BE684152A

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Info

Publication number: BE684152A
Authority: BE
Priority date: 1965-07-14
Filing date: 1966-07-14
Publication date: 1966-12-16

Description


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  "Elément revêtu d'une couche de glissement et procédé pour sa fabrication". 



   La présente invention est relative à un élément revêtu d'une couche de glissement et à un procédé pour sa fabrication. 



  Les vis et les clous pour bois ou plaques de copeaux possèdent uno résistance de pénétration relativement élevée, ce qui exige une dépense de force et de temps importante pour établir des fixations avec des vis ou des clous dans du bois ou des plaques de copeaux. 



  Les vis et les clous doivent surtout être fabriquée beaucoup plus épais et avec une   b@aucoup   plus grande   dépe@@@  de matière que ce qui 

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 serait nécessaire pour la solidité en tant qu'élément de   liaison '   afin qu'ils résistent dans une certaine mesure à la sollicita- tion lors du vissage ou du clouage.

   Les clous, à cause de la haute résistance à la pénétration, sont facilement tordus lors. de leur enfoncement et les vis s'arrachent à l'endroit de la tige filetée, ou se déchirent à l'endroit de la fente simple ou croisée dans la tête. ces inconvénients apparaissent surtout avec des métaux moins solides, tels que le laiton ou l'aluminium, de telle sorte que précisément les vis et clous en aluminium n'ont pas pu s'implanter malgré leur résistance avantageuse à la corrosion, leur légèreté et leur possibilité de production   éco-   nomique. Cependant, précisément pour des vis en aluminium, la solidité serait parfaitement suffisante en tant qu'élément de liaison s'il n'était pas surchargé lors du vissage par une solli- citation excessive.

   Ainsi, les vis en aluminium ne peuvent être utilisées que dans les cas les plus légers et avec fréquemment des résultats défectueux, étant donné qu'elles s'arrachent nor- malement à l'endroit de la fente dans la tête de la vis ou sont arrachées à la tige. Pour des vis en fer normales, l'on   est   forcé de laisser à l'endroit du pas de vis, au prix de la pro- fondeur du filet et de la hauteur du pas, une très grande section transversale de noyau, à cause de la résistance à la torsion et non pas de celle à la traction . Ceci conduit à ce que, en parti- culier avec des plaques en carton comprimé et en masonite, la résistance à l'arrachement est tellement faible, à cause de la denture trop faible des vis à bois, que bien souvent les spires dans la matière s'arrachent sous l'effet de la sollicitation au cisaillement lors du vissage.

   Tous ces inconvénients peuvent être éliminés lorsque l'on réduit très fortement la friction entre la vis ou le clou et le bois. 



   Des recherches dans ce but n'ont jusqu'à présent pas fait défaut. Les ouvriers utilisent dans ce but fréquemment du ,' 

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   savon ,   mais cependant ces vis rouillent alors et elles se déga- gent par suite d'un phénomène de dégonflement du bois. En outre, le procédé prend du temps et a un effet perturbateur lors de   la   peinture ultérieure. Dans le brevet Britannique N  706.332, l'on a recommandé, en tant que pellicule de graissage adhérente, de la 
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 cire d'abeille, mais cependant l'on n'arrive ainsi qu'a une réduc- tion de 20 % de la résistance à la pénétration. Dans un modèle d'utilité Allemand n  1.770.059, l'on a recommandé une coucha de glissement solide sur les vis mais cependant l'on n'a offert aucun moyen pour arriver à ce résultat .

   Il est apparu éventuellement 
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 dans le commerce des vis avec d'épaisses couches de poly6thyltrna : coloré sur les têtes, qui sont obtenues par le procédé de   frittage   tourbillonnant et qui devait améliorer l'apparence des   via.   Si l'on applique des moyens de graissage connus excellents, tels que! la cire d'abeille, le graphite, le sulfura de molybdène, le      polyéthylène, les silicones, les polyamides, le "Delrin", les stéarates métalliques , etc.. sur des vis.

   l'on n'obtient dans pratiquement tous les cas aucune amélioration ou de très faibles améliorations seulement, Pour cette raison, il   n'y   avait jusqu'à présent aucune vis ou clou traité efficacement   dans   le   commerce ,   bien qu'un besoin réel pour ceux-ci exista, Si l'on applique alors du "Teflon" sur des vis ou des clous, l'on peut obtenir en 
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 utilisant des dispersions de polymôrea partlcullèr.. Moine fittcilet à obtenir dans le commerce, un effet utilisable. Ainwi, l'on pout uniquement utllJ9cr les dispersions do pol1mûr.

   GAZ 1 de la firme Impérial Ctiexn.Indxatr3ea (IC1) et 10 produit ana loque do la fit1\'lO Du Pont, le' T 30. il s'agit alors de d1¯IJcralon. ammoniAcale. aqueuses <1<; tttrailuorsx.131cte pur tamatc3mcnt polymère, qui doivent être cal('1n<:lt"a À 4PO.C, étant donné que le point da frittage ** sItue A cclt", température pour los 7ctyrnrax, Il a à pr6aent été découvrît, d'une façon surpronanto qu'un mélange df cette au.pension avoc une .\J.pen.1on aqueu<t<t 

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 d'une matière thermoplastique à bas point de fusion, procure un effet équivalent et fréquemment meilleur que celui du GP 1 pur. 



  Si l'on ajoute donc à une dispersion de polyéthylène aqueuse des , quantités variables de GP 1, l'on peut produire avec ce mélange de suspension stable, par immersion, des revêtements sur des vis et des clous qui peuvent être cuits dans les atmosphères courantes ; entre   140   et 220 C, d'une façon totalement non critique, et qui,- ' ont pour effet une réduction de 60 à 75 % de la résistance au vissage. Une amélioration aussi importante de la résistance au vissage est surprenante et est totalement inconnue avec les procédés antérieurs. La chose surprenante est alors que le polyéthylène, sans addition de GP 1, apporte une amélioration maximum de 20 %, étant donné que cette matière, malgré son bon - pouvoir glissant, est arrachée lors de la pénétration des vis ou des clous.

   Le GP 1   pur   ne peut être cuit que dans une gamme de températures étroite voisine de   390 C,   ce qui rend   absolument   nécessaire pour les matières à base de fer et de laiton, un gaz protecteur onéreux, qui ne contient de l'oxygène qu'avec une te- - neur de quelques parties par million (azote pur ou azote de lampe,- éventuellement l'hydrogène offrant un danger   d'explosion).   Le   polytétrafluoroéthylène   pur doit être appliqué en une quantité   suffisante   sur les vis, qui exige l'immersion dans une dispersion avec une teneur en matière solide de 20 %. La consommation en matière de ce polymère onéreux est par conséquent relativement élevée.

   Si l'on utilise des concentrations plus réduites, l'on obtient   cïes   valeurs plus mauvaises. Au contraire, des mélanges d'une suspension de polyéthylène et d'une suspension de   "Teflon"   avec une teneur de 4   %   seulement en polytétrafluoroéthylène et de   2,5    @   en polyéthylène peuvent tire utilisés sans réduction de leur   effet,   ce qui apporte un gan très important et qui est   décisif   pour une mine en valeur industrielle. Cet effet synergé- tique du thermoplastique sur l'efficacité de la proportion do 

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 polytétrafluoroéthylène était totalement inattendu et ne peut être expliqué par aucune théorie.

   Une telle suspension de ma- tière thermoplastique et de polytétrafluoroéthylène   fond à   140 C en une pellicule mince pratiquement invisible, de telle sorte qu'aucun gaz protecteur n'est nécessaire pour la mise en oeuvre du procédé et que le procédé n'exige aucun appareillage de chauffage et de réglage de température complexe à cause du large intervalle de température admissible, compris entre 140 et 220 C.

   Etant donné que le temps de séjour n'est également pas critique, l'on peut utiliser tous les dispositifs de   chauffage,   qui peuvent être envisagés, tandis qu'au contraire avec la mine en oeuvre d'une suspension de   polytétrafluoroéthylène   pur, en plus de la quantité d'alimentation élevée requise, un chauffage à une température assez précise de 370 à   400 C   est nécessaire. 



  De ce fait, l'on épargne d'onéreux procédés de sas, une   consomma-   tion coûteuse de gaz protecteur et des dépensée importantes pour le réglage de température et pour éviter   des   suréchauffements, Avec le procédé suivant l'invention, à cause des températures réduites lors de la cuisson, l'on ne libère aucun des gaz nocifs qui apparaissent sans cela lors du frittage du polytétrafluoro- éthylène. Comme constituant thermoplastique, conviennent de pré- férence des polyoléfines, en particulier des copolymères de polyéthylène avec des monomères polaires, comme l'acide acryli- que.

   A la place des polymères, l'on peut aussi utiliser des sus-   pension)ou   solutions de cire à point de fusion élevé, but dans lequel l'on peut envisager des émulsions aqueuses de cire synthétique ou des solutions d'oxyde de polyéthylène à poids moléculaire élevé. Cependant, les suspensions de   polyéthylène   qui contiennent avantageusement des groupes carboxyles, ont fait particulièrement leurs preuves. Moins économique est la mise en oeuvre de suspensions de silicones hautement polymères qui apportent par eux-même une amélioration de 20 % seulement et 

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 cependant de   70     %   avec le polytétrafluoroéthylène. Le   rapport   de mélange des deux constituants peut être   modif i é   dans un large domaine.

   Sans sortir du cadre de l'invention, l'on peut mettre en oeuvre des mélanges avec des rapports compris entre une partie de polyéthylène et 20 parties de polytétrafluoroéthylène et 10 parties de polyéthylène pour une partie de polytétrafluoroéthylène. 



  Cependant. des rapports de mélange compris entre 1:1   à   1:4 du polyéthylène vis-à-vis du   polytétrafluoroéthyléne   sont les plus avantageux, un mélange d'une partie de polyéthylène contenant des groupes carboxyles pour 2 parties de polytétrafluoroéthylène, avec une teneur de 4,4   %   en polytétrafluoroéthylène avec un   émulsionnant   non   ionogène   en tant que suspension aqueuse apporte les meilleurs résultats.

   L'on y plonge les vis   ou   les clous, on verse ou pulvérise le mélange sur les vis ou les   cloua,   on sépare ensuite par centrifugation ou on   laisse     éqouttor,   l'on sèche et l'on chauffe pendant environ 5 minutes à une température comprise entre 180 et 220 C, dans   l'air.     Comme     matiére   première conviennent le fer, brut ou avec des   revêtements   galvaniques, du laiton ou de l'aluminium. Normalement, la rugosité naturelle de la surface métallique suffit pour le traitement, cependant il peut être avantageux dans quelques cas de décaper légèrement les ', 1' vis ou les clous. En particulier, les via en laiton peuvent être convenablement préparées par un décapage dans des acides.

   Dans le cas de l'aluminium, l'on peut encore obtenir d'autres amélio- rations par un décapage avec de l'acide chromique, des chromates, de la soude caustique ou par une formation de rugosité par trai- tement anodique, mais cependant l'on obtient déjà des améliora- tions de 75 % avec des vis en aluminium non traitées préalable- ment. Dans tous les cas, le couple de vissage requis pour les vis ou la résistance de pénétration pour les clous était déjà réduite de 65 à 75 % sans préparation de la surface du métal.      

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   Ce n'est que grâce à ce traitement suivant l'invention que l'on peut utiliser sans déboires des vis en aluminium pour le bois. La force nécessaire est réduite tellement fortement que les vis ne se brisent plus ni à la fente. ni à la tige, ce qui n'était pas possible en utilisant de la cire d'abeille ou d'autres matières glissantes.

   Grâce à la température réduite mise en oeuvra, les vis en aluminium trempé ne subissent aucune modification perturbatrice de leur structure, comme c'est la cas' la tempéra-   ture   de frittage du   tétrafluoroéthylêne.   Une   r6duction   de 20   %,   , telle qu'on peut l'obtenir suivant le brevet Britannique 
N    706.332,   ne suffit pas pour visser des vis en aluminium sans rupture fréquente dans du bois, Dans le cas de   vis à   bois, l'on peut réduire le diamètre du noyau du pas de vie, tout en conser- vant la même résistance à la torsion, de 35 à 43 %, de telle sorte qu'avec un poids réduit l'on peut plus que doubler la profondeur du pas de vis pour des vis   commerciales   courantes. 



   Une telle vis conçue de façon à mettre & profit les   avantages   du revêtement, possède pour un poids r6duit, une résistance à l'ar- rachement supérieure de plus de deux fois, avec une réduction simultanée du couple de vissage nécessaire d'environ 80   %   par rapport à une vis commerciale   cour.,ante.   L'on peut en outre se dispenser, avec les dimensions courantes, de percer   des     troua   préalables.

   Ces vis conviennent en particulier pour des plaques en carton pressé et en   maaonite,   qui tendent 1 offrir   un     arra-   chement des filets de   via.   En fonction do la plus grande   réels-   tance à l'arrachement, l'on   peut.   alors utiliser de plus petites vis que les vis non traitée* utillsécs à titre   de   comparaison, pour un môme effet utile, ce qui permet une   réduction   supplé-   mentaire   de la dépens   de   force et de leps.

   L'industrie de la transformation du   bois   jouit ainsi, en plus de l'économie de matière, d'une économie importante de force ou de temps de   travail.   L'utilisation de plus   gros@cs   vis ne rencontrs plus aucune difficulté à cause de   la   dépense do   force   trop *levée, 

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 ce qui offre de nouvelles possibilités d'utilisation. 



    Exemple   1 
Une vis à bois à tête plate conforme à la'norme DIN 97, de 4,0 x 30 est plongée dans une solution de 0,5 g d'une suspension de polytétrafluoroéthylène à 55   %,   GP 1 de la firme ICI, 0,5 g d'une suspension à 30 % de polyéthylène portant un grand nombre de groupes carboxyles libres, et 5,25 g d'eau, elle est essorée deux fois à la main et elle est posée pendant 5 minutes dans une armoire de séchage qui est échauffée à 200 C. 



  Après le refroidissement, aucun revêtement visible n'apparaissait sur la vis. Dans une planche de hêtre et dans une autre de sapin, l'on a percé préalablement des trous d'un diamètre de 1,5 mm et de 3 mm de profondeur. Dans chacune d'elles, l'on a vissé à une même profondeur d'environ 14 mm une vis traitée de la façon dé- crite et une vis de même dimension non traitée à titre de compa- raison, puis l'on a mesuré le couple pour poursuivre le vissage, Dans le bois de sapin, la vis traitée a pu encore être vissée - avec un couple de 2,1 cmkg, tandis qu'au contraire la via non traitée exigeait de   7   à 8 cmkg. Ce rapport des couples a pu être observé pendant toute l'opération de vissage, jusque ce que   la   taie ait été noyée.

   Dans le bois de hêtre, des couples de vissage , de 3,3 cmkg pour la vis traitée et de 12 cmkg pour la vis non traitée étaient nécessaires, avec des conditions à part cela identiques. 



   EXEMPLE 2 
L'on traita une vis de 4,0 x 30 comme pour l'exemple 
1, mais on la chauffe seulement à 140 C, Le couple de vissage atteint 2,6 cmkg. 



   EXEMPLE 3 
L'on traite une vis de 4,0 x 30 comme pour   l'exemple   1 et on la chauffe à   230*C.   Le couple de vissage atteint 2,5 cmkg. 

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  Exemple 4, 
L'on traite une vis galvanisée de   4,0   x 30 comme pour l'exemple 1 et on la chauffe à   200 C.   Le couple de vissage a été mesuré à 2,6 cmkg. 



  Exemple 5 
Une vis en aluminium de 4,0 x 30 a été traitée comme dans l'exemple 1 et cuite à   200 C.   Le couple d'introduction atteignait 1,8 cmkg. Une vis de comparaison en   aluminium   exigeait pour la même profondeur de pénétration  7 cmkg,   mais cependant la moitié de la tête a alors été arrachée. 



  Exemple   6   
Des vis en fer suivant l'exemple 1 et traitées comme dans cet exemple, mais cuites à   180 C   ou à   220 C,   ont un couple de vissage de 2,2 cmkg. 



  Exemple 7 
L'on élimine, à titre de comparaison, dans le procédé suivant l'exemple 1, le constituant à base de polyéthylène et l'on obtient alors un couple de vissage de 4,5   cmkg.   



  Exemple 8 
L'on abandonne, à titre de comparaison, dans le procédé de l'exemple 1, le constituant à base de polytétrafluoro- éthylène, et l'on obtient ainsi des couples de vissage de 5,5 cmkg. 



  Exemple 9 
Si l'on traite des vis conformément à l'exemple 1, mais cependant avec une suspension qui ne contient que le   consti-        

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 tuant à base de polyéthylène avec une tenau de   10   % en   matière   solide, l'on mesure alors des couples de vissage de 5,0 cmkg, valeur qui ne peut pas être améliorée par variation de la teneur en matière solide. 



  Exemple 10 
Si l'on traite une vis conformément à   l'exemple   è, et qu'on la chauffe cependant sous de l'azote de lampa à 390 C pendant 5 minutes, l'on obtient des valeurs de couple comparables lors du vissage de la vis, de 3,7 cmkg. 



  Exemple 11 
Si l'on plonge des vis à tête plate   conformes   à la norme DIN 97 en fer et de dimension 4,0 x 30 dans une suspension de 1,0 g de polytétrafluoroéthylène, GP 1 de la firme ICI ou T 30 de la firme Du Pont, avec une teneur en matière solide de 55 %, en mélange avec 1 g d'une émulsion à 20 % d'une cire synthétique avec un point de fusion de 87 C et 6 g d'eau, que l'on essore à la main l'agent d'imprégnation excédentaire et que l'on chauffe pendant 10 minutes à 180 C, les vis ont une résistance au vissage comparable de 2,3 cmkg,      Exemple 12 
L'on procède comme pour l'exemple 11, mais l'on rem-   ce,)   place cependant l'émulsion de cire par une émulsion de silicone à 20 % dans une huile avec une viscosité de   30.000   centistokes. 



  Le couple de vissage atteint 2,7 cmkg.    



  Exemple 13    
L'on traite des clous en fer conformément à l'exemple 
1 et on les enfonce à coups de marteau dans un bois dur. Les clous traités peuvent être enfoncés approximativement deux fois plus rapidement et avec une moindre dépense de force que les échantillons de comparaison non traités. 

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  Exemple 14 
L'on procède comme pour l'exemple 11, mais l'on rem- place cependant l'émulsion de cire par une émulsion de chlorure de polyvinyle à 20   %   et on cuit à 150 C. Le couple de vissage comparable atteint 2,8 cmkg. 



  Exemple 15 
L'on procède comme pour l'exemple 11, mais l'on remplace cependant l'émulsion de cire par 0,2 g de polyéthylèneglycole 6000. Le couple de vissage atteignait 2,8 cmkg. 



   L'invention a été décrite ci-avant en se référant à des éléments de fixation qui divisent la matière lorsqu'ils sont enfoncés dans celle-ci et ils sont dans cette mesure des éléments de division. L'invention n'est cependant pas limitée à des   élé-   ments de fixation, mais peut aussi être utilisée avantageusement pour d'autres éléments de division et un général pour des élé- ments avec lesquels on désire, au moins temporairement au coure de leur utilisation, l'apparition d'une faible friction. 



   REVENDICATIONS 
1,   Elémont   revêtu d'une couche de glissement,   caracté-   
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 risé en ce qu'il est revêtu d'une suspension do polytetraluurcr éthylène et d'une matière thermoplastique à ba., point de fusion, une cire, une huile de silicone ou un polyéther à poids   molécu-   laire élevé, ce revêtement étant   cuit à   des   températures   entra   14Q6t   330 C.

Claims

2. Elément suivant la revendication 1, caractérisé en EMI11.2 ce que le lyttraluoroet#yi.8na est constitué par des particu- les non frittées, qui sont li4on par la matière ttiermoplestique à bas point do fusion.

3. procédé pour la fabrication d'éléments à faible EMI11.3 résistance de nlratlon. caracl6rla6 en ce que l'on applique la poJ,ytÓtraf 1I1Orot hyl1>ne aunu 1 ll!1fIt"nH'nt ou 8uc('o..ivement aux teo élément < par iwmeraion, veraaqo ou pulv6riaaUon et. l'on cuit le <Desc/Clms Page number 12> revêtement à des températures inférieures au point de frittage, du polytétrafluoroéthylène, entre 140 et 330 C, de préférence ce- pendant à environ 200 C, pendant quelques minutes.

4. Procédé suivant la revendication 3, caractérisé on ce que les éléments sont revêtus de préférence d'une suspension , aqueuse de polytétrafluoroéthylène et de polyéthylène et le revêtement est cuit entre 140 et 240 C.

5. Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les éléments sont)revêtus d'une suspension aqueuse de polytétrafluoroéthylène et de polyéthylène, le polyéthylène étan .' mis en oeuvre sous la forme d'un copolymère avec de l'acide acrylique, contenant des groupes carboxyles libres.

6. Elément suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé, en ce qu'il s'agit d'un élément de division.

7. Elément suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il s'agit d'un élément de fixation, par exemple une vis ou un clou à faible résistance de pénétration.

8. Elément à faible résistance de pénétration et procédé pour leur fabrication, tels que décrits ci-avant, notam- ment dans les exemples donnés.