DE3600186C2

DE3600186C2 - Selbsthemmendes Mittel

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Publication number: DE3600186C2
Application number: DE3600186A
Authority: DE
Original assignee: ThreeBond Co Ltd
Current assignee: ThreeBond Co Ltd
Priority date: 1985-01-17
Filing date: 1986-01-07
Publication date: 2000-05-11
Anticipated expiration: 2006-01-08
Also published as: DE3600186A1; US4702939A; GB2169979B; FR2576069B1; KR860005863A; KR900001630B1; GB8600945D0; FR2576069A1; JPS61167711A; GB2169979A; JPH0570005B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein selbsthemmendes Mittel, das einem Schraubenma terial abdichtende Eigenschaften verleiht, wenn es auf einer Schraubenoberfläche auf gebracht wird.

Um das Lösen einer Befestigungsschraube zu vermeiden, ist es bisher eine weithin verbreitete Praxis gewesen, die Oberfläche der Schraube mit einem schmelzbaren Material zu überziehen oder an diese anzuschmelzen, um die Ober fläche der befestigten Schraube zu verkleben. Dies war ein wirtschaftliches Verfahren und bewirkte eine feste Verbindung.

Nachfolgend werden Beispiele für diese Maßnahmen angegeben:

1. Ausnehmungen sind mechanisch aus der Oberfläche der Schrauben ausgenommen, und diese Ausnehmungen werden mit einem thermoplastischen Kunstharz verfüllt.
2. Ein kleiner Teil des thermoplastischen Kunstharzes ist über die Oberfläche der Schraube gezogen, und ein Ver klebungsabschnitt des thermoplastischen Kunstharzes ist rundherum um die Schraubenoberfläche ausgebildet.
3. Die Schraubenoberfläche wird erwärmt, und ein thermo plastisches Kunstharzpulver wird auf die Schraubenober fläche gesprüht.
4. Die Schraubenoberfläche wird zuerst chemisch oder mecha nisch behandelt und anschließend wird auf die rauhe Schrau benoberfläche für eine Verklebung ein thermoplastisches Kunstharz aufgeschmolzen.

Aus der DE-OS 22 37 442 ist ein selbsthemmendes Mittel, bestehend aus einer Mi schung aus einem Harz und einem Bindemittel bekannt.

Aus der DE 32 17 658 A1 ist ebenfalls eine Klebstoffmasse, basierend auf einem zwei ten Komponentensystem, bekannt.

Bei all den vorgenannten Beispielen mit Ausnahme des Falles, wo ein Grundiervorgang, eine mechanische oder chemische Vorbehandlung vorher abgeschlossen wird, oder, mit anderen Worten, bei dem eine erste Vorbehandlung abgeschlossen ist, bevor eine zweite Behandlung mit dem thermoplastischen Kunstharz erfolgt, gibt es Schwierigkeiten, eine hinreichen de Selbstbefestigungsfähigkeit auszubilden.

Schwierigkeiten bereitet auch die Verfahrensführung, die erforderlich ist, um die erste Vorbehandlung auszuführen. Bei den vorerwähnten Verfahren ist die Wirkung des Grundier verfahrens effektiv und wird bevorzugt. Bedingt jedoch durch das vergleichsweise teuere Grundiermittel, das über die ganze Schraubenoberfläche verteilt werden muß, tritt jedoch ein erheblicher Zeit- und Materialverlust auf.

Außerdem besteht die Gefahr, daß, wenn das Grundiermittel über die gesamte Schraubenoberfläche verteilt wird, Undich tigkeiten in der Grenzschicht zwischen dem Grundiermittel und dem thermoplastischen Kunstharz auftreten, die die Ab dichtung zerstören.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein selbsthemmendendes Mittel zu schaffen, das in der Lage ist, eine gleiche oder eine höhere Klebfestigkeit im Ver gleich zur Anwendung eines Grundierverfahrens zu schaffen, so daß keine Notwendigkeit besteht, länger eine Grundier vorbehandlung der Schraube auszuführen.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Her stellen eines solchen selbsthemmenden Mittels sowie ein Verfahren zum Herstellen ei nes selbsthemmenden Schraubenmaterials unter Verwendung des selbsthemmenden Mittels anzugeben. Diese Aufgaben werden durch ein selbsthemmendes Mittel gemäß Anspruch 1, durch ein Verfahren zum Herstellen des selbsthemmenden Mittels gemäß Anspruch 12 und durch ein Verfahren zum Herstellen eines selbsthemmenden Schrau benmaterials gemäß Anspruch 13 gelöst. Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei spielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:

Fig. 1 und 2 Blockdiagramme, die die Bildung des selbsthem menden Materiales veranschaulichen,

Fig. 3 eine Seitenansicht, die die elliptische Form des selbsthemmenden Mittels auf den Gewindegängen einer Sechskantschraube zeigt,

Fig. 4 eine Vorderansicht, die die elliptische Form des selbsthemmenden Mittels auf den Gewindegängen einer Sechskantschraube zeigt,

Fig. 5 eine Vorderansicht, die die Umfangs-Ringform des selbsthemmenden Mittels auf den Gewindegängen einer Einstellschraube zeigt,

Fig. 6 eine Seitenansicht, die die Umfangs-Ringform des selbsthemmenden Mittels auf den Gewindegängen einer Sechskantschraube zeigt,

Fig. 7 eine Teilschnitt- und Seitenansicht, die den Selbst hemmungszustand zeigt,

Fig. 8 eine Teilschnitt- und Seitenansicht, die die Einstel lung einer Spannvorrichtung zeigt, und

Fig. 9 eine Schnittdarstellung einer Flüssigkeitsdichtung.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Anwendung der vorliegenden Erfindung angegeben, wobei zwei verschiedene Mischungsverfahren erläutert sind.

I. Ausführungsbeispiel der Dispersion und Mischung eines ersten und zweiten Materials in einem Lösungsmittel.

In diesen Beispielen werden das erste Material aus Polyamid oder Copolyamid und das zweite Material, daß das erste Material mit einer Affinität für die Schraubenoberfläche versieht, in einem flüchtigen Lösungsmittel gelöst und mit einander vermischt.

Das erste Material, das den Hauptbestandteil des selbstbe festigenden Mittels bildet, besteht z. B. aus Nylon 6, Nylon 6/6, Nylon 6/10, Nylon 8, Nylon 11, Nylon 12 oder einem Copolymeren dieser Materialien.

Bei der Auswahl des richtigen Nylontypes muß berücksichtigt werden, ob der Schmelzpunkt vergleichsweise niedriger ist als die Lösungstemperatur und ob eine leichte Herstellung ohne komplizierte Wärmesteuerung möglich ist. Auch während des Schmelzens und Auseinanderlaufens muß eine richtige Viskosität herrschen, um zu große Formänderungen zu ver meiden und eine gute Haftfähigkeit an der Schraube zu ge währleisten. Außerdem sollte die Wasseraufnahmefähigkeit des Nylons klein sein und dieses eine hohe Kratzfestigkeit aufweisen. Es sollte flexibel sein und eine erhöhte Schlagfestigkeit und Lebensdauer aufweisen. Seine Härte und Festigkeit sollte hoch und mit einer guten Elastizität kombiniert sein. Das Material sollte gegenüber Chemikalien resistent sein und einen kleinen Reibungsbeiwert haben, um eine gute Verschleißfestigkeit zu besitzen. Nylon 11 oder Nylon 12 oder ein Copolymer kann eingesetzt werden, dies sind jedoch nicht die einzigen Möglichkeiten.

Der Durchmesser der Teilchen des pulverisierten Nylons sollte zwischen 10 und 500 µm liegen, vorzugsweise zwischen 30 und 300 µm.

Im Zusammenhang mit dem Einsatz von Nylon mit den oben er wähnten Eigenschaften kann als zweites Material in dem selbsthemmenden Mittel wirksam verwendet werden:

A) Eine Epoxydharz-Phenolharz-Mischung,
B) eine organische Mischung mit Epoxydharz und einer orga nischen Siliconverbindung mit einer Aminobasis, Epoxyd basis oder Oxiranbasis,
C) eine Mischung, bestehend aus einer Zusammensetzung nach Punkt (B) mit einem zu dieser hinzugefügten Aminokunst harz,
D) eine Epoxydharz-Titanat-Mischung.

Diese Mischungen sind wirksam, insbesondere diejenigen nach den Absätzen (B) und (C).

Das Epoxyharz, das in der Mischung des zweiten Materials verwendet wird, ist ein Bisphenol-Typ A-Epoxydharz, mit einem mittleren Molekulargewicht von 800 oder mehr. Sehr gut sind z. B. die Expoxydharze Epicote 1004, 1007 und 1009 die von der Firma Shell hergestellt werden. Epicote 1007 mit einem mittleren Molekulargewicht von 2900 ist dabei das beste.

Das Phenolharz, das in Kombination mit dem Epoxydharz ver wendet wird, kann vorzugsweise Phenolharz oder durch Cresol modifiziertes Phenolharz sein. Das Gewichtsverhältnis dieser Mischung sollte einen Teil Epoxydharz zu 0,5 bis 2 Teilen Phenolharz sein.

Die organische Siliconverbindung mit einer Aminobasis, die zu dem Epoxydharz hinzugefügt wird, ist eine organische Siliconverbindung, die eine Aminobasis enthält, z. B. γ- Aminopropyltriethoxysilan, N + β-Aminoethyl + γ-Aminopro pyltrimethoxysilan, γ-Aminopropyltrimethoxysilan usw. Es kann auch eine organische Siliconverbindung benutzt werden, die eine Epoxyd- oder Oxyranbasis enthält, z. B. γ-Glyci doxypropyltrimethoxysilan, γ + β-Methylglycidozy + Propyl trimethoxysilan.

Das Gewichtsverhältnis der organischen Siliconverbindung zu dem Epoxydharz, zu dem diese hinzugefügt wird, sollte ein Teil organische Siliconverbindung zu 2 bis 50 Teilen Epoxyd harz sein. Außerdem wird eine Mischung von einem Teil orga nische Siliconverbindung mit 5 bis 20 Teilen Epoxydharz be vorzugt.

Beispiele des flüchtigen Lösungsmittels, das in dem selbst befestigenden Mittel verwendet wird, sind Benzol, Toluol, Xylolharz usw., die aromatische Lösungsmittel sind, ferner 1-2-4-Trichlorethylen, 1-1-1-Trichlorethan usw., die Chlor- Lösungsmittel sind, und Aceton, Methyl-Ethyl-Keton usw., die Keton-Lösungsmittel sind. Diese Lösungsmittel können für die Lösung des ersten und zweiten Materials verwendet werden. Es wird bevorzugt, ein Lösungsmittel zu verwenden, daß das zweite Material löst, ohne daß dies jedoch eines der vorgenannten Lösungsmittel sein muß.

Das selbsthemmende Mittel wird durch Verteilung des ersten und zweiten Materials in dem flüchtigen Lösungsmittel hergestellt. Dieser selbsthemmende Klebstoff wird dann auf die Oberfläche der Schraube aufgebracht und gleichzei tig mit dem Trocknen des Lösungsmittels oder nachdem das Lösungsmittel getrocknet ist, im Falle, daß Wärme angewandt wird, wird die Oberfläche durch das zweite Material so be arbeitet und ausgebildet, als wäre ein Grundierungsvorgang ausgeführt worden. Das erste, aus Nylon gebildete Material ist anschließend fest mit der Schraubenoberfläche verbun den.

In den Fig. 3 bis 6 sind Beispiele einer Schraube darge stellt, die als Schraubenmaterial verwendet wird, so daß diese ein Beispiel des selbsthemmenden Schraubenmate rials verdeutlichen.

Fig. 3 zeigt, wie das selbsthemmende Mittel 17 in elliptischer Form auf den Gewindeteil 15 einer Sechskant schraube 13 aufgebracht worden ist. Fig. 4 zeigt das gleiche selbsthemmende Mittel 17, verteilt auf der Schraube 19. Fig. 5 zeigt, wie das selbsthemmende Mit teil 17 über einen vollständigen Ringabschnitt des Gewindes 15 einer Einstellschraube 21 aufgebracht ist. Fig. 6 zeigt, wie die selbsthemmende Mittelverbindung auf einer Sechskantschraube 13 in gleicher Weise, wie dies bereits in Fig. 5 gezeigt worden ist, aufgebracht ist.

Als Vorbehandlung, sollte ein Entfettungsvorgang unter Ver wendung von Trichlorethylen oder ähnlichem ausreichend sein. Das Schraubenmaterial kann Eisen, Kupfer, Messing, rost freier Stahl oder ein anderes sein und kann verchromt, ver zinkt, chromatisiert, vernickelt oder auf andere Weise ver gütet sein.

Nachdem das vorbeschriebene selbsthemmende Mittel, wie in den Fig. 3 bis 6 gezeigt, auf das Schraubenmaterial aufgebracht ist, wird während des Trockungszeitraumes oder nachdem die Trocknung abgeschlossen ist, Wärme angewandt.

Fig. 7 zeigt ein Beispiel der selbsthemmenden Wirkung. Es zeigt die Schraube 19 mit dem selbsthemmenden Mittel, wenn diese in ein Mutterngewinde eines Grundmaterials 23 geschraubt ist, um die Platte 25 zu befestigen. Die Schraube ist fest selbstgehemmt durch das selbsthemmende Mittel 17. Fig. 8 zeigt eine Einstellschraube 27, wenn diese in ein Mutterngewinde eines Grundmaterials 25 eingeschraubt ist. Das Ende der Schraube 27 wird verwendet, um die Lage des Hebels 29 durch die auf diesen ausgeübte Kraft der Feder 31 einzustellen.

Fig. 9 zeigt ein Beispiel der Dichtungswirkung des Klebe mittels. Die Zylinderschraube 13, an der das selbsthemmende Mittel ringsum um den Umfang mehrerer Gewindegänge angewandt ist, ist in die Bodenfläche eines Behälters 33 (z. B. eines Ölbehälters) eingeschraubt und dazu verwendet, die Flüssigkeit (Öl) darin abzudichten. Der Inhalt des Be hälters muß nicht unbedingt flüssig sein, sondern kann ir gendein Fluid, wie z. B. Luft etc. sein. Aus Fig. 9 wird ferner deutlich, daß das selbsthemmende Mittel anstelle eines Dichtungsbandes verwendet werden könnte, z. B. bei dem Gewinde eines Wasserhahnes.

Beispiel 1

In dem Methyl-Ethyl-Ketonlösungsmittel wurden als erste Bestandteile 100 Teile Nylon 11, 5 Teile Epoxydharz und 3 Teile Isocyanat dispergiert. Diese Mischung wurde in den Spalt zwischen den metallischen Oberflächen eingefüllt und getrocknet und anschließend wurde 30 Minuten lang eine Er wärmung von 220°C zum Verschweißen angewandt. Danach wurde die Scherbelastungsfestigkeit des Klebers getestet. Die Ergebnisse zeigten, daß die durchschnittliche Scherfestig keit des Klebers 217 kg/cm betrug, wenn lediglich ein Nylonbestandteil dispergiert wurde, daß aber bei diesem Experiment eine durchschnittliche Scherfestigkeit des Klebers von 341 kg/cm gefunden wurde.

Beispiel 2

Nachdem eine verchromte M8-Schraube der Klasse JIS 2 mit Trichlorethylen behandelt worden war, wurde in dem Lösungs mittel eine Mischung von folgender Gewichtszusammensetzung dispergiert und diese Lösung auf die Schraubenoberfläche aufgebracht: 100 Teile Nylon 11, 5 Teile Epicote 1007 und 3 Teile Isocyanat-AP-Rohstoff. Nach einer Blastrocknung wurde 30 Minuten lang Wärme von 220°C angewandt und der Kleber so auf die Schraubenoberfläche aufgetragen.

Die so vorbehandelte Schraube wurde dann in eine Mutter eingeschraubt und das Drehmoment während des Einschraubens und Herausschraubens (Lösens) der Schraube gemessen. Die mittleren, gemessenen Drehmomentwerte zu den Zeitpunkten 1 bis 5 während des Einschraubens der Schraube wurden zu 55, 40, 30, 25 und 20 kg.cm gemessen. Die Werte, die wäh rend des Herausschraubens der Schraube gemessen wurden, er gaben sich zu 50, 37, 28, 22 und 18 kg.cm. Es war möglich, die Schraube wiederholt 5 mal zu verwenden, wobei die JASO- Standards (F-106-74; Lösen und Befestigen von Sechskant muttern im Fahrzeugbau), erfüllt wurden.

In bezug auf die obere und untere Temperaturfestigkeit des Klebers wurde gefunden, daß dieser in einem Bereich von -50°C bis 120°C hinreichend verwendungsfähig ist. Es wurde außerdem ermittelt, daß die Resistenz gegenüber Chemikalien und der Außenatmosphäre des Klebers derjenigen von Nylon entsprach.

Wie oben gezeigt, ist das selbsthemmende Mittel eine Flüssigkeit, jedoch kann diese getrocknet werden und als pulverisiertes, selbsthemmendes Mittel verwendet werden, das auf eine erwärmte Schraubenoberfläche aufgeschmolzen ist, um auf diese Weise ein selbsthemmendes Schrauben material herzustellen.

Die Anwendung des puverisierten, selbsthemmenden Mittels ist sehr bequem. Die Klebermoleküle sind in dem Pulver dis pergiert und bilden einen hinreichenden Kleber ohne Undich tigkeiten. Da außerdem dieses pulverisierte, selbsthemmende Mittel kein Lösungsmittel enthält, besteht keine Gefahr einer Blasenbildung bei der Erhitzung. Im Vergleich zu einem flüssigen Kleber ist die Festigkeit höher.

Außerdem haftet dieses pulverisierte, selbsthemmende Mittel an der Schraubenoberfläche, ähnlich wie dies bei der nachfolgend beschriebenen Beschichtung mit einem pulveri sierten, selbsthemmenden Mittel der Fall ist. Da bei diesem Beispiel das pulverisierte, selbsthemmende Mittel getrocknet und anschließend zerteilt wird, haben die Par tikel eine rauhe, grobe Form und Oberfläche und das Auf sprühen der Partikel auf die Schraubenoberfläche ist sehr einfach. Mit anderen Worten, das feste Pulver kann leicht aufgebracht und auf der Schraubenoberfläche verteilt werden.

II. Ausführungsbeispiel des mechanischen Mischens des er sten und zweiten Materials.

Die Materialien, die als erste und zweite Materialien ver wendet werden, sind die gleichen wie jene, die in dem Bei spiel I benutzt wurden. Jedoch ist die Form des ersten Ma terials in diesem Fall auf ein Pulver begrenzt und das zweite Material wird in dem flüchtigen Lösungsmittel ge löst.

Die Verfahren der Untermischung des ersten Materials mit dem zweiten Material sind das Wirbelbettverfahren, das Rührverfahren und das Oberflächen-Beschichtungsverfahren. Diese Überzugsverfahren für die Partikel sind alle möglich, jedoch ist das Rührverfahren sehr einfach und wahrschein lich das beste.

Beim Wirbelbettverfahren, wird das vorerwähnte Nylonpulver in fluidisiertem Zustand gehalten. In dieses fluidisierte Nylonpulver wird das Klebemittel, in dem Lösungsmittel ver dünnt, gesprüht, kondensiert und granuliert, um auf diese Weise das selbstbefestigende Mittel herzustellen. Um dieses auszuführen, kann eine einfache Vorrichtung unter kurzzei tigem Luftabschluß verwendet werden.

Bei dem Rührverfahren, wird das Klebemittel dem pulverisier ten Nylon zugesetzt, während dieses verrührt wird, so daß auf diese Weise das selbsthemmende Mittel herstellt wird. Die Wirksamkeit des auf diese Weise hergestellten selbsthemmenden Mittels ist sehr gut. Außerdem ist das selbsthemmende Mittel, das durch das Rührverfahren her gestellt wird, homogen und weist eine gute Qualität auf.

Bei der Oberflächen-Beschichtungsmethode, wird, unter Ver wendung der gleichen Ausrüstung wie bei der vorerwähnten Wirbelbettmethode, das pulverisierte Nylon durch das Klebe mittel beschichtet.

Das Lösungsmittel, das für das Klebemittel benutzt wird, kann Aceton, Methyl-Ethyl-Keton oder ein Keton-Lösungsmittel sein, jedoch sollte es das Nylonpulver nicht sehr stark lösen. Es ist ausreichend, wenn der Kleber in dem Lösungs mittel gelöst wird. Außerdem muß das Lösungsmittel ein Be standteil enthalten, daß zumindest das Hauptbestandteil des Klebers, das Epoxydharz, löst. Zum Beispiel kann ein Lö sungsmittel verwendet werden, daß ein Kohlenwasserstoff lösungsmittel, ein Chlorlösungsmittel oder ein Alkohollö sungsmittel enthält, es ist jedoch nicht auf diese Arten allein beschränkt.

Das selbsthemmende Mittel wird durch eines der vorer wähnten Beschichtungsverfahren des Überzuges des Nylon pulvers mit dem Kleber erhalten, der verwendet wird, um das Nylon fest mit der Schraubenoberfläche zu verkleben oder zu verschweißen.

Wenn dieses selbsthemmende Mittel erwärmt und auf zu mindest einem Teil der Schraubenoberfläche verteilt und mit dieser verschweißt wird, wird eine behandelte Ober fläche durch den Kleber in gleicher Weise hergestellt, als wäre ein Grundierungsvorgang ausgeführt worden und das Nylon ist fest mit der Schraubenoberfläche verklebt.

Als Vorbehandlung sollte ein Entfettungsprozeß unter Verwen dung von Trichlorethylen oder ähnlichem ausreichend sein. Das Schraubenmaterial kann Eisen, Kupfer, Messing, rost freier Stahl oder ein anderes sein und kann verchromt, verzinkt, chromatisiert, vernickelt oder anderweitig ver gütet sein.

Nachfolgend wird das Verfahren der Bildung des selbstbe festigenden Schraubenmaterials erläutert, bei dem das pulverisierte Selbsthemmungsmittel mit dem Schrauben material verschweißt ist.

Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels der Anwendung des Klebers. Block 1 in Fig. 1 symbolisiert die Anwendung von Wärme auf das Schraubenmaterial. Die Wärme wird durch Hochfrequenzerwärmung oder in einem Wärme raum erzeugt. Die Temperatur beträgt 200 bis 300°C und muß unter Berücksichtigung der Eigenschaften des Nylons und des Klebemittels bestimmt werden.

Block 3 symbolisiert das Auftragen des pulverisierten selbsthemmenden Mittels auf das erwärmte Schraubenma terial. Das pulverisierte, selbsthemmende Mittel wird gleichzeitig oder in Reihenfolge auf das Schraubenmaterial aufgebracht, das gleichzeitig oder anschließend aus der Erwärmungseinrichtung herausgenommen ist. Ein Beispiel für das Auftragverfahren ist dadurch gegeben, daß ein angemes sener Anteil des pulverisierten, selbstbefestigenden Mittels auf das Schraubenmaterial vom Schlitz im oberen Teil der Schraube her auf diese aufgesprüht wird. Es ist auch die Anordnung einer Ausrüstung möglich, um das selbstbefesti gende Mittel im richtigen Maß durch eine Düse aufzusprühen, die das Mittel auf einzelne Stellen verstreut. Außerdem kann durch Vor- und Zurückdrehen der Schraube ein geeigne ter Teil des pulverisierten, selbsthemmenden Mittels durch den Schlitz an der Spitze des Schraubenmaterials auf gesprüht werden und ein linearer Vorsprung kann ringsum das ganze Schraubenmaterial herum ausgebildet werden. Die Ver fahren sind jedoch nicht auf die Vorerwähnten beschränkt. Es ist auch möglich, viele derjenigen Verfahren anzuwenden, die bisher für das Auftragen verwendet wurden.

Block 5 verdeutlicht die Prozeßstufe der vollständig herge stellten selbstbefestigenden Schraube, nachdem das Schrau benmaterial einer Wärmebehandlung unterzogen und anschlies send abgekühlt wurde. Bei diesem Ausführungsbeispiel der Herstellung eines selbsthemmenden Schraubenmaterials wurde kein Grundierungsverfahren angewandt, wie dies bei den früheren Methoden der Fall war. Trotzdem entsteht bei dem auf diese Weise vervollständigten Schraubenmaterial eine Oberfläche, wie unter Anwendung eines Grundierungs verfahrens.

Fig. 2 ist ein weiteres Blockdiagramm, das die Herstellung eines selbsthemmenden Schraubenmaterials verdeutlicht.

Block 7 symbolisiert das Auftragverfahren des pulverisier ten, selbsthemmenden Klebers auf dem Schraubenmaterial. Da in diesem Falle das Schraubenmaterial noch nicht er wärmt wurde, besteht die Gefahr, daß, nachdem das pulveri sierte, selbsthemmende Mittel aufgebracht worden ist, dieses sich von dem Schraubenmaterial ablöst. In diesem Fall wird eine vergleichsweise wenig kostenaufwendige, zeitweilige Fixierlösung angewandt. Sie wird verwendet, um die Schraubenoberfläche vor dem Auftragen des pulverisier ten, selbsthemmenden Klebemittels anzufeuchten, so daß dieses auf der Schraubenoberfläche haftet. Es sollten dabei auch dann keine Schwierigkeiten auftreten, wenn das pulveri sierte, selbsthemmende Mittel in Form einzelner Flecken aufgebracht wird.

Block 9 symbolisiert den Erwärmungsvorgang. Die Erwärmung wird bei 200 bis 300°C ausgeführt, aber sollte in Abhängig keit von der Art des verwendeten Nylons usw. festgelegt werden. Block 11 zeigt den Abkühlvorgang und entspricht Block 5 in Fig. 1.

Ausführungsbeispiele des Schraubenmaterial sind in den Fig. 3 bis 6 verdeutlicht.

Bevor einige Anwendungsbeispiele dieses Ausführungsbeispie les II angegeben werden, werden die angestellten Ver gleichstests beschrieben.

Die Vergleichstests werden verglichen mit einem Test, der mit einem selbstbefestigenden Mittel ausgeführt wurde, das nur 100 Teile Nylon 11 enthielt und beziehen sich auf einen Klebemittel-Scherfestigkeitstest und auf einen Schrauben test. Diese Tests wurden für alle nachfolgend beschriebenen Anwendungsbeispiele ausgeführt. Für den Scherfestigkeits test wurde eine Stahlplatte mit den Abmessungen 25 × 100 × 1,6 mm verwendet und die Tests wurden an drei verschiede nen Stellen (ohne Grundierungsbehandlung) ausgeführt. Die Ergebnisse zeigten, daß die mittlere Scherfestigkeit 215 kg/ cm² betrug.

Bei dem Vergleichs-Schraubentest wurde Nylon 11 mit einer M8-Schraube der Klasse 2 gemäß Japan Industrial Standard (JIS) 30 Minuten lang bei 220°C wärmeverschweißt. Diese Schraube wird dann in eine Mutter hineigeschraubt und an schließend wieder herausgeschraubt. Dies wird immer wieder ausgeführt, um zu untersuchen, ob irgendeine Ablösung des selbstbefestigenden Mittels von der Schraube auftritt. Die Ergebnisse zeigten, daß von fünf untersuchten Schrauben zwei derartige Ablösungen zeigten.

Beispiel 1

Im ersten Anwendungsbeispiel wurde ein selbsthemmendes Mittel als Überzug im Rührverfahren verwendet, daß aus einer Mischung von 100 Teilen Nylon 11, 5 Teilen Epoxydharz, 3 Teilen Isocyanat und 100 Teilen MEK bestand, getestet.

Beim Scherfestigkeitstest des ersten Anwendungsbeispieles, der unter den gleichen Bedingungen wie der obige Ver gleichstest ausgeführt wurde, wurde eine Scherfestigkeit von 341 kg/cm² ermittelt. Auch bei dem Ablösungstest zeigte sich, daß nicht eine der fünf Schrauben irgendwelche Ab lösungen zeigte. Selbstverständlich wurde auch bei diesen Schrauben kein Grundierungsvorgang ausgeführt.

Beispiel 2

Im zweiten Anwendungsbeispiel wurde ein selbstbefestigendes Mittel verwandt und getestet, das aus einer Mischung von 100 Teilen Nylon 11, 5 Teilen Epoxydharz, 1 Teil silange bundenen Mittel und 100 Teilen MEK bestand.

Beim Scherfestigkeitstest des zweiten Anwendungsbeispieles unter den gleichen Bedingungen wie beim obigen Vergleichs test, wurde eine Scherfestigkeit von 306 kg/cm² ermittelt. Beim Ablösungstest, zeigte, wie beim ersten Anwendungsbei spiel, keine der fünf Schrauben irgendwelche Ablösungen.

Beispiel 3

Beim dritten Anwendungsbeispiel wurde ein selbsthemmendes Mittel getestet, das eine Zusammensetzung von 100 Teilen Nylon 11, 5 Teilen Epoxydharz, 3 Teilen Phenol und 100 Teilen MEK aufwies. Beim Scherfestigkeitstest des dritten Anwendungsbeispieles wurde eine Scherfestigkeit von 339 kg/cm² ermittelt und es trat beim Ablösungstest keinerlei Ablösung auf, d. h. die Ablösung war Null.

Wie aus den obigen Anwendungsbeispielen in Verbindung mit dem Vergleichstest ersichtlich ist, zeigte die Scher festigkeit im Vergleich zu einem lediglich aus Nylon be stehenden Klebemittel eine Verbesserung von ca. 50%. Auch bei den Ablösungstests gab es nach der vorliegenden Erfin dung nicht eine Schraube, die irgendwelche Ablösungen zeig te. Somit wurde ein selbsthemmendes Mittel erhalten, das seine Funktion in sehr zufriedenstellender Weise aus füllt.

Bei den vorerwähnten Ablösungstests wurde ein Drehmoment schlüssel für die Schrauben-Muttern-Verbindung benutzt, um den Widerstand beim Lösen in einem Wiederholungstest zu messen. Die Vergleichswerte wurden ein bis fünfmal ermittelt und die Durchschnittswerte waren 30, 14, 10, 7 und 4 kg/m. Im Fall des ersten Anwendungsbeispieles der vorliegenden Erfindung betrugen die Werte 51, 25, 18, 14 und 12 kg/m, während für das zweite Anwendungsbeispiel die Werte 47, 22, 15, 13 und 10 kg/m ermittelt wurden. Beim dritten Anwen dungsbeispiel betrugen die Werte 49, 20, 15, 14 und 11 kg/m.

Unter Anwendung eines pulverisierten, selbsthemmenden Mittels nach dem obigen Ausführungsbeispiel (I) kann ein ähnliches selbsthemmendes Schraubenmaterial, wie das nach den Fig. 1 und 2 hergestellt werden, jedoch waren die Befestigungsergebnisse nahezu die gleichen, wie jene, die bei dem zweiten Anwendungsbeispiel gemäß Beispiel (II) er zielt wurden.

Zusammenfassend kann festgestellt werden, daß das selbsthemmende Mittel gemäß der vorliegenden Erfindung einen Grundierungsvorgang erübrigt. Durch Auftragen des Mittels auf eine erwärmte Schraubenoberfläche oder deren anschlies sende Erwärmung und Aufschmelzen des Mittels, nachdem dieses auf die nicht erwärmte Schraubenoberfläche aufge bracht worden ist, ist die Schraubenoberfläche des Schrau benmaterials gleich oder besser als jene, wenn diese durch einen Grundierungsvorgang behandelt worden ist, um das Mittel haftfest an der Schraube anzubringen. Der selbsthemmende Abschnitt kann so ausgebildet sein, daß er die Funktion der Selbsthemmung oder einer Abdichtung über nimmt.

Das selbsthemmende Schraubenmaterial, das unter Verwen dung des selbsthemmenden Mittels gebildet worden ist, stellt eine zuverlässige Selbsthemmung oder Dichtung her und kann in einer Vielzahl unterschiedlicher Vorrichtungen eingesetzt werden. Zum Beispiel in Kraftfahrzeugen, Motor rädern, Fahrrädern, bei Achsen, elektrischen Haushaltgeräten, Haushaltwerkzeugen, Nähmaschinen, Brillen, Öl- oder Luft kompressoren, im Landwirtschaftsmaschinenbau, bei Bauma schinen, im Schiffbau, in Verpackungsvorrichtungen, bei Installationsarbeiten und vielen anderen Arten von Maschinen.

Claims

1. Selbsthemmendes Mittel, bestehend aus einer Mischung von:

a) 100 Gewichtsteilen eines ersten an einer Schraubenoberfläche anhaftenden Materials, wobei dieses erste Material ausgewählt ist aus einer aus Polyamid und Copolyamid bestehenden Gruppe und
b) 6 bis 15 Gewichtsteilen eines zweiten Materials zum Erzielen einer Klebewir kung noch vor dem Befestigen der Schraube, um das erste Material zum Kleben an der Schraubenoberfläche zu veranlassen, wobei die Menge des ersten Ma terials größer ist als die Menge des zweiten Materials und das zweite Material im wesentlichen aus einem ersten epoxidharzhaltigen Klebstoff und einem zweiten Klebstoff besteht, welcher ausgewählt ist aus einer Gruppe, die aus Phenolharz, einer Isocyanatverbindung, Titanat, einem Silan-Kopplungsmittel und einer organischen Siliziumverbindung mit einer Amino- oder Oxiranbase besteht.

2. Selbsthemmendes Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des zweiten Materials 6 bis 8 Gewichtsteile beträgt.

3. Selbsthemmendes Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das er ste Material ein Polyamid oder ein Copolyamid ist und daß die Mischung hergestellt ist durch Dispergieren des ersten Materials und des zweiten Materials in einem flüchtigen Lösungsmittel.

4. Selbsthemmendes Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das er ste Material Nylon ist.

5. Selbsthemmendes Mittel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Material Epoxidharz und Phenolharz umfaßt.

6. Selbsthemmendes Mittel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Material Expoxidharz und eine organische Siliciumverbindung mit einer Ami no- oder Oxiranbase umfaßt.

7. Selbsthemmendes Mittel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Material ein Aminoharz enthält.

8. Selbsthemmendes Mittel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Material Epoxidharz und Titanat enthält.

9. Selbsthemmendes Mittel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Material außerdem Aminoharz aufweist.

10. Selbsthemmendes Mittel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das er ste Material in Pulverform vorliegt, wobei die Oberfläche feiner Teilchen des ersten Materialpulvers mit dem zweiten Material beschichtet ist.

11. Selbsthemmendes Mittel nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Menge an flüchtigem Lösungsmittel, wobei das erste Material und das zweite Material in dem flüchtigen Lösungsmittel gelöst sind.

12. Verfahren zum Herstellen des selbsthemmenden Mittels nach Anspruch 10, ge kennzeichnet durch die folgenden Schritte:

1. Lösen eines Klebstoffs in einem flüchtigen Lösungsmittel, um das zweite Material auszubilden,
2. mechanisches Vermischen des ersten und des zweiten Materials und
3. Trocknen der resultierenden Mischung, so daß das zweite Material als Beschich tung für das erste Material dient.

13. Verfahren zum Herstellen eines selbsthemmenden Schraubenmaterials unter Ver wendung des selbsthemmenden Mittels nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

a) Trocknen des selbsthemmenden Mittels zwecks Erzeugung eines festen, selbsthemmenden Mittels;
b) Brechen des festen, selbsthemmenden Mittels zwecks Herstellung eines pulver förmigen, selbsthemmenden Mittels, welches aus mit dem zweiten Material be schichteten, feinen Teilchen besteht,
c) Erhitzen eines Schraubenmaterials auf eine so hohe Temperatur, daß das selbsthemmende Mittel schmilzt, und
d) Verteilen des pulverförmigen, selbsthemmenden Mittels auf dem erwärmten Schraubenmaterial.

14. Verfahren zum Herstellen eines selbsthemmenden Schraubenmaterials unter Ver wendung des selbsthemmenden Mittels gemäß Anspruch 11, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

a) Trocknen des selbsthemmenden Mittels zwecks Erzeugung eines festen, selbsthemmenden Mittels,
b) Brechen des festen, selbsthemmenden Mittels zwecks Bildung eines pulver förmigen, selbsthemmenden Mittels, welches aus mit dem zweiten Material be schichteten, feinen Teilchen besteht,
c) Verbreiten des pulverförmigen, selbsthemmenden Mittels auf einer Oberfläche eines Schraubenmaterials und
d) Erhitzen des Schraubenmaterials zwecks Verschweißens des pulverförmigen, selbsthemmenden Mittels.

15. Verfahren zum Herstellen eines selbsthemmenden Schraubenmaterials unter Ver wendung des selbsthemmenden Mittels nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

a) Verteilen des pulverförmigen, selbsthemmenden Mittels auf einer Schrau benoberfläche und
b) Erwärmen des Schraubenmaterials, um das selbsthemmende Mittel zu ver schweißen.