DE2719993A1

DE2719993A1 - Verfahren zum aufbringen einer selbstsichernden sperrschicht auf eine gewindeflaeche

Info

Publication number: DE2719993A1
Application number: DE19772719993
Authority: DE
Inventors: Richard Joseph Duffy; Philip James Rodden
Original assignee: USM Corp
Current assignee: Nylok LLC
Priority date: 1976-05-04
Filing date: 1977-05-04
Publication date: 1977-11-17
Also published as: DE2719993C2; JPS6129789B2; US4120993A; CA1060190A; JPS52134650A; GB1566519A

Description

München 22, Herrn*. 15. Tel. 29255S
Postanschritt Mür.ciisa 26, Postfach 4

München, den A Ma/ 1977

Mein Zeichen: P 2494

Anmelder: USM Corporation, Flemington, New Jersey

Zustelladresse: 14o Federal Street

Boston, Mass. o21o7 USA

Verfahren zum Aufbringen einer selbstsichernden Sperrschicht auf eine Gewindefläche

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen einer selbstsichernden Sperrschicht, die einen haftenden Körper aus normal hartem, zähem, elastischem Harz aufweist, auf eine Gewindefläche, wobei man die Gewindefläche auf eine Temperatur über dem Erweichungspunkt des Harzes erhitzt, danach einen Strom von Harzteilchen aus dem genannten Harz auf einen ausgewählten Bereich der Gewindefläche richtet, während die Gewindetemperatur auf einer Temperatur oberhalb des Erweichungspunkts liegt, Harzteilchen aus dem Strom auffängt, indem man sie erweicht und

durch Wärme von der Gewindefläche zu einem kontinuierlichen Harzkörper schmelzen läßt, der sich glatt zwischen den axial erstreckenden Kanten des Bereichs erstreckt,und den Harzkörper erstarren läßt.

Die Erfindung betrifft somit Verbesserungen für Verfahren zur Herstellung selbstsichernder Gewindeelemente, bei denen verformbarer Kunststoff auf der Gewindefläche des Elements fest in einer solchen Weise aufgebracht wird, daß er eine starke Sperrwirkung zwischen dem Element und einer angepaßten Gewindefläche erzeugt.

In der US-PS 3 498 352 wird ein selbstsicherndes Gewindeelement sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung beschrieben, bei dem ein Gewindeelement in erhitztem Zustand durch einen Strom feiner Teilchen aus thermoplastischem Harz geleitet wird. Die erwärmte Oberfläche des Gewindeelements erweicht und fängt Harzteilchen, die gegen die Oberfläche stoßen,und schmilzt das Harz zu einer kontinuierlichen Sperrschicht, die sich glatt von einer axial erstreckenden Kante der Schicht oder der Auflage bis zu der entgegengesetzten Kante der Auflage erstreckt, wobei die Dicke der Auflage sich zwischen einer maximalen Dicke in der Mitte zwischen den Längskanten in sanften übergängen bis zu einer minimalen Dicke im Bereich der Kanten ändert.Die Breite des Stroms steuert die Zeit, während der das Befestigungselement mit dem gleichen Strom in Berührung steht und ist daher ein Faktor, der die Dicke der Sperrschicht steuert. Anstatt die Breite eines Einzelstroms bei einer gegebenen Geschwindigkeit des Befestigungselements zu verwenden, kann das erwärmte Gewindeelement auch mit größerer Geschwindigkeit durch eine Reihe von Teilchenströmen bewegt werden.

Aufgabe der Erfindung ist ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines festhaftenden Sperrkörpers aus Kunststoff auf einer Gewindefläche bei höherer Geschwindigkeit oder geringerer Temperatur, als bisher anwendbar waren.

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Zu diesem Zweck wurde erfindungsgemäß ein Sperrkörper aus Kunststoff auf einer Gewindefläche gebildet, indem man feine Kunststoff teilchen in einer Vielzahl von räumlich getrennten, aufeinander-folgenden Anteilen zeit- und temperaturgesteuert aufbringt.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Aufbringen einer selbstsichernden Sperrschicht auf eine Gewindefläche der eingangs genannten Art, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Harzteilchen in mehreren aufeinanderfolgenden Strömen aufbringt, Geschwindigkeit und Zeit//³ vlafBrend welcher Harzteilchen eines ersten Stroms auf die Gewindeoberfläche gerichtet werden, um einen Auftrag eines ersten Anteils der Harzteilchen zu bilden, die auf der Gewindefläche durch wärmeerweichtes Harz gehalten werden, wobei freiliegende Teile des Auftrags teilförmigen Charakter behalten und der Auftrag in einer geringeren Menge erfolgt, als für das selbstsichernde Element gewünscht ist, die Gewindeoberfläche während genügend langer Zeit nach dem Auftrag des ersten Anteils der Harzteilchen bei einer Temperatur oberhalb des Erweichungspunkts hält um im wesentlichen das aufgebrachte Harz vollständig zu schmelzen, einen weiteren Strom von Harzteilchen auf den Auftrag aus geschmolzenem Harz richtet, wo die Teilchen von dem geschmolzenen Harz gefangen und festgehalten werden, um die Harzmenge auf der Gewindeoberfläche aufzubauen, das aufgebrachte Harz zu einem im wesentlichen zusammenhängenden Harzkörper zusammenfließen läßt und den Harzkörper kühlt, um ihn zu einem festen Körper zu erhärten, der verschiebungsbeständig ist und eine Sperrwirkung erzeugen kann, wenn eine entsprechende Gewindefläche mit der Gewindefläche zusammengesetzt wird.

Die Erfindung wird anhand der Figuren näher erläutert. Dabei bedeuten:

Figur 1 eine perspektivische Ansicht einer Form des selbstsichernden Gewindeelements, das gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde;

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Figur 2 einen Querschnitt entlang Linie II-II gemäß Figur 1 in vergrößertem Maßstab;

Figur 3 eine schematische Aufsicht auf eine Vorrichtung, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bildung eines Kunststoffauftrags auf der Gewindefläche verwendet werden kann, und

Figur 4 eine schematische Teilaufsicht einer Anordnung von Auftragsstationen für Kunststoffteilchen und die Stufen der Bildung eines Kunststoffauftrags auf die Gewindefläche nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in vergrößertem Maßstab, wobei Teile fortgelassen wurde.

Die Erfindung wird anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben, bei der ein selbstsichernder Kunststoffkörper auf einen mit Außengewinde versehenen Gegenstand, wie z.B. einen Bolzen aufgebracht wird; sie ist jedoch auch zur Herstellung eines selbstsperrenden Körpers auf Gegenstanden mit Innengewinden, wie z.B. Muttern, anwendbar.

Der in Figur 1 und 2 dargestellte Sperrbolzen 1o, der erfindungsgemäß hergestellt wurde, trägt eine Ablagerung 12, d.h. eine Sperrschicht oder einen Kunststoffkörper aus zähem elastischem Harz, der in situ auf einem ausgewähltem Bereich der Gewindefläche des Bolzens gebildet wurde, indem man feine Teilchen aus thermoplastischem Kunstharz auf eine erwärmte Fläche des Befestigungselements aufbrachte und schmolz. Zur Unterstützung des Auftrags der Kunststoffteilchen kann im Verlaufe der Herstellung ein Grundier- oder Bindemittel (nicht dargestellt) vorgesehen werden, das auch bessere Haftung zwischen der Bolzenfläche und der Sperrschicht ergibt. Die Sperrschicht 12 bedeckt die Gewindegründe 14, die schraubenlinienförmigen Gewindeflanken 16 und die Gewindespitzen 18 und ist so angeordnet, daß sie zwischen der Gewindefläche des Bolzens und dem zugehörigen Gewinde eines komplementären Elements, mit dem der Boleen zusammengebaut wird, zusammengedrückt wird, um einen erhöhten Reibungswiderstand gegen ein unerwünschtes Lösen der

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verbundenen Gewindeelemente zu erreichen.

Das Verfahren zur Herstellung solcher selbstsichernder Befestigungselemente wird im Zusammenhang mit der in den Figuren 3 und 4 schematisch dargestellten Vorrichtung beschrieben, es kann jedoch auch mit einer anderen Vorrichtung oder manuell durchgeführt werden. In der dargestellten Vorrichtung wird eine Reihe von als Bolzen 1o dargestellten Gewindebefestigungselementen auf einer Transporteinrichtung zu den einzelnen Verfahrensschritten transportiert. Die Transporteinrichtung hat getrennte, parallele, endlose Transportbänder 2o, die um Rollen 22 und 24 laufen. Die Bolzen sind vorzugsweise vertikal aufgehängt, wobei Teile der Köpfe 26 auf den getrennten parallelen Transportbändern 2o ruhen, während die herabhängenden Teile für eine Behandlung freiliegen.

Die Befestigungselemente werden zuerst durch eine Aufheizstation bewegt, die ein Ofen sein kann, vorzugsweise aber eine Hochfrequenzheizvorrichtung ist, die die aufeinanderfolgenden Befestigungselemente während ihrer stetigen Vorbeibewegung auf dem Transportband aufheizen. Wie aus den Figuren ersichtlich, ist die Spule 28 der Heizvorrichtung in Bewegungsrichtung der Befestigungselemente auf dem Transportband verlängert, um sie auf die gewünschte Temperatur zu bringen.

Von der Heizvorrichtung werden die Befestigungselemente 1o zu einer ersten Station 3o und dann zu einer weiteren Station 32 bewegt, bei denen feine Plastikteilchen aufgetragen werden. An diesen Plätzen werden die feinen Plastikteilchen z.B. als gleichmäßiger Strom in Luftstrahlen durch die Düsen 34 auf die erwärmten Befestigungselemente gerichtet. Aus diesen Strömen werden Plastikteilchen erweicht und durch die beträchtliche Wärme der Befestigungselemente auf ihrer Oberfläche eingefangen.

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Die Vorrichtungen zum Lenken der Teilchen gegen die Oberfläche der Befestigungselemente in den Stationen 3o und 32 können ähnlich denen der US-PS 3 579 684 ausgebildet sein. Diese weisen Mundstücke 34 auf, die als abgeflachte Enden rohrförmiger Düsen 36 ausgebildet sind, welche an einem Ende einer Rohrverzweigung 38 befestigt sind. Über Einlasse 4o wird Druckgas zu den Rohrverzweigungen und über Einlasse 42 werden Plastikteilchen zugeführt. Ferner ist eine Zuführungsvorrichtung 44 mit den benötigten Dimensionen für die Kunststoffteilchen angebracht, um die Teilchen in die Leitungen 46 zu den Einlassen 42 und den Rohrverzweigungen 38 zu leite^und mit einem beweglichen Führungsteil 48 versehen, so daß die Teilchen auf die Einlaßöffnungen der Leitungen 46 so gerichtet werden können, daß ein gewünschtes Maß an Teilchen den zwei Leitungen oder, falls gewünscht, alle Teilchen einer einzelnen Leitung zugeführt werden können.

Im Gegensatz zu den in der US-PS 3 579 684 beschriebenen Verfahren, bei dem die gesamte auf dem Befestigungselement vorgesehene Kunststoffmenge in einer kontinuierlichen Stufe aufgebracht wird, wird die Geschwindigkeit der Zuführung der Kunststoff teilchen in der ersten Station 3o und die Zeit, während der das Befestigungselement den Teilchenstrom auf der ersten Station 3o ausgesetzt ist, so gesteuert, daß nur ein dünner Auftrag, der von praktisch einer einzigen Schicht von Kunststoff teilchen bis zu vorzugsweise nicht mehr als etwa der Hälfte der gesamten gewünschten Kunststoffmenge reichen kann, auf den Befestigungselementen in dieser ersten Station aufgebracht.

Die Bolzen werden von der ersten Station zur zweiten Station 32 zum Auftrag der Teilchen gebracht. Der Abstand zwischen den Stationen ist so gewählt, daß die Zeit zwischen der ersten und der zweiten Station in Bezug auf die Menge und die Schmelzeigenschaften der auf der ersten Station aufgebrachten Kunst-

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stoffteilchen gesteuert ist, so daß der Kunststoffteilchenauftrag auf den heißen Oberflächen durch die Eigenwärme der Befestigungselemente im wesentlichen vollständig geschmolzen ist und geschmolzene Oberflächen zum Einfang weiterer Kunststof f teilchen auf der zweiten Station aufweist.

Die Befestigungselemente, die sich noch auf einer Temperatur oberhalb des Schmelzpunkts des Kunststoffs befinden und den Kunststoffauftrag in geschmolzenem Zustand aufweisen, werden dann durch die zweite Station 32 geleitet, in der feinere Kunststoffteilchen aufgebracht v/erden. Der geschmolzene Kunststoff auf den Oberflächen der Befestigungselemente nimmt wirksamer und gleichmäßiger zusätzliche Kunststoffteilchen auf als eine unbeschichtete, heiße Oberfläche der Befestigungselemente und erzeugt einen schnellen Aufbau der Kunststoffablagerung.

Besonders bei kleineren Schrauben mit begrenzter Wärmekapazität wurde festgestellt, daß ein erster dünner Auftrag von Kunststof f teilchen leicht und schnell geschmolzen wird und dann ein nachfolgender Auftrag von Teilchen sowohl wirksam in der geschmolzenen ersten Ablagerung aufgenommen wird als auch in der gewünschten Stellung zur Wärmeübertragung ist, so daß er schmelzen kann, selbst wenn die Temperatur unter Werte gefallen sein mag, die zum Einfangen und Schmelzen von Teilchen auf einer Oberfläche einer Metallschraube verwendet werden.

Dies steht im Gegensatz zu den bekannten Verfahren, bei dem der gesamte teilchenförmige Kunststoff in einer einzelnen, relativ dicken Ablagerung aufgebracht wird, so daß die Schmelzwärme von dem Befestigungselement durch die relativ lose Teilchenablagerung, die kaum leitfähig ist, geleitet werden muß und deswegen höhere Temperaturen zum Schmelzen und Zusammenfließen des aufgetragenen Kunststoffs benötigt.

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Wie deutlicher in Figur 4 dargestellt, wird eine laufende Reihe von Befestigungselementen an Teilchenauftragsstationen 3o und 3 2 vorbeitransportiert, so daß der Zustand des aufgebrachten Kunststoffs auf einander folgendenßefestigungselementen den Zustand des aufgebrachten Kunststoffs in aufeinanderfolgenden Zeiteinheiten nach Aufbringung der Teilchen zeigt. So ist der Bolzen A ein erhitzter Bolzen unmittelbar vor Aufbringung der Teilchen.

Bolzen B ist ein erwärmter Bolzen 1o direkt nach dem Teilchenauftrag in der ersten Station, bei dem die freiliegende Oberfläche des aufgebrachten Kunststoffs matt und pulvrig aussieht, während der Kunststoff im Bereich der heißen Oberfläche des Bolzens zu erweichen oder zu schmelzen und an dem Bolzen zu kleben begonnen hat. Wenn das aufgebrachte teilchenförmige Kunststoffmaterial ein Gemisch von hochschmelzendem zähen Kunststoff, wie z.B. Nylon,und einem niedriger schmelzendem Material mit guter Fähigkeit zur Benetzung der Metallflächen, z.B. Epoxy-Harz, ist,kommt es vor, daß das Material, das der heißen Oberfläche des Bolzens 1o benachbart ist, an Epoxy-Material angereichert wird oder im wesentlichen daraus besteht. Das heißt, zwei Faktoren scheinen die Anreicherung von Epoxy-Harz in der Nähe der Bolzenoberflächen hervorzurufen: (1) die Epoxy-Teilchen im Gemisch, das gegen die heiße Oberfläche prallt, werden schneller erweicht und benetzen damit die Bolzenoberflächen, als die Nylon-Teilchen, so daß für eine gegebene Menge an Pulvergemisch, das auf die heiße Bolzenoberfläche gerichtet ist, ein größerer Anteil an Epoxy-Teilchen als an Nylon-Teilchen von den heißen Oberflächen festgehalten wird, und (2) wegen seiner größeren Fließfähigkeit und Benetzbarkeit gegenüber der heißen Metallfläche wird das geschmolzene Epoxy-Harz durch Oberflächenspannung zur Bedeckung der Metallr oberfläche abgezogen und tatsächlich wird es in einem gewissen Ausmaß in unteren Schichten der aufgebrachten Teilchen-

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schicht aus der Vermischung mit dem Nylon herausgezogen.

Bolzen C stellt einen erhitzten Bolzen zu einem späteren Zeitpunkt als Bolzen B dar und zeigt eine freie Oberfläche des aufgebrachten Materials, bei dem die Oberfläche von Kantenteilen des Kunststoffmaterials auf den Bolzen Glanzentwicklung zeigt, was anzeigt, daß das abgelagerte Material nahezu vollständig geschmolzen ist, während das teilchenförmige Kunststoffmaterial auf dem dickeren Bereich des aufgetragenen Kunststoffs mehr in der Mitte der Ablagerung auf der Oberfläche des Bolzens sein mattes, glanzloses Aussehen von aufgetragenem Pulver noch nicht vollständig verloren hat.

Bolzen D zeigt den Zustand des aufgetragenen Materials kurze Zeit nach Bolzen C, wobei der gesamte Materialauftrag eine glänzende Oberfläche aufweist, was anzeigt, daß das aufgebrachte Material vollständig geschmolzen ist.

Bolzen E zeigt das Aussehen des Bolzens zu dem Zeitpunkt, in dem ein zweiter Pulverauftrag von der zweiten Station 32 her auf das geschmolzene Material auf dem Bolzen erfolgt. Diese Oberfläche hat wie diejenige des Bolzens B ein mattes pulvriges Aussehen, was zeigt, daß das geschmolzene Material von dem zweiten Pulver-auftrag bedeckt ist und diesen festhält.

Bolzen F zeigt den Zustand eines Bolzens kurze Zeit nach dem zweiten Auftrag des teilchen-förmigen Materials und zeigt die beginnende Entwicklung einer glänzenden Oberfläche, was bedeutet, daß das aufgebrachte teilchenförmige Material schmilzt und mit dem geschmolzenem Körper des ersten aufgebrachten Materials eine Einheit zu bilden beginnt.

Bolzen G hat eine vollständig glänzende Oberfläche. Dies ist ein Zeichen dafür, daß der zweite Teilchenauftrag vollständig

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geschmolzen ist und mit dem ersten aufgebrachten Material verbunden eine kontinuierliche Schicht 12 über den Gewindeflächen bildet. Die Bolzen, auf denen die beiden Materialablagerungen vollständig geschmolzen sind, werden dann abgekühlt, um das Material in den festen Zustand zu überführen. Dies erfolgt z.B. durch Eintauchen in eine wässrige Lösung von "löslichem öl".

Um den beschriebenen Ablauf in der oben beschriebenen Vorrichtung sicher zu stellen, ist der Abstand zwischen den beiden Aufbringungspunkten für das teilchenförmige Material so, daß bei einer gegebenen Geschwindigkeit der Bewegung der Bolzen an den Auftragungspunkten 3o und 32 vorbei und bei einer bestimmten Temperatur der Bolzen 1o in dem Zeitpunkt, in dem sie am ersten Auftragungspunkt vorbeilaufen, genügend Zeit vorhanden ist, damit das zuerst aufgebrachte Material im wesentlichen vollständig geschmolzen ist, wenn die zweite Auftragsstation 32 passiert wird. Als Beispiel und nicht zur Ein-

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schränkung sei erwähnt, daß bei einer Zuführung von 1/2 -13-Schrauben in einer Menge von 3oo Stück pro Minute, d.h. einer linearen Geschwindigkeit von 9,5 cm/s und bei einer Bolzentemperatur von 284° C die Wirkung entsprechend dem oben beschriebenen Ablauf bei einem Abstand der Auftragungspunkte von etwa 7,6 cm erreicht wurde. Ein wichtiger Faktor des Systems ist das selbstregulierende Verhalten bei kleinen Änderungen in der Bewegungsgeschwindigkeit der Bolzen. Das heißt, eine Erhöhung der Geschwindigkeit, mit der die Bolzen an dem ersten Auftragungspunkt 3o verbei bewegt werden, führt zu einem etwas geringeren Auftrag von teilchenförmigen Material, der schneller schmilzt, so daß er zu dem Zeitpunkt, in dem der Bolzen den zweiten Auftragunspunkt 3 2 erreicht, im wesentlichen vollständig geschmolzen ist, obwohl eine kürzere Zeit für das Schmelzen zur Verfügung stand. Umgekehrt führen geringere Geschwindigkeiten zu einer größeren Pulverablagerung an der ersten Station 32, lassen aber eine längere Zeit zum Schmelzen dieser größeren Materialmenge zu, bevor der Bolzen die zweite Auftragungsstation

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32 erreicht.

Gegebenenfalls können weitere Auftragungsstationen für Kunststoff teilchen, d.h. mehr als zwei, verwendet werden, wobei der Abstand so ist, daß Kunststoffteilchen, die an einer Station aufgebracht werden, geschmolzen werden und eine geschmolzene Oberfläche zur Aufnahme von zusätzlichen Kunststoffteilchen in einer benachbarten weiteren Station aufweisen.

Die vorstehende Beschreibung bezog sich hauptsächlich auf die Behandlung von Befestigungselementen mit Außengewinde, bei der die Befestigungselemente auf einem Weg durch Ströme von Plastikteilchen geführt wurden, die im Abstand entlang den Weg der Befestigungselemente vorgesehen sind. Jedoch kann das Verfahren auch durchgeführt werden, indem man eine begrenzte Zeit lang Teilchen gegen ein erhitztes Gewindeelement, das sich bewegen oder stillstehen kann, aufbringt und diesen ersten Auftrag beendet, nachdem ein erster Anteil von Teilchen, der geringer ist als der für die Selbstsicherung gewünschte Anteil, aufgebracht ist. Wenn der erste aufgebrachte Anteil von Kunststoff teilchen soweit erweicht ist, daß er wirksam weitere Teilchen einfangen und festhalten kann, können weitere Teilchen gegen den erweichten Kunststoff gerichtet werden, um einen Auftrag bis zu einem gewünschten Ausmaß aufzubauen.

Ferner kann auch das Verfahren zur Bildung einer Sperrschicht auf Befestigungselementen mit Innengewinde, wie z.B. Muttern, angewandt werden, in dem man das in der US-PS 3 858 262 beschriebene Verfahren modifiziert. Das heißt, Kunststoffteilchen können durch eine der Öffnungen einer Mutter auf einen gewählten Bereich der Innengewindeflächen einer erwärmten Mutter während einer begrenzten Zeit gerichtet werden, um einen ersten Anteil von Teilchen aufzubringen, der geringer ist als die für die selbstsperrende Wirkung gewünschte Menge; nachdem der

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zuerst aufgetragene Anteil an Kunststoff erweicht ist, können weitere Teilchen gegen den erweichten Kunststoff gerichtet werden, um die Ablagerung in dem gewünschten Ausmaß aufzubauen.

Es wird angenommen, daß der Auftrag in getrennten Anteilen zusätzlich zu dem wichtigen Vorteil, daß durch Verwendung von mehreren Auftragsstationen, die in Abhängigkeit von Zeit- und Temperaturbedingungen entfernt von einander vorgesehen sind, ein schnellerer und wirksamerer Auftrag von Kunststoffteilchen erfolgt, auch eine günstigere Verteilung und bessere Eigenschaft der schließlich erhaltenen Harzschicht ergibt. Das heißt, der Auftrag der ganzen Teilchenmenge in einer einzigen Aufbringungsstufe kann einen Aufbau einer Kunststoffteilchenmasse bewirken, deren von der heißen Oberfläche des Befestigungselements entfernte Teile nicht geschmolzen oder mit-einander verlaufen sind. Zwar können diese Teilchen durch Wärme von den Befestigungselement anschließend zu einer zusammenhängenden einheitlichen Masse verschmolzen werden, jedoch kann durch die Zwischenteilchenräume in der aufgetürmten Teilchenmasse während des Zusammenlaufens durch Schmelzen Gas eingeschlossen werden. Wenn das Harz in einem einzigen Auftrag aufgebracht wird, bei dem die von der heißen Bolzenfläche entfernten Teilchen durch Aufhäufen der Teilchen an ihrem Platz gehalten werden, kann die Verteilung des Kunststoffs in der schließlich erhaltenen Ablagerung zu einer unerwünschten größeren Harzdicke entlang der Linie führen, auf der die Oberfläche des Bolzens in rechten Winkel zu dem Strom der Kunststoffteilchen liegt. Dagegen werden bei mehreren Auftragungen von Kunststoffteilchen in Abstand zueinander die ersten Teilchen zu einer dünnen Schicht verschmolzen und die später aufgetragenen Teilchen aufgefangen und glatt in dem vorher geschmolzenen Kunststoff verteilt wirksam gehalten. Auch werden die Teilchen in jeder Stufe in geringerer Menge aufgebracht, als bei einem einstufigen Verfahren nötig wäre, so daß die Gefahr, daß durch eingeschlossenes Gas der Zusammenhalt verloren geht, geringer ist. Von größerer Bedeutung ist jedoch, daß eine gleichmäßige Verteilung des Kunststoffs über die Oberfläche des Bolzens sichergestellt ist,

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da das erste aufgebrachte Harz eine im wesentlichen gleichförmige Gesamtablagerung auf der Bolzenoberfläche darstellt und diese geschmolzene Ablagerung dagegen gerichtete Kunststoff teilchen wirksam halten kann.

In der US-PS 3 579 684 wurden die Vorteile einer Beschichtung mit einem in der Wärme erweichbaren Grundier- oder Bindemittel auf dem Befestigungselement vor seiner Erwärmung und Auftrag von Kunststoffteilchen für das Auffangen und Festhalten von Teilchen zum Aufbau eines Sperrkörpers beschrieben. Hier wird jedoch vorzugsweise das Grundier- oder Bindemittel mit den Kunststoffteilchen der Sperrschicht kombiniert, indem man z.B. ein Pulvergemisch verwendet, das durch Kombinieren eines geringeren Anteils, d.h. etwa 5 bis 3 5 Gewichtsprozent, an Teilchen eines Grundier- oder Bindemittels, wie z.B. Polyamidharzen, Epoxy-Harzen, Resorzinaldehydeharzen und Kombinationen hiervon, mit einem größeren Anteil, d.h. etwa 95 bis etwa 65 Gewichtsprozent, an Teilchen des Kunststoffmaterials,das den Hauptkörper der Sperrschicht ausmacht, erhalten wurde, wobei beide Prozentsätze auf das Gewicht des Pulvergemisches bezogen sind. Bei einer bevorzugten Ausführungsform hat das Grundier- oder Bindematerial einen niedrigeren Schmelzpunkt als das Kunststoffmaterial, ist flüssiger und kann leichter die Gewindefläche benetzen, so daß es durch die Wärme des Schraubbolzens schmilzt und unter benetzen der Gewindefläche fließt, um so die gewünschte Grundier- und Bindewirkung zu erzeugen. Es ist zu betonen, daß bei dem mehrstufigen Teilchenauftrag ein großer Teil des Vorteils der teilcheneinfangenden Wirkung einer getrennt aufgebrachten Grundierschicht durch vollständiges Schmelzen der ersten dünnen Schicht vor Auftrag der für die gewünschte Sperrwirkung benötigten Teilchenmenge erhalten wird.

Die folgenden Beispiele dienen zur Verdeutlichung der Erfindung; jedoch ist die Erfindung nicht auf besondere Verfahren, Temperaturen,

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Zeiten, oder andere in den Beispielen angegebene Einzelheiten beschränkt.

Beispiel I

Schwarze Eisenbolzen der Größe 1/2" - 13" wurden auf einen Apparat gemäß Figur 3 aufgehängt, wobei ihre verbreiterten Kopfteil auf zwei Transportbändern ruhten, während die Gewindefläche zwischen den Bändern herabhing und die zu beschichtenden Bereiche frei ließ. Den Transportbändern wurde eine Bandgeschwindigkeit von 9,5 cm/s entsprechend 3oo Stück/m gegeben und die Pulverzufuhr wurde so eingestellt, daß 85 g/m eines Gemischs von etwa 9o % Nylonpulver und 1o % eines hitzehärtenden Epoxyharzpulvers zugeführt wurden. Die Heizvorrichtung wurde so eingestellt, daß die die Heizvorrichtung verlassenden Bolzen eine Temperatur von 284 Celsius besassen. Die Düsenmundstücke wurden so ausgerichtet, daß sie Ströme des Pulvergemischs gegen die Bolzen und gegen die Transportbänder richteten, um eine Schicht von etwa 9, 5 mm entlang der Bolzenachsen zu erzeugen, wobei der unterste Bereich des Harzes ungefähr zwei Gewindegänge vom Bolzenende entfernt lag. Wie in Figur 3 dargestellt, war die Pulverzufuhr einstellbar, so daß das Pulver in zwei Ströme aufgeteilt oder zu einem einzelnen Strom hin gerichtet werden konnte.

Bei einem ersten Versuch war die Zufuhr so ausgerichtet, daß etwa die Hälfte des Pulvergemischs auf jede Auftrags station gegeben wurde. Es wurde festgestellt, daß das in der ersten Station aufgebrachte Material in dem Zeitpunkt, in dem die Schrauben die zweite Station erreicht hatten, vollständig erweicht oder bis zu dem Punkt geschmolzen war, an dem eine glänzende Oberfläche entwickelt wurde und daß das auf der zweiten Station aufgebrachte Pulver die glänzende Oberfläche gleichmäßig bedeckte und sofort schmolz. Nach dem Kühlen wurde festgestellt, daß die aufgebrachte Beschichtung gleichmäßig war

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und den Gewindekonturen wirksam folgte. Es wurden Drehmomentversuche mit passenden kadmium-überzogenen Muttern der Klasse 2 durchgeführt. Die beim ersten Festdrehen erreichten Werte waren durchschnittlich 666 cm/kp und die beim ersten Lösen erreichten Werte durchschnittlich etwa 476 _cm/kp.

Bei einem zweiten Versuch waren die Bedingungen dieselben wie im ersten Versuch, wobei jedoch das gesamte Pulver von der Pulverzuleitung auf eine einzige Station gegeben wurde. Eine vollständige Kunststoffpulverbeschichtung wurde auf das Schraubengewinde aufgebracht, zu einer zusammenhängenden Schicht verschmolzen und gekühlt. Es wurde festgestellt, daß die Beschichtung beträchtlich dünner war als die Kunstharzbeschichtung in dem ersten Versuch, obwohl eine zusammenhängende Beschichtung auch beim zweiten Versuch gebildet worden war. Im Drehmomentversuch waren die Werte beim ersten Festdrehen durchschnittlich etwa 476 cm/kp und beim ersten Lösen durchschnittlich etwa 389 cm/kp.

Beispiel II

Bei einem weiteren Vergleichsversuch unter denselben Bedingungen, wobei jedoch beim ersten Mal der Pulverstrom auf 138 g/m und die Förderbandgeschwindigkeit auf 4oo Stücke /min erhöht worden waren, wurden die folgenden Werte für das erste Festdrehen ("first on") und das erste Lösen ("first off") im Drehmomeritversuch erhalten, wobei beim ersten Mal der Pulverstrom aufgeteilt war und durch jede der beiden Stationen die Hälfte hindurch lief, während beim zweiten Mal das Pulver durch eine einzige Station floß. Im Versuch mit zwei Stationen waren die Drehmomentwerte für das erste Festdrehen durchschnittlich etwa 739 cm/kp und für das erste Lösen durchschnittlich etwa 588 cm/kp. Im Versuch mit einer einzigen Station waren die Drehmomentwerte für das erste Festdrehen durchschnittlich etwa 269 cm/kp und für das erste Lösen

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durchschnittlich etwa 185 cm/kp.

Aus diesen Beispielen ist ersichtlich, daß die Verwendung von im Abstand befindlichen Pulverströmen beträchtlich größere Beschichtungswirkung ergab und beträchtlich größere Drehmomente beim Festschrauben erzeugte, als wenn dieselbe Pulvermenge durch ein einziges Mundstück geblasen wurde. Die voneinander entfernten Pulverströme ließen auch eine größere Bearbeitungsgeschwindigkeit als der einzelne Pulverstrom zu.

Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von selbstsichernden Gewindeelementen, die auf ihrer Gewindefläche einen festhaftenden Kunststoffkörper besitzen, der einen starken Reibungsschluß zwischen de_m Element und einer angepaßten Gewindefläche erzeugt, bei dem feine Teilchen von thermoplastischem Kunststoff in mehreren räumlich von-einander getrennten aufeinanderfolgenden Anteilen unter Steuerung der Zeit und der Temperatur so auf eine erwärmte Gewindefläche aufgebracht werden, daß ein erster Anteil durch die Wärme vor Auftrag eines nachfolgenden Teilchen^anteils erweicht wird, um das Haften der Teilchen von nachfolgenden Anteilen zu unterstützen und die Herstellung bei einer höheren Herstellungsgeschwindigkeit und/oder geringeren Temperaturen-als bisher zu ermöglichen.

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L e e r s e i t e

Claims

1. Verfahren zum Aufbringen einer selbstsichernden Sperrschicht, die einen haftenden Körper aus gewöhnlich hartem, zähem, elastischem Kunstharz enthält, auf eine Gewindefläche, wobei man die Gewindefläche auf eine Temperatur oberhalb des Erweichungspunkts des Kunstharzes erhitzt, danach einen Strom von Harzteilchen des genannten Harzes auf einen gewählten Bereich der Gewindefläche richtet, während die Gewindefläche eine Temperatur oberhalb des Erweichungspunkts besitzt, Kunststoffteilchen aus dem Strom dadurch auffängt, daß sie erweicht werden, sie durch die Wärme von der Gewindefläche auf der Gewindefläche festhalten und zu einem zusammenhängenden Kunststoff körper schmelzen läßt, der sich glatt zwischen axial erstreckenden Kanten des Bereichs erstreckt und den Kunst-Stoffkörper erstarren läßt, dadurch gekennzeichnet, daß man die Kunststoffteilchen in mehreren aufeinanderfolgenden Strömen aufbringt, die Geschwindigkeit und Zeitdauer steuert, mit der Kunststoffteilchen eines ersten Stroms auf die Gewindefläche gerichtet werden, um eine Ablagerung eines ersten Anteils von Harzteilchen zu erzeugen, die auf der Gewindefläche durch thermisch erweichtes Harz gehalten werden, wobei freiliegende Bereiche der Ablagerung einen teilchenförmigen Zustand behalten und die Ablagerung in geringerer Menge erfolgt, als für das selbstsichernde Element gewünscht ist, die Gewindefläche genügend lange Zeit nach Aufbringen des ersten Anteils an Kunstharzteilchen auf eine Temperatur oberhalb des Erweichungspunkts hält, um das aufgebrachte Harz im wesentlichen vollständig zu schmelzen, einen weiteren Strom von Kunstharzteilchen gegen die geschmolzene Harzablagerung richtet, wo die Teilchen von dem geschmolzenen Harz aufgefangen und festgehalten werden, um die Gesamtmenge des Harzes auf der Gewindefläche aufzubauen, das aufgebrachte Harz zu einem im wesentlichen zusammenhängenden Kunstharzkörper verschmelzen

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läßt und den Harzkörper kühlt, so daß er zu einem festen Körper erhärtet, der gegen Verschiebung beständig ist und eine Sperrwirkung ergibt, wenn eine angepaßte Gewindefläche mit der Gewindefläche zusammengesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit und die Dauer, während der der erste Strom von Kunstharzteilchen auf die Gewindefläche gerichtet wird, begrenzt sind, um eine Ablagerung von Kunstharzteilchen zu bilden, welche wenigstens im wesentlichen den gewählten Bereich bedeckt und höchstens die Hälfte der für das selbstsichernde Element gewünschten Menge beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Strom von Kunstharzteilchen mit einem Gasstrahl mitgerissen wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Sperrschicht auf einem mit Gewinde versehenen Befestigungselement aufträgt, welches auf einem Weg nach-einander durch die Ströme der Kunstharzteilchen läuft und bei dem die Ströme entlang des Wegs des Befestigungselements in einem Abstand liegen, der mit der Bewegungsgeschwindigkeit des Befestigungselements, der Temperatur des Befestigungselements und dem Schmelzpunkt des Harzes in Beziehung steht, damit ein Zeitraum zur Verfügung steht, in dem das durch den ersten Strom aufgebrachte Harz soweit erweicht, daß es Teilchen eines nachfolgenden Stroms, die gegen das aufgebrachte Harz prallen, einfangen und festhalten kann, bevor das Befestigungselement durch den nachfolgenden Strom bewegt wird, und bei dem die Ströme quer zu dem Weg und zur Längsachse des Befestigungselements gerichtet sind, um Kunstharzteilchen gegen den gewählten Bereich des Befestigungselements zu richten, während dieses sich entlang des Weges bewegt.

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5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das mit Gewinde versehene Befestigungselement ein Bolzen ist, dessen Achse vertikal ausgerichtet ist und daß die Ströme seitlich gegen den gewählten Bereich gerichtet werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunstharzteilchen einen größeren Anteil feiner Teilchen eines normal harten thermoplastischen Harzes und einen geringeren Anteil eines in der Wärme erweichenden Bindemittels enthalten und daß das Bindemittel auf der Oberfläche des Gewindes schmilzt, um es zu benetzen und den Aufbau und das Haftenbleiben der Ablagerungen von normal hartem thermoplastischem Harz auf der Oberfläche des Gewindebereichs zu unterstützen.

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