DE2247468B2

DE2247468B2 - Mit Gewinde versehenes Befestigungsorgan und Verfahren zur Herstellung desselben

Info

Publication number: DE2247468B2
Application number: DE2247468A
Authority: DE
Inventors: Andrew G. Weatogue Bachmann; Robert E. Newington Batson
Original assignee: Henkel Loctite Corp
Current assignee: Henkel Loctite Corp
Priority date: 1971-09-27
Filing date: 1972-09-27
Publication date: 1979-10-18
Also published as: SE392510B; US3814156A; DE2247468C3; BR7206695D0; GB1402907A; JPS5246339B2; BE789328A; IT966072B; FR2155342A5; JPS4841155A; NL178795B; CH594145A5; NL178795C; AU4629172A; AU455198B2; CA985577A; NL7213017A; DE2247468A1; SU458992A3

Description

Bei der Verwendung von mit Gewinde versehenen Befestigungsorganen liegt eine Schwierigkeit darin, daß es leicht zur Lockerung durch Beanspruchung oder durch Schwingungen kommt. Zur Beseitigung dieser Schwierigkeiten sind zahllose mechanische Verriegelungsmittel oder -Vorrichtungen verwendet worden. Typische Beispiele dafür sind Sicherungsscheiben und Gewindeverformungsmittel. Diese Vorrichtungen und Mittel sind zwar für gewisse Anwendungszwecke brauchbar, weisen aber immer noch die Nachteile vieler Gewindeaggregate auf, die nicht von ihnen Gebrauch machen. Ferner sind diese mechanischen Mittel nicht imstande, eine Abdichtung gegen unter Druck stehende Flüssigkeiten und Gase zu bewirken, so daß man seine Zuflucht zu äußeren Äbdichtungsvorrichtungen nehmen

muß.

Man hat bereits Versuche gemacht, diese Schwierigkeiten dadurch zu beseitigen, daß man die mechanischen Mittel durch chemische Abdichtungs-, Verriegelungs- bzw. Sperrmittel ersetzt hat, die bei den zueinander passenden Gewindepaaren Abdichtungen oder Bindungen der miteinander in Berührung stehenden Oberflächen ausbilden. Ein typisches Beispiel, das aus der USA-Patentschrift 30 61455 bekannt ist ist die

ίο Anwendung der beiden Bestandteile eines Zweikomponenten-Haftmittels auf bestimmte Teile eines nit Gewinde versehenen Organs an solchen Stellen, daß es beim Zusammenschrauben zum Vermischen der beiden Bestandteile kommt Die USA-Patentschriften 31 79 143 und 34 89 59a beschreiben die Verwendung von verkapselten Haft- oder Dichtungsmitteln in Form von Überzügen auf mit Gewinde versehenen Befestigungsorganen.

Die Verwendung dieser chemischen Überzüge hat aber ebenfalls zu erheblichen Schwierigkeiten geführt, die ihren Wert und ihre Einführung in die moderne Industrie begrenzt haben. Ein Hauptfaktor war das Verhalten der beschichteten Befestigungsorgane hinsichtlich der Beziehung zwischen Drehmoment und Spannung. Bei Aggregaten, die von mit Gewinde versehenen Organen Gebrauch machen, wendet derjenige, der sie zusammenschraubt, bewußt oder unbewußt ein bestimmtes Drehmoment an, um festzustellen, wann das Gewindeaggregat genügend »festgezogen« ist. Dies

i<> mag eine bloße Frage des Gefühls auf Grund der Erfahrung eines bestimmten Betriebsmannes sein, oder beim genaueren Arbeiten kann man von einem Drehmomentschlüssel Gebrauch machen, um ein bestimmtes, berechnetes Drehmoment zur Einwirkung zubringen.

Das Drehmoment, das auf ein mit Gewinde versehenes Organ zur Einwirkung kommt, ist nur insofern wichtig, als es ein Maß für die Spannung darstellt, die in Längsrichtung der Gewindestrecke einwirkt. Derjenige, der die beiden Teile zusammenschraubt, verwendet das auf ein mit Gewinde versehenes Organ zur Einwirkung kommende Drehmoment als Mittel zur Bestimmung der auf dieses Organ tatsächlich einwirkenden Festziehkraft. Wenn die Gewindegänge

4^r) eines mit Normalgewinde versehenen Organs teilweise oder vollständig mit einem chemischen Sperr- oder Dichtungsmittel gefüllt sind, kommt es häufig zu Änderungen in der Beziehung zwischen Drehmoment und Spannung bei dem mit Gewinde versehenen Organ.

Mit anderen Worten: Ein gegebenes Drehmoment erzeugt bei einem beschichteten Gewindeorgan einen wesentlich anderen Spannungswert ah bei einem unbeschichteten Gewindeorgan.

So kann es vorkommen, daß die durch ein gegebenes

ν-. Drehmoment zur Einwirkung gelangende Spannung stark erhöht wird, so daß sich das Befestigungsorgan oder die Gewindegänge desselben verzerren und der Gebrauchswert des Gewindeorgans vermindert oder vernichtet wird. In fast allen Fällen behindert das Haft-

w) oder Dichtungsmittel den Festziehvorgang wesentlich, und infolgedessen wird für ein gegebenes Drehmoment eine wesentlich niedrigere Spannung erzeugt. Im Endergebnis resultiert daraus eine ungenügende Festziehkraft, und die zusammengehörigen Teile können

b5 dann viel leichter vibrieren, undicht werden, verschleißen usw. Zur weiteren Erläuterung der Beziehung zwischen Drehmoment und Spannung wird auf die Normvorschrift »Industrial Kastener Institute Specilica-

tion No. 101« verwiesen.

Aus der DE-OS 19 00126 ist es bekannt, zur Vermeidung der bei der Verwendung von mikroverkapselten Bindemitteln auf Befestigungsorganen auftretenden Schwierigkeiten eine Klebmasse zu verwenden, die mit einem festen organischen Material vermischt ist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Erzeugnisse zur Verfugung zu stellen, die gegenüber den bisher bekannten wesentliche Vorteile aufweisen und das oben beschriebene Problem der Beziehung zwischen Drehmoment und Spannung lösen.

In der nachfolgenden Beschreibung und in den Patentansprüchen wird die Beziehung zwischen Drehmoment und Spannung, d. h. der Spannungsbetrag, der in einem mit Gewinde versehenen, auf seine Sitzfläche aufgeschraubten Befestigungsorgan durch Einwirkenlassen eines gegebenen Drehmoments erzeugt wird, der Einfachheit halber als »Drehspannung« bezeichnet.

Gegenstand der Erfindung sind mit Gewinde versehene Befestigungsorgane gemäß den Ansprüchen 1 bis 4 und ferner ein Verfahren zur Herstellung der mit Gewinde versehenen Befestigungsorgane gemäß den Ansprüchen 5 und 6.

Zu den mit Gewinde versehenen Befestigungsorganen gehören im Rahmen der Erfindung alle Erzeugnisse, die mit Innen- oder Außengewinde versehen sind, wobei die Gewindegänge dazu dienen, den betreffenden Gegenstand an einem zweiten Gegenstand zu befestigen, der dazu passende Gewindegänge aufweist. Die üblichsten, mit Gewinde versehenen Befestigungsorgane sind Schrauben, Schraubenbolzen, Stiftschrauben, Muttern und eine große Zahl von Spezialbefestigungsmitteln. Ferner gehören hierzu mit Gewinde versehene Rohre und verschiedene Rohrfittings, wie Flansche, Muffen und Ventile, T-Stücke, Kniestücke usw. Ferner umfaßt die Erfindung mit Gewinde versehene Röhren und dazugehörige Fittings der gleichen allgemeinen Art. Andere mit Gewinde versehene Befestigungsorgane sind dem Fachmann geläufig. In Anbetracht der erfindungsgemäß erzielbaren Vorteile und der Beseitigung der bereits seit langem bestehenden Schwierigkeiten stellen beschichtete, mit Gewinde versehene Befestigungsorgane eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dar.

Werkstoffe für die mit Gewinde versehenen Befestigungsorgane sind im allgemeinen Metalle, gewöhnlich Stahl, Aluminium, Messing und verschiedene Eisenlegierungen; man kann jedoch im wesentlichen jeden festen Werkstoff verwenden. Zum Beispiel erlangen Kunststoffrohre heutzutage in der Bauindustrie eine steigende Bedeutung, und die durch die Erfindung erzielte Drehmomentsteuerung ist hier von besonderem Vorteil, weil Kunststoffrohre durch hohe Drehmomente beschädigt werden können. Verschiedene Kunststoffe werden auch für mit Gewinde versehene Befestigungsorgane anderer Art verwendet.

Das zur Herstellung der beschichteten Organe gemäß der Erfindung verwendete Haftmittel kann jedes der Verkapselung zugängliche Haftmittel sein. Unter »Haftmittel« sind hier alle Zusammensetzungen zu verstehen, die zum Abdichten und/oder zum Binden verwendet werden können. In Anbetracht der heutigen Entwicklung der Verkapselungsmethoden kann man praktisch jedes beliebige Haftmittel verwenden.

Verkapselungsmethoden für Haftmittel sind z. B. in den USA-Patentschriften 28 00 457 und 29 69 330 beschrieben. In der Regel haben verkapselte Haftmittel Teiichengrößen von etwa JO bis 3000 μ, und alle derartigen Produkte können erfindungsgemäß verwendet werden, wenn die Teilchen nicht so groß sind, daß sie sich für das Auftragen auf mit Gewinde versehene Teile nicht mehr eignen. Eine typische mittlere Teilchengröße für die Mikrokapseln liegt vorzugsweise im Bereich von et«va 25 bis 750 μ, insbesondere von etwa 50 bis 500 μ.

Es ist ein Merkmal solcher mikroverkapselter Produkte, daß die Wandungen der Mikrokapseln so zerbrechlich sind, daß in einer auf das Gewinde eines

ι ο Befestigungsorgans aufgetragenen Schicht beim normalen Zusammenschrauben eine erhebliche Anzahl von Kapseln zerbricht Hierdurch wird das Haftmittel in Freiheit gesetzt
Vorzugsweise verwendet man Haftmittel, die nach der Freigabe aus der Kapsel beim Zusammenschrauben erhärten. Solche Mittel können in Form zweiteiliger Haftmittel gesondert verkapselt sein. So können z. B. ein Epoxyharz und ein Härter für dasselbe gesondert verkapselt sein, ,und das Gemisch aus den beiden Kapselsorten wird, wie nachstehend beschrieben, auf die Gewindegänge aufgebracht Beim Zusammenschrauben werden die beiden Kapselarten zerbrochen, und die Flüssigkeiten mischen sich durch normale Diffusion und infolge des weiteren Zusammenschraubens der zusammengehörigen Teile. Zu diesem Zeitpunkt findet eine chemische Reaktion statt, und das Haftmittel erhärtet in der beabsichtigten Weise.

Andere ähnliche Haftmittel, die in der gleichen Weise verwende! werden können, sind zweiteilige Harnstoff-

jo Formaldehyd-Haftmittel und zweiteilige Polyurethan-Haftmittel. Ein weiteres geeignetes Haftmittel ist ein zweiteiliges Mittel, dessen einer Teil eine verkapselte, reaktionsfähige, monomere Vinylverbindung, wie ein ungesättigter Polyester, und dessen anderer Teil ein

j5 verkapselter Polymerisationsinitiator, wie ein organisches Peroxid, ist.

Vorzugsweise verwendet man jedoch erfindungsgemäß einteilige, anaerob härtende Haftmittel. Im Gegensatz zu den zweiteiligen Haftmitteln, deren

4(i Wirkung auf der chemischen Aktivierung durch Vermischen zweier Bestandteile beruht, bestehen die anaerob härtenden Haftmittel nur aus einem Teil, nämlich einem Gemisch aus einem Monomeren und einem Polymerisationsinitiator. Das Gemisch erhärtet

4) nicht, solange die Härtung durch die Anwesenheit von Sauerstoff gehemmt wird. Es wurde nun gefunden, daß diese Haftmittel sich einkapseln lassen und in diesem Zustande durch die Kapselwandungen hindurch genügend Sauestoff aufnehmen, um in unpolymerisierter flüssiger Form zu verbleiben. Da die Härtung beginnt, sobald Sauerstoff von dem Gemisch ferngehalten wird, wird dieses anaerobe Haftmittel bei seiner Freisetzung aus den Kapseln zwischen den zusammengehörigen Schraubengängen einer Mutter und eines Schraubenbolzens oder eines Rohres und eines Rohrfittings der Berührung mit atmosphärischem Sauerstoff entzogen, worauf in kurzer Zeit die Härtung beginnt.

Anaerob härtende Haftmittel sind z. B. in den USA-Patentschriften 28 95 950 und 32 18 305 beschrie-

w) ben. Auch die oben erwähnte USA-Patentschrift 34 35 012 beschreibt anaerob härtende Haftmittel und deren Verwendung in mikroverkapselter Form auf mit Gewinde versehenen Befestigungsorganen.

Das üblichste anaerob härtende Haftmittel ist ein

h5 Gemisch aus einem polymerisierbaren monomeren Acrylsäureester und einem organischen Hydroperoxid als Initiator. Die Menge des Initiators beträgt im allgemeinen etwa 0,5 lhS iO vjc'wiCiitSproZGnt uCS

Monomeren. Man kann auch andere Zusätze, wie Polymerisationsbeschleuniger, Polymerisationsinhibitoren, Verdicker, Thixotropiermittel, Farbstoffe usw., beifügen.

Damit das Haftmittel für die meisten Anwendungszwecke zum Auftragen auf mit Gewinde versehene Befestigungsorgane im Sinne der Erfindung verwendbar ist, soll das Gemisch eine Flüssigkeit oder ein leicht fließfähiger Brei und vorzugsweise eine Flüssigkeit mit einer Viskosität bis etwa 30 000 cP sein. Ein bevorzugter Bereich für die Viskosität liegt zwischen etwa 10 und 10 000 cP, insbesondere zwischen etwa 10 und 5000 cP. Innerhalb der oben angegebenen bevorzugten Bereiche fließt das Haftmittel leichter und füllt die Zwischenräume zwischen den zusammengehörigen Gewindeteilen, so daß es eine bessere Bindung und Dichtung erzeugt.

Um die Beziehung zwischen Drehmoment und Spannung (die Drehspannung) des berichteten, mit Gewinde versehenen Befestigungsorgans ungefähr ebenso groß zu machen wie diejenige des unbeschichteten Befestigungsorgans, verwendet man erfindungsgemäß als Teil der Beschichtung ein die Drehspannung steuerndes Mittel. Die Beziehung zwischen Drehmoment und Spannung (die Drehspannung) des beschichteten Befestigungsorgans soll um nicht mehr als 20% geringer sein als diejenige des unbeschichtet en Befestigungsorgans; vorzugsweise soll erstere auch nach oben um nicht mehr als 20% von letzterer abweichen.

Das Mittel zur Steuerung der Drehspannung kann zwar als gesonderter Überzug auf das Haftmittel j< > aufgetragen werden; dies stört jedoch häufig die Ausbildung einer Haft- oder Dichtungsbindung zwischen den zusammengehörigen Gewindeflächen. Vorzugsweise wird daher das Mittel zur Steuerung der Drehspannung mit dem mikroverkapselten Haftmittel gemischt und mit ihm zusammen in Form eines einzigen Überzuges rufgetragen. Ein bevorzugtes Beschichtungsverfahren wird nachstehend im einzelnen beschrieben.

Als Mittel zum Steuern der Drehspannung kann jeder geeignete Stoff verwendet werden, der ein Schmiervermögen zwischen den Metallflächen entwickelt. Da die meisten, mit Gewinde versehenen Befestigungsorgane Metalloberflächen haben, kann das Mittel zum Steuern der Drehspannung als ein Stoff bezeichnet werden, der in Form eines dünnen Films die Reibungskräfte zwischen sauberen, glatten Kohlenstoffstahloberflächen beträchtlich herabsetzt. Vorzugsweise beträgt diese Reibungsverminderung mindestens etwa 25%, insbesondere mindestens etwa 50%. Um dem Verlust dieses Mittels aus dem Belag entgegenzuwirken, verwendet man als Mittel zum Steuern der Drehspannung vorzugsweise einen festen oder breiarügen Stoff. Häufig kann man jedoch auch Flüssigkeiten verwenden. Wenn eine Flüssigkeit verwendet wird, kann sie ebenso wie das Haftmittel verkapselt sein.

Typische Beispiele für geeignete Mittel zum Steuern der Drehspannung sind die folgenden:

1. Öl- oder wachsartige organische Stoffe von t>o bekanntem Schmiervermögen, vorzugsweise Verbindungen mit Schmelzpunkten über etwa 38°C. Typische Beispiele für geeignete Stoffe dieser Art sind wachsartige organische Carbonsäuren, Alkohole, Ester, Amide usw. mit mindestens etwa 8 b5 Kohlenstoffatomen und vorzugsweise etwa 10 bis 20 Kohlenstoffatomen im Molekül. Besondere i» cjnH ^etsilseifen von Dsrbonsiiuren wie Kalium- oder Calciumstearat und Kupferoleat. Eine andere Gruppe sind die Kohlenwasserstofföle und -wachse mit 10 bis 40 Kohlenstoffatomen im Molekül, wie Petrolatum und Paraffinwachs. Man kann auch natürliche oder modifizierte pflanzliche öle und Wachse verwenden. Vorzugsweise beträgt der Schmelzpunkt dieser wachsariigen organischen Feststoffe mindestens etwa 52° C.

2. Pulverförmiger Kohlenstoff in amorpher Form oder als Graphit Meist wird in diesem Sinne Graphitpulver oder Lampenruß verwendet.

3. Weiche Metallschuppen oder -pulver. Typische Beispiele sind Pulver oder Schuppen aus Aluminium oder Kupfer. Diese Stoffe werden besonders bevorzugt, weil sie überraschende »sichtbare« Vorteile (Farbe und Reflexionsvermögen) ergeben. die sich schon bemerkbar machen, wenn das betreffende Metall in geringer Konzentration in dem Überzug enthalten isL

4. Pulver- oder schuppenförmige thermoplastische Polymerisate. Typische Beispiele hierfür sind pulverförmige Kohlenwasserstoff- und Halogenkohlenwasserstoffpolymerisate, wie Polyäthylen und Polytetrafluorethylen. Andere geeignete thermoplastische Stoffe sind Polyäther. wie PoKethylenoxid und Polypropylenoxid, Polyester, Pol\amide und Polyurethan.

5. Feinteilige anorganische Pulver. Typische Beispiele hierfür sind Molybdändisulfid, Bornitrid und kolloidaler Glimmer.

Von den obigen Mitteln werden die unter Ziffer 1 bis 4 aufgeführten bevorzugt.

Um die Produkte gemäß der Erfindung herzustellen. kann man sich jedes Beschichtungsverfahrens bedienen. das sich zum Auftragen eines Überzugs aus mit dem Haftmittel gefüllten Mikrokapseln und dem Mittel zum Steuern der Drehspannung auf die Gewindegänge des Befestigungsorgans eignet. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, nach einem Verfahren zu arbeiten. bei dem eine flüssige oder breiartige Aufschlämmung der obigen beiden Bestandteile in einem Lösungsmittel in Kombination mit einem in dem Lösungsmittel löslichen Bindemittel hergestellt wird, welches nach dem Verdampfen des Lösungsmittels einen einheitlichen Überzug auf den Gewindegängen bildet. Die vorteilhaftesten Mittel sind natürliche oder synthetische, filmbildende Polymerisate. Solche Stoffe bilden dauerhafte Überzüge, in die das Haftmittel und das Mittel zum Steuern der Drehspannung eingebunden sind, die dabei aber trotzdem nicht so hart sind oder so abreibend wirken, daß sich Schwierigkeiten beim Zusammenschrauben der zusammengehörigen Teiie ergeben.

Welches Bindemittel verwendet wird, richtet sich nach dem Lösungsmittel. Aus Gründen der Einfachheit, der leichten Handhabung und Reinigung, und um die Verwendung schädlicher oder gefährlicher Lösungsmittel zu vermeiden, werden wäßrige Aufschlämmungen bevorzugt. Typische wasserlösliche Bindemittel sind Polyvinylalkohol, Copolymerisate aus Styrol und Maleinsäureanhydrid sowie tierische oder pflanzliche Leime oder Harze, wie Gelatine oder Leim.

Auch organische Lösungsmittel können verwendet werden; typische Beispiele dafür sind chlorierte Lösungsmittel, wie Trichlorethylen, Trichloräthan und Methylenchlorid, Chlorfluorkohlenwasserstoffe. wie Monofluortrichioräihvlen und D:ch!nrHif!;;r,rSthv!rr,

Kohlenwasserstoffe, wie Hexan und Pentan, Alkohole, wie Äthanol und Isopropanol, sowie Lacklösungsmittel, wie Toluol, Methylethylketon und Benzol. Typische Beispiele für Bindemittel, die in einem oder mehreren der genannten organischen Lösungsmittel löslich sind, sind Firnisse oder Harze auf Teerbasis sowie thermoplastische Polymerisate, wie Celluloseacetat-butyrat, Polyvinylacetat, Polyester von Diolen und Dicarbonsäuren, Polyvinylchlorid, Polyvinylbutyral oder -formel, Epoxide, Polyamide und Kohlenwasserstoffharze, wie Polyterpene.

Der Anteil an Bindemittel in der Aufschlämmung richtet sich nach der Art des jeweiligen Systems, des jeweiligen Bindemittels und dem Gehalt der Aufschlämmung an Haftmittelmikrokapseln und an dem Mittel zum Steuern der Drehspannung. Allgemeine Bereiche für den Pindemittelanteil liegen zwischen etwa 0,3 und 25 Gewichtsprozent des Lösungsmittels. Ebenso variiert der Anteil an Haftmittelmikrokapseln mit dem jeweiligen System; er soll jedoch so berechnet werden, daß beim Aufbringen auf die Gewindegänge genug Haftmittel vorhanden ist, um beim Gebrauch eine gute Haftung zu erzielen. Vorzugsweise sollen das Haftmittel und andere Zusätze nach dem Verdampfen des Lösungsmittels die Gewindefüße im wesentlichen füllen. Ein typischer Bereich für den Gehalt der Aufschlämmung an Haftmittelkapseln liegt zwischen etwa 20 und 100 Gewichtsprozent des Lösungsmittels.

Die Menge des Mittels zum Steuern der Drehspannung richtet sich nach dem jeweiligen Mittel und den übrigen Bestandteilen, soll aber so groß sein, daß die Drehspannung auf nicht weniger als 80% derjenigen des unbeschichteten Befestigungsorgans herabgesetzt wird. Ein typischer allgemeiner Bereich für den Gehalt der Aufschlämmung an Mitteln zum Steuern der Drehspannung beträgt etwa 0.1 bis 20 Gewichtsprozent des Lösungsmittels.

Durch ein Mindestmaß an Routineversuchen gelingt es dem Fachmann leicht, die Mengen der Bestandteile so aufeinander abzustimmen, daß die Erzeugnisse gemäß der Erfindung erhalten werden. Gegebenenfalls kann man weitere Bestandteile, wie Farbstoffe, fluoreszierende Stoffe usw., zusetzen. Man kann das mit Gewinde versehene Organ auch vorbeschichten und /oder nachbeschichten, um weitere Vorteile zu erzielen. Zum Beispiel kann aus Gründen des Aussehens und zum Schutz ein Deckbelag vorteilhaft sein.

Die Aufschlämmung kann auf die Schraubenbolzen nach den verschiedensten herkömmlichen Verfahren, auch mit automatischen Beschichtungsanlagen, durch Eintauchen des Gewindes in die Aufschlämmung oder durch Aufstreichen der Aufschlämmung auf die Gewindegänge aufgetragen werden. Die Menge der auf die Befestigungsorgane aufzutragenden Aufschlämmung liegt in der Wahl des Fachmanns, vorausgesetzt daß genügend Haftmittel und Mittel zum Steuern der Drehspannung auf das Befestigungsorgan aufgetragen werden, um die obengenannten Wirkungen zu erzielen.

Es hat sich gezeigt, daß die so beschichteten, mit Gewinde versehenen Organe als ausgezeichnete Dichtungs- oder Sperrvorrichtungen wirken. Sie lassen sich leicht unter Einwirkung eines nur geringen Drehmoments zusammenschrauben und bilden schnell dauerhafte Aggregate, wenn das Haftmittel erhärtet. Ein weiterer überraschender Vorteil liegt — falls das Haftmittel ein anaerob härtendes Haftmittel ist — in der »Wiederverwendung«; denn wenn die Teile nach dem Auseinanderschrauben wieder zusammengeschraubt

werden, bildet sich wieder eine Sperr- oder Dichtungskraft aus. Es wurde gefunden, daß die Teile mehrmals, z. B. fünfmal, wiederverwendet werden können.

Beispiele

In den folgenden Beispielen beziehen sich, falls nichts anderes angegeben ist, alle Mengen- und Verhältniszahlen auf das Gewicht. Die Zahlenwerte stellen Mittelwerte aus verschiedenen Prüfergebnissen, meist aus drei

ίο Untersuchen, dar.

Als mit Gewinde versehene Organe werden in den folgenden Beispielen normale Muttern und Schraubenbolzen (3/8-16 UNF Grade 5) verwendet. Die Schraubenbolzen bestehen aus Stahl und sind in der üblichen Weise mit Phosphat und öl beschichtet. Ais Haftmittel dient ein mikroverkapseltes anaerob härtendes Haftmittel der folgenden Zusammensetzung:

Polyäthylenglykoldirr.ethacrylat 96,3%
Cumolhydroperoxid 3,0%

Dimethyl-p-toluidin 0,3%

Benzoesäuresulfimid 0,4%

Chinon 100 Gewichtsteile

je Million

Die Verkapselung wird nach dem allgemeinen Verfahren der USA-Patentschrift 28 00 457 durchgeführt, indem man zunächst eine Dispersion von winzigen Tröpfchen des anaerob härtenden Mittels in Wasser unter starkem Rühren herstellt. Dann setzt man zu der wäßrigen Phase wasserlösliche Gelatine zu und bringt die Gelatine durch Zusatz eines sauren Stoffes zur Zusammenlagerung um die Oberfläche der Tröpfchen des anaerob härtenden Mittels herum. So erhält man winzige Tröpfchen des anaerob härtenden Haftmittels,

J5 die in eine dünne Gelatinehülle eingekapselt sind. Man läßt die Gelatinewanduneen erhärten, entfernt die Kapseln dann aus der wäßrigen Aufschlämmung und trocknet sie. Die Kapseln können nunmehr den in den folgenden Beispielen beschriebenen Beschichtungsauf-

ίο schlämmungen zugesetzt werden.

Beispiel 1

6 Gewichtsprozent Polyvinylalkohol als Bindemittel > werden zusammen mit 1 Gewichtsprozent Xanthanharz als Verdicker in Wasser gelöst. Durch Zusatz von 50 Gewichtsteilen des oben beschriebenen mikroverkapselten anaerob härtenden Haftmittels zu 100 Gewichtsteilen dieses wäßrigen Gemisches stellt man eine Beschichtungsaufschlämmung her. Ein Teil dieser Aufschlämmung wird derart auf die Schraubenbolzen aufgetragen, daß die Gewindefüße des gesamten, mit Gewinde versehenen Teils der Schraubenbolzen im wesentlichen gefüllt werden. Dann läßt man das Wasser

verdunsten, und es hinterbleibt ein dauerhafter Überzug aus dem mikroverkapselten anaerob härtenden Haftmittel auf den Gewinden der Bolzen.

Ein anderer Teil der Aufschlämmung wird mit 1 Gewichtsprozent Polytetrafluoräthylenpulver versetzt Diese das Polytetrafluoräthylen enthaltende Aufschlämmung wird dann zum Beschichten einer weiteren Reihe von Bolzen verwendet Ein weiterer Teil der Aufschlämmung wird mit 1,0 Gewichtsprozent äußerst feinem Aluminiumpulver und 1,0 Gewichtsprozent feingepulvertem Graphit versetzt Auch die so abgeänderte Aufschlämmung wird auf eine Reihe von Schraubenbolzen, wie oben beschrieben, aufgetragen.

Dann wird die Beziehung zwischen dem Drehmoment

und der Spannung (die Drehspannung) an den beschichteten Schraubenbolzen nach dem »Industrial Fastener Institute Test« der Norm 101, Abschnitt 3, bestimmt, wozu die vorgeschriebene Drehmoment-

10

Spannungsvorrichtung nach Skidmore-Wilhelm verwendet wird. Die Spannung in den Schraubenbolzen wird bei Drehmomenten von 1,38, 2,77, 4,15 bzw. 5,53 mkg bestimmt. Die Ergebnisse sind die folgenden:

Tabelle

Angewandtes	Spannung in den	Schraubenbolzen, kg/cm²	Mit Haftmittel und	Mit Haftmittel,
Drehmoment	Unbeschichtet	Mit Haft	Polytetrafluorethylen	Aluminium und
		mittel	beschichtet	Graphit beschichtet
mkg		beschichtet	105,5	98,4
1,38	105,5	84,4	239,0	239,0
2,77	239,0	189,8	376,6	365,6
4,15	351,5	253,1	527,3	527,3
5,53	492,1	365,6	Beispiel 2

Ein weiterer Ansatz der gleichen Art von Schraubenbolzen wird für einen anderen Versuch gemäß dem oben erwähnten »Industrial Fastener Institute Test« verwendet. Bei diesem Versuch wird die Spannung bei einem Drehmoment von 5,53 mkg bestimmt, da ein Drehmoment von dieser Größe bei Bolzen dieser Art üblich ist und daher einen geeigneten Punkt zur Messung der jo Beziehung zwischen Drehmoment und Spannung darstellt. Die unbehandelten Bolzen ergeben eine Spannung von 569,4 kg/cm² bei einem Drehmoment von 5,53 mkg. Eine Reihe dieser Bolzen wird mit der in Beispiel 1 beschriebenen Aufschlämmung des mikrover- r> kapselten Haftmittels beschichtet, der kein Mittel zum Steuern der Drehspannung beigefügt wird.

Zu anderen Ansätzen der Aufschlämmung werden verschiedene Mittel zum Steuern der Drehspannung zugesetzt, und eine jede Aufschlämmung wird dann zur Beschichtung der in Beispiel 1 beschriebenen Schraubenbolzen verwendet. Man läßt die beschichteten Schraubenbolzen über Nacht stehen, damit das Wasser verdunsten kann und sich auf den Gewinden ein fester Belag bildet. Die verschiedenen Reihen von Schraubenbolzen werden dann bei einem Drehmoment von 5,53 mkg untersucht, um die in den Bolzen erzeugte Spannung zu bestimmen. Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle zusammen mit der Art und Menge (in Gewichtsprozent) der zu den Aufschlämmungen vor dem Beschichten zugesetzten Mittel angegeben. (Alle Schraubenbolzen werden vor der Untersuchung mit einer 5prozentigen Lösung von Leichtöl in Hexan als Rostinhibitor beschichtet.)

Tabelle Il

Probe	Mittel zum Steuern der	Spannung bei
	Drehspannung	Drehmoment
		von 5,53 mkg
		kg/cm²
1	keines - unbehandeit	569,4
2	keines - nur Haftmittelschicht	400,7
3	1 % Graphit	576,5
4	3% Graphit	632,7
5	1% Polytetrafluoräthylen	576,5
6	1 % Molybdändisulfid	457,0
7	1 % Kaliumstearat	562,4
8	2% Kaliumstearat	597,6
9	1 % Aluminium + 1 % Wachs A*)	562,4
10	3% Ammonjumsalz eines	562,4
	Copolymerisate aus Styrol und
	M al ei nsäureanhydri d**)

Anmerkung zu Tabelle II:

*) Polyoxyäthylen; mittleres Molekulargewicht 20000. **) Bei der Probe Nr. 10 enthält die Aufschlämmung nicht 6%, sondern nur 3% Polyvinylalkohol.

Beispiel 3

Ein dritter Ansatz der oben beschriebenen Stahlschraubenbolzen wird in einem ähnlichen Versuch verwendet, wie er in Beispiel 1 und 2 beschrieben ist. Bei diesem Versuch wird eine Reihe von Schraubenbolzen in unbehandeltem Zustande verwendet. Eine andere Reihe von Bolzen wird gemäß Beispiel 1 mit der Grundaufschlämmung aus dem mikroverkapselten anaerob härtenden Haftmittel beschichtet, die außerdem 1 Gewichtsprozent feinteiliges Aluminiumpulver

und 0,6 Gewichtsprozent des für die Probe 9 des Beispiels 2 verwendeten Polyoxyäthylens enthält. Eine dritte Reihe von Schraubenbolzen wird mit der gleichen Grundaufschlämmung beschichtet, die außerdem 1 Gewichtsprozent feinteiliges Aluminiumpulver und 0,3 Gewichtsprozent feinteiliges Graphitpulver enthält. Nach dem oben erwähnten »Industrial Fastener Institute Test« wird die Beziehung zwischen Drehmoment und Spannung bei Drehmomenten von 1,38, 2,77, 4,15 bzw. 5,53 mkg bestimmt. Die Ergebnisse sind die folgenden:

Tabelle III	Spannung in den	Schraubenbolzen, kg/cm²	Mit Haftmittel,
Angewandtes	Unbeschichtet	Mit Haftmittel,	Aluminium und
Drehmoment		Aluminium und	Graphit beschichtet
		Polyoxyäthylen
		beschichtet	116,0
mkg	101,9	87,9	288,2
1,38	267,1	225,0	428,8
2,77	397,2	358,5	580,0
4,15	562,4	499,1
5,53

Um den Wert der beschichteten Schraubenbolzen für typische Anwendungszwecke aufzuzeigen, werden Proben einer jeden Reihe beschichteter Schraubenbolzen dieses Beispiels in durch Versuchsblöcke gebohrte Löcher eingesetzt und mit passenden Muttern versehen. Hierbei wird festgestellt, daß sich die passenden Muttern auf den beschichteten Teil der Schraubenbolzen ohne Anwendung eines Mutternschlüssels oder sonstigen Werkzeugs von Hand aufschrauben lassen. Dann werden die Muttern mit einem Drehmomentschlüssel an den Versuchsblöcken festgezogen. In jeder Versuchsreihe wird ein Teil der Schraubenbolzen beim Festziehen der Muttern mit einem Drehmoment von 138 cm ■ kg, ein zweiter Teil mit einem Drehmoment von 276,5 cm ■ kg und ein dritter Teil mit einem

Tabelle IV

Drehmoment von 415cm-kg beaufschlagt. Dann überläßt man alle Proben 24 Stunden bei Raumtemperatür sich selbst, worauf man das »Loslöse«-drehmoment und das »vorherrschende« Drehmoment bestimmt. Das Loslösedrehmoment ist der Betrag an Drehmoment, der auf die Mutter einwirken muß, um die erste Relativbewegung zwischen Mutter und Bolzen auszulösen. Das vorherrschende Drehmoment ist das mittlere Drehmoment, welches erforderlich ist, utn eine Umdrehung der Mutter in Beziehung auf den Schraubenbolzen zu bewerkstelligen. Die Ergebnisse finden sich in Tabelle IV und zeigen, daß die mit Gewinde versehenen Befestigungsorgane gemäß der Erfindung imstande sind, dauerhafte Sperrkräfte in Gewindeaggregaten hervorzurufen.

Festzieh	Mit Haftmittel,	Aluminium und	Beschichtet mit	Haftmittel,
drehmoment	Polyoxyälhylen	beschichtet	Aluminium und	Graphit
	Loslöse	Vorherrschendes	Loslöse	Vorherrschendes
	drehmoment	Drehmoment	drehmoment	Drehmoment
cm · kg	cm · kg	cm · kg	cm · kg	cm · kg

138

276,5

415

150
225
294

173
259
311

52
52
52

Claims

Patentansprüche:

1. Mit Gewinde versehenes Befestigungsorgan, das auf mindestens einem Teil seiner Gewindefläche einen Belag aus einem mikroverkapselten Haftmittel aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Belag außerdem ein die Drehspannung steuerndes Mittel enthält, wobei die Drehspannung des so beschichteten Befestigungsorgans um nicht mehr als 20% unter der Drehspannung des unbeschichteten Befestigungsorgans liegt

2. Befestigungsorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß das Haftmittel ein anaerob härtendes Haftmittel ist

3. Befestigungsorgan nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß das die Drehspannung steuernde Mittel aus

a) einer öl- oder wachsartigen organischen Verbindung,

b) pulverförmigem amorphem Kohlenstoff oder pulverförmigem Graphit,

c) weichen Metallschuppen oder weichem Metallpulver,

d) pulver- oder schuppenförmigen thermoplastischen Polymerisaten oder

e) einem feinteiligen anorganischen Pulver

besteht.

4. Befestigungsorgiin nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehspannung des beschichteten Befestigungsorgans nach oben um nicht mehr als 20% von der Drehspannung des unbeschichteten Befestigungsorgans abweicht.

5. Verfahren zur Herstellung von mit Gewinde versehenen Befestigungsorganen gemäß Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Lösungsmittelaufschlämmung aus einem in einem Lösungsmittel löslichen Bindemittel, einem in lösungsmittelunlöslichen Kapseln verkapselten flüssigen Haftmittel und einem Mittel zur Steuerung der Drehspannung auf mindestens einen Teil der Gewindefläche eines mit Gewinde versehen Befestigungsorgans aufträgt und das Lösungsmittel abdampft.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man als Lösungsmittel Wasser und als Bindemittel ein filmbildendes thermoplastisches Polymerisat verwendet.