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改進的緊固件.pdf

摘要
申請專利號:

CN201380072229.X

申請日:

2013.12.18

公開號:

CN104995415A

公開日:

2015.10.21

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):F16B 35/00申請日:20131218|||公開
IPC分類號: F16B35/00; C08L71/00; C08K3/38 主分類號: F16B35/00
申請人: 索爾維特殊聚合物美國有限責任公司
發明人: M.J.埃-希布里; D.B.托馬斯
地址: 美國喬治亞州
優先權: 13154980.0 2013.02.12 EP; 61/740328 2012.12.20 US
專利代理機構: 中國專利代理(香港)有限公司72001 代理人: 周李軍; 林森
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201380072229.X

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2018.07.24|||2015.12.23|||2015.10.21

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

一種緊固件,該緊固件包含一種聚合物組合物[組合物(C)],該聚合物組合物包含基于該組合物(C)的總重量,至少一種聚芳醚酮聚合物[(PAEK)聚合物],和至少一種具有如在CRC出版社的《化學和物理手冊》,第64版,第B-65至B-158頁中定義的從1.3至2.5的電負性(ε)的元素的氮化物(NI)。

權利要求書

權利要求書
1.  一種包含聚合物組合物[組合物(C),在下文中]的緊固件,該聚合物組合物包含
(i)至少一種聚芳醚酮聚合物[(PAEK)聚合物];
(ii)至少一種具有如在CRC出版社的《化學和物理手冊》,第64版,第B-65至B-158頁中定義的從1.3至2.5的電負性(ε)的元素的氮化物(NI)。

2.  根據權利要求1所述的緊固件,其中(PAEK)聚合物的大于50%摩爾的重復單元是選自在此以下具有式(J-A)至(J-O)的那些的重復單元(RPAEK):



其中:
-每個R’,彼此相同或不同,選自由鹵素、烷基、烯基、炔基、芳基、醚、硫醚、羧酸、酯、酰胺、酰亞胺、堿金屬或堿土金屬磺酸鹽、烷基磺酸鹽、堿金屬或堿土金屬膦酸鹽、烷基膦酸鹽、胺和季銨組成的組;
-j’為零或為從0至4的整數。

3.  根據權利要求1或2中任一項所述的緊固件,其中該(PAEK)聚合物的大于50%摩爾的重復單元是選自在此以下具有式(J’-A)至(J’-O)的那些的重復單元(RPAEK):



4.  根據權利要求1至3中任一項所述的緊固件,其中該氮化物(NI)是具有至少1.6的電負性的元素的氮化物。

5.  根據權利要求1至4中任一項所述的緊固件,其中該氮化物(NI)是氮化硼。

6.  根據權利要求1至5中任一項所述的緊固件,其中該氮化物(NI)存在的量是基于該組合物(C)的總重量最多50.0%wt。

7.  根據權利要求1至6中任一項所述的緊固件,其中該聚合物組合物(C)進 一步包含至少一種不同于該(PAEK)聚合物的其他熱塑性聚合物(聚合物T)。

8.  根據權利要求1至7中任一項所述的緊固件,其中該聚合物組合物(C)進一步包含一種或多種不同于該(PAEK)聚合物的成分[成分(I)]。

9.  根據權利要求1至8中任一項所述的緊固件,其中該聚合物組合物(C)進一步包含至少一種增強填充劑。

10.  根據權利要求9所述的緊固件,其中該增強填充劑是選自硅灰石和玻璃纖維。

11.  根據權利要求9所述的緊固件,其中該增強填充劑是碳纖維。

12.  根據權利要求1至11中任一項所述的緊固件,其中所述緊固件主要由該聚合物組合物(C)組成。

13.  根據權利要求1至12中任一項所述的緊固件,其中所述緊固件是帶螺紋的并且所述螺紋緊固件是選自由以下各項組成的組:螺栓、螺母、螺釘、無頭定位螺釘、螺旋鉚釘、螺栓以及螺紋襯套。

14.  根據權利要求1至12中任一項所述的緊固件,其中所述緊固件是無螺紋的并且所述無螺紋緊固件是選自由以下各項組成的組:銷、保持環、鉚釘、支架以及緊固墊圈。

15.  用于制造根據權利要求1至14中任一項所述的緊固件的方法,該方法包括使該聚合物組合物(C)注塑并且凝固的步驟。

說明書

說明書改進的緊固件
本申請要求于2012年12月20日提交的美國臨時申請號61/740328以及2013年2月12日提交的歐洲申請號13154980.0的優先權,出于所有目的將這些申請中的每一個的全部內容通過引用結合在此。
發明領域
本發明涉及由聚(芳醚酮)聚合物組合物制成的緊固件,其中所述聚(芳醚酮)聚合物組合物的特征為具有改進的機械特性,特別是具有優異的剛度和延展性的平衡,并且所述緊固件具有更高的拉伸和撓曲模量以及強度以及此外非常好的美學特性,尤其是改進的更淺的顏色。
發明背景
多種設計的緊固件,包括螺母、螺釘、夾子、鉚釘以及許多其他種類,已經取決于特定涵蓋的應用可供使用。它們的共同特征在于因此相關的特別嚴格的要求。
事實上,在它們的壽命過程中,任何緊固件,值得注意地包括無螺紋緊固件和螺紋緊固件,值得注意地經受苛刻的機械條件:它們經常被拉伸、扭曲和彎曲。緊固件進一步通常經受多種惡劣環境,如振動、熱循環和/或化學侵蝕,這可以隨時間的推移改變它們的機械性能,而且,在最壞的情況下,導致緊固件實質上“丟失(lost)”。
一類特別重要的緊固件是面臨附加的具體問題的螺紋緊固件。當螺紋緊固件被擰緊時,我們將能量泵入其中,并且,在我們放開之后,這種能量由摩擦約束保持在其中。典型地,這些摩擦約束在很大程度上集中在緊固件螺紋中,作為其細度的結果這些緊固螺紋又經常代表該緊固件的最精細的部分。如以上所述的惡劣的環境因素可導致螺紋緊固件放松其所有的預載荷并且真正地丟失(“松動”問題)。與松動在某種程 度上有關的是螺紋剝離,當螺紋緊固件被過度擰緊時發生的另一種故障;螺紋剝離的特征在于該緊固件螺紋的變形(改變),典型地導致性能的降低。
某些緊固件,包括某些無螺紋緊固件和螺紋緊固件,可能具有復雜的設計,并且從適當的材料成型/機械加工它們可能是一件艱難的事情。在螺紋緊固件的情況下,形成精細且規則的螺紋已經被證明是特別不容易的。
材料的選擇對于緊固件是關鍵的。
然而,金屬緊固件呈現一定數量的缺點。金屬緊固件是重的這在重量成為問題的應用中是缺點,例如值得注意地在飛機應用中。金屬緊固件總體上還易于腐蝕并且是導電的。從金屬機械加工復雜的形狀,以及形成精細且規則的螺紋也是一個艱難的事。
因此對于如以上列出的若干原因,聚合物材料是有用的金屬替代品。
然而,重要的是所述緊固件是由易于加工成緊固件的聚合物材料制成的并且所述聚合物材料能夠提供所要求的機械特性水平,特別是尤其具有優異的剛度和延展性的平衡,高的伸長率強度,高的撓曲強度以及,最后但并非最不重要的,高的抗扭強度(或扭矩),這與材料的固有的剪切強度相關。事實上,對于許多緊固件,包括但不限于螺紋緊固件,負荷承載能力典型地是結構材料的剪切或扭轉強度的函數。
已知的是碳纖維增強的聚醚醚酮(PEEK)組合物已經被用來在各種各樣的應用中諸如值得注意地在航空航天應用中替代鋁、黃銅、鋼和不銹鋼緊固件。
已知的是在緊固件的制造中,使用不同的加工技術,諸如值得注意地是注塑或擠出,所述PAEK聚合物的結晶速率起著重要的作用。稍慢的結晶速率可能已經導致制造具有例如不均勻性的缺陷如值得注意地是外觀和顏色的不均勻性,以及皮-芯變化效應其中螺紋螺釘,例如在壁附近將更加無定形并且在中心附近更加結晶的緊固件(特別是在所述緊固件的一小部分中)。這導致螺釘的周邊部分具有整體模制的限制剪切強度。
對于由聚合物組合物制成的緊固件仍然存在一種持續的需要,其中所述緊固件具有的特征為優異的剛性和延展性的平衡,高的扭矩,高的實際韌性(高拉伸伸長率), 高的在拉伸中和在沖擊載荷下的伸長能力,高的強度,高的耐化學性,輕重量,以及能夠通過熔融加工技術,諸如擠出或注射模制容易地形成的均勻結晶度,包括當所考慮的零件具有復雜的形狀和/或非常薄的部分(例如,螺紋,或者當必須使用具有小孔的擠出機時)。最后但并非最不重要的,由于當前和未來幾代飛機的輕重量和能源效率的關鍵性,聚合物材料的比重需要盡可能地低。在這些情況下,使用具有相對高負荷的玻璃增強物(即20%或更高)的玻璃纖維增強樹脂從單位重量和移動性的觀點來看可能變得不利,因為這些增強物顯著增加了相對于相應的未填充聚合物該組合物的密度。碳纖維由于其相對于玻璃纖維更低的密度可以減輕這種影響,但在另一方面碳纖維增強的塑料具有導電性問題,這可能導致存在的配合鋁結構的電化腐蝕。這限制了碳纖維增強的PEEK的效用的范圍。增強塑料像使用玻璃纖維和碳纖維增強的PEEK,例如,受制于該組合物具有遍及該零件的各個位置的不均勻特性,取決于纖維如何取向以及最終零件如何制造。在纖維的流動方向或對齊方向上強度和剛度是非常高的并且垂直于這些纖維的取向實現了弱得多的特性。剛才提及的強烈的各向異性還導致注塑模制的零件的翹曲問題,因為零件的不同部位或尺寸可能收縮不同,這取決于在該特定方向上纖維對齊的狀態。因此,本領域中對于不賦予用于飛機和航空航天應用的緊固件中使用的組合物這種高各向異性特征的增強物或填充劑存在一種需要。
附圖簡要說明 
為了本發明的詳細說明,現將參考以下附圖,其中:
圖1表示圓形彎曲的帶鉤螺栓的實例;A、L、R、C、T和D是所述帶鉤螺栓的特征尺寸。
圖2表示根據本發明的連續螺紋螺柱的實例。
圖3表示根據本發明的柱頭螺柱(tap-end stud)的實例。
圖4表示根據本發明的柱頭螺柱的實例。
圖5表示根據本發明的內部和外部帶螺紋的襯套的實例。
圖6表示根據本發明的鉚釘銷的實例,該鉚釘銷將軛(yoke)連接到桿端上。
圖7表示A:新的開口銷,B:安裝的開口銷,C:彈簧銷,D:開口銷的橫截面(傳統的設計)。
圖8表示根據本發明的錐形銷的實例。
發明概述
本發明解決以上詳述的需求并且涉及包含聚合物組合物[組合物(C),在下文中]的緊固件,該聚合物組合物包含
(i)至少一種聚芳醚酮聚合物[(PAEK)聚合物];
(ii)至少一種具有如在CRC出版社的《化學和物理手冊》,第64版,第B-65至B-158頁(《Handbook of Chemistry and Physics》,CRC Press,64th edition,pages B-65 to B-158)中定義的從1.3至2.5的電負性(ε)的元素的氮化物(NI)。
緊固件(F)
如在此用來描述緊固件(F)的所有術語對技術人員是非常熟悉的,并且應當以它們的常用含義理解。
緊固件(F)通常是特別設計用于保持、連接、結合、組裝或維持單個或多個部件的平衡的機械裝置。所得到的組件可以動態地或靜態地作為機構或結構的主要或次級部件起作用。基于預期的應用,緊固件(F)可以接收不同程度的內置精密和工程能力,從而在有計劃的、預先建立的環境條件下確保足夠的、完善的服務。
組合物(C)的重量,基于該緊固件(F)的總重量,通常是高于10%,優選高于50%并且更優選高于90%。仍然更優選地,該緊固件(F)主要由該組合物(C)組成。最優選地,該緊固件(F)由該組合物(C)組成。
該緊固件(F)可以由一個零件組成,即它是單一部件裝置。然后,該單一零件由該組合物(C)組成。可替代地,該緊固件(F)可以由若干個零件組成。這種情 況是,該緊固件(F)的一個零件亦或若干個零件可以由該組合物(C)組成。當該緊固件(F)的若干個零件由該組合物(C)組成時,其中每一個可以由完全相同的組合物(C)組成;可替代地,其中至少兩個可以由根據本發明的不同的組合物(C)組成。
該緊固件(F)可以是螺紋緊固件,即含有螺紋的緊固件。
螺紋典型地是存在于螺紋緊固件的表面的至少一部分上的隆起線(凸起的線或條)或凹槽或肋狀物。螺紋可以具有不同的形式,包括盤旋形、螺旋狀或平行線。螺紋值得注意地可以圍繞某些螺釘、螺栓和螺母的圓周存在。
有利地,包含在緊固件(F)中的螺紋的至少一部分是由組合物(C)構成。優選地,包含在緊固件(F)中的基本上全部螺紋是由組合物(C)構成。更優選地,包含在緊固件(F)中的全部螺紋是由組合物(C)構成。
根據本發明的螺紋緊固件的螺紋表面,特別是當基本上其全部螺紋是由組合物(C)構成時,可以表示由所述螺紋緊固件開發的全部表面的高于1%、高于2%、高于5%、高于10%、高于20%、高于30%、高于40%、高于50%、高于60%、高于70%、高于80%、高于90%、高于95%、高于99%或約100%。
緊固件(F)可以是外部帶螺紋的,即它可以具有在圓柱體或其他體積(諸如螺栓和螺釘)的外部的至少一部分上形成的螺紋。根據本發明的外部螺紋緊固件的螺紋表面,特別是當基本上其全部螺紋是由組合物(C)構成時,可以表示由所述外部螺紋緊固件開發的外表面的高于1%、高于2%、高于5%、高于10%、高于20%、高于30%、高于40%、高于50%、高于60%、高于70%、高于80%、高于90%、高于95%、高于99%或約100%。
緊固件(F)可以是內部帶螺紋的,即它可以具有在圓柱體或其他體積(諸如螺母)的內部的至少一部分上形成的螺紋。根據本發明的內部螺紋緊固件的螺紋表面,特別是當基本上其全部螺紋是由組合物(C)構成時,可以表示由所述內部螺紋緊固件開發的內表面的高于1%、高于2%、高于5%、高于10%、高于20%、高于30%、 高于40%、高于50%、高于60%、高于70%、高于80%、高于90%、高于95%、高于99%或約100%。
緊固件(F)可以是內部和外部二者都帶螺紋的,即它可以具有在圓柱體或其他體積的外部的至少一部分上形成的螺紋,以及在所述圓柱體或其他體積的內部的至少一部分上形成的螺紋,諸如某些內部和外部螺紋襯套。
在一個實施例中,該緊固件(F)是螺紋緊固件,當該螺紋緊固件的基本上全部螺紋是由組合物(C)構成并且該螺紋緊固件的螺紋表面表示其全部表面的高于10%、優選高于20%、并且更優選高于50%時,獲得了出色的結果。
根據本發明的常用類型的螺紋緊固件包括螺栓、螺母、無頭定位螺釘、螺旋鉚釘(scrivet)、螺柱以及螺紋襯套。
該緊固件(F)可以是螺栓。螺栓典型地是有頭的、外部帶螺紋的緊固件。螺栓通常被設計為用于插入通過組裝的零件中的孔以與螺母緊密配合,并且通常旨在通過旋轉該螺母緊固或釋放。
根據本發明的某些螺栓根據其形狀被定性為“彎曲螺栓”。彎曲螺栓可以值得注意地呈“U”、“J”、“L”、或有眼螺栓的形狀。“U”形螺栓典型地在其兩端具有螺紋,而其他引述的彎曲螺栓典型地僅在一端具有螺紋。
根據本發明的其他螺栓是:
-方頭螺栓,根據其頭部的形狀(正方形);
-六角螺栓,根據其頭部的形狀(六角形);
-六角法蘭螺栓,類似于六角螺栓但包括與基板配合的墊圈狀平表面;
-圓頭螺栓,典型地在一端具有一個圓頭;在它們之中,值得注意地可以在圓頭短方頸螺栓、圓頭肋頸螺栓、圓頭平頸螺栓(round head fin neck bolt)、階梯形螺栓、埋頭螺栓和開槽埋頭螺栓、平埋頭電梯螺栓、T型頭螺栓、沉頭螺栓和軌道螺栓之間進行區分;
-有眼螺栓,典型地具有設計為用于接收鉤子或繩子的環形頭,如在圖1的示 例性帶鉤螺栓。
該緊固件(F)可以是螺母。螺母典型地是具有內(或陰)螺紋的有孔的塊,旨在用在外(或陽)螺紋如螺栓上以緊固或保持兩個或更多個主體處于確定相關位置的目的。
根據本發明的某些螺母是法蘭螺母。法蘭螺母典型地在一端具有充當集成的非旋轉墊圈的寬法蘭;這通常用于將螺母的壓力分布遍及被固定的零件,降低零件損壞的機會并使其較不可能由于不平坦的緊固表面的結果而松動。法蘭通常是鋸齒狀的以提供鎖定作用。
根據本發明的某些其他螺母是聯接螺母。聯接螺母典型地是從每一側起螺紋以在中間會聚的長螺母,而不是一直通過相同的方向,其可以用于使兩個螺紋桿端對端連接。
根據本發明的還某些其他螺母是蝶形螺母,也稱為翼形螺母。這些螺母典型地是對于拇指和食指杠桿轉動具有翼狀突起的螺母。
該緊固件(F)可以是螺釘。螺釘典型地是有頭的且外部帶螺紋的緊固件。它通常具有與預成型的內螺紋緊密配合或形成其自己的螺紋,以及通過扭轉其頭部擰緊或釋放的能力,這允許它被插入組裝的零件的孔內。
根據本發明的某些螺釘是凹頭螺釘。凹頭螺釘典型地是在頂部具有六角形、花鍵、或特定孔,要求匹配的“螺絲刀尖端”的螺帽。
根據本發明的某些其他螺釘是自攻螺釘。自攻螺釘當被敲入不同材料的預成型的孔內時能夠“自攻”它們自己的匹配內螺紋。自攻螺釘典型地是高強度、單件、單側安裝的螺紋緊固件。因為它們可以形成或切割自己的配對螺紋,異乎尋常地存在增強對它們在運行中松動的耐受性的良好的螺紋配合。根據本發明的自攻螺釘可以被拆卸并且通常是可重復使用的。
根據本發明的還其他螺釘是機械螺釘。機械螺釘典型地具有沿其軸的整個長度的螺紋;它們也可以被看作具有裝配到埋頭孔中并且當擰入時與被擰入的表面平齊的錐 形頂部的螺釘。
根據本發明的還其他螺釘是拇指或蝶形螺釘,即典型地被設計成使得它們可以用拇指和手指轉動的螺釘。
根據本發明的還其他螺釘被定性為“木螺釘”,因為它們典型地具有尖柄、開槽的或凹的頭部,以及具有較粗螺距的尖錐形螺紋,適合于基本上(如果不唯一)在木材中使用。
根據本發明的還其他螺釘通過參照其微小的尺寸被定性為微型螺釘。在所述微型螺釘之中,值得注意地可以引用槽頭、平頭、扁頭以及連接頭。
其中至少螺釘包括聚合物材料(M)的螺釘墊圈組件(SEMS)也構成本發明的一部分。
該緊固件(F)可以是無頭定位螺釘。與典型地有頭的如以上定義的根據本發明的螺釘相比,本發明的無頭定位螺釘不具有突出的頭部。總體上,其頂部是開槽的亦或具有一個套筒。
該緊固件(F)可以是螺栓。螺柱典型地是具有釘入材料(例如混凝土)中的尖端的緊固裝置,并且另一端是帶螺紋的并且在表面上方延伸用于結構件的附接。
根據本發明的某些螺柱是連續螺紋螺柱,即它們從端到端是帶螺紋的,并且經常用于施加兩個螺母的法蘭螺栓。圖2示出了根據本發明的通用目的的連續螺紋栓的實例。
根據本發明的連續螺紋螺柱的點通常是扁平的和倒角的。根據本發明的連續螺紋螺柱值得注意地可以用于管道應用;然后,如這些應用所要求的,這些螺柱具有不同于所有其他螺柱的長度測量要求,即它們的長度是從第一螺紋測量到第一螺紋,不包括這些點。
根據本發明的某些其他螺柱是柱頭螺柱。典型的柱頭螺柱在一端具有短螺紋,稱為柱頭端其被螺紋連接到某一精度配合(Class fit)(這一端適合于擰入螺紋孔),而另一端或螺母端螺紋連接到另一精度配合。柱頭端具有倒角點,但螺母端可以具有倒 角點或圓形點。圖3示出了根據本發明的柱頭螺柱的一個實例。
根據本發明的還其他螺柱是雙端螺柱。雙端螺柱典型地具有在每個端部上的基本上相等長度的或相等長度的螺紋以容納螺母并且螺紋連接到某一精度配合。兩端可以彼此獨立地具有倒角點或圓形點。雙端螺柱對于法蘭螺栓或從兩端連接(torching)是必要的或令人希望的其他應用是有用的。圖4示出了根據本發明的雙端螺柱的一個實例。
該緊固件(F)可以是一種螺旋鉚釘。螺旋鉚釘典型地是包括至少部分帶螺紋的桿部和頭部的螺紋緊固件;該桿部可以是在其整個表面上帶螺紋的。根據本發明的某些螺旋鉚釘由所述螺紋桿和所述頭部組成。螺旋鉚釘通常是插入通孔。螺旋鉚釘通過施加力使平鉚釘端變形至發展完整的機械連接對于組裝兩個或更多個部件是有用的。
該緊固件(F)可以是一種螺紋襯套。根據襯套是內部和/或外部帶螺紋的,使得它們除了連接功能之外提供鑄造(fasting)功能。優選地,它們是內部和外部帶螺紋的。根據本發明的內部和外部帶螺紋的襯套的實例是圖5的六角襯套。
在本發明的一個具體實施例中,該緊固件(F)是預置扭矩緊固件,諸如預置扭矩螺釘或預置扭矩螺母。預置扭矩緊固件可以被定義為螺紋緊固件,該螺紋緊固件由于自包含預置扭矩特征是摩擦地耐旋轉;具體地,預置扭矩螺釘可以被看作是外部帶螺紋的緊固件,該緊固件是由于自包含預置扭矩特征而摩擦地耐旋轉,而不是因為相對于螺釘的頭部下支撐表面發展的壓縮負載或在螺釘的桿上發展的拉伸負載。根據本發明的某些預置扭矩緊固件是由聚合物材料(M)制成的緊固件,向其中已經在其具有螺紋的長度上添加了除聚合物材料(M)之外的融合物質的插入件,例如潤滑劑。取決于由于表面最終處理和潤滑劑的存在的摩擦的量,該插入件的尺寸特征可能會改變以達到性能要求。
在另一個實施例中,該緊固件(F)可以是無螺紋的緊固件,即它不含有螺紋。
根據本發明的常見類型的無螺紋緊固件包括銷、保持環、鉚釘、支架和緊固墊圈。
該緊固件(F)可以是銷。銷典型地是薄的,經常是直的,圓柱形無螺紋的緊固 件;它們適合于固定兩個或更多個機器零件的位置。
根據本發明的某些銷是U形夾銷。U形夾銷典型地是在一端具有頭部并在另一端具有孔用于將U形夾連接到桿上的緊固件。U形夾典型地是在桿的一端形成或附接有孔的軛;圖6示出了根據本發明的U形夾銷的實例,其將軛連接到一個桿端。當第二桿的一個眼或孔與該軛中的孔對準時,可以插入U形夾銷以連接二者。然后可以將開口銷插入到該U形夾銷的孔中以將它保持在內,但此緊固是容易拆卸的。這個接頭是用于處于張力的桿,其中需要一些靈活性。
根據本發明的某些其他銷是開口銷(cotter pin)(US術語)。開口銷典型地是具有兩個尖端的無螺紋緊固件,這些尖端可以插入通過槽用于將兩個件保持在一起的目的。開口銷傳統上具有半圓形的橫截面。在英國,傳統上使用術語“開口銷(split pin)”來描述相同的裝置。新的開口銷(參見圖7A)具有對于其大部分長度接觸的平的內表面,使得它典型地呈現為開口圓柱(圖7D)。一旦插入,銷的兩端彎曲分開,將其鎖定在適當位置(圖7B)。為了便于尖端的初始分離,開口銷的一個尖端經常顯著長于另一個;并且為了易于插入到孔中,較長的尖端經常稍微彎曲或傾斜以與較短的尖端的前端重疊。
根據本發明的還其他銷是彈簧銷。彈簧銷,如圖7C所示,也稱為連結銷,有時從它們的形狀也被稱為R銷,也是可利用的,其不是設計成永久彎曲的。在此設計中,該銷的僅一個部分通過待固定的軸,另一部分被彎曲以環繞該軸的外部(圖7C)。
根據本發明的還其他銷是錐形銷。錐形銷是無頭的,實心銷具有控制的直徑、長度、以及錐度,通常具有冠狀端。這些自保持銷對于將零件連接一起是有用的。標準錐形銷具有從1/4英寸至12英寸(0.6cm至30cm)的徑向錐度(diametral tape)并且釘入鉆的孔中且擴大以配合。它們有時用于將輪轂或套環連接到軸上。錐形銷經常用于保持一個表面相對于另一個的位置。錐形銷設計的實例在圖8中示出。
根據本發明的還其他銷是定位銷。定位銷經常典型地具有鋒利的或變形的端。它們可以被插入分成兩個鄰近的件的孔中并且將它們保持在一起。它們值得注意地對于 緊固榫眼和榫的接合是有用的。定位銷可以從將定位桿,即實心、圓柱桿,切削成短的長度來獲得。
根據本發明的還其他銷是直銷。直銷典型地具有非研磨的、直的圓柱側其中兩端均是倒角的。
根據本發明的還其他銷是槽銷。槽銷是具有槽的銷;槽銷經常具有在銷的直徑上等距的三個凹槽。
緊固件(F)可以是保持環。保持環典型地是扁平、圓形的、無螺紋緊固件具有中空中心和開口截面。保持環典型地提供一個肩部并且可以插入到軸上或具有內槽的孔的內部。
緊固件(F)可以是鉚釘。鉚釘典型地是包括柄和頭部的無螺紋緊固件;根據本發明的某些鉚釘由所述柄和所述頭部組成。鉚釘通常是插入通孔。鉚釘柄可以在位于鉚釘的另一側形成匹配的頭部。鉚釘通過施加力使平鉚釘端變形至發展完整的機械連接對于組裝兩個或更多個部件是有用的。
緊固件(F)可以是支架。支架可以被定義為有角度的支撐物,該支撐物用于保持物體,如值得注意地是架子、燈或任何其他物體,其中所述角度典型地是在0與90度之間并且所述支撐物經常附接在垂直表面如墻壁上。
緊固件(F)可以是緊固墊圈,諸如鎖緊墊圈。鎖緊墊圈典型地是置于螺母或螺釘下方的墊圈,為了通過施加壓力防止松動的目的。根據本發明的鎖緊墊圈有利地具有螺旋結構,這有助于施加壓力。彈簧墊圈類似于鎖緊墊圈。
聚芳醚酮聚合物
在本發明的背景下提及“至少一種聚芳醚酮聚合物[(PAEK)聚合物]”旨在表示一種或多于一種的(PAEK)聚合物。(PAEK)聚合物的混合物可以有利地用于本發明的目的。
在本文的其余部分,為了本發明的目的,表述“(PAEK)聚合物”理解為既是復數也是單數,也就是說,本發明的組合物可包含一種或多于一種(PAEK)聚合物。
為了本發明的目的,術語“聚芳醚酮(PAEK)”旨在表示包括重復單元的任何聚合物,其中超過50%摩爾的所述重復單元是包含Ar-C(O)-Ar’基團的重復單元(RPAEK),其中Ar和Ar’,彼此相同或不同,是芳香族基團。這些重復單元(RPAEK)總體上是選自由在此以下的式(J-A)至(J-O)組成的組:


其中:
-每個R’,彼此相同或不同,選自由鹵素、烷基、烯基、炔基、芳基、醚、硫醚、羧酸、酯、酰胺、酰亞胺、堿金屬或堿土金屬磺酸鹽、烷基磺酸鹽、堿金屬或堿土金屬膦酸鹽、烷基膦酸鹽、胺和季銨組成的組;
-j’為零或為從0至4的整數。
在重復單元(RPAEK)中,相應的亞苯基部分可以獨立地具有到在重復單元中不同于R’的其他部分的1,2-、1,4-和1,3-鍵聯。優選地,所述亞苯基部分具有1,3-或1,4-鍵聯,更優選地它們具有1,4-鍵聯。
此外,在重復單元(RPAEK)中,j’在每次出現時為零,也就是說,該亞苯基部分除了在聚合物的主鏈中使得能夠進行鍵聯的那些取代基之外,沒有其他取代基。
因此,優選的重復單元(RPAEK)是選自在此以下的式(J'-A)至(J'-O)的那些:


在如上所詳述的(PAEK)聚合物中,優選地大于60%、更優選地大于80%、仍然更優選地大于90%摩爾的重復單元是如以上詳述的重復單元(RPAEK)。
仍然,總體上優選的是基本上該(PAEK)聚合物的所有重復單元是重復單元(RPAEK),如以上詳述的;可能存在鏈缺陷或非常少量的其他單元,應理解的是這些后者基本上不改變(RPAEK)的特性。
該(PAEK)聚合物可以值得注意地是均聚物,無規的、交替的或嵌段的共聚物。當該(PAEK)聚合物是一種共聚物時,它可以值得注意地包含(i)具有至少兩種不同的選自式(J-A)至(J-O)的式的重復單元(RPAEK),或(ii)具有一種或多種式(J-A)至(J-O)的重復單元(RPAEK)以及不同于重復單元(RPAEK)的重復單元(R*PAEK)。
如之后將詳述的,該(PAEK)聚合物可以是聚醚醚酮聚合物[(PEEK)]聚合物,在下文中]。可替代地,該(PAEK)聚合物可以是聚醚酮酮聚合物[(PEKK)聚合物,在下文中]、聚醚酮聚合物[(PEK)聚合物,在下文中]、聚醚醚酮酮聚合物[(PEEKK)聚合物,在下文中]或聚醚酮醚酮酮聚合物[(PEKEKK)聚合物,在下文中]。
該(PAEK)聚合物還可以是由選自由以下各項組成的組的至少兩種不同的(PAEK)聚合物組成的共混物:(PEKK)聚合物、(PEEK)聚合物、(PEK)聚合物 和(PEKEKK)聚合物,如以上詳述的。
為了本發明的目的,術語“(PEEK)聚合物”旨在表示其中大于按摩爾計50%的重復單元是具有式J’-A的重復單元(RPAEK)的任何聚合物。
優選地按摩爾計大于75%,優選地按摩爾計大于85%,優選地按摩爾計大于95%,優選地按摩爾計大于99%的(PEEK)聚合物的重復單元是具有式J’-A的重復單元。最優選地,該(PEEK)聚合物的所有重復單元是具有式J’-A的重復單元。
為了本發明的目的,術語“(PEEK)聚合物”旨在表示其中大于按摩爾計50%的重復單元是具有式J’-B的重復單元(RPAEK)的任何聚合物。
優選地大于按摩爾計75%、優選地大于按摩爾計85%、優選地大于按摩爾計95%、優選地大于按摩爾計99%的(PEKK)聚合物的重復單元是具有式J’-B的重復單元。最優選地,該(PEEK)聚合物的所有重復單元是具有式J’-B的重復單元。
為了本發明的目的,術語“(PEKK)聚合物”旨在表示其中按摩爾計大于50%的重復單元是具有式J’-C的重復單元(RPAEK)的任何聚合物。
優選地按摩爾計大于75%、優選地按摩爾計大于85%、優選地按摩爾計大于95%、優選地按摩爾計大于99%的(PEK)聚合物的重復單元是具有式J’-C的重復單元。最優選地,該(PEK)聚合物的所有重復單元是具有式J'-C的重復單元。
為了本發明的目的,術語“(PEEKK)聚合物”旨在表示其中大于按摩爾計50%的重復單元是具有式J’-M的重復單元(RPAEK)的任何聚合物。
優選地大于按摩爾計75%、優選地大于按摩爾計85%、優選地大于按摩爾計95%、優選地大于按摩爾計99%的(PEEKK)聚合物的重復單元是具有式J’-M的重復單元。最優選地,該(PEEKK)聚合物的所有重復單元是具有式J’-M的重復單元。
為了本發明的目的,術語“(PEKEKK)聚合物”旨在表示其中大于按摩爾計50%的重復單元是具有式J’-L的重復單元(RPAEK)的任何聚合物。
優選地大于按摩爾計75%、優選地大于按摩爾計85%、優選地大于按摩爾計95%、優選地大于按摩爾計99%的(PEKEKK)聚合物的重復單元是具有式J’-L的重復單元。 最優選地,該(PEKEKK)聚合物的所有重復單元是具有式J’-L的重復單元。
當該(PAEK)聚合物是(PEEK)均聚物時,即,其中基本上該(PEEK)聚合物的所有重復單元是具有式J’-A的重復單元的聚合物,獲得優異的結果,其中可能存在鏈缺陷或非常少量的其他單元,應理解的是后者這些情況本質上不改變該(PEEK)均聚物的特性。
適用于本發明的可商購的聚芳醚酮(PAEK)樹脂的非限制性實例包括從美國蘇威特種聚合物公司(Solvay Specialty Polymers USA,LLC)可商購的聚醚醚酮。
該(PAEK)聚合物可以具有至少0.50dl/g、優選至少0.60dl/g、更優選至少0.70dl/g的特性粘度(IV),如在95%-98%的硫酸(d=1.84g/ml)中在0.1g/100ml的(PAEK)聚合物濃度下測量的。
該(PAEK)聚合物的IV可以值得注意地是等于或小于1.40dl/g、優選地等于或小于1.30dl/g、更優選地等于或小于1.20dl/g、最優選地等于或小于1.15dl/g,如在95%-98%硫酸(d=1.84g/ml)中在0.1g/100ml的(PAEK)聚合物濃度下測量的。
使用具有如在95%-98%的硫酸(d=1.84g/ml)中在0.1g/100ml的(PAEK)聚合物濃度下測量的從0.70dl/g至1.15dl/g的IV的(PAEK)聚合物獲得了良好的結果。
通常使用No 50Cannon-Fleske粘度計進行該測量;在溶解后小于4小時的時間內在25℃下測量IV。
該(PAEK)聚合物在400℃以及1000s1的剪切速率下具有以下熔體粘度:有利地至少0.05kPa.s、優選至少0.08kPa.s、更優選至少0.1kPa.s、還更優選至少0.12kPa.s,如根據ASTM D3835使用毛細管流變儀來進行測量的。
對于毛細胞流變儀,可以使用Kayeness Galaxy V流變儀(型號8052DM)。
該PAEK聚合物在400℃以及1000s-1的剪切速率下具有以下熔體粘度:有利地最多1.00kPa.s、優選最多0.80kPa.s、更優選最多0.70kPa.s、甚至更優選最多0.60kPa.s、最優選最多0.50kPa.s,如根據ASTM D3835使用毛細管流變儀來進行測量的。
該(PAEK)聚合物可以通過本領域已知的用于制造聚(芳基醚酮)的任何方法制備。
氮化物(NI)
在本發明的背景下提及“至少一種氮化物(NI)”旨在表示一種或多于一種的氮化物(NI)。氮化物(NI)的混合物可以有利地用于本發明的目的。
為了本發明的目的,“元素”旨在表示來自元素周期表的元素。
為了本發明的目的要考慮到的元素的電負性的值是由J.Breysem,c/o VEL s.a.編輯的,在1987年2月比利時印刷的“Produits,appareillage et fournitures pour le laboratoire”的元素周期表中報道的那些。
具有從1.3至2.5的電負性(ε)的元素的氮化物(NI)的非限制性實例在CRC出版社的《化學和物理手冊》,第64版,第B-65至B-158頁中列出。括號中的代碼是由CRC手冊歸屬于有關氮化物的代碼,而ε表示衍生出該氮化物的元素的電負性。然后,適合于本發明的目的具有從1.3至2.5的電負性(ε)的元素的氮化物(NI)值得注意地是氮化鋁(AlN,a45,ε=1.5),氮化銻(SbN,a271,ε=1.9),氮化鈹(Be3N2,b123,ε=1.5),氮化硼(BN,b2O3,ε=2.0),氮化鉻(CrN,c406,ε=1.6),氮化銅(Cu3N,c615,ε=1.9),氮化鎵(GaN,g41,ε=1.6),二氮化三鍺(Ge3N2,g82,ε=1.8),四氮化三鍺(Ge3N4,g83,ε=1.8),氮化鉿(HfN,h7,ε=1.3),氮化鐵,像Fe4N(i151,ε=1.8)和Fe2N或Fe4N2(i152,ε=1.8),氮化汞(Hg3N2,m221,ε=1.9),氮化鈮(n109,ε=1.6),氮化硅(Si3N4,s109,ε=1.8),氮化鉭(TaN,t7,ε=1.5),氮化鈦(Ti3N4,t249,ε=1.5),二氮化鎢(WN2,t278,ε=1.7),氮化釩(VN,v15,ε=1.6),氮化鋅(Zn3N2,z50,ε=1.6)和氮化鋯(ZrN,z105,ε=1.4)。
氮化物(NI)是具有優選至少1.6并且更優選至少1.8的電負性的元素的氮化物。此外,氮化物(NI)是具有優選最多2.2的電負性的元素的氮化物。
此外,氮化物(NI)是優選選自元素周期表第IIIa、IVa、IVb、Va、Vb、VIa、 Ⅵb、VIIb和VIII族的元素的氮化物,并且更優選選自元素周期表第IIIa族的元素的氮化物。
最優選的氮化物(NI)為氮化硼。 
本申請人已經出人意料地發現如上所述的氮化物(NI)的存在在提高組合物(C)的剛度同時保持未填充的PAEK聚合物的延展性上是有效的,從而為本發明的所述組合物(C)提供了優異特性,這使它們作為被包括在緊固件中的零件是非常有用的。
本申請人已發現了氮化物(NI)的平均粒度可在改善機械特性中起作用,例如特別是組合物(C)的剛度和拉伸斷裂伸長率,并且在提高美觀方面,尤其是在改進組合物(C)的顏色方面起作用。
該氮化物(NI)的平均粒度有利地是等于或低于30μm、優選等于或低于20μm、更優選等于或低于18μm、更優選等于或低于10μm。
該氮化物(NI)的平均粒度優選地是等于或至少0.05μm、等于或至少0.1μm、更優選等于或至少0.2μm、等于或至少1μm。
該氮化物(NI)的平均粒度優選是從1μm至20μm、更優選從2μm至18μm、更優選從2μm至10μm。
約2.5μm的氮化物(NI)的平均粒度給出了特別良好的結果。
氮化物(NI)的平均粒度是使用光散射技術(動態或激光)使用例如來自馬爾文公司(company Malvern)的相應的設備(Mastersizer Micro或3000)或使用篩分析根據DIN 53196測量的。
組合物(C)
本發明的組合物(C),基于該組合物(C)的總重量,包含的氮化物(NI)的量有利地是至少1.0%wt、優選至少1.10%wt、更優選至少2.0%wt、最優選至少5.0%wt。
這樣,對于本發明的組合物(C)中所存在的氮化物(NI)的量不存在上限。
在一個實施例中,本發明的組合物(C),基于該組合物(C)的總重量,包含的 氮化物(NI)的量有利地是最多50.0%wt、優選最多40.0%wt、更優選最多30.0%wt、甚至更優選最多20.0%wt、還更優選最多15.0%wt、并且最優選最多10.0%wt。
本發明的組合物(C),基于該組合物(C)的總重量,包含的氮化物(NI)的量有利地是范圍從2%wt至50%wt、更優選從5%wt至20%wt、甚至更優選從5%wt至10%wt。
基于該組合物(C)的總重量,該(PAEK)聚合物的總重量有利地是高于50%、優選高于60%、更優選高于70%、更優選高于80%、更優選高于85%。
如果希望的話,該組合物(C)由該(PAEK)聚合物和氮化物(NI)組成。
本發明的優選組合物(C)因此包括如以上詳述的(PAEK)聚合物、并且更優選地包含如以上詳述的式(J’-A)的重復單元(RPAEK)的(PAEK)聚合物,以及基于該組合物(C)的總重量的5%wt至15%wt的量氮化硼。
本發明的組合物(C)還可進一步包含至少一種其他熱塑性聚合物(聚合物T)。
適合用于本發明的組合物(C)中的聚合物(T)的非限制性實例,包括例如聚芳醚砜、聚亞苯基、聚酰亞胺,更值得注意地是聚醚酰亞胺以及聚苯硫醚。
所述其他聚合物的重量,基于該組合物(C)的總重量,有利地是在40%wt以下、優選在30%wt以下、并且更優選在25%wt以下。
該組合物(C)還可包含不同于該(PAEK)聚合物的一種或多種成分[成分(I),在下文中]。
適合用于本發明的組合物(C)中的成分(I)的非限制性實例是聚合物組合物,添加劑,例如UV吸收劑;穩定劑如光穩定劑和熱穩定劑;抗氧化劑;潤滑劑;加工助劑;增塑劑;流動改性劑;阻燃劑;顏料,例如值得注意地是二氧化鈦(TiO2);染料;著色劑;抗靜電劑;增充劑;金屬減活劑;導電性添加劑如碳黑和碳納米原纖以及包含一種或多種上述添加劑的組合。
所述成分(I)的重量,基于該組合物(C)的總重量,有利地是在10%wt以下并且優選在5%wt以下。
如果希望的話,該組合物(C)包含大于80%wt的該(PAEK)聚合物,其條件是該(PAEK)聚合物是該組合物(C)中僅有的聚合物組分,并且一種或多種任選的成分,如值得注意地是UV吸附劑;穩定劑如光穩定劑和熱穩定劑;抗氧化劑;潤滑劑;加工助劑;增塑劑;流動改性劑;阻燃劑;顏料,例如值得注意地是二氧化鈦(TiO2);染料;著色劑;抗靜電劑;增充劑;金屬減活劑;導電性添加劑如碳黑和碳納米原纖可能存在于其中,其中這些組分不會顯著影響組合物(C)的相關的機械和韌性特性。
表述“聚合物組分”將按照其通常含義來理解,即,包括以重復的連接單元為特征的、典型具有2000或更高的分子量的化合物。
該聚合物組合物(C)可以進一步包含至少一種增強填充劑。增強填充劑是本領域的技術人員所熟知的。它們優選選自不同于如以上定義的顏料的纖維狀和微粒狀填充劑。更優選地,該增強填充劑是選自礦物填充劑(如滑石、云母、高嶺土、碳酸鈣、硅酸鈣、碳酸鎂)、玻璃纖維、碳纖維、合成聚合物纖維、芳綸纖維、鋁纖維、鈦纖維、鎂纖維、碳化硼纖維、巖棉纖維、鋼纖維、硅灰石等。還更優選地,它是選自云母、高嶺土、硅酸鈣、碳酸鎂、玻璃纖維、碳纖維和硅灰石。
優選地,這種填充劑是選自纖維填充劑。一類特別的纖維性填充劑由晶須組成,即由不同原材料如Al2O3、SiC、BC、Fe和Ni制成的單晶纖維。
在本發明的一個實施例中,這種增強填充劑選自硅灰石和玻璃纖維。在纖維狀填充劑中,玻璃纖維是優選的;它們包括短切纖維A、E-、C-、D-、S-、T-和R-玻璃纖維,如在約翰墨菲的塑料添加劑手冊,第2版(Additives for Plastics Handbook,2nd ed.,John Murph)的第5.2.3章第43-48頁中描述的。
被任選地包括在聚合物組合物(C)中的玻璃纖維可以具有圓形截面或非圓形截面(如橢圓形或長方形截面)。
當所使用的這些玻璃纖維具有圓形截面時,它們優選具有3μm至30μm并且特別優選5μm至12μm的平均直徑。不同種類的具有圓形截面的玻璃纖維是依據制成它們的玻璃的類型在市場上可獲得的。值得注意地人們可以舉例由E-或S-玻璃制成 的玻璃纖維。
使用具有非圓形截面的標準E-玻璃材料時獲得了良好的結果。當該聚合物組合物使用具有圓形截面的S-玻璃纖維、并且尤其是當使用具有6μm的直徑的圓形截面的(E-玻璃或S-玻璃)時,獲得了優異的結果。
在本發明的另一個實施例中,該增強填充劑是碳纖維。
如在此所使用,術語“碳纖維”旨在包括石墨化的、部分石墨化的、以及未石墨化的碳增強纖維或其混合物。可用于本發明中的碳纖維可以有利地通過對不同聚合物前體(例如像人造纖維、聚丙烯腈(PAN)、芳族聚酰胺或酚醛樹脂)進行熱處理和熱解而獲得;可用于本發明中的碳纖維還可以從瀝青材料中獲得。術語“石墨纖維”旨在表示通過碳纖維高溫熱解(2000℃以上)而獲得的碳纖維,其中碳原子以與石墨結構相似的方式排列。可用于本發明中的碳纖維優選地選自下組,該組由以下各項組成:PAN基碳纖維、瀝青基碳纖維、石墨纖維、以及其混合物。
所述增強填充劑的重量,基于該組合物(C)的總重量,有利地優選是在60%wt以下、更優選在50%wt以下、甚至更優選在45%wt以下、最更優選在35%wt以下。
優選地,該增強填充劑存在的量基于該聚合物組合物(C)的總重量是在從10%wt至60%wt、優選從20%wt至50%wt、優選從25%wt至45%wt、最優選從25%wt至35%wt的范圍內。
該組合物(C)可通過多種涉及密切混合聚合物材料與如以上詳述的、配方中所希望的任何任選成分的方法制備,例如通過熔體混合或干混和熔體混合的組合。典型地,如以上詳述的(PAEK)聚合物和氮化物(NI)以及任選地聚合物(T)、任選地增強填充劑以及任選地成分(I)的干混是通過使用高強度混合機、如值得注意地是亨舍爾(Henschel)型混合機和螺帶混合機來進行的。
如此獲得的粉末混合物可以按如以上詳述的適合用于獲得如上所述的緊固件的有效形成的重量比率包含該(PAEK)聚合物和氮化物(NI)、以及任選地聚合物(T)、 任選地增強填充劑以及任選地成分(I),或者可以是一種有待用作母料的濃縮混合物并且在隨后加工步驟中在另外量的(PAEK)聚合物和氮化物(NI)、以及任選地聚合物(T)、任選地增強填充劑以及任選地成分(I)中稀釋。
還有可能通過將如以上所描述的粉末混合物進一步熔融配混來制造本發明的組合物。如所述的,熔融配混可以在如以上詳述的粉末混合物上進行,或者優選地直接在(PAEK)聚合物和氮化物(NI)、以及任選地聚合物(T)、任選地增強填充劑以及任選地成分(I)上進行。可以使用常規熔融配混裝置,如同向和反向旋轉的擠出機、單螺桿擠出機、往復式捏合機、盤組加工機(disc-pack processor)以及多種其他類型的擠出設備。優選地,擠出機,更優選地雙螺桿擠出機可以使用。
如果希望的話,配混螺桿的設計,例如,螺距和寬度、間隙、長度以及操作條件將有利地選擇為提供足夠的熱和機械能以有利地完全熔融如以上詳述的粉末混合物或成分并且有利地獲得不同成分的均勻分布。其條件是最佳的混合在本體聚合物與填充劑內含物之間實現。有可能有利地獲得非延性的本發明的組合物(C)的線料擠出物。此類線料擠出物可以在傳送裝置上使用水噴霧的一段冷卻時間之后通過例如旋轉切刀短切。因此,例如,然后可以將能夠以球粒或球珠的形式存在的組合物(C)進一步用于制造以上描述的緊固件。
本發明的另一個目的是提供用于制造緊固件的方法。這種方法不受具體限制。該聚合物組合物(C)一般可以通過注塑、擠出、或其他成型工藝加工。
在本發明的一個實施例中,用于制造以上描述的緊固件的方法優選包括將該聚合物組合物(C)注塑并凝固的步驟。
在本發明的另一個實施例中,用于制造如以上詳述的緊固件的方法包括將標準形狀結構零件機加工成具有任何類型的尺寸和形狀的零件。所述標準形狀結構零件的非限制性實例值得注意地包括板、棒、厚片等。所述標準形狀結構零件可以由聚合物組合物(C)的擠出或注塑而得到。
本申請人已經出乎意料地發現本發明的組合物(C)在提供之前在PAEK組合物 領域中未知的具有剛度和斷裂伸長率以及抗沖擊性的組合的緊固件中是有效的。正是這種特性的少有組合使得本發明的組合物出人意料并且對于航空航天緊固件應用具有很大的效用。
本申請人還已經發現包含本發明的組合物(C)的所述緊固件具有改進的美觀,特別是改進的更淺的顏色并且所述緊固件具有更高的對于許多應用(其中顏色是關注點)的接受度。
本發明的緊固件有利地具有下列顏色特征:
-顏色L*>70,優選地L*>71;
-顏色b*為至少8
其中顏色是在2.5mm厚的注塑模制的彩色薄板上使用CIE實驗室標準如下測定的。顏色總體上通過L*、a*、b*值表征,它們是1976年由CIE(國際照明委員會(Commission Internationale de l’Eclairage))所定義的三色坐標(K.Nassau,in“Kirk-Othmer Encylopedia of Chemical Technology”2004,Chapter 7,P 303-341)。這三個基礎坐標代表了顏色的亮度(L*,L*=0產生黑色并且L*=100表示白色),其在紅色/品紅和綠色之間的位置(a*,負值表示綠色而正值表示品紅)以及其在黃色和藍色之間的位置(b*,負值表示藍色而正值表示黃色)。
緊固件(F)可以照原樣或作為多種裝置的構件找到用途,如球鎖銷、插銷、夾子、夾緊螺母、插頭和套筒、浮動螺母緊固件、隔離器支架、螺母板、拼接件的配件、地板配件、直角轉彎緊固件、插入件、支撐支架、安裝支架、插銷、釋放銷、鉸鏈、螺栓套管、扎線帶、油管掛、線夾、壓鉚螺母柱、墊片、管道支架等。
緊固件(F)對于高要求應用是特別有用的。例如,它特別非常適合于輕巧性、扭矩、強度、韌性和耐熱降解是關鍵特性的飛機和其他自動推進車輛應用。
緊固件(F)可以值得注意地包括在飛機隔墻,飛機側壁,飛機地板,飛機吊頂板,飛機乘客服務單元,飛機填充板,飛機照明側壁和天花板,飛機視頻監視器,飛機裝載箱,飛機氧氣箱,飛機HVAC管道,飛機食品托盤,飛機扶手,飛機座椅結構, 盥洗室、廚房和餐飲手推車飛機側壁,飛機飛行甲板儀器,飛機電線和電纜裝具和夾具,以及飛機發電和配電系統中。
更通常的,緊固件(F)在其中耐化學性、耐機械性、輕重量、耐腐蝕性和/或電絕緣是重要的任何工業應用,諸如半導體行業中將是有用的。
若任何通過引用結合在此的專利、專利申請以及公開物的披露內容與本申請的描述相沖突的程度到了可能導致術語不清楚,則本說明應該優先。
現在將參考以下實例更詳細地描述本發明,這些實例的目的僅是說明性的并且不旨在限制本發明的范圍。
原料
PEEK KT-820P是從美國蘇威特種聚合物公司可商購的聚醚醚酮聚合物。
氮化硼,S1-SF,從ESK陶瓷公司(ESK Ceramics,GmbH)可商購,平均粒度為2.5μm。
氮化硼,S15,從ESK陶瓷公司可商購,平均粒度為15μm。
碳纖維,Sigrafil C30 APS 006,來自SGL公司
滑石,Mistron Vapor R,從美國Luzenac公司可商購
PEEK樹脂的配混工藝的通用說明
PEEK樹脂與所希望量的S1-SF或S15的干共混物通過首先翻滾共混約20分鐘,隨后通過使具有40:1的L/D比的25mm貝爾斯托夫(Berstorff)同向旋轉部分嚙合雙螺桿擠出機熔融配混來制備。擠出機具有8個機筒段,其中機筒段2到8是加熱段。在配混過程中在機筒段7處使用18-20英寸真空施加真空通風以從化合物中清除濕氣和任何可能的殘留揮發物。配混溫度分布是使得機筒段2-5設定在330℃,同時機筒段5-8和模口適配器設定在340℃。螺桿速度用180通過量并且生產率為15-17磅/小時,而針對各配方熔融擠出物手動測量的熔融溫度在擠出機模口的出口處范圍是從398℃至402℃。將對于每種配方的擠出物在水槽中冷卻并且然后 使用造粒機制粒。接著將這樣獲得的四種共混物的粒料在干燥的空氣烘箱中在150℃下干燥4小時并進行機械測試。將所述粒料進行注塑以使用東芝(Toshiba)150噸注塑機按照以下由供應商蘇威特種聚合物提供的用于KetaSpire KT-820PEEK樹脂的標準條件和指南生產ASTM測試樣本。
機械特性是對于所有配制品使用注射成型的0.125英寸厚的ASTM測試樣本測試,樣本由以下各項組成:1)I型拉伸棒,2)5英寸×0.5英寸×0.125英寸的撓曲棒,以及3)4英寸×4英寸×0.125英寸薄板,用于儀器化沖擊(Dynatup)測試。
采用以下ASTM測試方法評估所有九種組合物:
- D638:使用2英寸/min測試速度的拉伸特性
- D790:彎曲特性 
- D256:抗懸臂梁式沖擊性(帶缺口)
- D4812:抗懸臂梁式沖擊性(不帶缺口)
- D3763:還以Dynatup沖擊的名稱熟知的儀器化抗沖擊性
- D648:熱撓曲溫度(HDT)
- D5279:在200℃下的DMA儲能模量(Pa)
HDT在264磅/平方英寸的外加應力下使用在200℃退火2小時的0.125英寸厚撓性樣本測量以確保在這些零件內的均勻的結晶度和殘余的模制在內的應力的去除,這否則可能損害測量精確度。
4英寸×4英寸×0.125英寸的注塑模制的薄板注塑模制的彩色薄板的顏色根據ASTM E308-06使用光源D65(模擬日光的白光)以10°角進行測量(1964CIE)。
L*、a*和b*顏色坐標是使用格靈達麥克貝斯(Gretag Macbeth)Color Eye Ci5分光光度計(其具有三光束散射(tribeam diffuse)/8”6”球面光學幾何形狀,10nm的帶通,360nm至750nm的光譜范圍)根據CIE實驗室標準使用光源D65和10°觀測器測量。因此,通過此測試所測量的L、a和b顏色坐標對應亮度標尺(L)、綠-紅的色度標尺(a)和藍-黃色度標尺(b)。
九種組合物的組成、機械特性,顏色特性和物理特性總結于表1中。

碳纖維增強的PEEK樹脂配混過程的通用說明
表2中所描述的碳纖維增強PEEK配制品通過熔融配混使用配備有8個機筒段和40的總L/D比的雙螺桿同向旋轉嚙合擠出機制備。將PEEK粉末與氮化硼翻滾共混亦或原樣(在對照情況下)送料到擠出機的進料斗中。將碳纖維以所要求的比例重力供料并且在擠出機的機筒段5上的進料口處計量加入。在機筒段7處的真空通氣口被用來對熔體抽高真空以除去任何殘留的水分或可能從碳纖維的上漿中逐步形成的有機揮發物。將配混的配制品使用單孔3mm直徑成股并且在送到造粒機將擠出物短切成粒料之前在具有水噴霧的傳送帶上冷卻。配混條件的細節在表3中示出。
表2
用滑石和氮化硼改性的碳纖維增強的PEEK的特性

表3
用于制造表3中列出的配制品的配混條件和過程參數。

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