WO2001070918A2 - Beschichtungsmassen mit antifresseigenschaften für lösbare hülsen-bolzen- und/oder gewindeverbindungen - Google Patents

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Definitions

  • compositions with anti-seizure properties for releasable sleeve-bolt and / or threaded connections.
  • Thread pairs in the set polymer masses in the columns This eating is also with "Schkopf" - conclusions, z. B. given the screw head. Further negative influencing factors arise when filling gaps with polymeric masses if
  • additives that reduce friction e.g. Powders made of graphite, molybdenum disulphide, polyolefin and polytetrafluoroethylene, to produce specific sliding properties at the interfaces that do not tend to seize after loosening and then turning the threaded connection.
  • Such additives had to be discarded as the sole anti-seizure agent, however, because adequate thread locking was not guaranteed;
  • Anti-seizure additives in gap-filling polymer masses are not suitable for 5 sleeve-bolt and / or thread connections because they primarily act as lubricants and lubricants.
  • Adhesives for producing detachable adhesive connections are described in the patent literature. However, these tasks and functions of the set adhesive layers in the adhesive joint cannot be transferred to the set polymer layers in the columns of the sleeve-bolt and / or threaded part pairings. While the weakening of the adhesive forces at the interfaces and / or the cohesive strengths in the adhesive layer is crucial for detachable adhesive bonds to be released in order to be able to easily separate a part to be joined, this is not the case with bonded gap fillers.
  • thermosetting adhesives based on epoxy resin as described in the patent applications DE-A 29 48 405 and DE-A 30 21 263, the problem cannot be solved for reasons of economy and handling, particularly in the case of bulk goods.
  • an adhesive film such as the so-called “film adhesive FM 123-5” from American Cyanamid Co., which can only be stored and transported under cooling ( ⁇ -5 ° C) anyway.
  • DE 198 33 847 A describes the solution of adhesive bonds by thermal * release of gases in the adhesive bond.
  • adhesive bonds for example in the case of a laminate
  • the problem of feeding does not naturally arise.
  • no gap-filling polymer masses can be produced, which do not eat, wedge when loosening and turning further, and which have sufficient sliding properties at the respective interfaces
  • the adhesive joints must be dimensioned in such a way that a thin, homogeneous adhesive layer can form in the joint space, so that the stress peaks in the adhesive bond remain small.
  • the present invention has for its object to provide a coating composition which is suitable for filling, sealing and / or securing sleeve-bolt and / or threaded part pairings on the one hand and on the other hand the risk of seizing and wedging when loosening and / or turning these pairings reduced.
  • Thread pairings suitable binders an anti-seizure agent, which releases gases when the temperature rises, and contains an additive to reduce friction.
  • the present invention therefore relates to a
  • L Thread part pairings that have contact properties uhd.: ⁇ iie contains:
  • the binders a) are chemically reacting monomers or polymers and / or physically setting polymers.
  • the chemically reacting binders can be cold, warm and / or radiation-hardened or crosslinkable, for example by polyaddition, polymerization and / or polycondensation.
  • polymers or copolymers they generally have a relatively low molecular weight in the range from about 300 to about 25,000.
  • Reactive binders are in particular compounds with ethylenically unsaturated groups, for example (meth) acrylic esters, allyl esters, unsaturated Polyester, epoxy resins, polyisocyanates, polyurethanes, polysulfides, silicones etc.
  • the reactive binders can be used to formulate so-called one-, two- and multi-component systems that are reactivated and hardened or cross-linked under the respective application conditions.
  • Preferred binders are those which harden under anaerobic conditions, for example the monomers or polymers with ethylenically unsaturated groups, epoxy resins, isocyanate group-containing polyurethanes, etc.
  • the reactive ones are those which harden under anaerobic conditions, for example the monomers or polymers with ethylenically unsaturated groups, epoxy resins, isocyanate group-containing polyurethanes, etc.
  • Enamel compositions occupy a special position in this group because they set both physically and chemically by means of air humidity. They are preferably processed without solvents. On this basis, so-called reactive "1-component systems" (one-component systems) can also be formulated, whereby at least one of the reaction components is microencapsulated and the microcapsules are only destroyed and the setting reaction is initiated under application conditions.
  • reactive "1-component systems" one-component systems
  • the physically setting binders are, in particular, thermoplastic polymers which already have a relatively high molecular weight, which is generally in the range from 5,000 to 500,000. Examples include polyolefins, polyesters, polyamides, polyimides, vinyl polymers, polyurethanes, polyvinyl halogens, polycarbonates and copolymers thereof. These polymers can contain units copolymerized with them, which have functional groups, such as hydroxyl, carboxyl or amino groups. The functional groups increase the polarity and thus increase the adhesive forces between the binding agent and the material of the thread.
  • Suitable units with functional groups are e.g. (meth) acrylic acid, hydroxyethyl (meth) acrylate or aminoethyl (meth) acrylate.
  • Inert binders also include non-reactive melt materials. Preference is given to those whose melting and softening range is at least 10 ° C. below the decomposition temperature of the substances releasing gases.
  • inorganic binders are also suitable, which are preferably used in high-temperature-resistant coating compositions.
  • Usable inorganic binders are also the binders described in EP-A-246 564 based on sodium silicate and aluminum oxide.
  • the * non-position is as follows. spoken of "binding”?. This includes both physical setting, such as the evaporation of solvent, water or the like, the cooling of the melt masses, and chemical hardening, crosslinking and the like in the case of the chemically reacting backbone binders.
  • Component b) can be used to produce foam structures or porous structures in the polymer mass, which allow the threaded part pair to be loosened and / or rotated further without the risk of seizing or wedging.
  • Component b) is a low-molecular, inorganic, organometallic or organic substance which is solid at room temperature and which, when the temperature rises, releases gases spontaneously by decomposing and / or initiating reaction and / or triggering ignition in such a way that at least one of the decomposition occurs - and / or fission products is a gas.
  • the gas yield should preferably be> 50 ml / g, in particular> 70 ml / g and particularly preferably> 90 ml / g substance.
  • the temperature at which component b) releases gases is generally> 50 ° C, in particular> 80 ° C and preferably> 100 ° C. The gas released causes the formation of foam structures or porous structures in the set coating composition, which facilitate the detachment of the parts and prevent or complicate feeding and wedging when turning further.
  • the choice of the substance releasing gases at an elevated temperature is made according to the conditions for applying and setting the coating composition and the operating conditions to which the component equipped with the coating composition is subjected. In most cases, you choose the : Subst-arz so that it can be used under the conditions when applying and setting . Coating compound and under 3 ;; d.e ⁇ operating conditions * :: ⁇ of a component essentially no gas release, but only at a temperature that is higher than the temperature at the
  • This temperature is preferably at least 20 ° C and in particular at least 50 ° C higher than the highest temperature with which the substance is loaded when the coating composition is applied and set or when the component is in operation.
  • the substances that release gases when the temperature rises can in the form of pure substances or in the form of mixed substances.
  • the individual components can be inert and only initiate a gas-forming reaction in the mixture.
  • one of the components is preferably microencapsulated, the particle size of the microcapsules being ⁇ 100 ⁇ m, in particular ⁇ 50 ⁇ m.
  • component b) is distributed as evenly as possible in the coating composition.
  • component b is substance- and application-dependent? And is additionally determined? - by the gas volume that decomposes during decomposition; ** £; rice. The amount must be sufficient. * U; sufficient for the effective formation of foam structures or porous
  • the amount of component b) is in the range from 0.5% by weight to 50% by weight, preferably 1% by weight to 25% by weight, based on the solids content of binders and, if present, Filler.
  • the inorganic, gas-releasing substances have a special position due to their higher specific weights. Additional amounts of up to 100% by weight, based on the solids content, can be used.
  • Component b) is in particular a blowing agent or blowing agent, as are known from the foam industry. According to the invention, in particular those components b) are used which essentially develop nitrogen, carbon dioxide and / or carbon monoxide as gases. Are usable as component b) for example :
  • Azo compounds such as azodicarbonamide, azobisisobutyronitrile or 1, 1 '-azobisformamide.
  • the decomposition temperature of azodicarbonamide (205-215 ° C) can be reduced to 155 ° C using kickers.
  • Metal compounds, such as zinc oxide, zinc stearate, Ba-Zn and K-Zn systems, or organic compounds, for example acids, bases or urea, can be used as kickers.
  • Hydrazine derivatives such as 4,4'-oxibis (benzenesulfohydrazide), diphenylsulfone-3,3'-disulfohydrazide, diphenylene oxide-4,4'-disulfohydrazide, trihydrazinotriazine or p-toluenesulfonylsemicarbazide.
  • nitroso compounds such as N, N '; dinitroso-dimethyl-fc -rephthalamide.
  • tetrazoles such as 5-phenyltetrazole.
  • carboxylic acid and carboxylic acid derivatives such as malonic acid, a-ketocarboxylic acids, ß-ketocarboxylic acids, ⁇ I OL ⁇ X trihalocarboxylic acids, glyceride carboxylic acids, ß, ⁇ - unsaturated carboxylic acids, ß-hydroxycarboxylic acids, ß-lactones or carboxylic anhydrides, such as isatoic acid anhydride.
  • organic peroxo compounds such as peroxycarboxylic acids, for example peroxyacetic acid or peroxybenzoic acid, and their alkali metal and ammonium salts.
  • Peroxo compounds are preferably used in microencapsulated form.
  • inorganic carbonates and hydrogen carbonates especially alkali and alkaline earth metal carbonates, such as sodium carbonate,
  • Calcium carbonate, and alkali or alkaline earth metal hydrogen carbonates such as sodium hydrogen carbonate, calcium hydrogen carbonate as well as ammonium carbonate and ammonium hydrogen carbonate.
  • inorganic carbonates and hydrogen carbonates higher temperatures are required for gas elimination than with the above-mentioned organic compounds. These temperatures are in the
  • Inorganic peroxyacids and their salts such as alkali metal peroxocarbonates and alkali metal peroxosulfates.
  • Explosives such as the nitrates of glycerin, ethylene glycol, diethylene glycol, pentaerythritol and ethylenediamine, nitrocellulose, trinitrotoluene, picric acid, tetryl, hexogen, octogen, nitroguanidine, ammonium perchlorate and methylamine nitrate.
  • the explosives in microencapsulated form are particularly preferably used.
  • Particularly preferred explosives are hexogen: (hexahydro ⁇ l, 2,3-trinitr ⁇ -l, 3,5-triazine), picric acid (2,4,6-trinitrophenol) and tetryl (N-methyl-N, 2,4,6 -
  • Tetranitroaniline Tetranitroaniline
  • Other explosives that can be used are described in Ulimann's Encyclopedia of Industrial Kitchen, Vol. A10, pp. 143 ff., 1987.
  • microspheres Materials which expand when heated and are generally in the form of microspheres, for example the commercial product available under the brand "Expancel®-Microspheres". These microspheres are based on a polyvinylidene chloride shell and contain mono eres acrylonitrile, (meth) acrylate and isobutane as core
  • Expansion means.
  • the expansion of these substances is determined in particular by the degree of warming.
  • the expanding substances can be used as component b) alone or as an additive to other components b).
  • Preferred components b) are the compounds given above under (1), (2), (5), (6), (7) and (9).
  • the temperature at which the gas evolution of component b) takes place depends on the substance in question and can vary within a wide range. In addition, the temperature can be increased by additives such as metal oxides, for example zinc oxide,
  • Titanium dioxide, aluminum oxide, etc. can be modified. In this way, it is possible to set the decomposition temperature as desired.
  • the decomposition range and the gas yield are summarized in Table 1 below. The table shows that by choosing the appropriate component b) the decomposition temperature can be adjusted as required.
  • component b) in microencapsulated form. This applies in particular to the organic peroxo compounds, the inorganic peroxo acids and the explosives.
  • the friction-reducing additive serves to improve the sliding at the interfaces of the parts and the binder particles after the breakaway.
  • the friction-reducing additives are generally in the form of solid particles.
  • the particles of component b) can also be coated with the friction-reducing additives.
  • Preferred anti-friction additives are polyolefins such as polyethylene and polypropylene; fluorinated polyolefins such as polytetrafluoroethylene; Graphite; and metal sulfides such as molybdenum disul id.
  • the amounts of additives reducing the coefficient of friction are largely determined on the basis of the application and predetermined breakaway and / or further torques. They are generally between 1 and 200% by weight, preferably 2 to 150% by weight, in particular 5 to 120% by weight, based on the solids content of the binder and, if present, filler. Surprisingly, it has been shown that the use of components b) and c) substantially prevents the sleeve-bolt or threaded parts from eating or wedging when they break loose or continue to be turned, and the strength of the sleeve-bolt or threaded connections despite the presence component c) is not impaired.
  • the coating compositions according to the invention can contain further customary additives as component d).
  • solvents such as glycols, esters, hydrocarbons, wetting agents, surfactants,
  • the coating compositions according to the invention can be present in an organic solvent, for example in one of the abovementioned solvents, as an aqueous system in the form of an emulsion, dispersion or solution or in a solvent-free manner, for example in the form of enamel compositions.
  • Solvent-free coating compositions are particularly preferred, it being advantageous to use the monomeric reactive binders as component a).
  • aqueous coating compositions with inert polymers can advantageously be used as binders.
  • the coating compositions according to the invention with anti-seizure properties are suitable both for pre-equipping and for application at the assembly point of pairs of sleeves and bolts and threaded parts.
  • pre-equipping is the most efficient and safest way, because it is ensured that at the assembly site, only pre-equipped part of standardized quality for ver ⁇ a: b. ; ung arrive.
  • the coating compositions of the invention are used by applying them to the parts to be secured or sealed.
  • customary methods are used, for example spraying methods, dipping methods, coating methods etc.
  • a drying step may follow.
  • the securing or sealing takes place in the gap between the sleeve bolts or threads, as described above, by setting the binder.
  • the anti-seizure property is activated. This can be done before or after the sleeve-bolt or thread parts break loose.
  • the parts are exposed to a temperature which is equal to or higher than the decomposition temperature of component b) (temperature at which component b) releases gases). This can done in the usual way by heating.
  • Such substances can be in the form of fibers, particles, microspheres, micro hollow bodies and / or wires made of metal or other electrically or thermally conductive substances.
  • Examples of usable substances are thin, small metal platelets, metal wires, graphite or other carbon fibers, microspheres made of inorganic substances or polymers which are coated with conductive substances, for example silver-coated silicates, and hollow micro-bodies.
  • compositions based on aqueous dispersions and / or water glass are Physically setting compositions based on aqueous dispersions and / or water glass.
  • the plastic dispersions and water glasses are available with different solids contents (20 to 70% by weight).
  • the necessary quantities are placed in the mixing container of a planetary mixer with a dispersing agent; if necessary, the necessary pH is adjusted.
  • the filler or rheology agent is slurried in water and made into a paste before it is added to the dispersions or water glasses in portions and mixed well.
  • Preservatives and other additives are preferably used via a so-called Masterbatch incorporated.
  • the addition of gas-releasing substances and the friction-reducing additives is preferably done at the end. As soon as these substances are mixed well, the mass is dispersed homogeneously with the dispersant and then, if necessary, the final properties, such as viscosity, pH, are adjusted.
  • the preparation of the raw materials for melt masses can be carried out discontinuously in a heatable melt kneader (Z-arm kneader) or continuously in a heatable 1 or 2 screw extruder.
  • the binder is selected in accordance with the decomposition temperatures of the gases releasing substances.
  • the melting point or softening range of the binder is in each case about 20 to 25 ° C below the decomposition point of the substances which release gases -,!, - in order to maintain their effectiveness.
  • the raw material granules of the binders are heated in the
  • the finished enamel can be converted into small pieces using 3 different process steps:
  • the chemically reacting masses are one, two and multi-component systems, whereby the first two are mainly used.
  • the two-component systems epoxies, polyurethanes
  • the two components are mixed 10 separately.
  • the one-component systems are either so-called moisture-curing products or those in which a reactive component is microencapsulated.
  • Planetary mixers can also be used in the manufacture
  • the binder or the reactants such as hardener
  • the filler i! ' is incorporated homogeneously.
  • Moisture-curing, reactive enamels e.g. those based on polyurethane can be prepared analogously to the melt masses.
  • Thread mass pairings were equipped with the masses of Examples 1 to 13.
  • test specimens Before use, all test specimens are cleaned with an 5 aliphatic hydrocarbon and then stored for 24 hours 24 hours.
  • test screw was removed and stored for 24 hours / 23 ° C. With the water and solvent-containing masses, they were able to dry at the same time.
  • the sticks * were placed in a hand-held adhesive and placed on the Vera ! working temperature 140 ⁇ C. (Example ! 7) and 180 ° C (Example 9) -heated.
  • the one to be coated was coated with enamels (Example 7 and * 9).
  • Test screws were preheated to about 60 to 70 "C using a hot air gun.
  • Example 13 is an acrylic-based compound for thread locking and sealing that contains microencapsulated acrylate and peroxide to which 5% by weight of microencapsulated hexogen (additive G10) and friction-reducing additives R1 and R2 have been added.
  • additive G10 microencapsulated hexogen
  • R1 and R2 friction-reducing additives
  • test screws were fitted with each mass and were stored 24 hours after coating at 23 ° C.
  • the test thread was screwed on and the threaded connection clamped at a constant rotational speed onto the coated external thread.
  • the counter thread was tightened with the torque wrench until the specified tightening torque (LM A ) was reached.
  • the test specimens were stored for a further 24 hours / 23 ° C. to set the mass.
  • an analog number of test specimens were equipped with masses according to Examples 1 to 13, which did not contain any gas-releasing or friction-reducing additives.
  • test specimens were subjected to a temperature load, as prescribed in practice, before the test, which was carried out as
  • PVC polyvinyl chloride
  • Vinnol dispersion 50 from Wacker-Chemie Acrylate
  • CP Acronal ® 85D from BASF AG
  • Polyurethanes Dispercoll ® U 54 from Bayer AG
  • Ethylene vinyl acetate CP Vinnapas ® dispersion EP 1 from Wacker-Chemie
  • Water glass Sodium water glass 37/40 Be from Henkel KgaA
  • Polyamide and CP PEBAX ® DER Elf-Atoche ethylene vinyl acetate CP: ELVAX ® der DuPont, Wilmington, Del.
  • Silicone Silopren ® from GE / Bayer GmbH
  • Fine chemicals G 8 oxaloacetic acid

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beschichtungsmasse, umfassend a) mindestens ein Bindemittel und b) mindestens eine Substanz, die bei erhöhter Temperatur Gase freisetzt, und c) mindestens ein reibwertverminderndes Additiv. Mit Hilfe der erfindungsgemässen Beschichtungsmassen lassen sich Spalte bei Hülsen-Bolzen- oder Gewindeteilpaarungen zum Dichten und Sichern verfüllen. Die Verwendung der Beschichtungsmassen erlaubt ein Lösen der Teile ohne Gefahr des Fressens oder Verkeilens.

Description

Beschichtungsmassen mit Antifresseigenschaften für lösbare Hülsen-Bolzen- und/oder Gewindeverbindungen
Gegenstand vorliegender Patentanmeldung sind Beschichtungsmassen mit Antifresseigenschaften für lösbare Hülsen-Bolzen- und/oder Gewindeverbindungen.
Die Anforderungen an das Sichern und Dichten von Hülsen-Bolzen- und Gewindeverbindungen jeglicher Art werden infolge erhöhter Produkthaftungen und -Sicherheiten weltweit immer höher. Da die Funktionen "Sichern" und/oder "Dichten", insbesondere bei strukturellen Gewindeverbindungen, über unterschiedlich lange Lebenszyklen zu gewährleisten sind, sind die Eigenschaften der polymeren Gewindesicherungs- und -dicht ittel den divergierenden Belastungen durch Umwelt, Alterung, Chemikalien und/oder Temperaturen anzupassen, damit sie gegebenenfalls lösbar bleiben. Lösbare Hülsen-Bolzen- und Gewindeteilpaarungen, die mit polymeren Massen gesichert und abgedichtet sind, müssen darüber hinaus spezifische Losbrech- und Weiterdrehmomente besitzen, wie es in Normen, Spezifikationen und dergleichen vorgeschrieben ist. Solche Forderungen finden sich u.a. im Maschinen-, Land-, Luft- und Seefahrzeugbau und in jüngerer Zeit auch im Bauwesen.
Dagegen ist das Lösen und Weiterdrehen von spaltverfüllten Hülsen-/Bolzen- und Gewindeverbindungen weiterhin sehr problematisch und nicht praxisgerecht gelöst. Die Ursachen dazu sind z. B. im Festfressen der Hülsen-Bolzen- und/oder
Gewindeteilpaarungen in den abgebundenen Polymermassen in den Spalten gegeben. Dieses Fressen ist auch bei "Unterkopf"- Schlüssen, z. B. beim Schrauben-Kopf, gegeben. Weitere negative Einflussgrößen entstehen beim Spaltverfüllen mit polymeren Massen dann, wenn sich
Form- und Reibschluss mit ausreichenden Kohäsionsfestigkeiten und oder Stoffschluss über adhäsive Bindekräfte an den Grenzflächen
ausbilden. In Abhängigkeit davon tritt beim Lösen und Weiterdrehen unterschiedlich starkes Fressen ein.
Da festgefressene Hülsen-Bolzen- und/oder Gewindeverbindungen von Elementen, Werkstücken, Vorrichtungen und dergleichen in der industriellen, gewerblichen und handwerklichen Praxis aus vielerlei Gründen nicht wiederverwendbar sind, müssen sie durch teure Neuteile ersetzt werden, deren Beschaffung zeit- und kostenaufwendig ist. Dies sind insbesondere für die Reparatur- und Wartungsbereiche in den unterschiedlichsten Branchen essentielle Nachteile, vor allem bei Gewindeteilpaarungen aus hochwertigen Werkstoffen, z.B. Edelstahlen und
Sonderanfertigungen. Zusätzliche" Nachteile sind beim Werts-toffrecycling gegeben, sofern die Verbundelemente aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen.*' ι Es hat in -der Vergangenheit nicht an Bemühungen bei Herstellern von Gewindesicherungs- und -dichtmittein gefehlt, geeignete Produkte mit Antifresseigenschaften für die handwerkliche, gewerbliche und industrielle Praxis zu entwicklen. Dabei versuchte man u.a.:
- über reibwertmindernde Additive, wie z.B. Pulvern aus Graphit, Molybdändisulfid, Polyolefin und Polytetrafluorethylen, an den Grenzflächen spezifische Gleiteigenschaften zu erzeugen, die nach dem Losbrechen und anschließendem Weiterdrehen der Gewindeverbindung nicht zum Fressen neigen. Solche Additive mussten als alleinige Antifressmittel jedoch verworfen werden, weil keine ausreichende Gewindesicherung gewährleistet war;
- mittels Wachsüberzügen auf der Oberfläche der mit einer Sicherungs- und Dichtmasse vorausgerüsteten Gewinde die Gleitfähigkeit zu verbessern und zu erhalten (EP 0 480 103 AI) . Allein diese Tatsachen und Erkenntnisse demonstrieren, dass reibwertvermindernde Stoffe als alleinige
Antifressmitteladditive in spaltfüllenden Polymermassen für 5 Hülsen-Bolzen- und/ Gewindeverbindungen nicht geeignet sind, weil sie primär als Schmier- und Gleitmittel wirken.
Die üblichen Bindemittel in Beschichtungsmassen, die zum Verfüllen und Dichten von Spalten und/oder Gewindeteilpaarungen 0 eingesetzt werden, führen zum Fressen beim Lösen und
Weiterdrehen solcher Verbindungen. Dies ist u.a. in der Polymermatrix des Bindemittels begründet, weil sie sich
a) beim Verbauen und Abbinden und/oder 5 b) durch Funktionsbeanspruchungen mit Langzeitalterung, Chemikalien-, Wasser- und/oder Temperaturexpositionen
in .einem solchen Maße verändern, dass beim Lösen un Weiterdrehen ein Fressen erfolgt .oder begünstigt wird. 'ö
Diese Tatsachen sind besonders dann zu beobachten bzw. gegeben, wenn die Temperaturbelastungen > 250 °C, > 300 °C, oder > 400 °C über Stunden, Tage, Monate und mehr betragen. Bei den hohen Temperaturen und langen Belastungszeiträumen ist die 5 organische Bindemittelmatrix abgebaut, im Spalt verkohlt und oftmals "gesintert". Gerade diese "Verkokungsrückstände" begünstigen zusätzlich das Fresen beim Lösen und Weiterdrehen.
In der Patentliteratur sind zwar Klebstoffe zur Herstellung 0 lösbarer Klebverbindungen beschrieben. Jedoch lassen sich diese Aufgaben und Funktionen der abgebundenen Klebschichten in der Klebfuge nicht auf die abgebundenen Polymerschichten in den Spalten der Hülsen-Bolzen- und/oder Gewindeteilpaarungen übertragen. Während bei lösbaren Klebverbindungen zum Lösen die 5 Schwächung der Adhäsionskräfte an den Grenzflächen und/oder der Kohäsionsfestigkeiten in der Klebschicht entscheidend ist, um einen Fügeteilpartner leicht trennen zu können, ist dies bei abgebundenen Spaltfüllmassen nicht der Fall. Die Probleme beim Lösen und/oder Weiterdrehen von Hülsen-Bolzen- und/oder Gweindeteilpaarungen beginnen erst bei diesem Vorgang mit dem Zerstören der abgebundenen Spaltfüllmasse im Ringspalt, weil sich die Teile ineinander festfressen, verkeilen und die zerstörte Spaltfüllmasse im Allgemeinen zusätzlich einen hohen Reibbeiwert verursacht.
Mit wärmehärtbaren Klebstoffen auf Epoxidharzbasis, wie sie in den Patentanmeldungen DE-A 29 48 405 und DE-A 30 21 263 beschrieben sind, lässt sich schon aus Wirtschaftlichkeits- und Handlingsgründen insbesondere bei Massengütern die Aufgabe nicht lösen. Dies gilt vorzugsweise für eine Klebstofffolie, wie dem sogenannten "Folienkleber FM 123-5" der American Cyanamid Co., der ohnehin nur unter Kühlung (< -5 °C) lagerfähig und transportabel ist.
Die DE 198 33 847 A beschreibt die Lösung' von Klebeverbindungen durch thermische* "-Freisetzung von Gasen in der; ,Klebeverbindung. Bei Klebeverbindurigöh, z.B. bei einem Laminat.,-- rlt;t das Problem des Fressens naturgemäß nicht auf. Auch mit den Vorschlägen der DE-A-198 33 847 lassen sich keine spaltfüllenden Polymermassen bewerkstelligen, die beim Lösen und Weiterdrehen nicht fressen, nicht verkeilen und ausreichende Gleiteigenschaften an den jeweiligen Grenzflächen besitzen. Darüber hinaus müssen Klebfugen so gestaltet sein, dass die abgebundenen Klebschichten gleichmäßig Kräfte aufnehmen bzw. übertragen können. Die Klebfugen müssen so dimensioniert sein, dass sich möglichst eine dünne, homogene Klebschicht im Fugenraum ausbilden kann, damit die Spannungsspitzen im Klebverbund klein bleiben. Demgegenüber ist bei Hülsen-Bolzen- und Gewindeteilpaarungen mit unterschiedlichen Spalttoleranzen zu rechnen, wodurch an eine spaltfüllende Polymermasse andere Anforderungen im Vergleich zu einem Klebstoff gestellt werden. Der Vorschlag der DE 198 33 847 A ist daher für Hülsen-Bolzen- oder Gewindeverbindungen nicht geeignet. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Beschichtungsmasse bereitzustellen, die einerseits zum Verfüllen, Dichten und/oder Sichern von Hülsen-Bolzen- und/oder Gewindeteilpaarungen geeignet ist und die andererseits beim Lösen und/oder Weiterdrehen dieser Paarungen die Gefahr des Fressen und Verkeilens verringert.
Überraschenderweise wurde nun gefunden, dass die Aufgabe mit einer Beschichtungsmasse gelöst wird, die neben einem für die Spaltverfüllung bei Hülsen-Bolzen- und/oder
Gewindeteilpaarungen geeigneten Bindemittel ein Antifressmittel, das bei Temperaturerhöhung Gase freisetzt, und ein reibwertminderndes Additiv enthält.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher eine
Beschichtungsmasse zum Füllen, Dichten und/oder Sichern von lösbaren Hülsen-Bolzen- und/oder. LGewindeteilpaarungen, die AnfciΦresseigenschaften aufweist uhd.:<iie enthält:
a) mindestens ein chemisch reagierendes und/oder inertes (physikalisch abbindendes) Bindemittel, b) mindestens eine bei erhöhter Temperatur Gase freisetzende Substanz, c) mindestens ein reibwertminderndes Additiv und d) gegebenenfalls weitere übliche Zusatzstoffe.
Komponente a)
Die Bindemittel a) sind chemisch reagierende Monomere oder Polymere und/oder physikalisch abbindende Polymere. Die chemisch reagierenden Bindemittel sind kalt-, warm- und/oder strahlenhärt- bzw. -vernetzbar, z.B. durch Polyaddition, Polymerisation und/oder Polykondensation. Soweit es sich um Polymere oder Copolymere handelt, weisen diese im Allgemeinen ein relativ niedriges Molekulargewicht im Bereich von etwa 300 bis etwa 25000 auf. Reaktive Bindemittel sind insbesondere Verbindungen mit ethylenisch ungesättigten Gruppen, beispielsweise (Meth) acrylester, Allylester, ungesättigte Polyester, Epoxidharze, Polyisocyanate, Polyurethane, Polysulfide, Silicone etc.
Mit den reaktiven Bindemitteln lassen sich sogenannte Ein-, Zwei- und Mehrkomponentensysteme formulieren, die unter den jeweiligen Anwendungsbedingungen reaktiviert werden und härten bzw. vernetzen. Bevorzugt sind solche Bindemittel, die unter anaeroben Bedingungen härten, beispielsweise die Monomeren oder Polymeren mit ethylenisch ungesättigten Gruppen, Epoxidharze, Isocyanatgruppen-haltige Polyurethane, etc. Die reaktiven
Schmelzmassen nehmen in dieser Gruppe eine Sonderstellung ein, weil sie sowohl physikalisch als auch chemisch mittels Luftfeuchtigkeit abbinden. Sie werden vorzugsweise lösemittelfrei verarbeitet. Auf dieser Grundlage lassen sich auch sogenannte reaktive "1-K-Systeme" (Einkomponentensysteme) »formulieren, Wobei mindestens eine der Reaktions-komponenten mikroverkapselt vorliegt und erst unter Appl kationisbedingungen "die Mikrokapseln zerstör werden und die Abbindereaktiö initiiert wird. Die mikroverkapselten Systeme eignen sieh an vorteilhafter Weise für die. Vorausrüstung der Gewinde mit den erfindungsgemäßen Beschichtungsmassen:
Bei den physikalisch abbindenden Systemen liegen die Polymere bereits in ihren polymeren Endzuständen vor und werden aus ihren Lösungen, Dispersionen und/oder Schmelzen verarbeitet. Dabei werden wässrige Lösungen und Dispersionen bevorzugt. Bei den physikalisch abbindenden Bindemitteln handelt es sich insbesondere um thermoplastische Polymere, die bereits ein relativ hohes Molekulargewicht besitzen, das im Allgemeinen im Bereich von 5 000 bis 500 000 liegt. Beispiele hierfür sind Polyolefine, Polyester, Polyamide, Polyimide, Vinylpolymere, Polyurethane, Polyvinylhalogene, Polycarbonate und Copolymere davon. Diese Polymere können Einheiten mit einpolymerisiert enthalten, welche funktionelle Gruppen, wie Hydroxyl-, Carboxyl- oder Aminogruppen aufweisen. Die funktioneilen Gruppen erhöhen die Polarität und verstärken damit die adhäsiven Kräfte zwischen Bindemittel und dem Material des Gewindes. Geeignete Einheiten mit funktionellen Gruppen sind z.B. (Meth) acrylsäure, Hydroxyethyl (meth) acrylat oder Aminoethyl (meth) acrylat. Zu inerten Bindemitteln zählen auch nicht reaktive Schmelzstoffe. Es werden solche bevorzugt, deren Schmelz- und Erweiungsbereich mindestens 10 °C unter der Zersetzungstemperatur der Gase freisetzenden Substanzen liegt.
Darüber hinaus sind auch anorganische Bindemittel geeignet, die vorzugsweise in hochtemperaturbeständigen Beschichtungsmassen eingesetzt werden. Derartige Bindemittel sind insbesondere hydraulisch abbindende Stoffe, wie Zemente aller Art, Kalk, Gips, Wassergläser, insbesondere Natrium- und/oder Kaliumwassergläser mit Gewichtsverhältnissen von Si02: M20 im Bereich von 20 : 5 bis 40 : 15 Gew.-Teilen (M = Na, K, Li) . Brauchbare anorganische Bindemittel sind auch die in der EP-A-246 564 beschriebenen Bindemittel auf Basis von Natriumsilicat und Aluminiumöxid.
Zur* NerseiήfStellung wird im Folgenden.
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von "Abbinden" ?.gesprochen. Darunter ist sowohlirdäs^physikalische Abbinden, wie ^Abdämpfen von Lösemittel, Wasser oder dergleichen, das Abkühlen der Schmelzmassen als auch das chemische Erhärten, Vernetzen und dergleichen bei den chemisch reagierenden Rückgratbindemitteln zu verstehen.
Komponente b)
Mit der Komponente b) lassen sich in der polymeren Masse Schaumstrukturen bzw. poröse Strukturen erzeugen, welche ein Lösen und/oder Weiterdrehen der Gewindeteilpaarung ohne die Gefahr des Fressens oder Verkeilens erlauben.
Bei der Komponente b) handelt es sich um niedermolekulare, anorganische, metallorganische oder organische, bei Raumtemperatur feste Substanzen, die bei Temperaturerhöhung spontan Gase freisetzen, indem sie sich zersetzen und/oder Umsetzungsreaktionen initiieren und/oder InitialZündungen auslösen derart, dass mindestens eines der Zersetzungs- und/oder Spaltprodukte ein Gas ist. Dabei soll die Gasausbeute vorzugsweise bei > 50 ml/g, insbesondere > 70 ml/g und besonders bevorzugt > 90 ml/g Substanz liegen. Die Temperatur, bei welcher die Komponente b) Gase freisetzt, ist im allgemeinen > 50°C, insbesondere > 80°C und bevorzugt > 100°C. Das freigesetzte Gas bewirkt die Ausbildung von Schaumstrukturen bzw. porösen Strukturen in der abgebundenen Beschichtungsmasse, die das Lösen der Teile erleichtern und das Fressen und Verkeilen beim Weiterdrehen verhindern bzw. erschweren.
Die Wahl der bei erhöhter Temperatur Gase freisetzenden Substanz erfolgt nach den Bedingungen beim Aufbringen und Abbinden der Beschichtungsmasse und den Betriebsbedingungen, denen das mit der Beschichtungsmasse ausgerüstete Bautei unterzögen wird. In den meisten Fällen wählt man die: Subst-arz so, daß sie unter den Bedingungen, beim Aufbringen und Abbinden .ςigr. Beschichtungsmasse und unter3;;d.eη Betriebsbedingungen*::<aes Bauteils im wesentlichen keine Gas - freisetzt, sondern erst bei einer Temperatur, die höher ist als die Temperatur beim
Aufbringen und Abbinden bzw. im Betriebszustand. Vorzugsweise ist diese Temperatur mindestens 20 °C und insbesondere mindestens 50 °C höherals die höchste Temperatur, mit welcher die Substanz beim Aufbringen und Abbinden der Beschichtungsmasse oder im Betrieb des Bauteils belastet wird.
Bei einer Reihe von Sonderfällen, wie z.B. bei verfüllten Spalten, die unter Betriebsbedingungen sehr hohen Temperaturen (250 bis 1000 °C) ausgesetzt sind, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wie überraschenderweise gefunden wurde, wenn bereits beim Abbinden und/oder Erreichen der Betriebsbedingungen mindestens partielle Mengen der Gase freisetzender Substanzen zerstört werden. Bereits eine partiell vorhandene poröse Struktur begünstigt das Lösen und Weiterdrehen - auch nach Langzeittempern - und reduziert das Fressen und Verkeilen.
Die bei Temperaturerhöhung Gase freisetzenden Substanzen können in Form reiner Stoffe oder in Form von Stoffgemisehen eingesetzt werden. Im Falle von Stoffgemischen können die einzelnen Komponenten inert sein und erst im Gemisch eine Gase bildende Reaktion auslösen. Hierbei ist eine der Komponenten bevorzugt mikroverkapselt, wobei die Teilchengröße der Mikrσkapseln < 100 um, insbesondere < 50 μm ist.
Eine möglichst homogene Gasblasenbildung im Spalt der Gewindeverbindung ist erwünscht, weil dadurch der Lösevorgang unterstützt wird. Dies gilt insbesondere dann, wenn die
Beschichtungsmasse beim Abbinden nicht nur zum Formschluss, sondern auch zum Stoffschluss über adhäsive Bindungs räfte an den Grenzflächen im Spalt geführt hat. Um homogene Gasblasenbildung zu erhalten, wird die Komponente b) möglichst gleichmäßig in der Beschichtungsmasse verteilt.
Die Menge an"Komponente b) ist stoff- und äppli;fcationsabhängig ?und wird zusätzlich?-von dem bei der Zersetzung;**£;reiw.erdenden Gasvolumen mitbestimmt,. Die Menge muss einerseits.* U;ßreichen um die wirksame Ausbildung von Schaumstrukturen odör porösen
Strukturen in der ausgehärteten Beschichtungsmasse zu bewirken. Andererseits darf sie nicht so hoch sein, dass die Sicherungsund Dichteigenschaften der Beschichtungsmasse negativ beeinflusst werden. Im Allgemeinen liegt die Menge an Komponente b) im Bereich von 0,5 Gew.-% bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 1 Gew.-% bis 25 Gew.-%, bezogen auf den Feststoffanteil aus Bindemitteln und, wenn vorhanden, Füllstoff. Eine Sonderstellung nehmen die anorganischen, Gase freisetzenden Stoffe —infolge ihrer höheren spezifischen Gewichte - ein. Hierbei können Zusatzmengen bis zu 100 Gew.-%, bezogen auf Feststoffanteile, zur Anwendung kommen.
Bei der Komponente b) handelt es sich insbesondere um Treibmittel bzw. Blähmittel, wie sie aus der Schaumstoffindustrie bekannt sind. Erfindungsgemäß kommen insbesondere solche Komponenten b) zur Anwendung, die als Gase im Wesentlichen Stickstoff, Kohlendioxid und/oder Kohlenmonoxid, entwickeln. Als Komponente b) brauchbar sind beispielsweise :
(1) Azoverbindungen, wie Azodicarbonamid, Azobisisobutyronitril oder 1, 1 '-Azobisformamid. Die Zersetzungstemperatur von Azodicarbonamid (205-215°C) kann mit Hilfe von sogenannten Kickern bis auf 155°C abgesenkt werden. Als Kicker sind Metallverbindungen, wie Zinkoxid, Zinkstearat, Ba-Zn und K-Zn-Systeme, oder organische Verbindungen, beispielsweise Säuren, Basen oder Harnstoff, brauchbar .
(2) Hydrazinderivate, wie 4, 4'—Oxibis (benzolsulfohydrazid) , Diphenylsulfon-3, 3 ' -disulfohydrazid, Diphenylenoxid-4, 4 ' - disulfohydrazid, Trihydrazinotriazin oder p- Toluylensulfonylsemicarbazid.
(3) Nitrosoverbindungen, wie N,N';-Dinitroso-dimethyl- fc -rephthalamid.
(4) Tetrazole, wie 5-Phenyltetrazol.
(5) Carbonsäure und Carbonsäurederivate, wie Malonsäure, a- Ketocarbonsäuren, ß-Ketocarbonsäuren, Ό I OLΌX Trihalogencarbonsäuren, Glyceridcarbonsäuren, ß,γ- ungesättigte Carbonsäuren, ß-Hydroxycarbonsäuren, ß-Lactone oder Carbonsäureanhydride, wie Isatosäureanhydrid.
(6) organische Peroxoverbindungen, wie Peroxycarbonsäuren, beispielsweise Peroxyessigsäure oder Peroxybenzoesäure, und deren Alkalimetall- und Ammoniumsalze. Die
Peroxoverbindungen kommen bevorzugt in mikroverkapselter Form zur Anwendung.
(7) Anorganische Carbonate und Hydrogencarbonate, insbesondere Alkali- und Erdalkali etallcarbonate, wie Natriumcarbonat,
Calciu carbonat, und Alkali- oder Erdalkalimetallhydrogen- carbonate, wie Natriu hydrogencarbonat, Calciu - hydrogencarbonat sowie Amoniumcarbonat und Ammoniumhydrogencarbonat. Bei Einsatz von anorganischen Carbonaten und Hydrogencarbonaten sind höhere Temperaturen zur Gasabspaltung erforderlich als bei den oben erwähnten organischen Verbindungen. Diese Temperaturen liegen im
Allgemeinen bei >400°C, vorzugsweise >500°C und insbesondere >600°C.
(8) Anorganische Peroxosäuren und deren Salze, wie Alkali etallperoxocarbonate und Alkalimetallperoxosulfate.
(9) Explosivstoffe, wie die Nitrate von Glycerin, Ethylenglycol, Diethylenglycol, Pentaerythrit und Ethylendiamin, Nitrocellulose, Trinitrotoluol, Pikrinsäure, Tetryl, Hexogen, Octogen, Nitroguanidin, Ammoniumperchlorat und Methylaminnitrat. Besonders bevorzugt kommen die Explosivstoffe i mikroverkapselter Form zur Anwendung. Besonders bevorzugte Explosivstoffe sind Hexogen: (Hexahydro~l,2,3-trinitrό-l, 3, 5-triazin) , Pikrinsäure (2,4,6-Trinitrophenol) und Tetryl (N-Methyl-N, 2,4,6-
Tetranitroanilin) . Weitere brauchbare Explosivstoffe sind in Ulimanns Encyclopedia of Industrial Che istry, Bd. A10, S. 143 ff., 1987, beschrieben.
(10) Beim Erwärmen expandierende Stoffe, die im Allgemeinen in Form von Mikrospheren vorliegen, beispielsweise das unter der Marke "Expancel®-Microspheres" erhältliche Handelsprodukt. Diese Mikrospheren basieren auf einer Polyvinylidenchloridhülle und enthalten im Kern mono eres Acrylnitril, (Meth) acrylate und Isobutan als
Expansionsmittel. Die Expansion dieser Stoffe wird insbesondere vom Grad der Erwärmung bestimmt. Die expandierenden Stoffe können als Komponente b) alleine eingesetzt werden oder als Zusatz zu anderen Komponenten b) verwendet werden.
Bevorzugte Komponenten b) sind die oben unter (1), (2), (5), (6), (7) und (9) angegebenen Verbindungen. Die Temperatur, bei welcher die Gasentwicklung der Komponente b) erfolgt, hängt von der betreffenden Substanz ab und kann in einem weiten Bereich variieren. Zusätzlich kann die Temperatur durch Zusätze wie Metalloxide, beispielsweise Zinkoxid,
Titandioxid, Aluminiumoxid etc., modifiziert werden. Auf diese Weise ist es möglich, die Zersetzungstemperatur in gewünschter Weise einzustellen. Für einige der erfindungsgemäß brauchbaren Komponenten b) sind der Zersetzungsbereich und die Gasausbeute in der nachfolgenden Tabelle 1 zusammengestellt. Die Tabelle zeigt, dass durch Wahl der geeigneten Komponente b) die Zersetzungstemperatur nach Bedarf eingestellt werden kann.
Tabelle 1
Zersetzungsbereich und Gasausbeute von bei Temperaturerhöhung Gase freisetzenden Verbindungen
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Häufig ist es vorteilhaft, die Komponente b) in mikroverkapselter Form einzusetzen. Dies gilt insbesondere für die organischen Peroxoverbindungen, die anorganischen Peroxosäuren und die Explosivstoffe.
Komponente c)
Das reibwertvermindernde Additiv dient zur Verbesserung des Gleitens an den Grenzflächen der Teile und der Bindemittelpartikel nach dem Losbrechen. Die reibwertvermindernden Additive liegen im Allgemeinen in Form von festen Partikeln vor. Die Partikel der Komponente b) können mit den reibwertvermindernden Additiven auch gecoatet sein. Bevorzugte reibwertvermindernde Additive sind Polyolefine, wie Polyethylen und Polypropylen; fluorierte Polyolefine, wie Polytetrafluorethylen; Graphit; und Metallsulfide, wie Molybdändisul id.
Die Mengen an reibwertvermindernden Additiven werden weitgehend on der Applikations- und vorgegebenen Losbrech- -und/oder Weiterdrehmomenten bestimmt. Sie liegen im Allgemeinen zwisehen 1 und 200 Gew.-%, vorzugsweise 2 bis 150 Gew.-%, insbesondere 5 bis 120 Gew.-%, bezogen auf den Feststoffanteil aus Bindemittel und, soweit vorhanden, Füllstoff. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass durch die Verwendung der Komponenten b) und c) ein Fressen oder Verkeilen der Hülsen-Bolzen- bzw. Gewindeteile beim Losbrechen oder Weiterdrehen im Wesentlichen vermieden wird und die Festigkeit der Hülsen-Bolzen- bzw. Gewindeverbindungen trotz der Anwesenheit der Komponente c) nicht beeinträchtigt wird.
Komponente d)
Die erfindungsgemäßen Beschichtungsmassen können neben den Komponenten a) - c) weitere übliche Zusatzstoffe als Komponente d) enthalten. Beispiele hierfür sind Lösungsmittel, wie Glykole, Ester, Kohlenwasserstoffe, Netzmittel, Tenside,
Verlaufsmittel, Füllstoffe (BaS04, CaS04, Kaoline, Silikate, Aluminiumoxid, Zinkoxid, Zinkphosphat, Calciumphosphat) , Thixotropiemittel, die Rheologie beeinflussende Mittel etc. Die erfindungsgemäßen Beschichtungsmassen können in einem organischen Lösungsmittel, beispielsweise in einem der obengenannten Lösungsmittel, als wässriges System in Form einer Emulsion, Dispersion oder Lösung oder lösungsmittelfrei, z.B. in Form von Schmelzmassen, vorliegen. Besonders bevorzugt sind lösungsmittelfreie Beschichtungsmassen, wobei man mit Vorteil die onomeren reaktiven Bindemittel als Komponente a) einsetzt. Alternativ können wässrige Beschichtungsmassen mit inerten Polymeren als Bindemittel vorteilhaft zur Anwendung kommen.
Die erfindungsgemäßen Beschichtungsmassen mit Antifresseigenschaften sind sowohl für das Vorausrüsten als auch zur Applikation an der Montagestelle von Hülsen-Bolzen- und Gewindeteilpaarungen geeignet. Bei Großserienprodukten ist das Vorausrüsten die rationellste, und sicherste Art, weil gevϊählrleistet wird, dass am Montageor.t;.nur vorausgerüstete Teil standardisierter Qualität zur Ver^a:b. ;ung gelangen.
Die Anwendung der erfindungsgemäßen Beschichtungsmassen erfolgt durch Auftragen auf die zu sichernden bzw. abzudichtenden Teile. Hierzu verwendet man übliche Verfahren, beispielsweise Sprühverfahren, Tauchverfahren, Streichverfahren etc. Bei lösungsmittel- oder wasserhaltigen Beschichtungsmassen schließt sich gegebenenfalls ein Trocknungsschritt an.
Nach dem Zusammenfügen von Hülsen und Bolzen oder Gewindeteilen, von denen mindestens ein Teil mit der erfindungsgemäßen Beschichtungsmasse versehen ist, erfolgt die Ausbildung der Sicherung oder Abdichtung im Spalt von Hülse- Bolzen oder Gewinden wie oben beschrieben durch Abbinden des Bindemittels . Wenn die Sicherung oder Abdichtung gelöst werden soll, wird die Antifressmitteleigenschaft aktiviert. Dies kann vor oder nach dem Losbrechen der Hülsen-Bolzen- oder Gewindeteile erfolgen. Zu diesem Zweck werden die Teile einer Temperatur ausgesetzt, die gleich der Zersetzungstemperatur der Komponente b) (Temperatur, bei welcher die Komponente b) Gase freisetzt) ist oder oberhalb dieser Temperatur liegt. Dies kann in üblicher Weise durch Erwärmen erfolgen. Zu diesem Zweck ist es bevorzugt, in die Beschichtungsmasse elektrisch leitfähige und/oder wärmeleitfähige Stoffe homogen aufzunehmen. Derartige Stoffe können in Form von Fasern, Partikeln, Mikrokugeln, Mikro ohlkörpern und/oder Drähten aus Metall oder anderen elektrisch- oder wärmeleitfähigen Stoffen vorliegen. Beispiele für brauchbare Stoffe sind dünne, kleine Metallplättchen, Metalldrähte, Graphit- oder sonstige Kohlenstofffasern, Mikrokugeln aus anorganischen Stoffen oder Polymeren, die mit leitfähigen Stoffen beschichtet sind, beispielsweise silberbeschichtete Silikate, und Mikrohohlkörper. Durch die Gasbildung, die durch die Zersetzung der Komponente b) bewirkt wird, kommt es zu einer Reduzierung der kohäsiven und gegebenenfalls der adhäsiven Festigkeit der den Spalt füllenden abgebundenen Beschichtungsmasse. Dadurch wird die Gefahr des Fressens oder Verkeilens der Teile beim Losbrechen vermieden, so dass sich die Teile problemlos trennen und wieder Verwenden lassen.
Beispiele
Die Erfindung wird anhand der Beispiele 1 bis 13 (Tabelle 2) erläutert. Sie ist jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt.
Herstellung der Beschichtungsmassen
a) Physikalisch abbindende Massen auf der Basis wässriger Dispersionen und/oder Wasserglas.
Die Kunststoffdispersionen und Wassergläser liegen mit unterschiedlichen Feststoffgehalten (20 bis 70 Gew.-%) vor. Die jeweils notwendigen Mengen werden im Mischbehälter eines Planetenmischers mit Dispergator vorgelegt, gegebenenfalls wird der notwendige pH-Wert eingestellt. Füllstoff bzw. Rheologiemittel werden in Wasser aufgeschlämmt und angeteigt, ehe sie portionsweise den Dispersionen bzw. Wassergläsern zugesetzt und gut untergemischt werden. Konservierende Stoffe und andere Additive werden vorzugsweise über einen sogenannten Masterbatch eingearbeitet. Der Zusatz an Gase freisetzenden Stoffe und der reibwertmindernden Additive erfolgt vorzugsweise zum Schluss. Sobald diese Stoffe gut untergemischt sind, wird die Masse mit dem Dispergator homogen dispergiert und anschließend werden erforderlichenfalls die Endeigenschaften, wie Viskosität, pH-Wert, eingestellt.
b) Schmelzmassen
Das Aufbereiten der Rohstoffe für Schmelzmassen kann diskontinuierlich in einem beheizbaren Schmelzkneter (Z-Arm- Kneter) oder kontnuierlich in einem beheizbaren 1- oder 2- Schneckenextruder erfolgen. Die Auswahl der Bindemittel erfolgt in Abstimmung mit den Zersetzungstemperaturen der Gase freisetzenden Stoffe. Der Schmelzpunkt bzw. Erweichungsbereich des Bindemittels liegt jeweils etwa 20 bis 25. °C unter dem ZersetzungspunktAder Gase freisetzenden Stoffe-,!, -um, deren Wirksamkeit zu erhalten.
Die Rohstoffgranulate der Bindemittel werden im beheizten
Schmelzkneter vorgelegt und innerhalb von 30 Minuten erwärmt und geschmolzen. Anschließend wird portionsweise die jeweilige Füllstoffmenge in die Schmelze eingearbeitet und zu einer homogenen Masse geknetet. Zum Schluss werden die Gase freisetzenden und reibwertmindernden Additive schnell homogen eingearbeitet .
Die fertige Schmelzmasse kann über 3 unterschiedliche Verfahrensschritte in Kleinstückformen überführt werden:
Herstellen von Strängen durch Kühlen im Kühlbad, die anschließend zu Sticks geschnitten oder mittels einer Häckselvorrichtung granuliert werden
- Herstellen von Chips, Tropfen, Perlen und dergleichen über übliche Vorrichtungen, die auf ein gekühltes Band fallen Herstellen von Sticks durch Gießen in gekühlte Formen (analog der Lippenstiftherstellung)
c) Chemisch reagierende Massen 5
Bei den chemisch reagierenden Massen handelt es sich um Ein-, Zwei- und Mehrkomponentensysteme, wobei die ersten beiden überwiegend genutzt werden. Bei den Zweikomponentensystemen (Epoxide, Polyurethane) werden die beiden Komponenten getrennt 10 gemischt. Bei den Einkomponentensystemen handelt es sich entweder um sogenannten feuchtigkeitshärtende Produkte oder um solche, bei denen eine Reaktivkomponente mikroverkapselt ist.
Bei der Herstellung lassen sich wiederum Planetenmischer mit
15 Dispergatoren verwenden. Zunächst werden die Bindemittel oder der Reaktionspartner, z.B. Härter, vorgelegt und der Füllstoff i ! ' wird, homogen eingearbeitet. Die Gase : reisetzenden Stoffe und reibwertmindernden Additive können -sowohl- in eine oder getrennt in beide Komponenten eingearbeitet *werden:, :sofern sie gegenüber 0 den Reaktivkompσenten während der Lagerung inert bleiben.
Feuchtigkeitshärtende, reaktive Schmelzmassen, wie z.B. solche auf Polyurethanbasis, lassen sich analog den Schmelzmassen aufbereiten.
25
Bei Massen, die mikroverkapselte Bestandteile enthalten, ist es wichtig, die Einarbeitung am Schluss vorzunehmen, um eventuelle Schädigungen der Kapselwände durch die beim Mischen entstehenden Scherkräfte zu vermeiden.
30
Anwendung der Beschichtungsmassen
Mit den Massen der Beispiele 1 bis 13 wurden Gewindeteilpaarungen ausgerüstet .
35
Auswahl der Prüfkörper:
- Edelstahlschrauben, M 10 x 35, A2-70, , DIN 933
- Edelstahlmuttern, M 10, A2-70,DIN 934 - Stahlschrauben, M 10 x 35, 8.8 (Vergütungsschwarz) DIN 933
- Stahlmuttern, M 10 (Vergütungsschwarz) DIN 934
Vor der Anwendung werden alle Prüfkörper mit einem 5 aliphatischen Kohlenwasserstoff gereinigt und anschließend 24 Stunden 24 Stunden gelagert .
Zum Beschichten der Gewindegänge der gereinigten Prüfschrauben, wurden diese einzeln an einem horizontal rotierenden
10 Magnetblock befestigt und die Masse über mindestens
6 Gewindegänge gegossen. Nach homogener Verteilung der Masse wurde die Prüfschraube abgenommen und 24 Stunden/23 °C gelagert . Bei den wasser- und lösemittelhaltigen Massen konnten sie gleichzeitig trocknen.
15
Zum Beschichten mit Schmelzmassen (Beispiel 7 un *9) wurden die hergestellten Sticks* in eine Handschiαelzklebstof plstöle eingelegt und auf die Vera!rbeitungstem.peratur 140 αC. (Beispiel !7) und 180 °C (Beispiel 9) -erwärmt. Die zu beschichtende
20. Prüfschrauben wurden mit einem Heißluftfön auf etwa 60 bis- 70 "C vorgewärmt.
Bei den chemisch reagierenden Massen wurden aus den Reaktionskomponenten in den Äquivalenzverhältnissen homogene 25 Gemische hergestellt und innerhalb der Topfzeit Prüfkörper damit ausgerüstet. Während der Topfzeit blieb die Reaktionstemperatur der Massen aus den Beispielen 10 bis 12 unter 60 °C.
30 Beim Beispiel 13 handelt es sich um eine Masse auf Acrylatbasis zur Gewindesicherung und -dichtung, die mikroverkapseltes Acrylat und Peroxid enthält, der 5 Gew.-% mikroverkapseltes Hexogen (Additiv G10) und reibwertmindernde Additive Rl und R2 zugesetzt waren.
35
Mit jeder Masse sind 10 Prüfschrauben ausgerüstet worden, die 24 Stunden nach der Beschichtung bei 23 °C gelagert wurden. Das Aufschrauben des Prüfgewindes und Verspannen der Gewindeverbindung erfolgte mit konstanter Drehgeschwindigkeit auf das beschichtete Außengewinde. Mit dem Drehmomentschlüssel wurde das Gegengewinde soweit angezogen, bis das vorgegebene Anzugsmoment (LMA) erreicht war. Die Prüfkörper wurden weitere 24 Stunden/23 °C zum Abbinden der Masse gelagert. Parallel dazu wurden zum Vergleich eine analoge Anzahl an Prüfkörpern mit Massen nach den Beispielen 1 bis 13 ausgerüstet, die keine Gase freisetzenden oder reibwertmindernden Additive enthielten.
Zur Wirksamkeitsprüfung wurden die Prüfkörper vor der Prüfung einer Temperatürbelastung - wie sie in der Praxis vorgeschrieben ist - unterzogen, die als
Temperaturbeaufschlagung bezeichnet ist. Die Ergebnisse der ermittelten Losbrech- und Weiterdrehmomente sind in Tabelle 3 zusammengefasst. Die Prüfergebnisse sind „das. arithmetische Mittel von ..g^ -e.^.!^ 10 Prüfkörpern.
Die Losbrech- und 'Weiterdrehmomente der Prüfkörper aus Beispielen 1 bis 13 wurden auf dem Schraubenprüfstand (Modell- Nr. 5413-4102 der Firma Schatz) ermittelt. Die Drehzahlen betrugen beim Ermitteln des
- Losbrechmoments (LMB) : 5 U/min
- Weiterdrehmoments (LMW) : 20 U/min
- Abdrehens: 50 U/min.
Tabelle 2: Massezusammensetzungen
Figure imgf000022_0001
Figure imgf000023_0001
11 Verwendete Rohstoffe:
Physikalisch abbindende Bindemittel:
PVC (Polyvinylchlorid) : Vinnol-Dispersion 50 der Wacker-Chemie Acrylate und CP: Acronal®85D der BASF AG Polyurethane: Dispercoll® U 54 der Bayer AG
Ethylen-Vinylacetat-CP: Vinnapas®-Dispersion EP 1 der Wacker- Chemie Wasserglas: Natriumwasserglas 37/40 Be der Henkel KgaA
Schmelzmassen:
Polyamid und CP: PEBAX® DER Elf-Atoche Ethylen-Vinylacetat-CP: ELVAX® der DuPont, Wilmington, Del.
chemisch reagierende Bindemittel: Epoxide: Epikote/Epicure®-System der: Shell. Chemical
Polyurethane; Des odur/Desmophen® der Baye :AG.
Silicone: Silopren® der GE/Bayer GmbH
Acrylate und CP: PRECOTE®, mikroverkapseltes Epoxy-Acrylät-CP der Omnitechnik Mikroverkapselungs GmbH Füllstoffe/Rheologieadditive: Aluminiumoxid.
Gasefreisetzende Additive (Gl bis G 13) :
G 1 = Azodicarbonamid
G 2 = Azodicarbonamid, modifiziert
POROFOR® der BAYER AG G 3 *= 4,4' Oxibis (benhzolsulfohydrazid) ,
Hersteller: Uniroyal Chemical, USA G 4 = Diphenylenoxid-4, 4'disulfohydrazid
Hersteller: Bayer AG G 5 = Phenyltetrazol Hersteller: Stepan Chemical Co., USA
G 6 = Isatosäureanhydrid
Hersteller: Bayer AG G 7 = Malonsäure
Hersteller: Feinchemikalien G 8 = Oxalessigsäure
Hersteller: Feinchemikalien G 9 = Tetryl G 10 = Hexogen G 11 = Octogen G 12 = Expancel
Hersteller: Akzo Nobel G 13 = Calciumcarbonat
Hersteller: Omya GmbH
Reibwertmindernde Additive (Gleitmittel) : R 1 ■= Polyethylenpulver (PE-Wachs)
Ceridust® der Clariant R 2 = Polytetrafluorethylenpulver (PTFE Teflonpulver der Dupont R 3 = Graphit
Pudergraphit der Kropfmühle AG R 4 : Molybdänisulfid
Hersteller: Dow Corning
CP = Copolymer Tabelle 3 : Losbrech- und Weiterdrehmomente (DIN 267 , Teil 27 ) nach Temperaturbeaufschlagung
Gewindeteilpaarung :
1 ) Edelstahl/Edelstahl
- Prüfschr uben: M 10 x 35, A 2-70, DIN 933
- Prüfmuttern: M 10, A 2-70, DIN 934
2) Stahl/Stahl
- Prüfschrauben: M 10 x 35 8.8 (Vergütungsschwarz) DIN 933
- Prüfmuttern: M 10, 10 (Vergütungsschwarz) DIN 934
Figure imgf000026_0001
Es ist ersichtlich, dass bei Verwendung der erfindungsgemäßen Beschichtungsmassen das Losbrech- und Weiterdrehmoment und damit auch die Gefahr des Fressens oder Verkeilens der Gewindeteile erheblich geringer sind als bei Verwendung von Beschichtungsmassen ohne Komponente b) oder c) .

Claims

Patentansprüche
1. Beschichtungsmasse, umfassend
a) mindestens ein chemisch reagierendes und/oder inertes Bindemittel, b) mindestens eine Substanz, die bei erhöhter Temperatur Gase freisetzt, c) mindestens ein reibwertverminderndes Additiv.
2. Beschichtungsmasse nach Anspruch 1, wobei die Komponente b) eine Gasausbeute von > 50 ml/g ergibt.
3. Beschichtungsmasse nach Anspruch 1, wobei die Komponente b) ausgewählt ist unter Azoverbindungen,
Hydrazinderivaten, Tetrazolen, Benzoxazinen, Carbonsäuren und Derivaten davon, Peroxoverbindungen, Persäuren.,und Salzen davon, anorganischen Carbonaten und Hydrogencarbonaten, Explosivsto fen und Alkalimetall"—-rund Ammoniu aziden.
4. Beschichtungsmasse nach Anspruch 1, wobei die Komponente b) ausgewählt ist unter Hexahydro-l,2,3-trinitro-l,3, 4- triazin, N-Methyl-N, 2, 4, 6-Tetranitroanilin und 2,4,6- Trinitrophenol.
5. Beschichtungsmasse nach Anspruch 1, wobei die Komponente b) in mikroverkapselter Form vorliegt.
6. Beschichtungsmasse nach Anspruch 1, wobei das reibwertvermindernde Additiv ausgewählt ist unter Graphiten, Metallsulfiden, Polyolefinen und fluorierten Polyolefinen.
7. Beschichtungsmasse nach Anspruch 1, wobei das reibwertvermindernde Additiv ausgewählt ist unter Polyethylen, Polytetrafluorethylen, Graphit und Molybdändisulfid.
8. Beschichtungsmasse nach Anspruch 1, wobei die Komponente a) ausgewählt ist unter reaktiven Monomeren oder reaktiven Polymeren oder Copolymeren mit einem mittleren Molekulargewicht im Bereich von 300 bis 25000.
9. Beschichtungsmasse nach Anspruch 8, wobei die Komponente a) ausgewählt ist unter (Meth) acrylharzen, Epoxyharzen und Polyurethanen mit Isocyanatgruppen.
10. Beschichtungsmasse nach Anspruch 1, wobei die Komponente a) ausgewählt ist unter inerten thermoplastischen Polymeren und Copolymeren.
11. Beschichtungsmasse nach Anspruch 10, wobei die Komponente a) ausgewählt ist unter Polyolefinen, Polyamiden gesättigten Polyestern, Poly (meth).acrylaten und Copolymeren davon.
12. BesGhicfrtung$ϊtιasse nach
Figure imgf000029_0001
Bindemittel ein anorganisches Bindemittel ist.
13. Beschichtungsmasse nach Anspruch 12, wobei das anorganische Bindemittel ausgewählt ist unter Wasserglas, Zement, Kalk und Gips.
14. Beschichtungsmasse nach Anspruch 1, die elektrisch leitfähige oder wärmeleitfähige Stoffe in Form von Fasern, Partikeln, Mikrokugeln, Mikrohohlkörpern und/oder Drähten umfasst.
15. Verfahren zum Lösen einer mit einer abgebundenen Beschichtungsmasse nach Anspruch 1 gesicherten oder abgedichteten Hülsen-Bolzen- oder Gewindeverbindung, wobei man die Hülsen-Bolzen- oder Gewindeverbindung oder ein Werkstück, das eine derartige Hülsen-Bolzen- oder
Gewindeverbindung umfasst, zumindest teilweise einer Temperatur aussetzt, bei welcher die Komponente b) Gase freisetzt, die Temperatur für einen Zeitraum beibehält, der ausreicht, die kohäsive und gegebenenfalls adhäsive Festigkeit der ausgehärteten Beschichtungsmasse zu reduzieren, und die Gewindeteile losdreht.
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