DE202022103467U1 - Fastening element and use of a coating for coating a fastening element for connecting workpieces - Google Patents

Abstract

Translated fromGerman

Befestigungselement (1), dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement zumindest in einem Bereich, der zum Eintreiben in ein Werkstück vorgesehen ist, mit einer bio-basierten und biologisch abbaubaren polymeren Beschichtung (6) beschichtet ist.

Fastening element (1), characterized in that the fastening element is coated with a bio-based and biodegradable polymeric coating (6) at least in an area intended for driving into a workpiece.

Description

Translated fromGerman

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Befestigungselement und die Verwendung einer Beschichtung zum Beschichten zumindest eines Bereiches eines Befestigungselements, der zum Eintreiben des Befestigungselements in ein Werkstück vorgesehen ist.The present invention relates to a fastener and the use of a coating for coating at least a portion of a fastener intended for driving the fastener into a workpiece.

Befestigungselemente beispielsweise in Form von Nägeln, Schrauben, Schraubnägeln, die auch als Scrails bezeichnet werden, Klammern und dergleichen sind im Stand der Technik in unterschiedlichsten Ausgestaltungen bekannt.Fastening elements, for example in the form of nails, screws, screw nails, which are also referred to as scrails, clamps and the like, are known in a wide variety of designs in the prior art.

Um dem Problem des Lösens von Befestigungselementen durch Arbeiten des Untergrundes, insbesondere Holz bei Feuchtewechseln, entgegenzutreten, wurden in der Vergangenheit Beschichtungen für Nägel, profilierte Nägel, Nagelschrauben bzw. Schrauben entwickelt, welche die Ausziehwerte dieser Befestigungselemente erhöhen und damit die Haltbarkeit einer mit solchen Befestigungselementen erstellten Verbindung verbessern.In order to counteract the problem of loosening fasteners by working on the substrate, especially wood during changes in humidity, coatings for nails, profiled nails, nail screws or screws have been developed in the past, which increase the extraction values of these fasteners and thus the durability of a fastener with such fasteners Improve the connection you created.

DieDE 2201 496 A1 offenbart beispielsweise ein Befestigungselement aus Metall mit einem harten, glatten Überzug, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Befestigungselements und eine Beschichtung, die insbesondere zum Beschichten von Nägeln vorgesehen ist. Die Beschichtung besteht aus einer Kombination von zwei thermoplastischen Harzen, nämlich eines ein Carboxylgruppen enthaltendes Ethylenco- bzw. terpolymers mit einem ihm zugemischten kolophonium-ähnlichen Harz. Das Ethylenco- bzw. terpolymer wird in heißen, flüchtigen, wässrigen Alkalien dispergiert und mit einem in organischen Lösemitteln gelösten Kolophonium versetzt und emulgiert. Das Befestigungselement wird durch Eintauchen in die Emulsion beschichtet. Die feuchte Beschichtung wird zur Härtung getrocknet, wobei Wasser und Lösemittel aus der Emulsionsbeschichtung entfernt werden. Die mit einer solchen Beschichtung versehenen Befestigungselemente sollen gegenüber unbeschichteten Befestigungselementen erhöhte Ausziehwerte zeigen.The DE 2201 496 A1 discloses, for example, a fastener made of metal with a hard, smooth coating, a method for producing such a fastener and a coating which is intended in particular for coating nails. The coating consists of a combination of two thermoplastic resins, namely an ethylene copolymer or terpolymer containing a carboxyl group with a rosin-like resin mixed into it. The ethylene copolymer or terpolymer is dispersed in hot, volatile, aqueous alkalis and mixed with a rosin dissolved in organic solvents and emulsified. The fastener is coated by dipping it into the emulsion. The wet coating is dried to cure, removing water and solvents from the emulsion coating. The fasteners provided with such a coating should show increased pull-out values compared to uncoated fasteners.

Weiterhin ist aus der DE 40 28 133 C1 ein beschichtetes metallisches Befestigungselement in Form eines Nagels bekannt, welches für den Einsatz im Holzbau mit einer thermoplastischen, überwiegend aliphatischen Polyurethanbeschichtung im Wesentlichen vollständig beschichtet ist. Weiterhin ist offenbart, dass das metallische Befestigungselement eine Zinkschicht sowie eine Chromatumwandlungsschicht zur Steigerung der Korrosionsresistenz aufweisen kann. Mit Hilfe der thermoplastischen Polyurethanbeschichtung sollen auch hier die Ausziehwerte gegenüber unbeschichteten Nägeln verbessert werden.Furthermore, from DE 40 28 133 C1 a coated metallic fastening element in the form of a nail is known, which is essentially completely coated with a thermoplastic, predominantly aliphatic polyurethane coating for use in timber construction. Furthermore, it is disclosed that the metallic fastening element can have a zinc layer and a chromate conversion layer to increase corrosion resistance. With the help of the thermoplastic polyurethane coating, the pull-out values should also be improved compared to uncoated nails.

DieDE 694 22 797 T2 offenbart ein Befestigungselement, beispielsweise in Form einer Klammer oder eines Nagels, das mit einer Beschichtung bedeckt ist, wobei die Beschichtung einhundertprozentig aus Feststoffen besteht. Bei den Feststoffen handelt es sich um Pulver aus thermoplastischem oder duroplastischem Material, wie beispielsweise einem Polyesterharz, einem Epoxidharz, Polyethylen oder Nylon. Polyesterharzbeschichtungen werden in Gegenwart von Beschleunigern, Flusssteuerungsmitteln, Dispersionsmitteln und oberflächenaktiven Mittel angewendet. Epoxidharzbeschichtungen enthalten aromatische Amine, Pigment, Kalziumkarbonat, Kalziumsulfat und Bisphenol A. Die Beschichtung erzeugt eine aufgeraute Oberfläche am Befestigungselement, durch welche die Haltekraft des Befestigungselements gesteigert werden, nachdem es in die Oberfläche eines Werkstücks eingetrieben wurde.The DE 694 22 797 T2 discloses a fastener, for example in the form of a staple or nail, covered with a coating, the coating being one hundred percent solids. The solids are powders made of thermoplastic or thermoset material, such as a polyester resin, an epoxy resin, polyethylene or nylon. Polyester resin coatings are applied in the presence of accelerators, flow control agents, dispersants and surfactants. Epoxy resin coatings contain aromatic amines, pigment, calcium carbonate, calcium sulfate and bisphenol A. The coating creates a roughened surface on the fastener that increases the holding power of the fastener after it is driven into the surface of a workpiece.

EP 2 540 781 B1 beschreibt ein metallisches Befestigungselement mit einer Beschichtung, bei der Füllkörper in ein Bindemittel eingebettet sind. Bei den Füllkörpern kann es sich um sphärische, hemisphärische, bevorzugt aber faserige Füllstoffe handeln. Als Bindemittel können im Prinzip sämtliche polymere Bindemittel eingesetzt werden, die sich zur Beschichtung von Befestigungselementen eignen. Dies sind insbesondere solche, die eine gute Adhäsion zur Metalloberfläche aufweisen. Neben dem polymeren Bindemittel kann die Beschichtungszusammensetzung ein organisches Lösemittel enthalten. Anstelle eines Lösemittels können auch polymere Verbindungen eines Reaktivsystems, wie z.B. 1-K oder 2-K Polyurethanvorstufen oder auch andere Mischungen, welche Polymerisationsreaktionen durchführen, eingesetzt werden. Die Erhöhung des Ausziehwertes wird auf die Füllkörper zurückgeführt. Dem polymeren Bindemittel wird nur die Aufgabe zugeschrieben, die Füllkörper an das Befestigungselement zu binden.EP 2 540 781 B1 describes a metallic fastener with a coating in which fillers are embedded in a binder. The fillers can be spherical, hemispherical, but preferably fibrous fillers. In principle, all polymeric binders that are suitable for coating fasteners can be used as binders. These are particularly those that have good adhesion to the metal surface. In addition to the polymeric binder, the coating composition may contain an organic solvent. Instead of a solvent, polymeric compounds of a reactive system, such as 1-K or 2-K polyurethane precursors or other mixtures that carry out polymerization reactions, can also be used. The increase in the extraction value is attributed to the packing. The only task assigned to the polymeric binder is to bind the packing to the fastening element.

Die vorgenannten Lösungen sind nicht in jeder Hinsicht befriedigend.The aforementioned solutions are not satisfactory in every respect.

Aus Sicht des Umweltschutzes sind Systeme, die organische Lösemittel enthalten, die zur Härtung der Beschichtung ausgetrieben werden müssen, als kritisch anzusehen, weil die organischen Lösemittel in die Umwelt gelangen können. Eine vollständige Absaugung und Rückgewinnung insbesondere leichtflüchtiger organischer Lösemittel wie Aceton, Ethylacetat usw., wie inEP 2 540 781 B1 aufgelistet, ist sehr energie- und kostenaufwendig.From an environmental protection perspective, systems that contain organic solvents that have to be expelled to harden the coating are to be viewed as critical because the organic solvents can enter the environment. Complete suction and recovery, especially volatile materials ger organic solvents such as acetone, ethyl acetate etc., as inEP 2 540 781 B1 listed, is very energy and costly.

Harte Beschichtungen, wie sie inDE 2201 496 A1 beschrieben sind, neigen gerne zur Sprödigkeit. Ein Abplatzen wird nur dann verhindert, wenn die Anbindung an die Metalloberfläche hoch ist.Hard coatings such as those in DE 2201 496 A1 described tend to be brittle. Chipping is only prevented if the bond to the metal surface is high.

Eine aufgeraute Oberfläche wird als nachteilig angesehen, weil sie einerseits beim Eintreiben des Befestigungselements gegenüber einer glatten Oberfläche mehr Energie benötigt, andererseits das Werkstück, in die das Befestigungselement eingetrieben wird, in seiner Struktur stärker schädigt.A roughened surface is viewed as disadvantageous because, on the one hand, it requires more energy when driving in the fastening element compared to a smooth surface, and on the other hand, it causes more structural damage to the workpiece into which the fastening element is driven.

Die oben genannten Bindemittel für die Beschichtungen sind, bis auf Kolophonium, aus fossilen Ressourcen synthetisch hergestellte Bindemittel, die bei ihrer Produktion einen hohen Kohlendioxidausstoß verursachen. Sie sind zudem biologisch nicht abbaubar und entsprechen damit nicht mehr den Erfordernissen möglichst hoher Umweltverträglichkeit.The above-mentioned binders for the coatings, with the exception of rosin, are synthetically produced binders from fossil resources, which cause high carbon dioxide emissions during their production. They are also not biodegradable and therefore no longer meet the requirements of the highest possible environmental compatibility.

Ausgehend von diesem Stand der Technik besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein alternatives Befestigungselement, eine alternative Verwendung einer Beschichtung zum Beschichten zumindest eines Bereiches eines Befestigungselements, ein alternatives Verfahren zum Beschichten eines Befestigungselements und ein alternatives Verfahren zum Verbinden zumindest zweier Werkstücke unter Verwendung eines Befestigungselements zu schaffen.Based on this prior art, an object of the present invention is to provide an alternative fastener, an alternative use of a coating for coating at least a region of a fastener, an alternative method for coating a fastener and an alternative method for connecting at least two workpieces using a To create fastener.

Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung ein Befestigungselement, das zumindest in einem Bereich, der zum Eintreiben in ein Werkstück vorgesehen ist, mit einer bio-basierten und biologisch abbaubaren polymeren Beschichtung beschichtet ist, bevorzugt ohne den Einsatz zusätzlicher Hilfsmittel in Form von Beschleunigern, Flusssteuerungsmitteln, Dispersionsmitteln, oberflächenaktiven Mitteln oder dergleichen. Die Erfinder haben erkannt, dass polymere Beschichtungen in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit, mit der das Befestigungselement in ein Werkstück eingetrieben wird, durch die entstehende Reibung thermisch dahingehend aktiviert werden, dass sie insbesondere zu Holz eine hohe Klebkraft entfalten. Entsprechend werden Befestigungselement und Werkstück zusätzlich verklebt, wodurch die Ausziehwerte deutlich verbessert werden. Dank des Einsatzes einer bio-basierten und biologisch abbaubaren polymeren Beschichtung sind die Herstellung des erfindungsgemäßen Befestigungselementes ebenso wie die Entsorgung, nach Entfernung der ferritischen Anteile, zum Beispiel im Rahmen einer industriellen Kompostierung umweltfreundlich.To solve this problem, the present invention creates a fastening element which is coated with a bio-based and biodegradable polymeric coating at least in an area intended for driving into a workpiece, preferably without the use of additional aids in the form of accelerators, flow control agents, dispersants, surfactants or the like. The inventors have recognized that, depending on the speed at which the fastening element is driven into a workpiece, polymer coatings are thermally activated by the resulting friction in such a way that they develop a high adhesive strength, particularly with wood. Accordingly, the fastening element and workpiece are additionally glued, which significantly improves the extraction values. Thanks to the use of a bio-based and biodegradable polymeric coating, the production of the fastening element according to the invention as well as the disposal, after removal of the ferritic components, for example in the context of industrial composting, are environmentally friendly.

Das Befestigungselement ist vorteilhaft ein Nagel, eine Schraube, ein Schraubnagel oder eine Klammer.The fastening element is advantageously a nail, a screw, a screw nail or a clip.

Bevorzugt ist die Beschichtung derart gewählt, dass sie den charakteristischen Ausziehwert beim Auszug aus Nadelholz im Vergleich zum unbeschichteten Befestigungselement um mindestens 10% erhöht.The coating is preferably chosen such that it increases the characteristic pull-out value when pulling out softwood by at least 10% compared to the uncoated fastening element.

Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist das Polymer ein bio-basierter Polyester.According to one embodiment of the present invention, the polymer is a bio-based polyester.

Die Beschichtung weist vorteilhaft Polymilchsäure/Polylactid (PLA) und/oder Polyhydroxyalkanoat (PHA) und/oder Polyhydroxybutyrat (PHB) und/oder Polyhydroxybutyrat-co-Valerat (PHBV) und/oder Polyhydroxysuccinat (PBS) und/oder thermoplastische Stärke auf oder besteht aus einem dieser Materialien oder aus einem Gemisch dieser Materialien. So kann es sich bei der Beschichtung um ein Gemisch aus einem Polylactid und thermoplastische Stärke, um ein Gemisch aus einem Polylactid und Polyhydroxyalkanoate (PHA), ein Gemisch aus einem Polylactid und Polyhydroxybutyrat (PHB), ein Gemisch aus einem Polylactid und Polybutylensuccinat (PBS), ein Gemisch aus einem Polylactid und Polyhydroxybutyrat co-Valeriat (PHBV), ein Gemisch von mindestens zwei Biopolymeren aus der Gruppe der bio-basierten und biologisch abbaubaren Polyester PLA, PHA, PHB, PHBV, PBS mit oder ohne thermoplastischer Stärke oder ein Gemisch aus mindestens drei Biopolymeren aus der Gruppe der bio-basierten und biologisch abbaubaren Polyester PLA, PHA, PHB, PHBV, PBS mit oder ohne thermoplastischer Stärke handeln, um nur einige Beispiele zu nennen.The coating advantageously has or consists of polylactic acid/polylactide (PLA) and/or polyhydroxyalkanoate (PHA) and/or polyhydroxybutyrate (PHB) and/or polyhydroxybutyrate-co-valerate (PHBV) and/or polyhydroxysuccinate (PBS) and/or thermoplastic starch from one of these materials or from a mixture of these materials. The coating can be a mixture of a polylactide and thermoplastic starch, a mixture of a polylactide and polyhydroxyalkanoates (PHA), a mixture of a polylactide and polyhydroxybutyrate (PHB), a mixture of a polylactide and polybutylene succinate (PBS) , a mixture of a polylactide and polyhydroxybutyrate co-valeriate (PHBV), a mixture of at least two biopolymers from the group of bio-based and biodegradable polyesters PLA, PHA, PHB, PHBV, PBS with or without thermoplastic starch or a mixture of at least three biopolymers from the group of bio-based and biodegradable polyesters PLA, PHA, PHB, PHBV, PBS with or without thermoplastic starch, to name just a few examples.

Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist das Befestigungselement im unbeschichteten Zustand Unebenheiten in Form von Gewindegängen und/oder Rillen und/oder Kerben und/oder aufgeprägten Erhöhungen und/oder Vertiefungen auf, wobei die Beschichtung diese Unebenheiten volumenbezogen zumindest zum Großteil, insbesondere vollständig verfüllt.According to one embodiment of the present invention, the fastening element in the uncoated state has unevenness in the form of threads and/or grooves and/or notches and/or embossed elevations and/or depressions, with the coating at least largely, in particular completely, filling these unevennesses in terms of volume.

Ferner schlägt die Erfindung vor, eine Beschichtung zum Beschichten zumindest eines Bereiches eines Befestigungselements, der zum Eintreiben des Befestigungselements in ein Werkstück vorgesehen ist, zu verwenden, wobei es sich bei der Beschichtung um eine bio-basierte und biologisch abbaubare polymere Beschichtung handelt.The invention further proposes to use a coating for coating at least a region of a fastening element which is intended for driving the fastening element into a workpiece, the coating being a bio-based and biodegradable polymeric coating.

Das Befestigungselement ist bevorzugt ein Nagel, eine Schraube, ein Schraubnagel oder eine Klammer.The fastening element is preferably a nail, a screw, a screw nail or a clip.

Die Beschichtung kann die zuvor bereits beschriebenen erfindungsgemäßen Eigenschaften bzw. Zusammensetzungen aufweisen.The coating can have the properties or compositions according to the invention already described above.

Zudem wird vorgeschlagen ein Verfahren zum Beschichten eines Befestigungselements, bevorzugt in Form eines Nagels, einer Schraube, eines Schraubnagels oder einer Klammer, zumindest in einem Bereich des Befestigungselements, der zum Eintreiben in ein Werkstück vorgesehen ist, wobei es sich bei der Beschichtung um eine bio-basierte, thermoplastische und insbesondere biologisch abbaubare polymere Beschichtung handelt, welche die zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Eigenschaften bzw. Zusammensetzungen aufweisen kann.In addition, a method is proposed for coating a fastening element, preferably in the form of a nail, a screw, a screw nail or a clip, at least in a region of the fastening element which is intended for driving into a workpiece, the coating being a bio -based, thermoplastic and in particular biodegradable polymeric coating, which can have the properties or compositions according to the invention described above.

Die Polymere werden bevorzugt lösemittelfrei in Pulverform zur Beschichtung eingesetzt, wobei die Pulverpartikel insbesondere eine Körnung kleiner 500 µm und besonders bevorzugt eine Körnung kleiner 250 µm aufweisen.The polymers are preferably used solvent-free in powder form for coating, the powder particles in particular having a grain size of less than 500 μm and particularly preferably a grain size of less than 250 μm.

Das Befestigungselement wird vorteilhaft bis an oder über den Schmelzpunkt des zur Beschichtung einzusetzenden Polymerpulvers erhitzt und anschließend so lange zumindest teilweise in das Polymerpulver getaucht, bis eine Schicht aus Pulverkörnchen an der Oberfläche des Befestigungselements anhaftet, die durch anschließende thermische Behandlung geglättet wird, insbesondere derart, dass mit bloßem Auge keine Körnung mehr zu erkennen ist. Auf diese Weise werden Oberflächenrauheiten vermieden, welche die zum Eintreiben des Befestigungselementes in ein Werkstück erforderliche Energie erhöhen.The fastening element is advantageously heated to or above the melting point of the polymer powder to be used for coating and then at least partially immersed in the polymer powder until a layer of powder grains adheres to the surface of the fastening element, which is smoothed by subsequent thermal treatment, in particular in such a way that that no grain can be seen with the naked eye. In this way, surface roughness is avoided, which increases the energy required to drive the fastener into a workpiece.

Ferner wird vorgeschlagen ein Verfahren zum Verbinden zumindest zweier Werkstücke unter Verwendung eines Befestigungselements nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Befestigungselement mittels eines Setzgerätes mit einer Mindestgeschwindigkeit von 20 m/s in die Werkstücke eingetrieben wird, um die Oberfläche der Beschichtung thermisch zu aktivieren.Furthermore, a method for connecting at least two workpieces using a fastening element according to one ofclaims 1 to 5 is proposed, wherein the fastening element is driven into the workpieces by means of a setting tool at a minimum speed of 20 m/s in order to thermally activate the surface of the coating .

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung deutlich. Darin ist

• 1 eine Vorderansicht eines Befestigungselementes im unbeschichteten Zustand und
• 2 eine Vorderansicht des in1 gezeigten Befestigungselementes im erfindungsgemäß beschichteten Zustand, wobei die Beschichtung durchsichtig dargestellt ist.

Further features and advantages of the invention will become clear from the following description with reference to the accompanying drawing. There is in it

• 1 a front view of a fastener in the uncoated state and
• 2 a front view of the in 1 Fastening element shown in the coated state according to the invention, the coating being shown as transparent.

Die Figuren zeigen ein Befestigungselement 1, das aus Metall hergestellt ist. Bei dem Befestigungselement 1 handelt es sich um einen Schraubnagel, der vorliegend einen Kopfabschnitt 2, einen sich an den Kopfabschnitt 2 anschließenden glatten Schaftabschnitt 3, einen sich an den glatten Schaftabschnitt 3 anschließenden Gewindeabschnitt 4 und eine am freien Ende des Gewindeabschnitts 4 angeordnete Spitze 5 aufweist, wobei der Gewindeabschnitt 4 und die Spitze 5 mit einer erfindungsgemäßen bio-basierten und biologisch abbaubaren polymeren Beschichtung 6 aus vorliegend PLA beschichtet sind, welche die gewindeartigen Vertiefungen des Gewindeabschnitts 4 vollständig ausfüllt.The figures show afastening element 1 which is made of metal. Thefastening element 1 is a screw nail, which in the present case has ahead section 2, asmooth shaft section 3 adjoining thehead section 2, a threadedsection 4 adjoining thesmooth shaft section 3 and atip 5 arranged at the free end of the threadedsection 4 , wherein the threadedsection 4 and thetip 5 are coated with a bio-based and biodegradablepolymeric coating 6 according to the invention made of PLA, which completely fills the thread-like depressions of the threadedsection 4.

Alternativ kann der Schraubnagel abweichend ausgeführt sein. Ebenso kann es sich bei dem Befestigungselement 1 auch um einen Nagel, eine Schraube, eine Klammer oder dergleichen handeln.Alternatively, the screw nail can be designed differently. Likewise, thefastening element 1 can also be a nail, a screw, a clip or the like.

Zum Beschichten des Befestigungselementes 1 mit der Beschichtung 6 wird, um Polymerpulver an zumindest Teilen der Oberfläche des Befestigungselements 1 aufzusintern, die Temperatur des Befestigungselements bis nahe an oder über den Schmelzpunkt der Beschichtungszusammensetzung erhöht. Der Schmelzpunkt für PLA liegt je nach Type bei 145 - 180 °C. Die Temperaturerhöhung des Befestigungselements erfolgt durch Aufheizen, z.B. in einem Ofen, durch Heißluft, durch elektromagnetische Strahlung, wie z.B. Infrarotstrahlung, UV-Strahlung oder durch elektromagnetische Induktion.To coat thefastening element 1 with thecoating 6, in order to sinter polymer powder onto at least parts of the surface of thefastening element 1, the temperature of the fastening element is increased to close to or above the melting point of the coating composition. The melting point for PLA is 145 - 180 °C, depending on the type. The temperature of the fastening element is increased by heating, for example in an oven, by hot air, by electromagnetic radiation, such as infrared radiation, UV radiation or by electromagnetic induction.

Das aufgeheizte Befestigungselement 1 wird so lange entweder in ein unbewegtes oder ein fluidisiertes Pulverbett (Wirbelbett) gehalten, bis an der Oberfläche Pulverpartikel anhaften. Anschließend wird das pulverbeschichtete Befestigungselement mit einem der oben genannten Heizverfahren nachgetempert, wobei die noch raue, pulverige Oberfläche zu einem glatten Überzug umgewandelt wird.Theheated fastening element 1 is held in either a stationary or a fluidized powder bed (fluidized bed) until powder particles adhere to the surface. The powder-coated fastening element is then annealed using one of the heating methods mentioned above, whereby the still rough, powdery surface is converted into a smooth coating.

Alternativ zur Beschichtung in einem unbewegten Pulverbett oder einem Wirbelbett kann das Befestigungselement 1 auch elektrostatisch mit dem Pulver beschichtet werden. Auf die elektrostatische Beschichtung folgt eine thermische Nachbehandlung zu einer glatten Oberfläche unter Einsatz eines der oben genannten Heizverfahren.As an alternative to coating in a stationary powder bed or a fluidized bed, thefastening element 1 can also be electrostatically coated with the powder. The electrostatic coating is followed by a thermal post-treatment to a smooth surface using one of the heating methods mentioned above.

In allen drei Fällen, also unbewegtes Pulverbett, Wirbelbett und elektrostatisches Beschichten, können den Polymerpulvern in geringen Mengen kleiner 5 Gewichtsprozent Pigmente beigefügt werden, die bei der thermischen Nachbehandlung und beim Glätten der Oberfläche in den Polymerfilm eingebunden werden und für eine Farbgebung sorgen.In all three cases, i.e. stationary powder bed, fluidized bed and electrostatic coating, small amounts of less than 5 percent by weight of pigments can be added to the polymer powders, which are incorporated into the polymer film during the thermal aftertreatment and when smoothing the surface and ensure color.

Ziel ist es, eine möglichst glatte und ebene Beschichtung zu erreichen. Im Idealfall werden z.B. bei Schraubnägeln und Schrauben die Gewindegänge vollständig mit Polymer gefüllt und die Gewindekanten mit einer dünnen Polymerschicht überzogen, wie es in2 gezeigt ist, so dass das Gewinde nicht mehr zu erkennen ist und der Schraubnagel oder die Schraube im Gewindebereich einem glattschaftigen Nagel gleicht.The aim is to achieve a coating that is as smooth and even as possible. Ideally, for example in the case of screw nails and screws, the threads are completely filled with polymer and the thread edges are covered with a thin polymer layer, as described in 2 is shown so that the thread can no longer be seen and the screw nail or screw in the thread area resembles a smooth-shafted nail.

Die Polymerpulver haben eine Körnung kleiner 1500 µm, bevorzugt eine Körnung kleiner 500 µm und besonders bevorzugt eine Körnung kleiner 250 µm. Je kleiner die Körnung, desto homogener die Beschichtung.The polymer powders have a grain size of less than 1500 μm, preferably a grain size of less than 500 μm and particularly preferably a grain size of less than 250 μm. The smaller the grain size, the more homogeneous the coating.

Statt einer Beschichtung mittels aufgesinterter und thermisch nachbehandelter thermoplatischer Polymerpulver können die Polymere auch als Lösungen oder in Form von Emulsionen und/oder Dispersionen auf die Befestigungselemente aufgetragen werden. Die Lösungsmittel werden aus der Beschichtung herausgetrocknet und es verbleibt eine der Pulverbeschichtung gleichwertige Beschichtung, welche die Auszugfestigkeit erhöht. Beschichtungen von Befestigungselementen zur Erhöhung der Auszugfestigkeit aus biobasierten und biologisch abbaubaren Polymeren, die nicht durch Aufsintern auf die Befestigungselemente 1 aufgebracht werden, sind deshalb ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung.Instead of a coating using sintered and thermally post-treated thermoplastic polymer powders, the polymers can also be applied to the fastening elements as solutions or in the form of emulsions and/or dispersions. The solvents are dried out of the coating and what remains is a coating that is equivalent to powder coating and increases the pull-out strength. Coatings of fastening elements to increase the pull-out strength made of bio-based and biodegradable polymers, which are not applied to thefastening elements 1 by sintering, are therefore also the subject of the present invention.

Die Beschichtung 4 dient zur Erhöhung der Auszugsfestigkeit des Befestigungselementes 1 in einem Zustand, in dem dieses in ein Werkstück eingetrieben ist. Die Erhöhung der Auszugsfestigkeit wird durch ein durch Reibung verursachtes thermisches Aktivieren der Beschichtung 4 während des Eintreibvorganges bewirkt, wodurch das Befestigungselement 1 zusätzlich mit dem Werkstück verklebt wird.Thecoating 4 serves to increase the pull-out strength of thefastening element 1 in a state in which it is driven into a workpiece. The increase in pull-out strength is caused by thermal activation of thecoating 4 caused by friction during the driving process, whereby thefastening element 1 is additionally glued to the workpiece.

Das Befestigungselement 1 wird mit solchen Setzmitteln, z.B. Druckluft-, Gas- oder Elektronagler appliziert, die eine ausreichend hohe Geschwindigkeit beim Setzen erzielen, die genügend Reibungswärme erzeugt, um die Oberfläche der Beschichtung anzuschmelzen oder zumindest zu erweichen. Als ausreichend hohe Geschwindigkeiten gelten Geschwindigkeiten oberhalb von 20 m/s. Bei diesen Geschwindigkeiten erreicht die Grenzschicht zwischen der Oberfläche des Befestigungselements und der Matrix, z.B. Nadelholz, Temperaturen von größer 120 °C. Oberflächentemperaturen von 200 °C können mit Eintreibgeschwindigkeiten ab 25 m/s erreicht werden.Thefastening element 1 is applied using such setting means, e.g. compressed air, gas or electric nailers, which achieve a sufficiently high speed when setting, which generates enough frictional heat to melt or at least soften the surface of the coating. Speeds above 20 m/s are considered sufficiently high speeds. At these speeds, the boundary layer between the surface of the fastener and the matrix, e.g. softwood, reaches temperatures of greater than 120 °C. Surface temperatures of 200 °C can be achieved with driving speeds from 25 m/s.

Die hohe Klebkraft der Beschichtung nach dem Eintreiben des Befestigungselementes 1 in zwei miteinander zu verbindenden Werkstücken zeigt sich in dem Faktum, dass beim Schertest von zwei mit PLA thermisch verklebten hölzernen Werkstücken der Bruch im Holz und nicht im Polymer stattfindet.The high adhesive strength of the coating after thefastening element 1 has been driven into two workpieces to be connected to one another is reflected in the fact that during the shear test of two wooden workpieces thermally bonded with PLA, the breakage occurs in the wood and not in the polymer.

Die freigelegte Oberfläche der Klebschicht ist mit Holzfasern bedeckt. Bei einer thermischen „Verklebung“ mit einem Polyolefin erfolgt der Bruch entlang der Verbindungsschicht zwischen einem der Werkstücke und der Klebefuge, wobei die Oberfläche keine Holzfasern enthält.The exposed surface of the adhesive layer is covered with wood fibers. During a thermal “bonding” with a polyolefin, the fracture occurs along the connecting layer between one of the workpieces and the adhesive joint, whereby the surface does not contain any wood fibers.

Bei Auszugsversuchen, bei denen Befestigungselemente 1 entlang ihrer Eintreibrichtung aus dem Matrixmaterial, z.B. Fichtenholz, herausgezogen wurden, wurde unerwarteter Weise eine Steigerung der charakteristischen Ausziehwerte nachDIN EN 14358:2016-11 von bis zu 80% bei Schraubnägeln (Tab. 2) und bis zu 154% bei Nägeln (Tabelle 4) im Vergleich zu dem jeweiligen unbeschichteten Befestigungselement 1 festgestellt.During pull-out tests, in whichfastening elements 1 were pulled out of the matrix material, for example spruce wood, along their driving direction, an unexpected increase in the characteristic pull-out values was observed DIN EN 14358:2016-11 of up to 80% for screw nails (Table 2) and up to 154% for nails (Table 4) compared to the respectiveuncoated fastening element 1.

Nägel und Schraubnägel (Scrails) mit Schaftdurchmesser von 2,8 mm, einem Gewindedurchmesser von 3,2 mm und einer Länge von 75 mm wurden über die Länge des Gewindegangs mit Lösemittel haltigem DiamondCoating (DC) beschichtet, einer Füllkörper enthaltenden Beschichtung gemäßEP 2 540 781 B1 von Raimund Beck Nageltechnik GmbH, Mauerkirchen, Österreich. Weitere Nägel und Scrails wurden mit Polymerpulvern beschichtet. Dazu wurden die Nägel bzw. Scrails in einem Ofen auf 240 °C aufgeheizt und in ein Wirbelbett, das jeweils das spezifische Polymerpulver enthält, getaucht. In Abhängigkeit von der Eintauchtiefe sintert das jeweilige Polymerpulver auf der Oberfläche an und bedeckt diese. Anschließend wurden die Nägel bzw. Scrails im Ofen nachgetempert, bis die Oberfläche des thermoplastischen Pulvers einen gleichmäßigen homogenen und glatten Überzug gebildet hat.Nails and screw nails (scrails) with a shaft diameter of 2.8 mm, a thread diameter of 3.2 mm and a length of 75 mm were coated along the length of the thread with solvent-containing DiamondCoating (DC), according to a coating containingfiller EP 2 540 781 B1 from Raimund Beck Nageltechnik GmbH, Mauerkirchen, Austria. Additional nails and scrails were coated with polymer powders. To do this, the nails or scrails were heated in an oven to 240 °C and immersed in a fluidized bed, each containing the specific polymer powder. Depending on the immersion depth, the respective polymer powder sinters onto the surface and covers it. The nails or scrails were then annealed in the oven until the surface of the thermoplastic powder formed an even, homogeneous and smooth coating.

Die Polymerpulver sind:

• • Polypropylen (PP) -Pulver Rowalit 690, Rowak AG, Klettgau-Griessen, Korngröße kleiner 500 µm
• • Polystyrol (PS) -Pulver TS 120, Jackon AG, Wismar, Korngrößenverteilung 80 - 120 µm, Molekulargewicht (Mw) 240.000,
• • Polymilcsäure (PLA) - Pulver, Coathylene GL2561, Axalta Polymer Powders Switzerland Sarl, Bulle, Schweiz, Korngröße kleiner 315 µm, im Durchschnitt 210 - 270 µm, Schmelzpunkt 165 - 180 °C.
• • Polymilcsäure (PLA) - Pulver, NaturePlast PLHT 202, NaturePlast SAS, Ifs, Frankreich, gemahlen mit einer Wirbelstrommühle bei 12.000 U/min, Korngröße im Durchschnitt 288 µm, Schmelzpunkt 170 - 180 °C.
• • Polyhydroxyalkanoat (PHA) - Pulver, NaturePlast PHI 003, NaturePlast SAS, Ifs, Frankreich, Schmelzpunkt 170 - 176 °C., Korngröße D₅₀ 17 µm, D₉₀ 45,61 µm.

The polymer powders are:

• • Polypropylene (PP) powder Rowalit 690, Rowak AG, Klettgau-Griessen, grain size less than 500 µm
• • Polystyrene (PS) powder TS 120, Jackon AG, Wismar, grain size distribution 80 - 120 µm, molecular weight (Mw) 240,000,
• • Polylactic acid (PLA) powder, Coathylene GL2561, Axalta Polymer Powders Switzerland Sarl, Bulle, Switzerland, grain size smaller than 315 µm, average 210 - 270 µm, melting point 165 - 180 °C.
• • Polylactic acid (PLA) powder, NaturePlast PLHT 202, NaturePlast SAS, Ifs, France, ground with a eddy current mill at 12,000 rpm, grain size on average 288 µm, melting point 170 - 180 °C.
• • Polyhydroxyalkanoate (PHA) - powder, NaturePlast PHI 003, NaturePlast SAS, Ifs, France, melting point 170 - 176 °C., grain size D₅₀ 17 µm, D₉₀ 45.61 µm.

Tab. 1 zeigt charakteristische Ausziehwerte in N/mm² nachDIN EN 14358:2016-11 von unbeschichteten und beschichteten Schraubnägeln (Scrails) mit einem Schaftdurchmesser von 2,8 mm, einem Gewindedurchmesser von 3,2 mm und einer Länge von 57 mm. Tabelle 1BeschichtungCharakteristischer Ausziehwert [N/mm2]28/32x57 unbeschichtet11,2428/32x57 DC13,8528/32x57 PP Rowalit 6908,0428/32x57 PS Jackon TS 25012,0628/32x57 PLA PLHT 20215,44Table 1 shows the characteristic extraction values in N/mm² DIN EN 14358:2016-11 of uncoated and coated screw nails (scrails) with a shaft diameter of 2.8 mm, a thread diameter of 3.2 mm and a length of 57 mm. Table 1 Coating Characteristic extraction value [N/mm2] 28/32x57 uncoated 11.24 28/32x57 DC 13.85 28/32x57 PP Rowalit 690 8.04 28/32x57 HP Jackon TS 250 12.06 28/32x57 PLA PLHT 202 15.44

Tabelle 2 zeigt charakteristische Ausziehwerte in N/mm² nach DIN EN 14358:2016-11 von unbeschichteten und beschichteten Schraubnägeln (Scrails) mit einem Schaftdurchmesser von 2,8 mm, einem Gewindedurchmesser von 3,2 mm und einer Länge von 75 mm sowie einer unbeschichteten Vollgewindeschraube Spax mit einem Durchmesser von 3,5 mm und einer Länge von 60 mm. Tabelle 2BeschichtungCharakteristischer Ausziehwert[N/mm2]28/32x75 unbeschichtet11,2428/32x75 DC12,0128/32x75 Coathylene GL256120,22Spax 3,5x60 unbeschichtet14,49Table 2 shows characteristic pull-out values in N/mm² according to DIN EN 14358:2016-11 of uncoated and coated screw nails (scrails) with a shaft diameter of 2.8 mm, a thread diameter of 3.2 mm and a length of 75 mm as well as a uncoated fully threaded screw Spax with a diameter of 3.5 mm and a length of 60 mm. Table 2 Coating Characteristic extraction value [N/mm2] 28/32x75 uncoated 11.24 28/32x75 DC 12.01 28/32x75 Coathylene GL2561 20.22 Spax 3.5x60 uncoated 14.49

Tabelle 3 zeigt charakteristische Ausziehwerte in N/mm² nach DIN EN 14358:2016-11 von unbeschichteten und beschichteten Nägeln mit folgenden Kennzahlen: Drahtdurchmesser 3,1 mm, Nagellänge 88 mm, gl.= glatt, rg.= Ringschaft, BI.= blank, DC= DiamondCoating, GL=Coathylene GL2561, schr.=Schraubenschaft, Fvz.=Feuer verzinkt. Tabelle 3BeschichtungCharakteristischer Ausziehwert[N/mm2]31/82 gl. BI. unbeschichtet6,1331/82 gl. BI. DC14,8031/88 gl. BI. GL14,3031/88 rg. BI. GL13,2631/88 sehr. BI. GL14,4131/88 rg. Fvz. GL13,73Table 3 shows characteristic pull-out values in N/mm² according to DIN EN 14358:2016-11 of uncoated and coated nails with the following key figures: wire diameter 3.1 mm, nail length 88 mm, gl.= smooth, rg.= ring shank, BI.= bright, DC=DiamondCoating, GL=Coathylene GL2561, screwed=screw shaft, Fvz.=hot galvanized. Table 3 Coating Characteristic extraction value [N/mm2] 31/82 see BI. uncoated 6.13 31/82 see BI. DC 14.80 31/88 see BI. GL 14.30 31/88 rg. BI. GL 13.26 31/88 very. BI. GL 14.41 31/88 rg. Fvz. GL 13.73

Tabelle 4 zeigt charakteristische Ausziehwerte in N/mm² nach DIN EN 14358:2016-11 von unbeschichteten und beschichteten Nägeln mit folgenden Kennzahlen: Drahtdurchmesser 2,5 mm, Nagellänge 45 mm bis 75 mm, rg.= Ringschaft, BI.= blank, GL=Coathylene GL2561, V4A=Edelstahl 1.4401. Tabelle 4BeschichtungCharakt. AusziehwertsdvCharakt. Ausziehwertsdvbeschichtet [N/mm2][%]unbeschichtet [N/mm2][%]25/45 rg. BL. GL15,052,210,845,325/50 rg. BL. GL14,592,99,706,625/52 rg. V4A GL14,512,511,354,725/55 rg. BL. GL15,682,812,514,625/60 rg. BL. GL13,462,912,653,125/75 rg. BL. GL15,402,513,092,4Table 4 shows characteristic pull-out values in N/mm² according to DIN EN 14358:2016-11 of uncoated and coated nails with the following key figures: wire diameter 2.5 mm, nail length 45 mm to 75 mm, rg.= ring shank, BI.= bare, GL=Coathylene GL2561, V4A=stainless steel 1.4401. Table 4 Coating Character. extraction value sdv Character. extraction value sdv coated [N/mm2] [%] uncoated [N/mm2] [%] 25/45 rg. BL. GL 15.05 2.2 10.84 5.3 25/50 rg. BL. GL 14.59 2.9 9.70 6.6 25/52 rg. V4A GL 14.51 2.5 11.35 4.7 25/55 rg. BL. GL 15.68 2.8 12.51 4.6 25/60 rg. BL. GL 13.46 2.9 12.65 3.1 25/75 rg. BL. GL 15.40 2.5 13.09 2.4

Tabelle 5 zeigt die mittels eines Hochgeschwindigkeitspyrometers Metis H318, Sensortherm GmbH, an der Nageloberfläche gemessenen Maximaltemperaturen beim Einschießen. Im Versuchsaufbau wird in horizontaler Richtung 15 mm unter der Oberfläche ein 8 mm durchmessendes Loch an der Stelle durch ein Fichtenkantholz gebohrt, durch die später senkrecht der Nagel eingetrieben wird. Der Messstrahl des Pyrometers wird in das Loch ausgerichtet. Beim Passieren des Nagels durch das Loch wird die Oberflächentemperatur des Nagels gemessen. Es wurden Stahlnägel mit 4,6 mm Durchmesser, deren Kopf abgeschnitten wurde und die Längen von ca. 80 mm aufweisen, mit 6 bar Luftdruck (ca. 35 m/s) eingeschossen. Eine Nagelserie wurde mit schwarzem Polyolefinpulver (Polyethylen hoher Dichte, HDPE), eine weitere mit PLA (98,5 Gewichtsprozent) Coathylene GL2561 plus Schwarzpigment (1,5 Gewichtsprozent) beschichtet. Jeweils 6 Nägel beider beschichteter Nägel sowie eine unterbeschichtete Referenz wurden eingeschossen und gemessen. Die Temperaturmessung des Pyrometers beginnt erst oberhalb von 119,9 °C, so dass niedrigere Temperaturen nicht erfasst werden. Die Temperaturkurven der beschichteten Nägel zeigen einen steilen Anstieg bis zu einer Maximaltemperatur und danach ein langsames Abflachen der Temperatur. Die Referenzmessungen an den unbeschichteten Stahlnägeln erreichten bei 6 Messungen nur dreimal Werte höher als 120 °C. Tabelle 5NagelMax. Temp. [°C]BemerkungMittelwert [°C]Ref 1215,2126,3Ref 2127,4Ref 3 IKeine TemperaturkurveRef 4Keine TemperaturkurveRef 5Keine TemperaturkurveRef 6126,2HDPE 1205,0201,9HDPE 2209,4HDPE 3202,7HDPE 4214,2HDPE 5194,3HDPE 6185,8PLA 1204,5197,6PLA 2118,3PLA 3193,1PLA 4209,5PLA 5184,0PLA 6206,0Table 5 shows the maximum temperatures measured on the nail surface during shooting using a high-speed pyrometer Metis H318, Sensortherm GmbH. In the experimental setup, an 8 mm diameter hole is drilled horizontally through a spruce square 15 mm below the surface at the point through which the nail will later be driven vertically. The measuring beam of the pyrometer is directed into the hole. As the nail passes through the hole, the surface temperature of the nail is measured. Steel nails with a diameter of 4.6 mm, the heads of which were cut off and lengths of approx. 80 mm, were shot in with 6 bar air pressure (approx. 35 m/s). One series of nails was coated with black polyolefin powder (high-density polyethylene, HDPE), another with PLA (98.5 percent by weight) Coathylene GL2561 plus black pigment (1.5 percent by weight). 6 nails each of both coated nails and an undercoated reference were shot in and measured. The pyrometer's temperature measurement only begins above 119.9 °C, so lower temperatures are not recorded. The temperature curves of the coated nails show a steep rise up to a maximum temperature and then a slow leveling off of the temperature. The reference measurements on the uncoated steel nails only reached values higher than 120 °C three times in 6 measurements. Table 5 nail Max. temp. [°C] remark Average [°C]Ref 1 215.2 126.3Ref 2 127.4 Ref 3 I Notemperature curve Ref 4 Notemperature curve Ref 5 Notemperature curve Ref 6 126.2HDPE 1 205.0 201.9HDPE 2 209.4HDPE 3 202.7HDPE 4 214.2HDPE 5 194.3HDPE 6 185.8 PLA1 204.5 197.6 PLA2 118.3 PLA3 193.1 PLA4 209.5 PLA5 184.0 PLA6 206.0

Aus Tabelle 1 ist zu ersehen, dass das Beschichtungsmaterial erheblichen Einfluss auf die Ausziehfestigkeit bzw. auf den charakteristischen Ausziehwert hat. Eine Beschichtung mit Polyolefin (Polypropylen) reduziert den charakteristischen Ausziehwert im Vergleich zu unbeschichteten Scrails mit einem Außengewindedurchmesser von 3,2 mm und einer Länge von 57 mm von 11,24 N/mm² auf 8,04 N/mm², was einer Reduktion von ca. 28,5% entspricht. Eine Beschichtung mit Polystyrol erhöht den charakteristischen Ausziehwert geringfügig um ca. 7,3%, eine Beschichtung mit Polymilchsäure (PLA PLHT 202) hingegen deutlich um ca. 37,4%. Dieser Wert liegt auch um ca. 11,5% höher als die bislang in der Praxis eingesetzte Beschichtung (DiamondCoating).From Table 1 it can be seen that the coating material has a significant influence on the pull-out strength or the characteristic pull-out value. A coating with polyolefin (polypropylene) reduces the characteristic pull-out value compared to uncoated scrails with an external thread diameter of 3.2 mm and a length of 57 mm from 11.24 N/mm² to 8.04 N/mm² , which is a reduction of approximately 28.5%. A coating with polystyrene increases the characteristic extraction value slightly by approx. 7.3%, while a coating with polylactic acid (PLA PLHT 202) increases it significantly by approx. 37.4%. This value is also around 11.5% higher than the coating previously used in practice (DiamondCoating).

Tabelle 2 zeigt den Vergleich von unbeschichteten und beschichteten Scrails mit einem Gewinde-Außendurchmesser von 3,2 mm und einer Länge von 75 mm sowie einer unbeschichteten Schraube (Spax) mit einem Gewinde-Außendurchmesser von 3,5 mm und einer Länge von 60 mm. Die charakteristische Auszugfestigkeit der Schraube liegt mit 14,49 N/mm² im Vergleich zur unbeschichteten Scrail (11,24 N/mm²) um ca. 29% höher. Eine Beschichtung mit PLA-Pulver (Coathylene GL 2561) bewirkt eine Steigerung der charakteristischen Ausziehfestigkeit gegenüber der unbeschichteten Scrail um ca. 80% und übertrifft damit deutlich den Wert der Schraube sowie den der Beschichtung mit DiamondCoating (ca. 7%).Table 2 shows the comparison of uncoated and coated scrails with a thread outside diameter of 3.2 mm and a length of 75 mm and an uncoated screw (Spax) with a thread outside diameter of 3.5 mm and a length of 60 mm. The characteristic pull-out strength of the screw is approximately 29% higher at 14.49 N/mm² compared to the uncoated Scrail (11.24 N/mm² ). A coating with PLA powder (Coathylene GL 2561) increases the characteristic pull-out strength compared to the uncoated Scrail by approx. 80% and thus significantly exceeds the value of the screw and that of the coating with DiamondCoating (approx. 7%).

Tabelle 3 zeigt charakteristische Ausziehwerte für unbeschichtete und beschichtete Nägel mit einem Durchmesser von 3,1 mm und einer Länge von 88 mm. Die Nägel sind entweder glattschaftig oder besitzen einen Ring- oder Schraubenschaft. Statt einer blanken Oberfläche können sie auch feuerverzinkt sein. Alle Beschichtungen, sowohl mit DiamondCoating als auch mit PLA-Pulver Coathylenen GL 2561 weisen charakteristische Ausziehwerte auf, die etwa doppelt so hoch liegen wie der Wert für unbeschichtete Nägel. Die charakteristischen Ausziehwerte von DiamondCoating und PLA unterscheiden sich nicht signifikant.Table 3 shows characteristic pull-out values for uncoated and coated nails with a diameter of 3.1 mm and a length of 88 mm. The nails are either smooth-shafted or have a ring or screw shaft. Instead of a bare surface, they can also be hot-dip galvanized. All coatings, both with DiamondCoating and with PLA powder Coathylenen GL 2561, have characteristic pull-out values that are approximately twice as high as the value for uncoated nails. The characteristic extraction values of DiamondCoating and PLA do not differ significantly.

Tabelle 4 zeigt unbeschichtete und beschichtete Nägel mit einem Drahtdurchmesser von 2,5 mm und Nagellängen von 45 mm (25/45) bis 75 mm (25/75). Die Beschichtungen mit Coathylene GL 2561 erhöhen die charakteristischen Ausziehwerte um 24% bis 45%. Diese Aussagen gelten sowohl für Nägel aus Stahl als auch für Nägel aus rostfreiem Stahl (25/52 rg. V4A). Weiterhin ist aus Tabelle 4 zu ersehen, dass mit zunehmender Nagellänge die Standardabweichung (sdv) bei unbeschichteten Nägeln von 5,3% (25/45) auf 2,4% (25/75) abnimmt. Anders ausgedrückt, je kürzer die Nägel, umso größer die Streuung des charakteristischen Ausziehwertes bei unbeschichteten Nägeln. Bei mit PLA beschichteten Nägeln liegen die Streuungen über alle Längenbereiche zwischen 2,2 und 2,9.Table 4 shows uncoated and coated nails with a wire diameter of 2.5 mm and nail lengths from 45 mm (25/45) to 75 mm (25/75). Coatings with Coathylene GL 2561 increase the characteristic extraction values by 24% to 45%. These statements apply to nails made of steel as well as nails made of stainless steel (25/52 rg. V4A). Furthermore, it can be seen from Table 4 that as the nail length increases, the standard deviation (sdv) for uncoated nails decreases from 5.3% (25/45) to 2.4% (25/75). In other words, the shorter the nails, the greater the spread of the characteristic pull-out value for uncoated nails. For nails coated with PLA, the scatter across all length ranges is between 2.2 and 2.9.

Tabelle 5 zeigt, dass die Beschichtung mit einem Thermoplasten (HDPE, PLA) zu einer Erhöhung der Oberflächentemperatur auf ca. 200 °C beim Einschießen führt. In beiden Fällen wird der Schmelzpunkt (HDPE 135 °C, PLA 145 - 180 °C) überschritten. Betrachtet man die unpolaren Polyolefine Polyethylen und Polypropylen in ihrer Affinität zur Polaren Auszugfestigkeit kein rein physikalischer sondern ein physikalisch-chemischer Effekt ist, der von der Auswahl des Polymers abhängig ist.Table 5 shows that coating with a thermoplastic (HDPE, PLA) leads to an increase in the surface temperature to approx. 200 °C when shooting. In both cases the melting point (HDPE 135 °C, PLA 145 - 180 °C) is exceeded. If you look at the non-polar polyolefins polyethylene and polypropylene, their affinity for polar pull-out strength is not a purely physical but a physico-chemical effect that depends on the selection of the polymer.

Es sollte klar sein, dass die zuvor beschriebenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Befestigungselementes 1 nur als Beispiel dienen und nicht als einschränkend zu verstehen sind. Vielmehr sind Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den durch die beiliegenden Ansprüche definierten Schutzbereich zu verlassen.It should be clear that the previously described embodiments of thefastening element 1 according to the invention serve only as an example and are not to be understood as limiting. Rather, changes and modifications are possible without departing from the scope of protection defined by the appended claims.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

• DE 2201496 A1 [0004, 0010]DE 2201496 A1 [0004, 0010]
• DE 69422797 T2 [0006]DE 69422797 T2 [0006]
• EP 2540781 B1 [0007, 0009, 0042]EP 2540781 B1 [0007, 0009, 0042]

Zitierte Nicht-PatentliteraturNon-patent literature cited

• DIN EN 14358:2016-11 [0041, 0044]DIN EN 14358:2016-11 [0041, 0044]

Claims (10)

Translated fromGerman

Befestigungselement (1),dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement zumindest in einem Bereich, der zum Eintreiben in ein Werkstück vorgesehen ist, mit einer bio-basierten und biologisch abbaubaren polymeren Beschichtung (6) beschichtet ist.Fastening element (1),characterized in that the fastening element is coated with a bio-based and biodegradable polymeric coating (6) at least in an area intended for driving into a workpiece.Befestigungselement nachAnspruch 1,dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement (1) ein Nagel, eine Schraube, ein Schraubnagel oder eine Klammer ist.fastener Claim 1 ,characterized in that the fastening element (1) is a nail, a screw, a screw nail or a clip.Befestigungselement (1) nachAnspruch 1 oder2,dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (6) derart gewählt ist, dass sie den charakteristischen Ausziehwert beim Auszug aus Nadelholz im Vergleich zum unbeschichteten Befestigungselement (1) um mindestens 10% erhöht.Fastening element (1). Claim 1 or 2 ,characterized in that the coating (6) is selected such that it increases the characteristic extraction value when extracting softwood by at least 10% compared to the uncoated fastening element (1).Befestigungselement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer ein bio-basierter Polyester ist.Fastening element (1) according to one of the preceding claims,characterized in that the polymer is a bio-based polyester.Befestigungselement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (6) Polymilchsäure (PLA) und/oder Polyhydroxyalkanoat (PHA) und/oder Polyhydroxybutyrat (PHB) und/oder Polyhydroxybutyrat-co-Valerat (PHBV) und/oder Polyhydroxysuccinat (PBS) und/oder thermoplastische Stärke aufweist oder aus einem dieser Materialien oder aus einem Gemisch dieser Materialien besteht.Fastening element (1) according to one of the preceding claims,characterized in that the coating (6) polylactic acid (PLA) and/or polyhydroxyalkanoate (PHA) and/or polyhydroxybutyrate (PHB) and/or polyhydroxybutyrate-co-valerate (PHBV) and/or or polyhydroxysuccinate (PBS) and/or thermoplastic starch or consists of one of these materials or a mixture of these materials.Verwendung einer Beschichtung (6) zum Beschichten zumindest eines Bereiches eines Befestigungselements (1), der zum Eintreiben des Befestigungselements (1) in ein Werkstück vorgesehen ist,dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Beschichtung (6) um eine bio-basierte und biologisch abbaubare polymere Beschichtung handelt.Use of a coating (6) for coating at least a region of a fastening element (1), which is intended for driving the fastening element (1) into a workpiece,characterized in that the coating (6) is bio-based and biological degradable polymeric coating.Verwendung nachAnspruch 6,dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement (1) ein Nagel, eine Schraube, ein Schraubnagel oder eine Klammer ist.Use after Claim 6 ,characterized in that the fastening element (1) is a nail, a screw, a screw nail or a clip.Verwendung nachAnspruch 6 oder7,dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (6) derart gewählt ist, dass sie den charakteristischen Ausziehwert beim Auszug aus Nadelholz im Vergleich zum unbeschichteten Befestigungselement (1) um mindestens 10% erhöht.Use after Claim 6 or 7 ,characterized in that the coating (6) is selected such that it increases the characteristic extraction value when extracting softwood by at least 10% compared to the uncoated fastening element (1).Verwendung nach einem derAnsprüche 6 bis8,dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer ein bio-basierter Polyester ist.Use after one of the Claims 6 until 8th ,characterized in that the polymer is a bio-based polyester.Verwendung nach einem derAnsprüche 6 bis9,dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (6) Polymilchsäure (PLA) und/oder Polyhydroxyalkanoat (PHA) und/oder Polyhydroxybutyrat (PHB) und/oder Polyhydroxybutyrat-co-Valerat (PHBV) und/oder Polyhydroxysuccinat (PBS) und/oder thermoplastische Stärke aufweist oder aus einem dieser Materialien oder aus einem Gemisch dieser Materialien besteht.Use after one of the Claims 6 until 9 ,characterized in that the coating (6) is polylactic acid (PLA) and/or polyhydroxyalkanoate (PHA) and/or polyhydroxybutyrate (PHB) and/or polyhydroxybutyrate-co-valerate (PHBV) and/or polyhydroxysuccinate (PBS) and/or thermoplastic Has starch or consists of one of these materials or a mixture of these materials.

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