wenn diese durch einen Grundierungsvorgang behandelt worden ist, um das
Mittel haftfest an der Schraube anzubringen. Der selbstbefestigende Abschnitt kann so ausgebildet sein, daß er die
Funktion der Selbstbefestigung oder einer Abdichtung übernimmt.
Das selbstbefestigende Schraubenmaterial, das unter Verwendung des selbstbefestigenden Mittels gebildet worden ist,
stellt eine zuverlässige Selbstbefestigung oder Dichtung her und kann in einer Vielzahl unterschiedlicher Vorrichtungen
1 eingesetzt werden. Zum Beispiel in Kraftfahrzeugen, Motorrädern,
Fahrrädern, bei Achsen, elektrischen Haushaltgeräten, Haushaltwerkzeugen, Nähmaschinen, Brillen, Öl- oder Luftkompressoren,
im Landwirtschaftsmaschinenbau, bei Bauma-
5 schinen, im Schiffbau, in Verpackungsvorrichtungen, bei Installationsarbeiten und vielen anderen Arten von Maschinen.
Claims (19)
1. Selbstbefestigendes Mittel, gekennzeichnet durch eine Mischung aus einem ersten Material, das
an einer Schraubenoberfläche haftet, um die Funktion einer Selbstbefestigung auszuführen und einem zweiten Material,
30 das das erste Material veranlaßt, an der Schraubenoberfläche zu haften.
2. Selbstbefestigendes Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das erste Material ein
35 Polyamid oder Copolyamid ist und die Mischung durch Dispersion des ersten und des zweiten Materials in einem
flüchtigen Lösungsmittel hergestellt ist.
3- Selbstbefestigendes Mittel nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet , daß das selbstbefestigende Mittel (17) nach einer Trocknung zerkleinert und in ein
Pulver überführt ist.
4. Selbstbefestigendes Mittel nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet , daß das zweite Material aus Epoxidharz und Phenolharz gebildet ist.
5. Selbstbefestigendes Mittel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das zweite Material aus
Epoxidharz und einer organischen Siliconverbindung, die eine Amino- oder Oxiranbasis besitzt, gebildet ist.
6. Selbstbefestigendes Mittel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das zweite Material ein
Aminoharz enthält.
7. Selbstbefestigendes Mittel nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet , daß das zweite Material Epoxidharz und Titanat enthält.
8. Selbstbefestigendes Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das erste Material (17)
pulverisiertes Nylon und das zweite Material ein Klebstoff ist, der in einem flüchtigen Lösungsmittel gelöst worden
ist, wobei die Mischung eine mechanische Mischung des ersten und zweiten Materials ist, die nach dem Mischvorgang getrocknet
worden ist und das zweite Material als Überzug des ersten Materials verwendet wird.
9. Selbstbefestigendes Mittel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß der überzug durch ein
Wirbelbettverfahren gebildet ist.
10. Selbstbefestigendes Mittel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß der überzug durch ein
Rühr-überzugsverfahren gebildet ist.
11. Selbstbefestigendes Mittel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der überzug durch ein
5 Oberflächen-Überzugsverfahren gebildet ist.
12. Selbstbefestigendes Mittel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß das zweite Material
Epoxid- und Phenolharz enthält.
13. Selbstbefestigendes Mittel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß das zweite Material aus
Epoxidharz und einer organischen Siliconverbindung gebildet ist, die eine Amino- oder Oxiranbasis aufweist.
14. Selbstbefestigendes Mittel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß das zweite Material ein
Aminoharz enthält.
15. Selbstbefestigendes Mittel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß das zweite Material
Epoxidharz und Isocyanat enthält.
16. Selbstbefestigendes Schraubenmaterial, g e k e η η zeichnet
dadurch, daß es unter Anwendung einer vermischten Dispersionslösung gebildet ist, die ein erstes
Material aus Polyamid oder Copolyamid und ein zweites Material enthält, welches das erste Material an einer
Schraubenoberfläche fixiert, das seinerseits ein flüchtiges Lösungsmittel enthält und nach dem Trocknen der vermischten
Dispersionslösung zerkleinert ist, um ein pulverisiertes, selbstbefestigendes Mittel (17) zu bilden, das auf zumindest
einen Teil der Schraubenoberfläche aufgebracht und mit dieser wärmeverschweißt ist.
17. Selbstbefestigendes Schraubenmaterial nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet , daß das Aufbringen und Aufschweißen dadurch ausgeführt ist, daß die Schraube
vorerwärmt und anschließend das pulverisierte, selbstbefestigende Mittel (17) aufgetragen ist.
18. Selbstbefestigendes Schraubenmaterial nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet , daß das Auftragen
und Verschweißen durch Auftragen des selbstbefestigenden Mittels (17) auf die Schraube aufgetragen und diese anschließend
erwärmt ist.
19. Selbstbefestigendes Schraubenmaterial,
dadurch gekennzeichnet , daß es durch ein Verfahren hergestellt ist, bei dem pulverisiertes Nylon
und ein Klebemittel vermischt sind, wobei das Klebemittel als Überzugsmittel für die pulverisierte Nylonoberfläche
zur Bildung eines pulverisierten, selbstbefestigenden Mittels (17) verwendet ist, und das selbstbefestigende Mittel (17)
dann auf zumindest einen Teil der Schraubenoberfläche aufgetragen und durch anschließende Wärmeanwendung mit dieser
verschweißt ist.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60005005A JPS61167711A (ja) | 1985-01-17 | 1985-01-17 | セルフロツキング剤及びセルフロツキングねじ部材 |
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| KR (1) | KR900001630B1 (de) |
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