改进的紧固件制造技术

一种紧固件，该紧固件包含一种聚合物组合物[组合物(C)]，该聚合物组合物包含基于该组合物(C)的总重量，至少一种聚芳醚酮聚合物[(PAEK)聚合物]，和至少一种具有如在CRC出版社的《化学和物理手册》，第64版，第B-65至B-158页中定义的从1.3至2.5的电负性(ε)的元素的氮化物(NI)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】改进的紧固件 本申请要求于2012年12月20日提交的美国临时申请号61/740328以及2013年 2月12日提交的欧洲申请号13154980. 0的优先权，出于所有目的将这些申请中的每一个的 全部内容通过引用结合在此。 专利
本专利技术涉及由聚（芳醚酮）聚合物组合物制成的紧固件，其中所述聚（芳醚酮） 聚合物组合物的特征为具有改进的机械特性，特别是具有优异的刚度和延展性的平衡，并 且所述紧固件具有更高的拉伸和挠曲模量以及强度以及此外非常好的美学特性，尤其是改 进的更浅的颜色。 专利技术背景 多种设计的紧固件，包括螺母、螺钉、夹子、铆钉以及许多其他种类，已经取决于特 定涵盖的应用可供使用。它们的共同特征在于因此相关的特别严格的要求。 事实上，在它们的寿命过程中，任何紧固件，值得注意地包括无螺纹紧固件和螺纹 紧固件，值得注意地经受苛刻的机械条件：它们经常被拉伸、扭曲和弯曲。紧固件进一步通 常经受多种恶劣环境，如振动、热循环和/或化学侵蚀，这可以随时间的推移改变它们的机 械性能，而且，在最坏的情况下，导致紧固件实质上"丢失（lost) "。 -类特别重要的紧固件是面临附加的具体问题的螺纹紧固件。当螺纹紧固件被拧 紧时，我们将能量泵入其中，并且，在我们放开之后，这种能量由摩擦约束保持在其中。典型 地，这些摩擦约束在很大程度上集中在紧固件螺纹中，作为其细度的结果这些紧固螺纹又 经常代表该紧固件的最精细的部分。如以上所述的恶劣的环境因素可导致螺纹紧固件放松 其所有的预载荷并且真正地丢失（"松动"问题）。与松动在某种程度上有关的是螺纹剥 离，当螺纹紧固件被过度拧紧时发生的另一种故障；螺纹剥离的特征在于该紧固件螺纹的 变形（改变），典型地导致性能的降低。 某些紧固件，包括某些无螺纹紧固件和螺纹紧固件，可能具有复杂的设计，并且从 适当的材料成型/机械加工它们可能是一件艰难的事情。在螺纹紧固件的情况下，形成精 细且规则的螺纹已经被证明是特别不容易的。 材料的选择对于紧固件是关键的。 然而，金属紧固件呈现一定数量的缺点。金属紧固件是重的这在重量成为问题的 应用中是缺点，例如值得注意地在飞机应用中。金属紧固件总体上还易于腐蚀并且是导电 的。从金属机械加工复杂的形状，以及形成精细且规则的螺纹也是一个艰难的事。 因此对于如以上列出的若干原因，聚合物材料是有用的金属替代品。 然而，重要的是所述紧固件是由易于加工成紧固件的聚合物材料制成的并且所 述聚合物材料能够提供所要求的机械特性水平，特别是尤其具有优异的刚度和延展性的 平衡，高的伸长率强度，高的挠曲强度以及，最后但并非最不重要的，高的抗扭强度（或扭 矩），这与材料的固有的剪切强度相关。事实上，对于许多紧固件，包括但不限于螺纹紧固 件，负荷承载能力典型地是结构材料的剪切或扭转强度的函数。 已知的是碳纤维增强的聚醚醚酮（PEEK)组合物已经被用来在各种各样的应用中 诸如值得注意地在航空航天应用中替代铝、黄铜、钢和不锈钢紧固件。 已知的是在紧固件的制造中，使用不同的加工技术，诸如值得注意地是注塑或挤 出，所述PAEK聚合物的结晶速率起着重要的作用。稍慢的结晶速率可能已经导致制造具有 例如不均匀性的缺陷如值得注意地是外观和颜色的不均匀性，以及皮-芯变化效应其中螺 纹螺钉，例如在壁附近将更加无定形并且在中心附近更加结晶的紧固件（特别是在所述紧 固件的一小部分中）。这导致螺钉的周边部分具有整体模制的限制剪切强度。 对于由聚合物组合物制成的紧固件仍然存在一种持续的需要，其中所述紧固件具 有的特征为优异的刚性和延展性的平衡，高的扭矩，高的实际韧性（高拉伸伸长率），高的 在拉伸中和在冲击载荷下的伸长能力，高的强度，高的耐化学性，轻重量，以及能够通过熔 融加工技术，诸如挤出或注射模制容易地形成的均匀结晶度，包括当所考虑的零件具有复 杂的形状和/或非常薄的部分（例如，螺纹，或者当必须使用具有小孔的挤出机时）。最后 但并非最不重要的，由于当前和未来几代飞机的轻重量和能源效率的关键性，聚合物材料 的比重需要尽可能地低。在这些情况下，使用具有相对高负荷的玻璃增强物（即20%或更 高）的玻璃纤维增强树脂从单位重量和移动性的观点来看可能变得不利，因为这些增强物 显著增加了相对于相应的未填充聚合物该组合物的密度。碳纤维由于其相对于玻璃纤维更 低的密度可以减轻这种影响，但在另一方面碳纤维增强的塑料具有导电性问题，这可能导 致存在的配合铝结构的电化腐蚀。这限制了碳纤维增强的PEEK的效用的范围。增强塑料像 使用玻璃纤维和碳纤维增强的PEEK，例如，受制于该组合物具有遍及该零件的各个位置的 不均匀特性，取决于纤维如何取向以及最终零件如何制造。在纤维的流动方向或对齐方向 上强度和刚度是非常高的并且垂直于这些纤维的取向实现了弱得多的特性。刚才提及的强 烈的各向异性还导致注塑模制的零件的翘曲问题，因为零件的不同部位或尺寸可能收缩不 同，这取决于在该特定方向上纤维对齐的状态。因此，本领域中对于不赋予用于飞机和航空 航天应用的紧固件中使用的组合物这种高各向异性特征的增强物或填充剂存在一种需要。 附图简要说明 为了本专利技术的详细说明，现将参考以下附图，其中： 图1表示圆形弯曲的带钩螺栓的实例；A、L、R、C、T和D是所述带钩螺栓的特征尺 寸。 图2表示根据本专利技术的连续螺纹螺柱的实例。 图3表示根据本专利技术的柱头螺柱（tap-endstud)的实例。 图4表示根据本专利技术的柱头螺柱的实例。 图5表示根据本专利技术的内部和外部带螺纹的衬套的实例。 图6表示根据本专利技术的铆钉销的实例，该铆钉销将轭（yoke)连接到杆端上。 图7表示A:新的开□销，B:安装的开□销，C:弹簧销，D:开□销的横截面（传统 的设计）。 图8表示根据本专利技术的锥形销的实例。 专利技术概述 本专利技术解决以上详述的需求并且涉及包含聚合物组合物 的紧固件，该聚合物组合物包含 ⑴至少一种聚芳醚酮聚合物; (ii)至少一种具有如在CRC出版社的《化学和物理手册》，第64版，第B-65至 B-158 页（《HandbookofChemistryandPhysics》，CRCPress, 64thedition,pagesB-65 toB-158)中定义的从1. 3至2. 5的电负性（e)的元素的氮化物（NI)。 紧固件（F) 如在此用来描述紧固件（F)的所有术语对技术人员是非常熟悉的，并且应当以它 们的常用含义理解。 紧固件（F)通常是特别设计用于保持、连接、结合、组装或维持单个或多个部件的 平衡的机械装置。所得到的组件可以动态地或静态地作为机构或结构的主要或次级部件起 作用。基于预期的应用，紧固件（F)可以接收不同程度的内置精密和工程能力，从而在有计 划的、预先建立的环境条件下确保足够的、完善的服务。 组合物（C)的重量，基于该紧固件（F)的总重量，通常是高于10%，优选高于50% 并且更优选高于90%。仍然更优选地，该紧固件（F)主要由该组合物（C)组成。最优选地， 该紧固件（F)由该组合物（C)组成。 该紧固件（F)可以由一个零件组成，即它是单一部件装置。然后，该单一零件由该 组合物（C)组成。可替代地，该紧固件（F)可以由若干个零件组成。这种情况是，该紧固 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包含聚合物组合物[组合物(C)，在下文中]的紧固件，该聚合物组合物包含(i)至少一种聚芳醚酮聚合物[(PAEK)聚合物]；(ii)至少一种具有如在CRC出版社的《化学和物理手册》，第64版，第B‑65至B‑158页中定义的从1.3至2.5的电负性(ε)的元素的氮化物(NI)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：MJ埃希布里，DB托马斯，
申请(专利权)人：索尔维特殊聚合物美国有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US