TWI678476B - 具有混合式貼片的螺紋緊固件及其製造方法 - Google Patents

Abstract

一種具有混合式鎖定機制之螺紋緊固件，包括具有螺紋部分的柄部，佈置於螺紋部分上的機械鎖定機制，及佈置於螺紋部分上而在機械鎖定機制上延伸的化學鎖定機制。化學鎖定機制在螺紋緊固件之初期使用期間提供主要保持強度，且機械鎖定機制在螺紋緊固件之後續使用期間提供主要保持強度。一種製造螺紋緊固件之方法包括以下步驟：在柄部上施加機械鎖定機制材料，且在柄部上於機械鎖定機制材料上施加化學鎖定機制材料。

Description

具有混合式貼片的螺紋緊固件及其製造方法

以下說明書大致關於具有兩個或兩個以上鎖定機制之螺紋緊固件，以及製造此螺紋緊固件之方法，用於增加緊固件保持力且移除阻力。

螺紋緊固件在許多應用中使用。然而，在某些應用中，螺紋緊固件及其所安裝的主體或多個主體會遭受震動或衝擊。震動或衝擊可能造成螺紋緊固件在相對應的螺紋開口之中以移除的方向旋轉，從而鬆動在開口中的螺紋緊固件，或最終從開口移除螺紋緊固件。此螺紋緊固件之非意圖的移除或鬆動可能造成藉由螺紋緊固件固定在一起的鄰接主體分開，或者相對於彼此移動，而可損傷主體。結果，必須花費時間及資源來修復主體及/或替換螺紋緊固件。

已發展鎖定技術來改良開口之中螺紋緊固件的保持強度，且抵抗非意圖的鬆動或移除力。此等技術通常性質上為機械式或化學式之任一者。已知的機械鎖定技術包括於公螺紋及母螺紋之間的界面處導入聚合物元件。聚合物元件可沉積於緊固件的螺紋區段上，且藉由施加器而來施加於其上。機械式鎖定元件例如可為貼片、彈 丸及/或條帶。已知的聚合物元件例如可為尼龍材料，且特別是尼龍11。

尼龍貼片大致為圓形且通常在緊固件四周延伸大約180度。此範圍通常相對應於暴露至尼龍施加器之緊固件的面積。然而，諸如牽涉聚合物貼片、彈丸或條帶之機械式鎖定技術無法提供足夠的保持強度，或無法抵抗螺紋緊固件之非所欲的移除或鬆動。此外，相較於一般的螺紋緊固件，可能需要較大的力矩來安裝具有機械式鎖定之螺紋緊固件，因為對機械式鎖定有更多的摩擦力之緣故。

一種已知的化學鎖定技術牽涉塗佈在螺紋緊固件上的黏著劑之使用。緊固件之螺紋部分可以液體黏著漿料塗佈，該液體黏著漿料具有載體及在其中的黏著劑微囊。隨著溶劑基底之載體揮發，黏著劑微囊遺留在螺紋部分上。當螺紋緊固件安裝在相對應的螺紋開口中時，黏著劑微囊破裂、混合在一起，且於緊固件之螺紋及相對應的螺紋開口之間流動。黏著劑微囊可包括例如含有樹脂之第一組微囊，及例如含有固化劑之第二組微囊。隨著微囊的破裂，樹脂及固化劑混合，而造成化學反應以固化黏著劑。

然而，化學鎖定技術僅適合於一次性的使用。亦即，具有諸如黏著劑之化學鎖定機制沉積於其上的螺紋緊固件僅適合用於在相對應的螺紋開口中固定一次螺紋緊固件。在螺紋緊固件及相對應的螺紋開口之間的黏著劑結合於從相對應的螺紋開口移除螺紋緊固件時散裂。因 此，當重複地移除且安裝螺紋緊固件時，在每一次安裝之前必須以黏著劑塗佈緊固件，以實現所欲的保持力優點。此外，諸如黏著劑的化學鎖定技術需要時間固化。因此，在安裝之後，具有黏著劑塗佈之化螺紋緊固件必須保持不受干擾一段時間，使得黏著劑固化。若在黏著劑固化之前緊固件遭受震動或衝擊，則緊固件可能正如並未被塗佈一般易受不經意之鬆動或移除力的影響。因此，緊固件安裝於其中的產品或機器需要額外的停機時間用於所欲的保持力優點。

因此，意圖提供具有混合式鎖定機制或貼片之螺紋緊固件，用於增加保持強度且在多重使用上抵抗鬆動或移除力。

根據一個態樣，提供一種具有混合式鎖定機制之螺紋緊固件，包括具有螺紋部分的柄部，佈置於螺紋部分上的機械鎖定機制，及佈置於螺紋部分上而在機械鎖定機制上延伸的化學鎖定機制。化學鎖定機制在螺紋緊固件之初期使用期間提供主要保持強度，且機械鎖定機制在螺紋緊固件之後續使用期間提供主要保持強度。

根據另一態樣，提供一種製造具有混合式鎖定機制的螺紋緊固件之方法，螺紋緊固件包括具有螺紋部分的柄部，佈置於螺紋部分上的機械鎖定機制，及佈置於螺紋部分上而在機械鎖定機制上延伸的化學鎖定機制。此方 法包括以下步驟：在柄部上施加機械鎖定機制材料，且在柄部上於機械鎖定機制材料上施加化學鎖定機制材料。

本揭露案的其他態樣、特徵及優點將從以下說明書而與隨附圖式連結為顯而易見的，其中類似的元件符號代表類似的部分、元件、部件、步驟及處理。

10‧‧‧螺紋緊固件

12‧‧‧貼片

14‧‧‧柄部

16‧‧‧頭部

18‧‧‧螺紋

20‧‧‧機械鎖定機制

22‧‧‧化學鎖定機制

第1圖為根據此處所述之實施例，具有混合式鎖定機制之螺紋緊固件的側視圖。

儘管本揭露案容許各種形式之實施例，應理解本揭露案應考慮為僅用於說明且並非意圖限制本揭露案至所述或圖示之任何特定實施例的情況下，在圖式中顯示且此後將說明一或更多實施例。

第1圖根據此處所述之一個實施例，顯示具有混合式鎖定機制或貼片12之螺紋緊固件10，用於增加保持強度且抵抗形成於其上之鬆動及/或移除力。舉例而言，螺紋緊固件10可為螺栓或螺絲，且較佳地以金屬材料形成，例如但非限於鋼或碳鋼。螺紋緊固件10可替代地或額外地包括金屬電鍍。在一個實施例中，取決於特定應用或尺寸的需要，螺紋緊固件10可為大約0.8毫米(mm)至1.7mm。然而，應理解本揭露案並非限於此等特徵，且此處所述之特徵及技術可應用至各種尺寸的緊固件。

在一個實施例中，螺紋緊固件10包括柄部14，且可選地包括頭部16。柄部14包括至少部分地沿著其長度延伸的螺紋18。混合式鎖定機制或貼片12可包括第一或機械鎖定機制20及第二或化學鎖定機制22(顯示為柄部14上的網格線)。在一個實施例中，第一鎖定機制20可為機械鎖定機制且第二鎖定機制22可為化學鎖定機制。第一及第二鎖定機制20、22較佳地佈置於柄部14的螺紋18上。在一個實施例中，機械鎖定機制20可為第一貼片，例如沉積於柄部14上的聚合物貼片，且化學鎖定機制可為第二貼片，例如塗佈於柄部14上的黏著劑。應理解在本揭露案中，「貼片」一詞可交換地代表在柄部14上的貼片、彈丸、條帶、塗佈及其他類似的沉積物，提供用以增加保持強度且抵抗來自匹配螺紋部件之螺紋緊固件的鬆動或移除力。

在一個實施例中，機械鎖定機制20可以聚合物材料製造。在一個實施例中，聚合物可為諸如尼龍及類似者的熱塑性塑膠材料。舉例而言，在一個實施例中，機械鎖定機制20可以尼龍11形成。然而，亦可設想其他材料，包括但非限於聚鄰苯二甲醯胺(PPA)樹脂，例如NYTEMP®。在一個實施例中，聚合物材料可為熱固性材料。再者，在一個實施例中，聚合物材料可包括熱塑性塑膠及熱固性材料之調配。再者，仍在一個實施例中，不同的機械鎖定機制20可以與相同緊固件10上形成之機械鎖定機制20不同的材料或不同的配方形成。

機械鎖定機制20可具有實質上圓形的形狀。然而，機械鎖定機制20並非限於此形狀。此外，機械鎖定機制20可形成於柄部14，且對特定應用具有所欲的各種尺寸或大小。再者，可於柄部14上之各種位置處形成多重機械鎖定機制20。機械鎖定機制20可彼此分散，或一或更多機械鎖定機制20可部分地彼此重疊。替代地或額外地，機械鎖定機制20可完全延伸於柄部14四周。

在安裝期間，於螺紋緊固件10及匹配的螺紋部件之間建立楔形之機械鎖定機制20擠壓材料。至少部分地歸因於機械鎖定機制20之材料的彈性，機械鎖定機制20迫使不含機械鎖定機制20之螺紋18的鄰接區域與匹配的螺紋部件之螺紋接觸。因此，相較於正常未塗佈或者非螺紋之一般緊固件而言，可增加保持力或對鬆動及/或移除力的抵抗。

化學鎖定機制22可為覆蓋螺紋緊固件10之至少部分的柄部14之黏著劑塗佈。在一個實施例中，黏著劑覆蓋整個或實質上整個的柄部14之螺紋18。化學鎖定機制22可為多部分的化學黏著劑且可包括複數個微囊(未顯示)。在一個實施例中，微囊包括含有第一部分(例如，樹脂)的第一組微囊，及含有第二部分(例如，固化劑)的第二組微囊。舉例而言，在一個實施例中，第一組微囊可含有丙烯酸樹脂，且第二組微囊可含有過氧化物固化劑。在另一實施例中，第一組微囊可含有環氧樹脂，且第二組微囊可含有環氧固化劑。微囊可裝載於載體中，例 如為漿料或糊膏形式之溶劑基底的載體或水基底的載體。在另一實施例中，液體漿料或糊膏可僅含有第一組微囊及第二組微囊之一者，且第一組微囊及第二組微囊之另一者可較晚施加至柄部14，或施加至螺紋緊固件10配置成嚙合之匹配的螺紋部件。亦設想以一個部分或兩個部分之形式之其他微囊黏著劑。

在一個實施例中，包括第一組微囊及第二組微囊之微囊佈置於柄部14上。當柄部14安裝於匹配的螺紋部件中時，與匹配的螺紋部件之間的接觸造成微囊被壓碎且釋放留在其中的內容物。微囊的內容物可接著混合在一起，造成化學反應，且接續硬化或固化黏著劑。因此，黏著劑可增加保持強度，且抵抗匹配的螺紋部件中螺紋緊固件的鬆動或移除力。在另一實施例中，僅第一組及第二組微囊之一者可施加至柄部14，且另一者是施加至匹配的螺紋部件上，使得柄部14及匹配的螺紋部件之間的接觸造成第一組及第二組微囊被壓碎，且釋放留在其中的內容物。內容物可接著被混合，造成化學反應且接續硬化或固化黏著劑。

在一個實施例中，機械鎖定機制20被施加在柄部14。化學鎖定機制22接著被施加在機械鎖定機制20上，且環繞裸露部分的螺紋18。在安裝於匹配的螺紋部件之後，機械鎖定機制20立即迫使螺紋緊固件10之螺紋18與匹配部件之相對應的螺紋嚙合或更緊密地嚙合。同時，化學鎖定機制22之微囊破裂且混和在一起，使得微 囊的內容物(即，黏著劑成分)在螺紋緊固件之螺紋及匹配部件之相對應螺紋之間流動。

在固化之後，化學鎖定機制22(例如，黏著劑)於匹配的螺紋部件之中提供初期或主要的保持強度及對螺紋緊固件10之鬆動及/或移除力的抵抗。機械鎖定機制20補充初期或主要保持強度，而提供次要保持強度或抵抗螺紋緊固件10之鬆動或移除力。

為了從匹配的螺紋部件移除螺紋緊固件10，可藉由對螺紋緊固件10施加第一力矩而首先克服化學鎖定機制22之保持力。接著，可藉由對螺紋緊固件10施加第二力矩而克服機械鎖定機制20之保持力。

在第二次或後續將螺紋緊固件10安裝於匹配的螺紋部件中時，化學鎖定機制22的保持強度實質上為無效的，因為黏著劑將無法再固化以於螺紋緊固件10及匹配的螺紋部件之間形成結合。然而，機械鎖定機制20可如上所述持續作用，以提供保持強度且抵抗螺紋緊固件10的鬆動及/或移除力。因此，在第二次或後續的使用中，機械鎖定元件20為主要保持強度的來源，以把持緊固件10抵抗非意圖的鬆動及/或移除力。

為了製造根據此處所述之實施例的具有混合式貼片12之螺紋緊固件10，可預加熱螺紋緊固件10至所欲的溫度。在一個實施例中，當施加材料於緊固件10上時，螺紋緊固件10被加熱至足以熔化機械鎖定機制20之材料的溫度。因此，熔化的材料如低黏度流體流至螺紋中 且在冷卻之後凝固。在一個實施例中，熔化的材料流至螺紋的底座或根部中。舉例而言，在材料為尼龍11的情況下，螺紋緊固件10可預加熱至約525F至550F之溫度，以在施加至螺紋緊固件時熔化尼龍11。然而，應理解本揭露案並非限於此範圍，且亦設想用於緊固件10之其他適合的預加熱溫度。舉例而言，亦設想適合加熱尼龍11材料高於大約376F之其他預加熱溫度。在另一實施例中，於使用PPA作為貼片材料之情況下，螺紋緊固件10可預加熱至約700F的溫度。然而，亦設想其他預加熱溫度或範圍，包括在施加至緊固件10時適合加熱PPA高於約602F的溫度。較佳地，螺紋緊固件預加熱至適合加熱材料而足以超過材料的熔點之溫度，以適當地降低黏度且允許在螺紋之間的自由流動。亦即，在一個實施例中，緊固件10所預加熱的溫度足以造成材料在施加至緊固件10時，立即熔化超過初期熔化狀態，使得材料具有比在初期熔化狀態更低的黏度。

機械鎖定機制20之材料初期可為粉末狀，且從施加器(未顯示)配給至螺紋緊固件10的柄部14。在一個實施例中，施加器包括一或更多噴嘴(未顯示)，配置成配給機械鎖定機制20的材料。噴嘴可使用已知的技術配給材料，例如在氣體的蒸氣中配給材料導向螺紋緊固件10。在將粉末材料施加至柄部14上之後，粉末材料回應於柄部14的溫度而熔化，流至螺紋中且黏著至柄部14上，以形成機械鎖定元件20。

在一個實施例中，化學鎖定機制22之材料初期可以具有載體之液體黏著漿料預備，例如具溶劑基底或水基底之載體及第一及/或第二組微囊。接著施加液體黏著漿料至螺紋緊固件10，在柄部14的螺紋18上。在一個實施例中，黏著漿料延伸在機械鎖定機制20上。黏著漿料亦可完全延伸在柄部14之周圍四周。隨著載體的乾燥，例如，隨著溶劑基底的載體揮發，第一及/或第二組微囊的塗佈保留在柄部14上，以形成化學鎖定機制22。亦即，化學鎖定機制22可為一個部分的機制，其中僅第一組或第二組的微囊之一者佈置於緊固件10上，或可為兩個部分的機制，其中第一組及第二組的微囊兩者均佈置於緊固件10上。在一個部分的機制中，第一組及第二組的微囊之另一者可佈置於匹配的螺紋表面，或較晚施加至緊固件10。機械鎖定機制20及化學鎖定機制22一起形成混合式鎖定元件或貼片12。

因此，在此處所述的實施例中，例如聚合物貼片之機械鎖定機制20可在第二次或後續使用螺紋緊固件10期間，持續提供某程度之機械鎖定，或抵抗鬆動或移除力。此外，初期以液體黏著漿料提供的化學鎖定機制22可供以作為潤滑劑，以降低安裝螺紋緊固件10所需之力矩，且部分地克服從機械鎖定機制20所增加的阻抗。再者，相較於在柄部14上其他位置處的微囊而言，佈置於機械鎖定機制20上的化學鎖定機制22之微囊可在螺紋 緊固件10及匹配的螺紋部件之間遭受較強的摩擦及壓縮力，藉此增加微囊之破裂及微囊的內容物之混合的效率。

再者，在以上的實施例中，當化學鎖定機制22固化時，機械鎖定機制20可提供某程度對鬆動及/或移除力的抵抗，藉此降低機器或部件的停機時間。在固化時，化學鎖定機制22比起單獨的機械鎖定機制20而言，可提供更高的保持強度或對鬆動及/或移除力的抵抗。

此處所述之具有混合式鎖定機制或貼片12的螺紋緊固件10特別有益於例如電子的「現場」維修，因為可重複使用緊固件10同時保持鎖定的功能性，而無須重新施加黏著劑至緊固件10。再者，化學鎖定機制22可在螺紋緊固件10之初期使用期間提供增進的鎖定特徵，特別在螺紋緊固件10僅包括一個或兩個螺紋的應用中。

應理解來自此處所述之任何實施例的特徵可結合或取代此處所述之其他實施例的特徵，而並未悖離本揭露案之範疇。

不論是否特別指明於本揭露案之上下文之中，此處所提到的所有專利在此整體併入作為參考。

在本揭露案中，「一」或「一個」之詞應考慮包括單數及複數兩者。反過來，任何參照複數之項目在適當的情況下應包括單數。

從以上所述，應觀察到可實現數種修改及改變而不會悖離本發明之新穎概念之真實精神及範疇。應理解不可意圖或暗示對於圖示之特定實施例的限制。本揭露案 意圖藉由隨附申請專利範圍覆蓋落入申請專利範圍之範疇之中的所有此等修改。

Claims (14)

1. 一種具有一混合式鎖定機制之螺紋緊固件，包含：一柄部，該柄部具有一螺紋部分；一機械鎖定機制，該機械鎖定機制佈置於該螺紋部分上；及一化學鎖定機制，該化學鎖定機制佈置於該螺紋部分上而在該機械鎖定機制上延伸，其中該化學鎖定機制在該螺紋緊固件之一初期使用期間提供一主要保持強度，且該機械鎖定機制在該螺紋緊固件之後續使用期間提供該主要保持強度，其中該化學鎖定機制包括含有一樹脂的一第一複數個微囊及含有一固化劑的一第二複數個微囊。
2. 如請求項1所述之螺紋緊固件，其中該機械鎖定元件為一或更多個聚合物貼片。
3. 如請求項2所述之螺紋緊固件，其中該一或更多個聚合物貼片以一熱塑性塑膠形成。
4. 如請求項3所述之螺紋緊固件，其中該一或更多個聚合物貼片由以下一或更多者形成：尼龍、尼龍11及聚鄰苯二甲醯胺。
5. 如請求項2所述之螺紋緊固件，其中該一或更多個聚合物貼片以一熱固性材料形成。
6. 一種以一混合式鎖定機制製造一螺紋緊固件之方法，該螺紋緊固件包含具有一螺紋部分的一柄部，佈置於該螺紋部分上的一機械鎖定機制，及佈置於該螺紋部分上而在該機械鎖定機制上延伸的一化學鎖定機制，該方法包含以下步驟：在該柄部上施加一機械鎖定機制材料；及在該柄部上於該機械鎖定機制材料上施加一化學鎖定機制材料，其中該化學鎖定機制包括含有一樹脂的一第一複數個微囊及含有一固化劑的一第二複數個微囊。
7. 如請求項6所述之方法，其中在施加該機械鎖定機制材料至該柄部之前，預加熱該柄部至一所欲溫度。
8. 如請求項7所述之方法，其中當施加至該柄部時，該機械鎖定機制材料為粉末狀。
9. 如請求項8所述之方法，其中回應於該柄部之該溫度，該機械鎖定機制材料黏著至該柄部，以形成該機械鎖定機制。
10. 如請求項6所述之方法，其中該機械鎖定機制材料以一熱塑性塑膠形成。
11. 如請求項10所述之方法，其中該機械鎖定機制材料為以下一或更多者：尼龍、尼龍11及聚鄰苯二甲醯胺。
12. 如請求項6所述之方法，其中該機械鎖定機制材料以一熱固性材料形成。
13. 如請求項6所述之方法，其中該化學鎖定機制材料以一液體黏著漿料或糊膏施加至該柄部，該液體黏著漿料或糊膏包括在一載體中含有該樹脂的該第一複數個微囊及含有該固化劑的該第二複數個微囊。
14. 如請求項13所述之方法，進一步包含以下步驟：從該柄部揮發該載體，以留下該等微囊沉積於該柄部上。