BAUMANN DIETER (DE)
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| DE3701615A1 | 1987-07-30 | |||
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| US20060043662A1 | 2006-03-02 | |||
| DD119370A1 | 1976-04-20 | |||
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"Ein neues Kapitel aufschlagen: Kunststoff ersetzt Metall- Die Grenzen wandern weiter", VTS KUNSTSTOFFE, October 2008 (2008-10-01) - October 2008 (2008-10-01), pages 16 - 17, XP002538239, Retrieved from the Internet
Patentansprüche:
1. Werkzeug, im Wesentlichen bestehend aus einem spritzgussfähigen, glasfaserverstärkten, teilkristallinen Polyamid.
2. Werkzeug gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das spritzgussfähige, glasfaserverstärkte, teilkristalline Polyamid einen partiellen aromatischen Anteil aufweist.
3. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das spritzgussfähige, glasfaserverstärkte, teilkristalline Polyamid einen Glasfaseranteil von 40 Gew.-% bis 80 Gew.-%, bevorzugt von ca. 70 Gew.-% aufweist.
4. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das spritzgussfähige, glasfaserverstärkte, teilkristalline Polyamid einen Zug-E-Modul im trockenen Zustand von wenigstens 27000 MPa, bevorzugt von wenigstens 29000 MPa aufweist.
5. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das spritzgussfähige, glasfaserverstärkte, teilkristalline Polyamid eine Wasseraufnahme bei 23° C von maximal 2,9 % zeigt.
6. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das spritzgussfähige, glasfaserverstärkte, teilkristalline Polyamid eine Feuchtigkeitsaufnahme bei 23° C und 50 % relativer Feuchtigkeit von 1 ,0 % zeigt.
7. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Werkzeug ein Handwerkzeug ist.
8. Werkzeug gemäß Anspruch 7, wobei das Werkzeug ein Schraubwerkzeug, insbesondere ein Ringschlüssel, ein Gabelschlüssel, ein Gabelringschlüssel oder eine Ratsche ist.
9. Werkzeug nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei das Werkzeug ein Drehmomentschlüssel ist.
10. Verwendung eines glasfaserverstärkten, hitzestabilisierten Konstruktionswerkstoffes auf Basis von teilkristallinem Polyamid mit partiellen aromatischen Anteilen mit einem Zug-E-Modul im trockenen Zustand von wenigstens 29000 MPa, einer Bruchspannung im trockenen Zustand von wenigstens 310 MPa, einer Bruchdehnung im trockenen Zustand von ca. 1 ,7 %, einer Schlagzähigkeit bei 23° C im trockenen Zustand von wenigstens 65 kJ/m 2 , einer Kerbschlagzähigkeit bei 23° C im trockenen Zustand von wenigstens 16 kJ/m 2 , einer Wasseraufnahme bei 23° C von maximal 2,9 %, einer Feuchtigkeitsaufnahme bei 23° C und 50 % relativer Feuchtigkeit von maximal 1 %, einer Dichte im trockenen Zustand von 1 ,85 g/dm 3 und einem Schmelzpunkt von 255° C zur Fertigung eines Handwerkzeuges, insbesondere eines Drehmomentschlüssels. |
Werkzeug aus einem glasfaserverstärkten Polyamid
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Werkzeug, welches im Wesentlichen aus einem glasfaserverstärkten, teilkristallinen Polyamid besteht.
Typischerweise werden Werkzeuge, wie beispielsweise Hämmer, Schraubwerkzeuge wie Ringschlüssel, Gabelschlüssel oder Gabelringschlüssel und Präzisionswerkzeuge wie beispielsweise Drehmomentschlüssel bisher im Wesentlichen aus Metalllegierungen, insbesondere Werkzeugstählen gefertigt. Solche Werkzeuge zeichnen sich durch eine hohe Maßhaltigkeit sowie hohe Festigkeit aus.
Nachteilig ist bei diesen Werkzeugen jedoch die Anfälligkeit gegenüber Korrosion, das relativ hohe Gewicht sowie der durch große Marktnachfrage bedingte hohe Rohstoffpreis für Werkzeugstähle.
Zwar ist es bekannt, Werkzeuge zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit aus korrosionsbeständigen SpezialStählen zu fertigen, jedoch sind diese korrosionsbeständigen Stahllegierungen zum einen sehr hochpreisig, zum anderen weisen diese Legierungen vielfach für die Anwendung im Bereich der Werkzeugherstellung nicht hinreichende mechanische Eigenschaften auf.
Des Weiteren ist es bekannt, Werkzeuge aus Werkzeugstahl zum Schutz vor Korrosion oberflächentechnisch zu behandeln, beispielsweise durch galvanische Vernickelung, Verchromung oder Brünierung. Eine weitere bekannte Alternative ist die Lackierung der Werkzeuge.
Hierdurch werden jedoch nicht die genannten Nachteile hinsichtlich des hohen Rohstoffpreises sowie des relativ hohen spezifischen Gewichtes überwunden.
Dies berücksichtigen ist es die A u f g a b e der vorliegenden Erfindung, Werkzeuge anzugeben, welche die oben genannten Nachteile aus dem Stand der Technik zu überwinden vermögen.
G e l ö s t wird diese Aufgabe durch ein Werkzeug, welches im Wesentlichen aus einem spritzgussfähigen, glasfaserverstärkten, teilkristallinen Polyamid besteht.
Es wurde festgestellt, dass glasfaserverstärkte, teilkristalline Polyamide eine hohe Festigkeit und hohe Maßhaltigkeit aufweisen, wodurch sich diese zur Fertigung von Werkzeugen eignen.
Die erfindungsgemäßen Werkzeuge werden insbesondere aus einem spritzgussfähigen, glasfaserverstärkten, teilkristallinen Polyamid gefertigt, welches einen partiellen aromatischen Anteil aufweist. Der Glasfaseranteil in dem spritzgussfähigen, glasfaserverstärkten, teilkristallinen Polyamid beträgt erfindungsgemäß zwischen 40 Gew.-% bis 80 Gew.-%, bevorzugt ca. 70 Gew.-%.
Die zur Herstellung der erfindungsgemäßen Werkzeuge genutzten Polyamide zeigen im trockenen Zustand einen Zug-E-Modul bei 1 mm/min von wenigstens 27000 MPa, bevorzugt von wenigstens 29000 MPa. Die Bruchspannung der zur Fertigung der erfindungsgemäßen Werkzeuge eingesetzten Polyamide beträgt im trockenen Zustand bei 5 mm/min ca. 310 MPa, die Bruchdehnung im trockenen Zustand bei 5 mm/min ca. 1 ,7 %.
Die zur Herstellung der erfindungsgemäßen Werkzeuge eingesetzten Polyamide zeigen darüber hinaus eine Schlagzähigkeit nach Charpy bei 23° C im trockenen Zustand von wenigstens 65 kJ/m 2 , sowie eine Kerbschlagzähigkeit nach Charpy bei 23° C im trockenen
Zustand von wenigstens 16 kJ/m 2 .
Hierdurch zeichnen sich die erfindungsgemäßen Werkzeuge durch eine hohe Festigkeit sowie eine hohe Maßhaltigkeit aus.
Die Dichte der zur Herstellung der erfindungsgemäßen Werkzeuge eingesetzten Polyamide beträgt ca. 1 ,85 g/cm 3 im trockenen Zustand.
Hierdurch wird gewährleistet, dass die erfindungsgemäßen Werkzeuge gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten, aus Werkzeugstahl gefertigten Werkzeugen ein deutlich geringeres Gewicht aufweisen, bei gleichzeitiger hoher Festigkeit und Maßhaltigkeit.
Um eine hinreichende Festigkeit und Maßhaltigkeit auch unter extremen Einsatzbedingungen gewährleisten zu können, zeigen die zur Herstellung der erfindungsgemäßen Werkzeuge eingesetzten Polyamide eine Wasseraufnahme nach ISO 62 bei 23° C von maximal 2,9 %, sowie eine Feuchtigkeitsaufnahme nach ISO 62 bei 23° C und einer relativen Feuchtigkeit von 50 % von maximal 1 %. Der maximal flüchtige Anteil der zur Herstellung der erfindungsgemäßen Werkzeuge eingesetzten Polyamide MVR nach ISO 11133 im trockenen Zustand bei einem Probengewicht von 21 ,6 kg und einer Temperatur von 275° C beträgt 40 bis 80 cm 3 bei einer Expositionszeit von 10 min.
Der Schmelzpunkt der zur Herstellung der erfindungsgemäßen Werkzeuge eingesetzten Polyamide beträgt 255° C. Die Formbeständigkeit HDT/A nach ISO 75 bei 1,8 MPa beträgt 249° C, die Formbeständigkeit HDT/C nach ISO 75 bei 8 MPa beträgt 219° C.
Die erfindungsgemäßen Werkzeuge können sowohl Hand- als auch Maschinenwerkzeuge sein, wobei Handwerkzeuge bevorzugt sind, da sich bei Handwerkzeugen insbesondere das geringe spezifische Gewicht der Werkzeuge positiv auswirkt.
Insbesondere sind die erfindungsgemäßen Werkzeuge Schraubwerkzeuge wie Ringschlüssel, Gabelschlüssel, Gabelringschlüssel oder Ratschen.
Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Werkzeuges ist ein Drehmomentschlüssel.
Das nachfolgende Ausführungsbeispiel zeigt als Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Werkzeuges einen im Wesentlichen aus einem spritzgussfähigen, glasfaserverstärkten, teilkristallinen Polyamid mit partiellen aromatischen Anteilen gefertigten Drehmomentschlüssel.
Fig. 1 zeigt eine Draufsicht eines erfindungsgemäß ausgebildeten Drehmomentschlüssels;
Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Drehmomentschlüssels.
Der Drehmomentschlüssel 1 weist ein Hebelrohr 2 auf, welches vollständig aus einem spritzgussfähigen, glasfaserverstärkten, teilkristallinen Polyamid gefertigt ist. Das Hebelrohr 2 ist an einem Ende verjüngt, wodurch eine Handhabe 3 ausgebildet wird. Im Bereich der Handhabe können Griffelemente 8 angeordnet sein. Das Hebelrohr 2 nimmt die Drehmomentmechanik des Drehmomentschlüssels 1 auf. Am Fußende des Drehmomentschlüssels 1 ist ein Einstellelement 4 zur Einstellung des durch den Drehmomentschlüssel zu übertragenden Drehmomentes angeordnet. Der jeweils eingestellte Drehmomentwert lässt sich an einer in das Hebelrohr 2 eingelassenen Anzeige 5 ablesen. Dabei kann die Anzeige 5 in Form eines Sichtfensters ausgebildet sein, durch welches eine Ziffernrolle oder eine anderweitig ausgebildete geeignete Anzeige ablesbar.
Am Kopfende 6 des Drehmomentschlüssels 1 ist eine Werkzeugaufnahme 7 angeordnet, welche ein Schraubwerkzeug aufnehmen kann. Eine geeignete Werkzeugaufnahme ist hierbei beispielsweise ein Außenvierkant, welcher typischerweise als VA " oder λ A " Außenvierkant zur Aufnahme von Schraubwerkzeugen ausgebildet ist. Die Werkzeugaufnahme 7 kann ein Federelement 9 zur Sicherung des aufzunehmenden Schraubwerkzeuges aufweisen.
Das Hebelrohr 2 überträgt die durch den Benutzer auf die Handhabe 2 eingeleitete Kraft auf die Werkzeugaufnahme 7. Zur einfacheren Handhabe können die Griffelemente 8 in Form von elastischen Kunststoffpolstern ausgebildet sein.
Bezugszeichenliste:
1 Drehmomentschlüssel
2 Hebelrohr
3 Handhabe
4 Einstellelement
5 Anzeige
6 Kopfende
7 Werkzeugaufnahme
8 Griffelement
9 Federelement