CH490197A - Verfahren zur Beschichtung von Metallflächen mit Polytetrafluoräthylen - Google Patents

Description

  Verfahren zur Beschichtung von Metallflächen mit     Polytetrafluoräthylen       Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschich  tung von Metallflächen mit     Polytetrafluoräthylen.     



  Bekannt ist lediglich die Herstellung solcher Schich  ten durch Abschälen dünner Schichten von einem aus       Polytetrafluoräthylen    bestehenden Block und anschlie  ssendes     furnierähnliches    Aufbringen derartiger Schichten  auf die Metallflächen.  



  Bei diesem bekannten Verfahren ist es jedoch nicht  möglich, die damit hergestellte Beschichtung elektronen  optisch glatt und vor allem auch ohne jegliche Fehl  stellen herzustellen.  



  Derartige Beschichtungen sind dementsprechend  auch nicht gasdicht, und zwar selbst bei einer     Be-          schichtungsstärke    von etwa 0,4 mm. Aus diesem     Grund     schützen die bekannten Beschichtungen auf die Dauer  auch nicht gegen den Einfluss korrosiver Medien.  



  Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren  zur Beschichtung von Metallflächen mit     Polytetrafluor-          äthyIen    zu schaffen, mit dem auf wirtschaftlich optimale  Weise die Herstellung einer praktisch     fehlstellenfreien     Beschichtung ermöglicht wird, mit der die genannten  Nachteile vermieden werden.  



  Gegenstand der Erfindung ist demgemäss ein Ver  fahren der eingangs definierten Art, das dadurch ge  kennzeichnet ist, dass die     '.Metallfolie    im Vakuum über  eine beheizte Rolle geleitet, aufgeheizt und dabei ent  gast wird, unmittelbar darauf dann unter Vakuum- oder       Schutzgasbedingungen    die Schicht aus     Polytetrafluor-          äthylen    durch Andrücken eines aus     Polytetrafluoräthy-          len    bestehenden Blocks gegen die Metallfolie aufge  bracht und diese Schicht schliesslich durch weiteres Er  hitzen bis maximal unterhalb der Zersetzungstemperatur  ohne Verbleiben von Fehlstellen aufgeschmolzen wird.  



  Eine weiterentwickelte Ausführungsform dieses Ver  fahrens besteht darin, dass das erste Erhitzen der Me  tallfolie zwischen Heizplatten erfolgt, die Metallfolie  dann zunächst aufgewickelt wird und dass das Auf  bringen und Aufschmelzen des     Polytetrafluoräthylens     während eines erneuten     Abwickelns    vorgenommen wird,  bei dem die Metallfolie zurückgespult und unmittelbar    nach dem Beschichten     zwischen    den Heizplatten weiter  erhitzt wird.  



  Obgleich das Erfindungsprinzip in dieser Form im  wesentlichen anhand von Metallfolien beschrieben ist,  kann es in ganz ähnlicher Weise auch auf andere For  men der zu beschichtenden Metalloberflächen Ver  wendung finden, wobei im wesentlichen zu gewährleisten  ist, dass die zu beschichtende Metalloberfläche vor der  Beschichtung weitgehend     wasserdampffrei    zu machen  ist und auch während der Beschichtung in diesem Zu  stand zu halten ist.  



  Abgesehen von der mit dem Verfahren ermöglichten  praktisch     fehlstellenfreien        Polytetrafluoräthylen    - Be  schichtung kann mit diesem Verfahren auch eine elek  tronisch glatte     Beschichtungsoberf7äche    erzielt werden,  und zwar gegebenenfalls sogar mit einer     Oberflächen-          rauhigkeit    bis hinunter zur Grössenordnung von nur       10-g    cm.  



  Zusammen mit der     hydrophoben    Eigenschaft des       Polytetrafluoräthylens    können durch die mit dem Ver  fahren überhaupt erst     herstellbare        Polytetrafluoräthylen-          Beschichtung    erhebliche Vorteile erzielt werden.  



  Einerseits hat sich die stark     hydrophobe    sowie vor  allem     fehlstellenfreie    und glatte     Beschichtungsoberfläche     für hygienische Zwecke gut     bewährt,    beispielsweise bei  Türgriffen und anderen vielfach benutzten Geräten, z. B.  in Krankenhäusern, wobei Kontaktinfektionen über die       Hautfetthaftung    vermindert werden können.  



  Anderseits haben sich derartige Beschichtungen auch  als beispielsweise in Luftströmungen ausserordentlich  reibungsarme Oberflächen herausgestellt. Diese Eigen  schaft der erfindungsgemäss hergestellten Beschichtungen  wurde von anderen bisher bekannten Kunststoffbe  schichtungen nicht erreicht.  



  Ein erheblich niedrigerer Reibungswiderstand von       Strömungsflächen    konnte lediglich an der Haut von  Delphinen und Salmen festgestellt werden, die einer  seits sehr wasserhaltig ist (die Haut von Delphinen kann  auf     'j;,    ihrer     Lebenddicke    eintrocknen) und anderseits  eine besondere Sekretion besitzt. Die Reibung der Del-           phin-Haut    beträgt nur etwa 40     9,l,'    des theoretisch zu  erwartenden Wertes.  



  Dieser aus der Natur bekannte Effekt, der auf ein  Gleiten der Strömung     f:ntgegen    der     Prandlschen        Grenz-          schichttheorie    ohne die Bildung einer Grenzschicht aus  Wasser auf der Tierhaut     zurückgeführt    wird, konnte bis  her technisch nicht erreicht werden. An den Strömungs  flächen für Gase führt die Entstehung molekularer       Wasserdampfschichten    zu entsprechenden Reibungsver  lusten.  



  Als     hydrophobes    - d. h. eine geringere Oberflächen  spannung als Wasser aufweisendes - Material kann  ausser fluorierten Kunststoffen bzw.     hydrophoben    Fluor  harzen,     hydrophobem    Spannlack, organischen Silikon  verbindungen,     Polyolefinen,    Polyäthylen oder ähnlichem  Material insbesondere     Polytetrafluoräthylen    verwendet  werden, das praktisch     fehlstellenfrei    auf eine im Hoch  vakuum oder Schutzgas erhitzte und entgaste Metall  folie vorzugsweise aus Aluminium, Kupfer, Silber, Gold  oder dergleichen aufgebracht worden ist.

   Vor allem für  die Verwendung bei Überschallflugzeugen sollte die     hy-          drophobe    Beschichtung elektronenoptisch glatt sein.  



  Neben einer entscheidenden Senkung des Reibungs  widerstands wird mit der Erfindung auch eine     Strö-          mungsflächenbeschichtung    erreicht, die wasserabstossend  ist, also nicht benetzt werden kann, und die darüber  hinaus die unter ihr liegende Metallschicht korrosions  frei, d. h. blank und wärme-     bzw.    lichtreflektierend er  hält.

   Schliesslich bleibt bei sehr dünnen Metallschichten  deren     Zusammenfaltbarkeit    und erhöhte Festigkeit er  halten, was sich insbesondere für die Verwendung als  auf eine tragende Gewebeschicht eines     zusammenfalt-          baren        Luftschiffauftriebskörpers    aufgeklebte dichte  Deckschicht bewährt, weit diese dadurch zugleich gegen  Licht- und     Feuchtigkeitseinfluss    geschützt wird und eine  längere Lebensdauer besitzt.

   Die wasserabstossende Wir  kung der erfindungsgemässen Strömungsfläche vermeidet  bei Luftschiffen eine Beschwerung durch Feuchtigkeits  niederschlag aus der Atmosphäre und erlaubt an der  Innenfläche eines     Sattdampfauftriebskörpers    ein freies       Herabperlen    von     Wasserdampf-Kondensat.     



  Die Erfindung soll nachstehend in einem Ausfüh  rungsbeispiel näher erläutert werden.  



       Fig.    l a bis 1 d zeigt schematisch in Seitenansicht eine  Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Her  stellung der reibungsarmen Strömungsfläche auf einer  Metallfolie. Die Figuren zeigen ein Bund Aluminium  folie 1, zwei Heizplatten 2 und 3, eine Heizzone 4, einen       Bundhaspel    5, einen Block 6 aus     Polytetrafluoräthylen     sowie eine geheizte Rolle 7.  



  Die erzeugte Strömungsfläche sollte eine     Oberflä-          chenrauhigkeit    in der Grössenordnung von nur 10-9 cm  besitzen, d. h. elektronenoptisch glatt sein.  



  Zur Erzeugung einer solchen lückenlos     hydrophoben     Strömungsfläche wird beispielsweise das     Polytetrafluor-          ä        thylcn    auf einer Metallfolie, z. B. einer Aluminiumfolie,  durch eine Entgasung und Befreiung unter gleichzeitigem  Aufheizen des Aluminiums über die kritische Tempera  tur des Wasserdampfes (374  C) hinaus zunächst von  der eigenen     Wasserdampfhaut    befreit.

   Darauf wird das       Polytetrafluoräthylen    im Hochvakuum aufgebracht, bei  spielsweise durch Reiben des Blocks 6 aus Polytetra  fluoräthylen über die Aluminiumoberfläche etwa nach  Art eines Bremsklotzes, so dass der Kunststoff durch  Anbacken und     Flüssigwerden    auf die Aluminiumober  fläche lückenlos aufschmilzt, wobei gleichzeitig noch       evtl.    im     Polytetrafluoräthylen    enthaltene Wasserreste    durch das Hochvakuum und die Überhitzung entfernt  werden. Auf diese Weise ist also eine     Polytetrafluor-          äthylenoberfläche    zu erzielen, die keine Fehlstellen durch  Wasserdampf mehr     aufweist.     



  Die Oberfläche der mit diesem Belag versehenen  Aussenhülle des Luftschiffs ist dann ohne Poren lücken  los     hydrophob    und kann daher keine einmolekulare       Wasserdampfhaut    mehr halten. Damit entfällt die phy  sikalisch bedingte Grundlage der Haftschicht nach der       Prandlschen        Grenzschichttheorie    und es wird ein Glei  ten der angrenzenden Strömungslamelle ermöglicht.  



  Gemäss     Fig.    1 wird die Aluminiumfolie von dem  Bund 1 im Hochvakuum innerhalb eines luftdichten  Gehäuses durch eine zwischen den zwei Heizplatten  (2 und 3) gebildete Heizzone 4 bei etwa 400' C be  wegt und von der anderen     Bundhaspel    5 aufgewickelt.  Der Block 6 aus     Polytetrafluoräthylen    liegt bei diesem  Vorgang nicht auf der bewegten Metallfolie auf. Dabei  erfolgt die Entgasung und zugleich     Vorwärmung    der  Metallfolie.  



  In dem in     Fig.        1b    dargestellten weiteren Schritt des  Verfahrens wird der Bund 1 gegebenenfalls nach Zu  rückspulen erneut abgewickelt, wobei der Block 6 je  doch gegen die     geheizte    Rolle 7 angedrückt wird. Dabei  wird das     Polytetrafluoräthylen    auf die Metallfolie ge  schmiert und schmilzt dann zwischen den Heizplatten  2 und 3 gleichmässig auf die Metallfolie auf, während  sie weiter aufgewickelt wird.  



  Beim letzten Verfahrensschritt gemäss     Fig.        1c    wird  ein     wasserdampffreies    neutrales Gas unter erhöhtem  Druck, beispielsweise Argon von 16     atm,    in das Ge  häuse eingelassen. Die aufgetragene     Kunstharzschicht     wird jetzt bei noch höherer Temperatur und unter Ein  wirkung des genannten Gasdrucks ohne Zersetzung noch  stärker und dicht durchgeschmolzen.  



  Zur Erzielung einer lückenlos     hydrophoben    Schicht  wird vorzugsweise als     hydrophober    Stoff zur Beschich  tung der Aluminiumfolie ein solcher gewählt, der zu  sammen mit der Aluminiumfolie im Hochvakuum über  die kritische Temperatur des Wasserdampfes hinaus  erhitzt werden kann und sich dabei nicht zersetzt, son  dern auf der Metallfolie dicht aufschmilzt, ohne dass       Wasserdampfreste    eingeschlossen werden.  



  Die Verwendung von     Polytetrafluoräthylen    hat dabei  den Vorteil, dass es eine Erhitzung noch wesentlich  u     -ber    die kritische Temperatur des Wassers verträgt.  



  Selbstverständlich ist es auch möglich, derartige  Aluminium- oder andere Metall-Folien mit im Hoch  vakuum aufgebrachten Schichten zur Erzielung des     Glei-          tens    der     Strömungsgrenzschicht    (zwecks Verminderung  des Oberflächenwiderstandes) in Gasen oder Flüssigkei  ten an oder in Wasser-, Land- und     Luft-Fahrzeugen,     Maschinen und Geräten anzuwenden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Verfahren zur Beschichtung von Metallflächen mit Polytetraftuoräthylen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Metallfolie im Vakuum über eine beheizte Rolle gelei tet, aufgeheizt und dabei entgast wird, unmittelbar dar auf dann unter Vakuum- oder Schutzgasbedingungen die Schicht aus Polytetrafluoräthylen durch Andrücken eines aus Polytetrafluoräthylen bestehenden Blocks ge gen die Metallfolie aufgebracht und diese Schicht schliesslich durch weiteres Erhitzen bis maximal unter halb der Zersetzungstemperatur ohne Verbleiben von Fehlstellen aufgeschmolzen wird. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass das erste Erhitzen der Metallfolie zwischen Heizplatten erfolgt, die Metallfolie dann zunächst auf gewickelt wird und dass das Aufbringen und Auf schmelzen des Polytetrafluoräthylens während eines er- neuten Abwickelns vorgenommen wird, bei dem -die : Metallfolie zurückgespult und unmittelbar nach dem Be schichten zwischen den Heizplatten weiter erhitzt wird. 2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass die Metallfolie aus einem aluminiumhal- tigen Material besteht.