ES2902494T3

ES2902494T3 - Elemento de fijación metálico roscado y proceso para recubrir un elemento de fijación metálico roscado

Info

Publication number: ES2902494T3
Application number: ES16744879T
Authority: ES
Inventors: Bruine Pieter Isaac De
Original assignee: Lubo Global Innovation BV
Current assignee: Lubo Global Innovation BV
Priority date: 2015-05-12
Filing date: 2016-05-12
Publication date: 2022-03-28
Anticipated expiration: 2036-05-12
Also published as: DK3294849T3; NL2014798A; CN107810257A; TWI602911B; EP3294849A1; EA201792438A1; CA2985570A1; TW201700870A; US10704588B2; KR20180006934A; MX2017014476A; EA034840B1; BR112017024210A2; US20180128302A1; JP2018525573A; JP6900321B2; WO2016182443A1; BR112017024210B1; NL2014798B1; EP3294849B1

Abstract

Elemento de fijación metálico que comprende una parte roscada, en el que al menos parte de la parte roscada está recubierta con una composición que es dura y resistente al tacto a temperatura ambiente y en el que los componentes y sus cantidades satisfacen los requisitos de la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) de los Estados Unidos establecidos en 2015, y que consiste esencialmente en (a) una cera de parafina de una temperatura de solidificación según se determina mediante el método ASTM D938-71 (Re aprobado en 1981) en el rango de 50 a 70°C (b) 1 a 5 partes en peso (pep) de una resina por pep de cera de parafina, (c) 0.1 a 0.25 pep de grafito por pep de cera de parafina, y (d) 0.05 a 0.30, preferiblemente 0.08 a 0.25 pep de una sílice aprobada por la FDA por pep de cera de parafina.

Description

DESCRIPCIÓN

Elemento de fijación metálico roscado y proceso para recubrir un elemento de fijación metálico roscado

Campo técnico

La presente invención se refiere a elementos de fijación metálicos roscados, tales como broches, tornillos, pasadores y tuercas. Más en particular, se refiere a un proceso para recubrir un elemento de fijación metálico roscado y también al elemento de fijación metálico recubierto.

Estado de la técnica

Por el documento EP2210931 se conoce una composición de recubrimiento lubricante para ser aplicada a la junta roscada de tubos de acero para utilización en la conexión de tubos de acero y en particular a elementos tubulares en campos de extracción de petróleo. Esta composición se basa en un jabón metálico de colofonia y/o fluoruro de calcio; cera; una sal metálica básica de un ácido orgánico aromático y grafito como polvo lubricante. El espesor del recubrimiento lubricante es preferiblemente de 10 - 500 pm, que es relativamente grueso. El recubrimiento lubricante según el documento EP2210931 se presenta en forma de un líquido viscoso o un semisólido (véase la página 13, [0106]). Esta composición de recubrimiento no es adecuada para elementos de fijación metálicos, ya que se desgastará rápidamente y producirá manchas.

Un elemento de fijación metálico es un dispositivo que une o junta mecánica y temporalmente dos o más objetos. Un elemento de fijación metálico roscado consta de una parte roscada. Algunos ejemplos son tornillos, pasadores and tuercas (hidráulicos). Normalmente están hechos de metal, en particular de acero inoxidable. La expresión "elemento de fijación metálico" como se usa en esta solicitud se refiere a un dispositivo como se lo ha definido más arriba, hecho de metal, que comprende una parte roscada.

"El agarrotamiento de la rosca" es un problema común de los elementos de unión hechos de acero inoxidable y de otras aleaciones. Se lo puede considerar como un proceso de soldadura en frío. Al apretar estos elementos de fijación, con la alta velocidad y la repentina elevación de la temperatura puede producirse la abrasión de las roscas y un agarrotamiento - en efecto, un verdadero congelamiento de las roscas. La solución más fácil y efectiva es la lubricación. Se han utilizado lubricantes durante décadas, como recubrimientos de pre-lubricación de elementos de fijación de acero inoxidable y de otras aleaciones para minimizar el riesgo de agarrotamiento de la rosca. Una vez debidamente aplicados, los lubricantes forman películas lubricantes incoloras, resistentes al tacto y ultradelgadas que pueden mejorar efectivamente los problemas de "corrosión de las roscas " y "soldadura en frío” cuando se aprieta. Se conocen elementos de fijación metálico recubiertos, tales como pasadores lubricados y similares. En la Fastener Fair de Hannover 2014 Lubo technics presentó un perno recubierto que, debido a su composición, se ajusta a las normas de la FDA y es ecológico. Diversas presentaciones de video en Internet muestran que el recubrimiento es muy exitoso en evitar el agarrotamiento, aun cuando la parte roscada de un perno está seriamente dañada. La naturaleza de dicha composición se ha mantenido confidencial.

No obstante, la exitosa introducción de este recubrimiento, subsiste la necesidad de mejorar aún más esta composición. Por lo tanto, es importante que el recubrimiento no se pegotee ni se desgaste. Esto es lo más importante, ya que el recubrimiento que se aplica debe ser delgado. Como se sabe, el margen de tolerancia en tornillos y pasadores y elementos de fijación similares es muy pequeño. Para un elemento de fijación metálico de tipo M1,6, el recubrimiento debería ser preferiblemente de alrededor de 4 pm de espesor, o menos; para un elemento de fijación metálico de tipo M68, el recubrimiento puede ser de aproximadamente 20 pm de espesor o menos. El recubrimiento debería por lo tanto ser ultrafino, suave y estar uniformemente aplicado. Además, la composición debería permitir su aplicación más efectiva, por ejemplo, inmediatamente después de la fabricación del elemento de fijación metálico. En este aspecto, se hace notar que en un producto típico de producción que incluye un proceso de fundición, un proceso de fabricación de la rosca (por ej., laminado, mecanizado acabado) y/o un proceso de soldadura si las cabezas están soldadas a las roscas para formar un perno, o similar, se utilizan temperaturas elevadas, y/o la temperatura del elemento de fijación metálico se eleva debido a la manera en la que se ha realizado la rosca. En otras palabras, es muy deseable contar con una composición de recubrimiento que cumpla con los requisitos que establece la FDA y que sea ecológica, que evite con éxito la abrasión de la rosca y la soldadura en frío y que al aplicarse forme una película delgada, suave y resistente al tacto, extendiéndose por toda la parte roscada del elemento de fijación metálico, y que pueda aplicarse en forma eficiente, aún a altas temperaturas, sin ponerse pegajosa a temperatura ambiente ni desgastarse.

Por lo tanto, existe una necesidad de una composición de recubrimiento mejorada.

Resumen de la invención

Así, la presente invención proporciona un elemento de fijación metálico que comprende una parte roscada, en donde al menos una parte de la parte roscada está recubierta con una composición nueva, dura, aprobada por la FDA y que esencialmente consiste en

(a) una cera de parafina con un punto de solidificación determinado mediante el método ASTM D938-71 (Re-aprobado en 1981) en el rango de 50 a 70°C

(b) 1 a 5 partes en peso (pep) de una resina por pep de cera de parafina,

(c) 0.1 a 0.25 pep de grafito por pep de cera de parafina, y

(d) 0.05 a 0.30 pep de sílice por pep de cera de parafina.

Además, la presente invención proporciona un proceso para recubrir un elemento de fijación metálico que comprende una parte roscada, que comprende los siguientes pasos:

(i) Proporcionar una composición según se la ha definido en párrafos anteriores,

(ii) Mantener o llevar el elemento de fijación metálico a una temperatura en el rango de 30 a 70°C, (iii) Aplicar la composición a una temperatura en un rango de 100 a 170°C,

(iv) opcionalmente eliminar la composición excedente,

(v) enfriar el elemento de fijación metálico a no menos de 100°C,

(vi) terminar el elemento de fijación metálico en un baño acuoso, y

(vii) secar el elemento de fijación metálico.

Adicionalmente, la presente invención proporciona un proceso de recubrimiento en polvo de un elemento de fijación metálico que comprende una parte roscada, proceso que consta de los siguientes pasos:

(ii) Producir un polvo de dicha composición,

(iii) Electro depositar la composición en polvo para formar un recubrimiento sobre las partes roscadas del elemento de fijación metálico

(iv) opcionalmente eliminar la composición excedente,

(v) Fundir la composición en polvo aplicada a una temperatura en un rango de 100 a 200 ° C, y

(vi) enfriar el elemento de fijación metálico.

Descripción detallada de la invención

Se destaca que la composición según la presente invención se basa únicamente en componentes aprobados por la FDA (es decir, componentes que en la cantidad utilizada satisfacen los requisitos del año 2015 de la Food and Drug Administration, el Organismo para el Control de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos de Norteamérica). La composición preferiblemente no contiene agua. La presencia de agua u otros componentes que tienen un punto de ebullición de 100°C o inferior podrían ocasionar problemas cuando se lleva la composición a temperaturas elevadas. Además, la presencia de agua puede afectar adversamente el elemento de fijación metálico. La expresión "consiste esencialmente en” se usa en el presente para indicar que las cantidades menores de otros componentes aprobados por la FDA pueden estar presentes, por ejemplo, hasta un 5% sobre el peso total de la composición, siempre que estos componentes no interfieran con los componentes (a) a (d).

El recubrimiento debería ser duro y resistente al tacto. Preferiblemente, tendrá un punto de fundición determinado por la normativa DSC (ASTM D3418) de al menos 70°C preferiblemente al menos 100°C. Para su aplicación como recubrimiento en polvo, el punto de fundición es preferiblemente al menos 100°C. En general el punto de fundición es inferior a los 170°C, preferiblemente inferior a los 160°C. Para su aplicación al elemento de fijación metálico como un baño fundido, el punto de fundición es preferiblemente inferior a los 130°C. La temperatura mínima asegura que el recubrimiento, a pesar de ser ultradelgado, permanezca en las partes roscadas de los elementos de fijación metálicos aun cuando se lo usa en condiciones tropicales. La temperatura máxima asegura que el recubrimiento no se vuelva demasiado frágil y se quiebre cuando se colocan elementos de fijación metálicos juntos en una caja. Asimismo, el recubrimiento debería ser capaz de cumplir su función mientras es aplicado como una capa ultradelgada, por ej. con un espesor en un rango de 4 a 30 pm, preferiblemente en un rango de 5 a 20 pm.

Componente (a)

Las parafinas o los hidrocarburos de parafina son hidrocarburos saturados que tienen la fórmula general CⁿHⁿ+², en donde n es al menos 15. La cera de parafina tiene un punto de solidificación que se determina mediante el método ASTM D938-71 (Re-aprobado en 1981) dentro de un rango de aproximadamente 50 a aproximadamente 70°C, si bien esto puede variar según factores tales como el contenido de aceite y la estructura cristalina. Es importante la selección de la cera de parafina, en cuanto a su punto de solidificación. Cuando se emplea una cera de parafina con un punto de solidificación por debajo de los 50°C, el recubrimiento puede quedar pegajoso y desgastarse. Además, cuando se la aplica sobre elementos de fijación metálicos a una temperatura elevada, la composición puede quedar demasiado líquida para una aplicación sobre la parte roscada del elemento de fijación metálico. Esto puede compensarse mediante el otro componente de la composición, pero con diferentes desventajas como resultado. Cuando se emplea una cera de parafina con un punto de solidificación por encima de los 70°C, el recubrimiento puede ser demasiado quebradizo y desprenderse durante la producción o después de la fabricación. Las parafinas están disponibles en el comercio. Además de la cera de parafina pura, en base a n-alcanos, también pueden usarse ceras de parafina modificadas con contenido de alcanos modificados y otros componentes que influyen en su cristalinidad, siempre que estén aprobados por la FDA. La aprobación de la FDA se refiere al contenido de petróleo, que debe ser inferior al 2.5% determinado por el método ASTM D721-56T, y la capacidad de absorción. Para obtener la aprobación de la FDA, la sustancia tiene una capacidad de absorción a 290 milimicrones en decahidronaftaleno a 88 °C que no exceden el 0.01 determinado mediante el método ASTM E131-81a, "Definiciones estándar de los términos y los símbolos relacionados con la espectroscopía molecular." Pueden usarse otras ceras, como por ej. cera de abejas, que no se prefieren por razones de costos.

Componente (b)

La resina elegida está aprobada por la FDA. La Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos mantiene varias listas de aditivos permitidos. Se hace referencia al Código de Reglamentaciones Federales, Título 21, del 1° de abril de 2015. Además, no es una sustancia peligrosa ni una mezcla según la Reglamentación (EC) No. 1272/2008 ni según las Directivas EC 67/548/EEC o 1999/45/EC. Ventajosamente, la resina y la cera de parafina se mezclan bien para formar una composición homogénea. Resinas adecuadas incluyen colofonia, éster de colofonia de glicerina, resina de politerpeno sintético, resina de hidrocarburo aromático Cg, resina de hidrocarburo alifático C^5,resina mixta aromática C^g/resina alifática C⁵y mezclas de estas.

La resina tiene una función adhesiva. Promueve la adhesión de la composición a la parte roscada del elemento de fijación metálico. Las resinas seleccionadas también tienen un efecto sinérgico en la temperatura de fusión de la cera de parafina seleccionada, lo que permite el uso de ceras de parafinas de bajo punto de fusión que pueden aplicarse como recubrimientos delgados alrededor de la parte roscadas de un elemento de fijación metálico, sin el riesgo de quedar pegajoso después de la fabricación a temperatura ambiente. La combinación de cera de parafina y resina proporciona un rendimiento hidrofóbico suficiente. La cera de parafina y la resina pueden mezclarse excelentemente cuando la resina es colofonia. Por lo tanto, la resina consiste ventajosamente de colofonia. Para su aplicación como recubrimiento en polvo se ha comprobado que también son muy adecuadas otras colofonias como la resina damar (una resina naturalmente dura que proviene de una familia de árboles de hoja caduca que crecen en los ríos de las Indias Orientales). Se ha comprobado que la resina damar es muy adecuada para endurecer y elevar la temperatura de fusión de la composición de recubrimiento.

El uso de menos de 1 pep de resina no consigue el resultado deseado de adhesión y efecto sinérgico sobre la cera de parafina. El uso de más de 5 pep de resina afecta adversamente el comportamiento de la aplicación a temperatura elevada y puede hacer que el recubrimiento se vuelva quebradizo. De manera ventajosa, la cantidad de resina y cera de parafina se selecciona de manera tal que la composición tenga una viscosidad dinámica que, a 50 ° C, su valor sea al menos 1.0 Pa.s (medido como según se describe en el Ejemplo). Esto puede conseguirse seleccionando la cera de parafina, la resina y el agente tixotrópico (como se define a continuación) adecuados, como así también las cantidades relativas de estos.

Componente (c)

La composición para aplicar al elemento de fijación metálico de acuerdo con la invención comprende grafito. El grafito puede ser natural o sintético. El grafito natural se extrae de las minas y puede contener algunas impurezas, como compuestos de azufre o sílice. El grafito sintético se obtiene de la sinterización del carbono. Normalmente, tiene un alto nivel de pureza y con un alto contenido de carbono el rendimiento lubricante mejora. Cualquiera de estos puede usarse, siempre que el grafito tenga un grado alto de pureza y que esté aprobado por la FDA. El grafito actúa como un lubricante sólido en la composición. Puede ser reemplazado, en parte, por otros lubricantes sólidos conocidos. Los lubricantes sólidos incluyen disulfuro de molibdeno, disulfuro de tungsteno, grafito, nitruro de boro, óxido de antimonio, óxido de plomo, fluoruro de calcio, fluoruro de cerio, talco y mezclas de estos, algunos (grados) de los cuales están aprobados por la FDA y otros no. En la presente invención solo se deben utilizar lubricantes sólidos aprobados por la FDA. Se prefiere el uso de grafito como único lubricante sólido, ya que el grafito se puede utilizar en todo tipo de industria, inclusive en la industria alimentaria.

La cantidad de grafito puede variar dentro del rango definido. Utilizar menos puede afectar adversamente la propiedad anti-desgastante del recubrimiento. Si se utiliza demasiado grafito, la aplicación y las propiedades adhesivas pueden verse afectadas adversamente.

Componente (d)

Otro componente esencial es la sílice, que influye en la dureza del recubrimiento y también actúa como agente tixotrópico. El agente tixotrópico más preferido es la sílice precipitada o pirógena, siendo esta última especialmente preferida. La sílice pirógena tiene un efecto espesante muy potente. Consiste en partículas de sílice muy pequeñas con un tamaño medio de partícula de 5 a 50 nm. Se vende, entre otros, con los nombres comerciales Aerosil y Cab-O-Sil.

Como se indicó anteriormente, la presencia de sílice promueve la naturaleza dura y sólida de la composición cuando esta ha sido aplicada al elemento de fijación metálico. La naturaleza dura y sólida del recubrimiento es importante, ya que asegura que el recubrimiento permanezca en el elemento de fijación metálico sin desgastarse ni resquebrajarse. Deben definitivamente evitarse las manchas (que pueden producirse cuando se usan grasa o aceites lubricantes). Más aún, la sílice asegura que la viscosidad de la composición sea menor a medida que la composición se pone en movimiento. Puede ser reemplazada en parte por otros agentes tixotrópicos. En la técnica se conocen varios agentes tixotrópicos. Los agentes tixotrópicos incluyen cera de ricino, cera de amida, cera de polietileno oxidado, aceite vegetal polimerizado y mezclas de estos. Los agentes tixotrópicos inorgánicos incluyen atapulgita, motmorillonita, hectorita, bentonita y mezclas de estos.

Si se utiliza menos de 0.05 pep de sílice, entonces el recubrimiento puede quedar demasiado blando o viscoso. Si se usa más de 0.30 pep de sílice, el recubrimiento puede volverse demasiado quebradizo. Las cantidades preferidas de sílice están en un rango de 0.08 pep a 0.25 pep. Para su aplicación mediante recubrimiento en polvo, se prefieren cantidades de sílice superiores a 0.08 pep.

Realización preferida

La composición consiste esencialmente en una cera de parafina, una resina, grafito (o un lubricante sólido similar) y sílice (o un agente tixotrópico similar) según se la ha definido en párrafos anteriores. La composición puede contener otros componentes, como agentes colorantes y similares, pero preferiblemente consiste en estos cuatro componentes. Cuando la composición consiste en parafina, grafito, colofonia o damar y sílice pirógena tiene la ventaja adicional de que la composición es adecuada para su uso en la industria alimentaria.

Las cantidades relativas de estos componentes pueden variar dentro de los rangos descriptos. Preferiblemente, para la aplicación de un baño fundido las cantidades relativas de la composición son 1.5 a 3 pep de resina por pep de cera de parafina, y 0.12 a 0.20 de pep de grafito por pep de parafina, y 0.06 a 0.10 pep de sílice por pep de parafina. Para su aplicación como recubrimiento en polvo, la cantidad de sílice puede ser levemente mayor, por ej., en un rango de 0.08 a 0.25 pep. La composición por lo tanto tendrá un punto de fundición a más de 70, preferiblemente más de 100°C, pero menos de 170, preferiblemente menos de 160°C (determinado mediante DSC, ASTM D3418). De esta manera, la aplicación de la composición al elemento de fijación metálico puede ser acompañado sin dificultades indebidas, mientras que a temperaturas ambientes la composición es lo suficientemente sólida como para evitar que la composición quede pegajosa y líquida, de modo tal que los elementos de fijación metálicos no se peguen entre sí y no pierdan el recubrimiento.

El elemento de fijación metálico

El elemento de fijación metálico según la presente invención puede seleccionarse de entre una variedad de medios de fijación. Estos incluyen un tornillo, un perno y una tuerca. Mediante estas frases, se entienden todo tipo de tornillos y pasadores, incluyendo tornillos a rosca, pasadores llave, pasadores cuña, pasadores de chaveta, etc.; el único requisito previo de este medio de fijación es que tenga una rosca. El elemento de fijación metálico puede hacerse de acero inoxidable o de una aleación. La invención en particular es adecuada para elementos de fijación metálicos que sufren de abrasión y/o soldadura en frío.

La composición

La presente invención también proporciona la composición con la cual puede estar parcialmente recubierto el elemento de fijación metálico. La composición es novedosa. Por lo tanto, la presente invención también proporciona una composición de recubrimiento para roscas que consiste esencialmente en los componentes (a) a (d) antes definidos. El elemento de fijación metálico de acuerdo con la invención puede estar parcial o totalmente recubierto por la presente composición. Esto dependerá del proceso de preparación de dicho elemento de fijación metálico.

El proceso para recubrir un elemento de fijación metálico roscado

Además, la presente invención proporciona un proceso para recubrir un elemento de fijación metálico que comprende una parte roscada, que consta de los siguientes pasos:

(ii) Mantener el elemento de fijación metálico o llevarlo a una temperatura en un rango de 30 a 70°C, (iii) Aplicar la composición a una temperatura en un rango de 100 a 170°C,

(iv) opcionalmente eliminar la composición excedente,

(v) enfriar el elemento de fijación metálico a no menos de 100°C,

(vi) terminar el elemento de fijación metálico en un baño acuoso, y

(vii) secar el elemento de fijación metálico.

A una temperatura en un rango de 100 a 170°C la composición calentada se aplica al menos a parte de una parte roscada del elemento de fijación metálico. Esto puede hacerse por ejemplo mediante rociado o inmersión. Ventajosamente, se hace en el lugar en donde se fabrica el elemento de fijación metálico, como parte del proceso de fabricación del elemento de fijación metálico. Cuando esto se hace como parte del proceso de fabricación, tiene la ventaja que se evita que se produzca la soldadura en frío cuando los elementos de fijación metálicos se confeccionan en cajas antes de mandarlos a distribuidores y revendedores.

El rociado o la inmersión pueden realizarse de manera tal que todo el elemento de fijación metálico quede expuesto a la composición de recubrimiento. No obstante, se puede aplicar únicamente a la parte roscada del elemento de fijación metálico, o a una parte de este.

Cuando la composición de líquido calentada toma contacto con el elemento de fijación metálico, la composición podría templarse si el elemento de fijación metálico está relativamente frío. Esto puede generar capas relativamente gruesas de las composiciones de recubrimiento. Para evitar la potencial ocurrencia de estas capas gruesas de recubrimiento, se calienta el elemento de fijación metálico, o al menos las partes roscadas de este antes de exponerlas a la composición líquida calentada. Según el proceso de la invención, el elemento de fijación metálico se mantiene o se lleva a una temperatura que está en un rango de 30 a 70 °C. Si la temperatura de fusión de la composición es alta, entonces el elemento de fijación metálico calentado puede tener una temperatura correspondientemente más alta. La composición de la presente invención se calienta adecuadamente a una temperatura por encima de la del elemento de fijación metálico, preferiblemente de 130 a 150 °C.

La composición excedente preferiblemente se elimina, por ejemplo, soplando dicho exceso. A continuación, se deja enfriar el elemento de fijación metálico recubierto. Preferiblemente se lo enfría entre a 60 y 75°C antes de su terminación en un baño de agua. Cuando se lo enfría a no menos de 60°C, el recubrimiento puede volverse grumoso y menos suave. Cuando el elemento de fijación metálico se enfría a temperaturas superiores a los 75°C, la diferencia de temperatura entre el baño de agua y el elemento de fijación metálico pueden ocasionar que el recubrimiento se astille y se separe del elemento de fijación metálico. Preferiblemente, la temperatura del baño de agua estará entre los 30 y los 50°C, más preferiblemente entre los 35 y los 40°C. Si la temperatura del agua está por debajo de los 30°C, esta composición de recubrimiento se enfría demasiado rápido y el recubrimiento puede volverse grumoso y menos suave. Si la temperatura es superior a los 50°C, los elementos de fijación metálicos podrían pegarse unos con otros y el recubrimiento podría dañarse cuando se separan los elementos de fijación metálicos más adelante en el proceso. En el baño de agua, los elementos de fijación metálicos normalmente son terminados mediante cepillado. Finalmente se elimina el agua, preferiblemente por soplado. Pasos de proceso equivalentes pueden realizarse en cada etapa para lograr el mismo objetivo. El recubrimiento también puede aplicarse efectivamente como recubrimiento en polvo. En modo similar al método descripto antes, primero se realiza una composición calentando los componentes a una temperatura elevada y formando una composición homogénea. La composición luego se enfría, con lo que se vuelve sólida. La composición sólida se tritura y se tamiza para formar un polvo adecuado para constituir un recubrimiento en polvo. El diámetro promedio de la partícula del polvo de recubrimiento está preferiblemente en un rango de 0.05 - 30 pm y más preferiblemente en un rango de 0.07 - 20 pm.

Una composición de recubrimiento sólida puede aplicarse utilizando técnicas de recubrimiento en polvo depositando la composición en forma de polvo sobre un elemento de fijación metálico y permitiendo que la composición se funda, si fuera necesario, aplicando calor. Alternativamente, el polvo se aplica primero y luego se lo calienta para fundirlo. La aplicación se hace preferiblemente con una pistola electrostática, que imparte una carga eléctrica positiva al polvo, mientras que el elemento de fijación metálico está conectado a tierra. Al enfriarse, se forma un recubrimiento lubricante. Idealmente, el polvo se aplica solamente a las partes roscadas del elemento de fijación metálico. Las partes no roscadas se dejan sin recubrimiento en absoluto o bien se elimina el polvo antes de que se derrita.

La invención será mejor aclarada mediante los siguientes ejemplos.

EJEMPLO 1

Se preparó una composición que contenía 100 gr. de cera de parafina (Código de producto. 14759, suministrada por Brenntag NV, con punto de solidificación a 53°C), 8 gr. De sílice pirógena, vendida bajo la marca registrada Aerosil® 200 fabricada por las Industrias Evonik, 16 gr. de polvo de grafito y 200 gr. de colofonia WW (Código de producto 11716, suministrada por Brenntag), mezclando los componentes a una temperatura de aproximadamente 100°C. Después de enfriada, se determinó el comportamiento relativo a viscosidad de la composición utilizando un reómetro AR 200 EX, es decir a Reómetro de placa paralela, midiendo el par y la velocidad angular. Un gráfico de esfuerzo cortante (par) contra la velocidad de corte (velocidad angular) da la viscosidad de una manera sencilla.

Las mediciones reales se realizaron mediante dicho reómetro utilizando una configuración placa-placa de 25 mm de diámetro y un espacio de 1000 pm. El desplazamiento del espacio fue de 0 pm. Se utilizó un horno de torsión como controlador de la temperatura. Se determinó la viscosidad dinámica a una velocidad de cizallamiento en un rango de 0.01 hasta 100 s-1 utilizando flujo de estado estacionario como tipo de rampa. El factor de velocidad de cizallamiento fue de 12.50. Antes de la medición se acondicionó una muestra utilizando un tiempo de equilibrio de 7 minutos. Los resultados de las mediciones a diferentes temperaturas se muestran en el Cuadro siguiente.

Cuadro

Los resultados muestran que la composición tiene una fluidez excelente a una temperatura en un rango superior a aproximadamente 100 °C, lo que la hace fácil de aplicar. A la temperatura de fusión de la cera de parafina, es decir, a aproximadamente 50°C, la composición aún es muy viscosa, y a temperatura ambiente, la composición es dura, de modo tal que, al aplicar la composición al elemento de fijación metálico, esta permanece en el elemento de fijación metálico. El elemento de fijación metálico recubierto tiene excelentes propiedades anti-abrasivas, sin ser pegajosa. La temperatura de fusión es levemente superior a los 70°C.

EJEMPLO COMPARATIVO 2

Se realizó una composición comparativa en la que se duplicó la cantidad relativa de cera de parafina y, por consiguiente, se redujeron las cantidades relativas de resina, lubricante y agente tixotrópico a no menos de los límites de la reivindicación. Se preparó la composición con 200 gr. de la cera de parafina, 8 gr. de sílice pirógena, 16 gr. de polvo de grafito y 200 gr. de colofonia, mezclando los componentes a una temperatura de aproximadamente 100°C. Si bien el elemento de fijación metálico recubierto tuvo un desempeño razonablemente bueno en términos de evitar la abrasión y la soldadura en frío, el recubrimiento resultó pegajoso, causando manchas. Además, el recubrimiento resultó menos parejo. Se halló un número importante de defectos durante la fabricación, lo que muestra que esta composición es menos adecuada en términos de aplicabilidad.

EJEMPLO COMPARATIVO 3

Se preparó la composición con 500 gr. de cera de parafina, 125 gr. de polvo de grafito y 500 gr. de la colofonia, mezclando los componentes a una temperatura de aproximadamente 100°C. El material es semisólido y no muy duro. El material se funde fácilmente al tacto y se comporta en modo similar al chocolate, produciendo manchas en las manos y en el material textil.

EJEMPLO 4

Se preparó una composición que contenía 100 gr. de cera de parafina, 14 gr. de sílice pirógena, 16 gr. de polvo de grafito, 24 gr. de dióxido de titanio y 200 gr. de Damar C (CEROGA® suministrada por Roeper GmbH), mezclando los componentes a una temperatura de aproximadamente 140°C. Se laminó la composición en un plano, se la enfrió y se la quebró en pequeñas virutas. Se trituraron las virutas y se tamizaron para obtener un polvo fino. El polvo se aplicó utilizando una pistola electrostática sobre un elemento de fijación metálico a temperatura ambiente mediante un método convencional. El elemento de fijación metálico luego se calentó para fundir el polvo tras lo cual se formó el recubrimiento. La composición de recubrimiento tenía una temperatura de fundición mayor a los 100°C, pero inferior a los 170°C.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Elemento de fijación metálico que comprende una parte roscada, en el que al menos parte de la parte roscada está recubierta con una composición que es dura y resistente al tacto a temperatura ambiente y en el que los componentes y sus cantidades satisfacen los requisitos de la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) de los Estados Unidos establecidos en 2015, y que consiste esencialmente en

(a) una cera de parafina de una temperatura de solidificación según se determina mediante el método ASTM D938-71 (Re aprobado en 1981) en el rango de 50 a 70°C

(b) 1 a 5 partes en peso (pep) de una resina por pep de cera de parafina,

(c) 0.1 a 0.25 pep de grafito por pep de cera de parafina, y

(d) 0.05 a 0.30, preferiblemente 0.08 a 0.25 pep de una sílice aprobada por la FDA por pep de cera de parafina.

2. Elemento de fijación metálico de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la resina se selecciona del grupo que consiste en colofonia, éster de colofonia de glicerina, resina de politerpeno sintético, resina de hidrocarburo aromático C⁹, resina de hidrocarburo alifático C⁵, mezcla de resina C^g-aromática/resina C⁵-alifática, y mezclas de las mismas.

3. Elemento de fijación metálico de acuerdo con la reivindicación 2, en el que la resina consiste en colofonia o damar.

4. Elemento de fijación metálico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 en el que la sílice es sílice pirógena.

5. Elemento de fijación metálico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 en el que el elemento de fijación metálico se selecciona del grupo que consiste en broches, tornillos, pasadores, tuercas y mezclas de los mismos.

6. Composición de recubrimiento para roscas, que es dura y resiste el tacto a temperatura ambiente, y en la que los componentes y sus cantidades cumplen con los requisitos de la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos de Norteamérica establecidos en 2015, y que consiste esencialmente en

(a) una cera de parafina con una temperatura de solidificación que se determina mediante el método ASTM D938-71 (Re aprobado en 1981 ) en el rango de 50 a 70°C

(b) 1 a 5 partes en peso (pep) de una resina por pep de cera de parafina,

(c) 0.1 a 0.25 pep de grafito por pep de cera de parafina, y

(d) 0.05 a 0.30, preferiblemente 0.08 a 0.25 pep de sílice por pep de cera de parafina.

7. Composición de acuerdo con la reivindicación 6, que tiene una viscosidad dinámica a 50°C de al menos 1.0 Pa.s.

8. Proceso para recubrir un elemento de fijación metálico que comprende una parte roscada, que consta de los siguientes pasos:

(i) proporcionar una composición como se define en las reivindicaciones 6 o 7,

(ii) Mantener el elemento de fijación o llevarlo a una temperatura en el rango de 30 a 70°C, (iii) Aplicar la composición a una temperatura en un rango de 100 a 170°C,

(iv) opcionalmente eliminar la composición excedente,

(v) enfriar el elemento de fijación metálico a no menos de 100°C,

(vi) terminar el elemento de fijación metálico en un baño acuoso, y

(vii) secar el elemento de fijación metálico.

9. Proceso de acuerdo con la reivindicación 8, que es parte de un proceso de fabricación del elemento de fijación metálico.

10. Proceso de acuerdo con las reivindicaciones 8 o 9, en el que la composición se calienta a una temperatura por encima de la del elemento de fijación metálico, preferiblemente de 130 a 150 °C.

11. Proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, en el que el elemento de fijación metálico del paso (v) se deja enfriar a una temperatura entre 60 y 75°C.

12. Proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11, en el que el baño de agua del paso (vi) se mantiene a una temperatura entre 30 y 50°C.

13. Proceso para el recubrimiento en polvo de un elemento de fijación metálico que comprende una parte roscada, que consta de los siguientes pasos:

(i) Proporcionar una composición según se define en las reivindicaciones 6 o 7,

(ii) Producir un polvo de dicha composición,

(iv) opcionalmente eliminar la composición excedente,

(v) Derretir por fusión la composición en polvo aplicada a una temperatura en un rango de 100 a 200°C, y

(vi) enfriar el elemento de fijación metálico.