-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abfüllen und Entnehmen von Flüssigkristallen (FK) oder Flüssigkristallmischungen (FKM) in bzw. aus luft- und wasserdampfundurchlässigen Behältern. Die Erfindung betrifft ferner ein Kreislaufverfahren zum Abfüllen, Transportieren, Aufbewahren und Entnehmen von FK und FKM in bzw. aus wiederverwendbaren Behältern. Die Erfindung betrifft ausserdem Abfüll- und Entnahmevorrichtungen sowie Systeme und Behälter zur Verwendung in einem solchen Verfahren.
-
Flüssigkristalle (FK) werden vor allem als Dielektrika in elektrooptischen Anzeigevorrichtungen verwendet. FK-Anzeigen eignen sich zum Beispiel für Flachbildschirme in Fernsehern oder Rechneranwendungen (Laptops, Notebooks) aber auch für kleinflächigere Anzeigen wie z. B. in Handys, Taschenrechnern oder für Anzeigen im Automobil- oder Flugzeugbau.
-
Nach ihrer Herstellung werden Flüssigkristalle und Flüssigkristallmischungen (FKM), beispielsweise zur Lagerung oder zum Transport, üblicherweise in Glasflaschen mit einem Volumen von 100 ml oder 500 ml abgefüllt. Der kontinuierlich ansteigende Bedarf an FKM erfordert jedoch eine zunehmende Menge an Flaschen und, aufgrund der Zerbrechlichkeit von Glas, zunehmende Mengen an Verpackungsmaterial – hauptsächlich Styropor und Karton.
-
Die Benutzung von Glasflaschen ist der bisher beste Kompromiss, zieht aber viele qualitätsrelevante Probleme nach sich, wie z. B. Luftkontakt, Lichtdurchlässigkeit oder Lösung von Ionen aus dem Glas. Durch Kontakt mit Sauerstoff, Feuchtigkeit oder ionischen Substanzen kann jedoch die Qualität von FKM, insbesondere deren elektrische und elektrooptische Eigenschaften wie der spezifische Widerstand, erheblich beeinträchtigt werden.
-
Ausserdem ist das Abfüllen von FKM in Glasflaschen ein arbeitsintensiver und bezüglich der Qualität risikoreicher Arbeitsschritt. Das gleiche gilt für die Handhabung der Flaschen und die Entnahme der FKM beispielsweise bei Herstellern von FK-Anzeigen, die diese FKM verwenden.
-
So können die bisher verwendeten Glasflaschen brechen, sie sind lichtdurchlässig, ihre Verschlusskappen sind durchlässig für Sauerstoff und Wasserdampf, und Restluft kann nicht aus der Flasche entfernt werden.
-
Darüber hinaus können die bisher bekannten Glasflaschen und Verpackungsmaterialien in der Regel nur einmal verwendet werden, da ihre Reinigung zu aufwendig ist. Dies führt zu steigenden Kosten und einer erhöhten Umweltbelastung.
-
Aufgabe der Erfindung ist es daher, Systeme und Verfahren für Abfüllung, Transport, Lagerung und Entnahme von FK und FKM bereitzustellen, die die Nachteile der bisher benutzten Behälter vermeiden oder nur in geringerem Masse aufweisen, und die Sicherung der Qualität von FK und FKM beim Abfüllen, Transportieren, Lagern und Entnehmen in bzw. aus den Behältern ermöglichen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Verbesserung der Umweltbilanz beim Abfüllung, Transport, Lagerung und Entnahme von FK und FKM.
-
Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren wie nachstehend beschrieben. Dabei werden vorzugsweise grosse Packungseinheiten aus Stahl oder vergleichbaren Materialien, vorzugsweise mit einer Füllmenge von 5 bis 200 Liter, die benutzerfreundlich und qualitätssichernd sind, in einem Kreislaufsystem eingesetzt.
-
Die Patentschrift
US 5,847,782 beschreibt ein Verfahren zum Verpacken von Flüssigkristallanzeigen unter Schutzgas. Der Flüssigkristall kommt dabei nicht mit der Verpackung in Kontakt.
-
Die Patentschrift
DD 252 584 A1 offenbart ein Verfahren zum Transport, Lagerung und Weiterverarbeitung von Lebensmittelvorprodukten mittels eines Druckbehälters und Schutzgas.
-
Das Gebrauchsmuster
DE 91 10 742 U1 offenbart eine Vorrichtung zum Aufbewahren von Chemikalien aller Art mit einem inneren Behälter aus elastischem Material.
-
Die Druckschrift
DE 699 08 949 T2 beschreibt einen Behälter für flüssige Chemikalien mit hohem Reinheitsgrad, der durch einen inneren flexiblen Behälter aus flexiblem Polyolefinharz gekennzeichnet ist.
-
Die Druckschrift
DE 42 18 922 A1 offenbart ein Tennisballumschlagsystem umfassend einen Vorratsbehälter zum Transport und Lagerung von Tennisbällen, der einen Innendruck zu halten vermag.
-
Bisher wurden Stahlbehälter nicht für die Aufbewahrung von FK eingesetzt, u. a. weil bisher nur kleine Mengen an FK abgefüllt wurden. Generell war die Benutzung eines erfindungsgemäßes System in der FK-Industrie bisher nicht bekannt.
-
Die Qualitätsvorteile von Behältern aus hochwertigem Stahl oder vergleichbaren Materialien gegenüber den bisher in der FK-Industrie verwendeten Glasflaschen sind unter anderem ihre Undurchlässigkeit für Luft, Wasserdampf und Licht, keine Lösung von Ionen in den FKM, geringere Erzeugung von Partikeln, höhere Sicherheit beim Transport und bei der Handhabung der Behälter beim FKM-Benutzer. Durch die Verwendung von größeren Behältern mit höherem Füllvolumen wird außerdem die Behälteroberfläche im Verhältnis zur abgefüllten FK-Menge deutlich reduziert, was sich vorteilhaft auf die Haltbarkeit und Qualitätssicherung der FK und FKM auswirkt.
-
Darüber hinaus eröffnen die erfindungsgemäßen Systeme und Behälter die Möglichkeit, FK- und FKM-Produkte ”vor Ort” beim Benutzer oder Verbraucher zu konditionieren, d. h. die physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften der FK-Produktes zu ändern oder zu verbessern, z. B. durch Filtration.
-
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Systeme und Behälter können außerdem FK-Materialien in einem geschlossenen System ohne Luft- oder Feuchtigkeitskontakt direkt von der FK-Herstellerseite bis zur Benutzerseite befördert werden, und zum Beispiel eine Produktionseinheit für FK-Anzeigen automatisch mit den notwendigen FK-Materialien versorgt werden.
-
Dies eröffnet neue Möglichkeiten für neue Technologien in der Fertigung von FK-Displays und erhöht die Prozesssicherheit. Außerdem werden die Verfügbarkeit und die Qualität der FK-Materials verbessert.
-
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Abfüllen, und optional Transportieren und/oder Aufbewahren, von Flüssigkristallen (FK) oder Flüssigkristallmischungen (FKM), dadurch gekennzeichnet, dass ein luft- und wasserdichter oder wasserdampfundurchlässiger Druckbehälter aus korrosionsfestem Stahl, der elektropolierte Innenwände aus Stahl aufweist, mit den FK oder FKM zumindest teilweise befüllt wird, ein gegebenenfalls vorhandenes Restvolumen an Luft durch Schutzgas verdrängt wird, und der Behälter verschlossen wird.
-
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung eines Behälters wie vor- und nachstehend beschrieben, mit einer Innenwand aus Stahl zum Abfüllen, Transportieren, Aufbewahren und Entnehmen von FK oder FKM.
-
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein System oder ein Behälter zur Abfüllung, Transport, Aufbewahrung und Entnahme von FK und FKM wie vor- und nachstehend beschrieben, insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass das System oder der Behälter während des gesamten Kreislaufs, beinhaltend die Schritte des Abfüllens, ggf. des Transportierens und/oder Aufbewahrens und der Entnahme, geschlossen bleibt, um eine mögliche Verunreinigung der FK oder FKM zu vermeiden oder zu verringern.
-
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Abfüllen, Transportieren und/oder Aufbewahren, und Entnehmen von FK und FKM in bzw. aus wiederverwendbaren Behältern.
-
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Kreislaufverfahren zum Abfüllen, und zum Transportieren und/oder Aufbewahren, und Entnehmen von Flüssigkristallen (FK) oder Flüssigkristallmischungen (FKM) in bzw. aus wiederverwendbaren Behältern, dadurch gekennzeichnet, dass die FK oder FKM nach einem Verfahren wie vor- und nachstehend beschrieben in einen Behälter wie vor- und nachstehend beschrieben gefüllt werden, in dem Behälter transportiert und/oder gelagert werden, aus dem Behälter teilweise oder vollständig entnommen werden, und der teilweise oder vollständig entleerte Behälter zur erneuten Befüllung mit denselben oder anderen FK oder FKM wiederverwendet werden kann oder wiederverwendet wird.
-
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein System zum Abfüllen, Transportieren und/oder Aufbewahren, und Entnehmen von Flüssigkristallen (FK) oder Flüssigkristallmischungen (FKM), enthaltend eine Vorrichtung zur Abfüllung und/oder Entnahme von FK oder FKM, sowie einen oder mehrere austauschbare und optional wiederverwendbare Behälter, die zur Abfüllung oder Entnahme von FK oder FKM mit dieser Vorrichtung verbunden werden können.
-
Die FK oder FKM zur Verwendung in den erfindungsgemässen Behältern und Systemen sind beispielsweise flüssigkristalline Einzelsubstanzen oder Mischungen mehrerer flüssigkristalliner Einzelsubstanzen, sowie Mischungen von flüssigkristallinen Einzelsubstanzen mit anderen, nicht flüssigkristallinen Stoffen, wobei diese Mischungen vorzugsweise flüssigkristallin sind. Die FK oder FKM können in den erfindungsgemässen Behältern und Systemen als Reinstoffe oder Reinstoffgemische, aber auch zum Beispiel in Form von Lösungen, Emulsionen, Dispersionen oder Suspensionen verwendet werden.
-
Besonders bevorzugt werden die FK und FKM in der flüssigkristallinen oder isotropen Phase im flüssigen oder niedrigviskosen Zustand, vorzugsweise als Reinstoffe oder Reinstoffgemische, abgefüllt, gelagert, transportiert und/oder entnommen. ”Niedrigviskos” bedeutet in diesem Zusammenhang FK oder FKM mit einer Fliessviskosität < 70 cSt, vorzugsweise < 50 cSt (jeweils bei 20°C).
-
Es ist auch möglich, die FK oder FKM in den erfindungsgemässen Behältern so aufzubewahren, dass sie nicht in einem thermodynamisch stabilen Zustand, sondern in einem kinetisch gehinderten Zustand vorliegen, beispielsweise anstelle einer kristallinen Phase in flüssiger Form als unterkühlte Schmelze oder unterkühlte FK-Phase. Aufgrund der geschlossenen Form der Behälter und der verringerten Partikelbildung (und damit geringerer Gefahr der Entstehung von Kristallisationskeimen) können die FK oder FKM in solchen flüssigen Zuständen über längere Zeiträume stabil bleiben.
-
Darüber hinaus ist es möglich, FK oder FKM, die bei bestimmten äusseren Bedingungen wie Normaldruck und Raumtemperatur normalerweise als Feststoff oder in höherviskoser Form vorliegen, durch Änderung dieser Bedingungen im Behälter, beispielsweise bei erhöhtem Druck und/oder erhöhter Temperatur, im flüssigen oder niedrigviskosen Zustand in dem Behälter abzufüllen, zu lagern, zu transportieren und/oder sie aus diesem zu entnehmen. In einer besonderes bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Behälter oder die Entnahmevorrichtung hierzu beispielsweise eine geeignete Heizvorrichtung auf. Dies ist ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Systeme gegenüber den bisher benutzten Glasflaschen.
-
Erfindungsgemäß sind die Druckbehälter aus korrosionsfestem beziehungsweise rostfreiem Stahl deren Innenwände durch geeignete Verfahren behandelt wurden, insbesondere elektropolierte Innenwände.
-
Die erfindungsgemäßen Behälter zeigen im Gegensatz zu Glasflächen eine geringere Tendenz zur Bildung von Partikeln und/oder zum Auslösen von Ionen, welche die FK oder FKM verunreinigen können.
-
Weitere geeignete Verschlüsse, Behälter und Systeme sind zum Beispiel solche wie in den Druckschriften
DE-A-37 20 939 ,
DE-A-38 15 623 ,
DE-A-42 12 338 ,
EP-A-0 297 372 ,
DE-A-36 36 888 ,
DE-A-36 37 455 ,
DE-A-38 15 623 ,
GB-A-0 847 354 ,
WO 98/02368 A1 ,
WO 99/20535 A1 ,
WO 98/47661 A1 ,
WO 00/36329 A1 ,
WO 00/54635 A1 und
WO 00/73154 A2 beschrieben, oder solche von vergleichbarer Bauart.
-
Die Verwendung solcher Behälter für FK oder FKM wurde bisher jedoch nicht beschrieben.
-
und zeigen beispielhaft und schematisch verschiedene Ausführungsformen eines geeigneten und bevorzugten Behälters (10) in der Seitenansicht. Der Behälter (10) besteht beispielsweise aus rostfreiem Edelstahl und weist optional einen Kragen (10a) auf. Er besitzt eine verschließbare Öffnung (11), die zum Beispiel mit einem Schraub- oder Flanschverschluss (12) versehen ist, sowie zwei Anschlussstutzen (13) und (14), die optional regelbare Ein- bzw. Auslassventile (15), (16) wie zum Beispiel Membranventile aufweisen, und optional mit Kupplungen oder Verbindungsstücken (17), (18), wie z. B. Schnellkupplungen definierter Bauart, oder mit Verschlüssen wie zum Beispiel Schraubkappen oder Flanschverschlüssen (nicht gezeigt), versehen sind. Der Anschlussstutzen (14) ist darüber hinaus einstückig oder über eine geeignete Kupplung mit einem Tauchrohr (19) verbunden, das zur Abfüllung oder Entnahme der FK oder FKM dient.
-
Das Abfüllen oder Entnehmen von FK oder FKM in beziehungsweise aus dem Behälter erfolgt vorzugsweise über den Anschlußstutzen (14) und das Tauchrohr (19). Der Anschlußstutzen (13) dient zum Beispiel zum Einleiten von Schutzgas in den Behälter zur Druckbeaufschlagung und/oder zum Druckausgleich bei der Entnahme von FK oder FKM. Die Öffnung (11) dient zum Beispiel zur Reinigung des Behälters.
-
Der Anschlußstutzen (14) bzw. die Kupplung (17) sind vorzugsweise so gefertigt, dass sie beim FK-Abfüller oder beim FK-Benutzer gegebenenfalls direkt an eine spezifische Abfüll- und/oder Entnahmevorrichtung oder an eine Dispensiereinheit angeschlossen werden können. Die Abfüll- und Entnahmevorrichtungen sollten vorzugsweise entsprechende Gegenstücke zum Anschluss aufweisen.
-
Vorzugsweise werden die Anschlußstutzen (13) und (14) über die Öffnung (11) und den Verschluss (12) geführt, um die Zahl der Öffnungen und Anschlußstellen am Behälter, die potentielle Kontaminationsquellen darstellen, möglichst gering zu halten.
-
Der erfindungsgemässe Behälter (10) weist vorzugsweise ein oder mehrere Tauchrohre (19) auf, wie in und beispielhaft gezeigt.
-
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält der erfindungsgemässe Behälter eine Füllstandanzeige oder andere Messvorrichtung, die über den im Behälter befindlichen oder verbleibenden Inhalt informiert, wie zum Beispiel ein Tauchrohr, Schwimmschalter oder eine Stabsonde. Die Kontrolle der im Behälter befindlichen FK-Menge erfolgt zum Beispiel durch kontinuierliche kapazitive Messverfahren oder andere geeignete Verfahren zur Bestimmung des Niveaus im Behälter.
-
In einer werteren bevorzugten Ausführungsform ist der erfindungsgemässe Behälter mit einer oder mehreren externen Messvorrichtungen wie zum Beispiel einer Waage verbunden, die eine Kontrolle der im Behälter befindlichen FK-Menge ermöglichen.
-
Über den Anschlußstutzen (14), das optionale Auslassventil (16) und die optionale Kupplung (18) kann in Verbindung mit der Füllstandsanzeige, Tauchsonde oder Waage oder einer anderen geeigneten Messvorrichtung eine definierte Menge an FK oder FKM aus dem Behälter kontrolliert entnommen werden.
-
Alternativ oder zusätzlich zu diesen Messvorrichtungen enthält der erfindungsgemässe Behälter in einer bevorzugteng Ausführungsform eine oder mehrere Dispensier- oder Portioniereinheiten, oder ist mit einer oder mehreren Dispensier- oder Portioniereinheiten verbunden, welche die Entnahme einer definierten Stoffmenge ermöglichen. Die Dispensiereinheit kann zum Beispiel über eine Schlauch- oder eine flexible oder starre Rohrverbindung, wie zum Beispiel Leitungen aus fluorierten Kunststoffen oder ausgekleideten starren oder flexiblen Leitungen, an den Behälter angeschlossen werden.
-
Die Füllstandsanzeige, Waage oder Messvorrichtung zur Kontrolle der FK-Menge im Behälter kann auch mit der Dispensiereinheit verbunden oder in diese integriert sein. Es ist auch möglich, mit Hilfe der oben genannten Messvorrichtungen oder Dispensiereinheiten, oder mit einem Durchflussmesser oder Druchflussregler, die Menge und/oder den Durchfluss an FK oder FKM zu regeln oder zu messen. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Behälter in ein System eingesetzt oder mit diesem verbunden, welches eine oder mehrere Dispensiereinheiten und/oder Messvorrichtungen enthält.
-
Nach einem bevorzugten Verfahren wird der Behälter vor dem Abfüllen gereinigt, mit den FK oder FKM befüllt, das Restvolumen an Luft vorzugsweise mit Schutzgas, wie zum Beispiel Argon oder Stickstoff, verdrängt, der Behälter verschlossen und optional eine Dispensiereinheit angeschlossen.
-
Vorzugsweise werden die FK oder FKM im Behälter entgast. Hierzu wird ein Vakuum angelegt und anschliessend mit Schutzgas belüftet, und der Vorgang gegebenenfalls ein- oder mehrmals wiederholt.
-
Zur FK-Entnahme wird der Behälter vorzugsweise mit Schutzgas, wie zum Beispiel Stickstoff oder Argon, verbunden. Der Druckausgleich oder die Befüllung des Behälters mit Schutzgas bei der FK-Entnahme kann beispielsweise auch direkt über die Dispensiereinheit erfolgen. Vorzugsweise erfolgt dies jedoch über mindestens eine zweite, separate Öffnung am Behälter, die nicht mit der Einfüll- bzw. Entnahmeöffnung identisch ist. Ein solcher Behälter mit zwei Öffnungen ist beispielsweise in und gezeigt. Der Behälter kann jedoch auch mehr als zwei Öffnungen für FK-Befüllung, FK-Entnahme, Schutzgasbefüllung und/oder Druckausgleich aufweisen,
-
In einer weiteren besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Entnahme von FK oder FKM aus dem Transportbehälter, oder einem festinstallierten Behälter als Teil eines erfindungsgemässen Systems, mittels Druck, Pumpen, oder Druck und Vakuum.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform besitzt der Behälter ein oder mehrere spezifische Kupplungen oder Verbindungsstücke (17), (18) und/oder ein oder mehrere Ein- oder Auslassventile (15), (16), die sich zur Verbindung mit Abfüll- und/oder Entnahmevorrichtungen beim Hersteller, Lieferanten oder Benutzer der FK und FKM eignen. Besonders bevorzugt sind beidseitig absperrbare Schnellkupplungen.
-
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind zwischen der FK-Abfüllvorrichtung und dem Behälter ein oder mehrere Filter oder vergleichbare Vorrichtungen angebracht, die zur Entfernung von Partikeln, Wasser oder Wasserdampf oder anderen Verunreinigungen aus den FK oder FKM beim Abfüllen in den Behälter dienen.
-
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind zwischen der entsprechende Entnahmeöffnung des Behälters und der FK-Entnahmevorrichtung und/oder zwischen der Entnahmeöffnung des Behälters und der Dispensiereinheit ein oder mehrere Filter oder vergleichbare Vorrichtungen angebracht, die zur Entfernung von Partikeln, Wasser, Wasserdampf oder anderen Verunreinigungen aus den FK oder FKM bei der Entnahme aus dem Behälter dienen. Es ist auch möglich, eine Dispensiereinheit zu verwenden, die bereits mit einem oder mehreren geeigneten Filtern versehen ist.
-
Geeignete Filter sind dem Fachmann bekannt, wie zum Beispiel handelsübliche Membranfilter oder Kartuschenfilter. Es können auch mehrere Filter in einer Filtereinheit zusammengefasst werden.
-
Es ist auch möglich, mit geeigneten Mitteln wie zum Beispiel einer Pumpe in Verbindung mit einer Filtereinheit, eine Filtration im Kreislauf zu erzielen. Dabei werden die FK oder FKM mit der Pumpe aus dem Behälter durch die Filtereinheit befördert und anschließend über eine geschlossene Leitung in den Behälter zurückgeführt, und können gegebenenfalls über einen zusätzlichen Anschluss vom Benutzer entnommen werden.
-
Das Füllvolumen der Behälter beträgt vorzugsweise mehr als 0,5 Liter, insbesondere mindestens 1 Liter, besonders bevorzugt mindestens 5 Liter, ganz besonders bevorzugt mindestens 10 Liter. Ferner bevorzugt sind Behälter mit einem Füllvolumen von 10 bis 200 Liter, insbesondere von 10 bis 100 Liter, besonders bevorzugt von 20 bis 50 Liter. Es können jedoch auch Behälter mit einem Füllvolumen von mehr als 200 Liter verwendet werden.
-
Vorzugsweise werden die Behälter vollständig oder weitgehend vollständig, insbesondere zu mehr als 90 % des Füllvolumens, mit den FK oder FKM befüllt. Ein eventuell vorhandenes freies Restvolumen wird vorzugsweise mit Schutzgas aufgefüllt.
-
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung richtet sich auf ein System zum Abfüllen, Transportieren und/oder Aufbewahren, und Entnehmen von Flüssigkristallen (FK) oder Flüssigkristallmischungen (FKM), enthaltend eine Vorrichtung zur Abfüllung und/oder Entnahme von FK oder FKM, sowie einen oder mehrere austauschbare und optional wiederverwendbare Behälter, die zum Zweck der Abfüllung oder Entnahme von FK oder FKM mit dieser Vorrichtung verbunden werden können.
-
Ein solches System ist schematisch und beispielhaft in und in der Seitenansicht gezeigt. Es besteht aus einer Vorrichtung (20) (durchgezogene Linien) und einem oder mehreren austauschbaren Behältern, zum Beispiel einem Behälter (10) gemäss oder (gepunktete Linien). Die Vorrichtung (20) besteht aus einem Aufnahmegefäss oder einem geschlossenen Gehäuse oder einer Halterung (21), in die der austauschbare Behälter (10) eingesetzt werden kann, und die anschliessend optional mit einer Abdeckung (22) oder mit Türen verschlossen werden kann. Zu der Vorrichtung (20) gehören ausserdem Zu- und Ableitungen (23a/b) und (24), die zum Beispiel starr oder flexibel (wie in angedeutet) sein können, und beispielsweise Leitungen aus Metall oder fluorierten Kunststoffen oder ausgekleidete starre oder flexible Leitungen sein können. Die Leitungen (23) und (24) sind optional mit Ventilen (25a/b) und (26) versehen und werden, optional über geeignete Kupplungen oder Verbindungsstücke (27) und (28), mit den Anschlußstutzen des Behälters (10) verbunden werden. Optional weisen die Leitungen (23) und (24) zusätzlich geeignete Kupplungs- oder Verbindungsstücke (29a/b) und (30) auf, zum Beispiel Schnellkupplungen, die eine direkte Verbindung beispielsweise mit weiteren Abfüll- oder Entnahmestationen oder mit einer Vorrichtung zum Befüllen von FK-Anzeigen, oder den Anschluss von zum Beispiel Dispensiereinheiten, Schutzgasleitungen oder Vakuumpumpen ermöglichen.
-
Über die Leitung (24) können definierte Mengen FK oder FKM in den Behälter (10) gefüllt oder aus diesem entnommen werden. Die andere Leitung (23) dient zum Entgasen der FK oder FKM beziehungsweise zum Belüften des Behälters (10) mit Schutzgas oder zum Druckausgleich.
-
Über die Leitung (24), die optionalen Kupplungen (28, 30) und das optionale Auslassventil (26) kann in Verbindung mit einer Füllstandsanzeige, Tauchsonde oder Waage oder einer anderen geeigneten Messvorrichtung eine definierte Menge an FK oder FKM aus dem Behälter kontrolliert entnommen werden.
-
Alternativ oder zusätzlich werden in einer bevorzugten Ausführungsform zur FK-Entnahme eine oder mehrere geeignete Dispensiereinheiten, gegebenenfalls über die Kupplung (30), an die Leitung (24) angeschlossen, wie oben für die Behälter (10) beschrieben.
-
In der Vorrichtung gemäss ist die Schutzgasleitung in zwei getrennte Leitungen (23a) und (23b) verzweigt, wobei Leitung (23a) zur Zufuhr und Leitung (23b) zum Ablassen von Schutzgas bzw. zum Druckausgleich dient (gemäss Pfeilrichtung).
-
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind in Leitung (24), wie in und gezeigt, ein oder mehrere Filter oder Filtereinheiten (31) zwischengeschaltet, wie oben für Behälter (10) beschrieben, die bei FK-Befüllung oder Entnahme zur Reinigung der FK oder FKM dienen (wobei für den Einbau des Filters die jeweilige Flussrichtung des FK-Materials bei FK-Entnahme beziehungsweise FK-Befüllung zu berücksichtigen ist). Optional enthalten auch die Gasleitungen (23a/b) einen oder mehrere Filter.
-
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Gehäuse bzw. Aufnahmegefäss (21), wie in gezeigt, eine geeignete Vorrichtung (32) zur Leckageüberwachung auf.
-
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Vorrichtung (20) oder der Behälter (10), wie in und gezeigt, auf einer Waage (33) montiert, die eine ständige Kontrolle der im Behälter (10) befindlichen FK-Menge ermöglicht.
-
Die Vorrichtung (20) kann stationär oder mobil gestaltet werden. So ist in einer bevorzugten Ausführungsform, wie in und gezeigt, die Vorrichtung (20) auf einem fahrbaren Untersatz (34), zum Beispiel in Form eines Trolleys, angebracht. Es ist auch möglich, die Vorrichtung (20) mobil zu gestalten, indem sie direkt auf Rollen, Kufen oder andere geeignete Hilfsmittel zur Bewegung montiert wird. Dadurch können die Vorrichtungen (20) zwischen verschiedenen Benutzungs-, Produktions- oder Lagerstätten von FK bewegt werden.
-
Die Kontrolle der abgefüllten oder entnommenen FK-Menge kann, wie oben für die Behälter beschrieben, zum Beispiel über die Waage (33) oder andere Messverfahren, oder über eine direkt am oder im Behälter (10) befindliche Füllstandsanzeige bzw. Füllstandsmesseinheit erfolgen.
-
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das System und/oder der Behälter eine Heizvorrichtung auf. Dadurch können die FK oder FKM, wie oben beschrieben, nach Erwärmen im flüssigen oder niedrigerviskosen Zustand leichter abgefüllt und entnommen werden.
-
Optional werden die oben genannten Leitungen, Ventile, Kupplungen, Füllstandsanzeigen, Messvorrichtungen und/oder Dispensiereinheiten der erfindungsgemässen Behälter und Systeme mit einer geeigneten Steuerung und Bedienelementen versehen, um einen automatischen Ablauf und Kommunikation zu den angeschlossenen Anlagen sowie eine automatische Bedienung zu ermöglichen.
-
Die Vorrichtung (20) sowie die austauschbaren Behälter (10) bilden vorzugsweise ein geschlossenes System. Die Vorrichtung (20) kann einerseits beim FK-Hersteller oder FK-Lieferanten und/oder andererseits beim FK-Benutzer wie beispielsweise einem FK-Anzeigenhersteller verbleiben, während der Behälter (10) gegen gleiche oder andere Behälter ausgetauscht und zwischen diesen Orten transportiert werden kann.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Vorrichtung (20) zur FK-Befüllung direkt mit einer Produktionsanlage oder einem Vorratstank für FK oder FKM verbunden. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Vorrichtung (20) zur FK-Entnahme direkt mit einer Produktionsanlage für FK-Anzeigen oder mit einer geeigneten Vorrichtung oder Anlage zur Befüllung von FK-Anzeigen verbunden, zum Beispiel mit einer Vorrichtung zum ODF-Verfahren wie nachfolgend beschrieben. Dadurch können FK oder FKM in einem geschlossenen System ohne Luft- oder Feuchtigkeitskontakt direkt von der FK-Herstellerseite bis zur Benutzerseite befördert werden. Das erfindungsgemässe System kann so zum Beispiel eine Produktionseinheit für FK-Anzeigen automatisch mit FK oder FKM versorgen.
-
Der leere Behälter wird zum FK-Lieferanten oder -Hersteller zurückgegeben, gegebenenfalls demontiert oder gewartet, gereinigt und wieder verwendet, so dass ein Kreislaufsystem ohne Abfall entsteht.
-
Vorzugsweise wird ein erfindungsgemässes System mit einer Vorrichtung (20) und einem entsprechenden Behälter (10) oder einer Serie von entsprechenden Behältern (10) jeweils für nur eine bestimmte Sorte von FK oder FKM verwendet. Dadurch müssen die FK oder FKM nach Verwendung des Systems nicht aus den Leitungen und Anschlußstutzen der Vorrichtung (20) und des Behälters (10) entfernt werden, so dass der Zeit- und Kostenaufwand für die Reinigung der Leitungen entfällt und ausserdem der Verbrauch von teurem FK-Material reduziert wird. Dies ist sowohl unter ökonomischer als auch ökologischer Betrachtung ein weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Behälter und Systeme.
-
Insbesondere bei Verwendung der oben beschriebenen Systeme für eine bestimmte Sorte von FK oder FKM ist es vorteilhaft, den Behälter (10) und die Vorrichtung (20) beispielsweise mit der Bezeichnung des jeweiligen FK-Produkts oder mit weiteren Informationen zu versehen, wie zum Beispiel der Zusammensetzung, technischen Daten, Produktionsdatum, Batch- oder Chargennummer Sicherheitsvorschriften, Gefahrhinweisen, Hinweisen zum Umgang mit dem Produkt, etc.. Hierfür weisen der Behälter (10) und/oder die Vorrichtung (20) vorzugsweise eine entsprechende Kennzeichnung auf, beispielsweise in Form von Barcodes, Etiketten oder Labels oder anderen, zu diesem Zewck geeigneten technischen Vorrichtungen oder Markierungen. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die entsprechende Leitung (24) der Vorrichtung (20) oder der entsprechende Anschlußstutzen (14) des Behälters (10) mit ein oder mehreren geeigneten Kupplungen, Verschlüssen oder Kodiersystemen versehen, die nur mit einem passenden Schlüssel freigegeben oder gesperrt werden können, wie zum Beispiel einer elektronisch, magnetisch oder mechanisch identifizierbaren oder authentifizierbaren Keycard oder einer anderen entsprechenden, für diesen Zweck geeigneten Vorrichtung.
-
Die erfindungsgemässen Behälter und Syteme sind besonders geeignet zur Verwendung vor Ort bei den FK-Benutzern zur Befüllung von FK-Anzeigen, insbesondere zur Befüllung von FK-Anzeigen nach dem sogenannten ODF-Verfahren (engl. ”one drop filling”).
-
FK-Anzeigen bestehen üblicherweise aus zwei planparallen Glassubstraten, auf die transparente Elektrodenschichten, Orientierungsschichten, gegebenenfalls Farbfilter sowie gegebenenfalls weitere dünne Schichten aufgebracht sind. Die Substrate werden durch Abstandshalter in definiertem Abstand von wenigen Mikrometern parallel zueinander gehalten und zum Beispiel an den Rändern durch Kleber fest miteinander verbunden. Der freie Zwischenraum wird mit dem FK-Material gefüllt. Bei der Herstellung von FK-Anzeigeelementen kommen üblicherweise das sogenannte Kapillarfüllverfahren (engl. ”capillary filling”) oder das sogenannte ODF-Verfahren (engl. ”one drop filling”) zum Einsatz. Beim capillary filling wird das FK-Anzeigelement vollständig vorgefertigt, die Restluft zwischen den beiden fest verbundenen Substraten der FK-Anzeige durch Anlegen eines Vakuums entfernt und anschliessend oder gleichzeitig das FK-Material durch Kapillarkräfte zwischen die beiden Substrate eingezogen. Dieser Prozess kann jedoch mehrere Stunden dauern. Beim ODF-Verfahren wird auf die vorgefertigen, jedoch noch nicht miteinander verklebten Substrate der FK-Anzeige das FK-Material in Form von kleinen Tröpfchen aufgebracht, und die Substrate anschliessend miteinander verbunden. Dieses Verfahren ist deutlich schneller als das capillary filling.
-
Das Aufbringen der FK oder FKM im ODF-Verfahren erfolgt zum Beispiel maschinell über entsprechende Vorrichtungen mit mehreren Auslässen, die gleichzeitig mehrere Tröpfchen auf die Substrate aufbringen können. Vorzugsweise ist deshalb ein erfindungsgemässes System so ausgestaltet, dass es mit einer entsprechenden ODF-Vorrichtung vor Ort beim FK-Anzeigenhersteller direkt verbunden werden kann, so dass die FK oder FKM in einem geschlossenen System, optional mit automatischer Bedienung, direkt vom Behälter zu den ODF-Vorrichtungen bzw. auf die Substrate der FK-Anzeigen gebracht werden können.
-
Die Reinigung des Behälters erfolgt beispielsweise durch Vorreinigung mit einem oder mehreren geeigneten Detergenzien, anschliessende Maschinenwäsche mit heissem Wasser und optional einem oder mehreren Detergenzien, sowie optional Spülen mit deionisiertem oder demineralisiertem Wasser und Trocknen. Alternativ oder zusätzlich können zur Reinigung auch organische Lösungsmittel oder andere Materialien verwendet werden.
-
Ausser für FK oder FKM eignen sich die erfindungsgemässen Verfahren, Systeme, Vorrichtungen und Behälter grundsätzlich auch zum Abfüllen, Transportieren, Aufbewahren und Entnehmen von anderen Stoffen oder Stoffgemischen, wie zum Beispiel hochreine Chemikalien oder Stoffe, insbesondere Flüssigkeiten, mit erhöhter Empfindlichkeit gegen Luft, Sauerstoff, Feuchtigkeit, ionische Verunreinigungen etc., insbesondere zur Verwendung in der FK-Industrie.
-
Die erfindungsgemässen Verfahren und Systeme eignen sich auch zum Abfüllen, Transportieren, Aufbewahren und Entnehmen von Zusatz- oder Hilfsstoffen, die den FK oder FKM beigemischt werden, oder von Vorstufen der FK oder FKM. Die Zusatz- oder Hilfsstoffe können auch, zum Beispiel vor Ort beim FK-Anzeigenhersteller, zu den bereits in den erfindungsgemässen Behältern oder Systemen befindlichen FK oder FKM zugegeben werden. Damit können die Eigenschaften der FK oder FKM in verschiedenen Stadien des Abfüll-, Transport-, Lagerungs- und Entnahmevorgangs gezielt verändert werden. Beispiele für solche Zusatzstoffe sind Stabilisatoren, Inhibitoren, oberflächenaktive Substanzen, Weichmacher, Benetzungsmittel, Dispergierhilfsmittel, Verlaufsmittel, Viskositätsminderer, Hydrophobisierungsmittel, Adhäsionsmittel, Fliessmittel, Entschäumungsmittel, Entlüftungs- oder Entgasungsmittel, Verdünner oder Farbstoffe. Die beigemischte Stoffmenge kann zum Beispiel über eine am Behälter oder System befindliche Waage oder andere Messvorrichtungen oder Füllstandsanzeigen wie oben beschrieben kontrolliert werden.
-
Es ist auch möglich, FKM direkt in den erfindungsgemässen Behältern oder Systemen aus entsprechenden Vorstufen wie zum Beispiel FK-Einzelverbindungen und ggf. Zusatzstoffen herzustellen, indem nacheinander oder gleichzeitig definierte Mengen dieser Stoffe in den Behälter abgefüllt werden. Zur Verbesserung der Homogenität der FKM kann der Behälter optional eine geeignete Vorrichtung zum Durchmischen, wie zum Beispiel ein Rührwerk, enthalten. Es ist auch möglich, ein oder mehrere mobile Systeme (20), die zum Beispiel verschiedene FK-Einzelverbindungen und/oder Zusatzstoffe enthalten, nacheinander oder gleichzeitig mit einem zentralen stationären System (20) zu verbinden, welches einen Behälter mit einem Rührwerk aufweist, in den die einzelnen Stoffe aus den mobilen Systemen in definierten Mengen überführt und anschliessend vermischt werden.
-
Es ist auch möglich, mehrere Systeme (20), die verschiedene oder gleiche FK oder FKM oder Zusatzstoffe enthalten, in Reihe oder parallel miteinander und/oder mit ein oder mehreren zentralen Versorgungsleitungen oder -systemen zu verbinden.
-
Besonders bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind folgende:
- – der Behälter besitzt eine oder mehrere verschliessbare Öffnungen, die mit ein oder mehreren spezifischen Kupplungen oder Verbindungsstücken versehen werden können oder versehen sind, welche die Verbindung mit einer Abfüll- oder Entnahmevorrichtung für FK oder FKM ermöglichen,
- – der Behälter besitzt eine oder mehrere verschliessbare Öffnungen, die optional mit ein oder mehreren spezifischen Kupplungen oder Verbindungsstücken versehen werden können oder versehen sind, über die ein Vakuum, Überdruck oder Schutzgasatmosphäre im Behälter erzeugt werden können,
- – das spezifische Kupplungs- oder Verbindungsstück ist Bestandteil einer Dispensier- oder Portioniereinheit oder enthält eine oder mehrere Dispensier- oder Portioniereinheiten,
- – der Behälter besitzt eine oder mehrere verschliessbare Öffnungen, die mit einer oder mehreren Dispensier- oder Portioniereinheit verbunden werden können oder versehen sind, welche die Entnahme einer definierten Menge an FK oder FKM ermöglichen,
- – der Behälter weist ein oder mehrere Tauchrohre auf,
- – der Behälter weist eine Füllstandsanzeige oder Füllstandsmesseinheit auf,
- – der Behälter, das System, die Dispensiereinheit oder die Zu- und/oder Ableitungen weisen ein oder mehrere Durchflussmesser oder Druchflussregler zur Regelung oder Messung der FK-Menge auf,
- – der Behälter, das System und/oder die Abfüll- oder Entnahmevorrichtung weisen ein oder mehrere Filter oder Filtereinheiten auf,
- – die Abfüllung und/oder Entnahme der FK oder FKM in den Behälter oder aus dem Behälter erfolgt unter Schutzgasatmosphäre,
- – der Druckausgleich oder die Zuführung von Schutzgas in den Behälter erfolgt über eine oder mehrere separate Öffnungen, die nicht mit der/den Öffnungen für die Abfüllung oder Entnahme der FK oder FKM identisch sind,
- – die FK oder FKM werden im Behälter nach dem Befüllen entgast,
- – der Behälter wird nach der Entnahme der FK oder FKM gereinigt,
- – der Behälter weist eine oder mehrere Vorrichtungen auf, wie zum Beispiel eine Heizvorrichtung, die beim Abfüll-, Transport-, Lagerungs- oder Entnahmevorgang von FK oder FKM eine Kontrolle der Umweltbedingungen, wie zum Beispiel Druck oder Temperatur, und/oder eine Kontrolle der für diese Vorgänge relevanten FK-Eigenschaften, wie zum Beispiel der Viskosität oder des FK-Phasen- oder Aggregatzustands, ermöglichen.
