DE19913601C1 - Apparatus for transporting or discharging hydrophilic liquids has hydrophobic peaks or recesses on the side facing the liquid - Google Patents

Apparatus for transporting or discharging hydrophilic liquids has hydrophobic peaks or recesses on the side facing the liquid

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Abstract

Apparatus for transporting or discharging hydrophilic liquids has peaks or recesses on the side facing the liquid. The distance between the peaks is 0.1-200 microns and the height of the peaks is 0.1-100 microns. The peaks are hydrophobic.

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zum verlustfreien Transport oder Entleeren von hydrophilen Flüssigkeiten. The present invention is an apparatus and method for lossless transport or emptying of hydrophilic liquids.

Beim Transportieren, Lagern und Entleeren von Flüssigkeiten kommt es durch die Benetzung des Transport- oder Lagerbehältnisses zur Anhaftung der zu transportierenden Flüssigkeit am Behältnis. During transport, storage and discharge of liquids occurs by the wetting of the transport or storage container for the adhesion of the transported liquid on the container. Dabei sind nicht nur die Verluste der Flüssigkeiten von relevant sondern insbesondere die für die Reinigung benötigte Zeit und die durch den Reinigungsvorgang entstehenden Kosten. Here, not only the loss of fluids from relevant but specifically required for the cleaning time and the costs arising from the cleaning process. Es ist daher sowohl ökonomisch als auch ökologisch wünschenswert, Flüssigkeiten möglichst verlustfrei zu transportieren. It is therefore both economically and environmentally desirable to transport liquids loss as possible.

Es sind verschiedene technische Lösungen bekannt, um die Benetzung von Oberflächen zu verringern. There are known various technical solutions to reduce the wetting of surfaces.

So haben die Hersteller von Polymerfolien oder Polymerplatten versucht, dieses Problem zu lösen, indem sie möglichst glatte Oberflächen erzeugen und diese Oberflächen entweder extrem hydrophob oder extrem hydrophil gemacht haben. So the manufacturers of polymer films or polymer sheets have tried to solve this problem by producing as smooth as possible surfaces and have made these surfaces either extremely hydrophobic or extremely hydrophilic.

Beispiele hierfür sind Oberflächen aus dem extrem hydrophoben Teflon oder die extrem hydrophilen "No-drop-Beschichtungen", auf denen Wasser tropfenfrei ablaufen kann. Examples are surfaces made of extremely hydrophobic Teflon or the extremely hydrophilic "no-drop coatings" from which water can drain without dripping.

Die CH-PS-26 82 58 beschreibt wasserabstoßende Oberflächen, die mit Wasser einen Kontaktwinkel über 120° aufweisen. The CH-PS-26 82 58 describes water-repellent surfaces which exhibit a contact angle with water exceeds 120 °. Sie werden gewonnen durch Aufbringen von Pulvern wie Kaolin, Talkum, Ton oder Silikagel auf einer Unterlage, wobei das Pulver zuvor hydrophobiert wird durch organische Siliciumverbindungen. They are obtained by applying powders such as kaolin, talc, clay or silica gel on a support, wherein the powder is preliminarily hydrophobized by organic silicon compounds. Die Aufbringung erfolgt zusammen mit härtbaren Harzen oder aus Lösungen mit organischen Lösungsmitteln. The application is performed together with curable resins or from solutions with organic solvents.

Die US-P-3,354,022 beschreibt eine wasserabstoßende Oberfläche mit Erhöhungen und Vertiefungen und einem Luftgehalt von mindestens 60%, bei der sich ein Oberflächenkontaktwinkel von mehr als 90° einstellt. The US-P-3,354,022 describes a water-repellent surface with peaks and valleys and an air content of at least 60%, in which a surface contact angle of more than 90 ° is established.

Die JP-A-62-191447 beschreibt ein Verfahren, um die Wasserabstoßung einer Oberfläche zu erhöhen. The JP-A-62-191447 describes a method to increase the water repellency of a surface. Dazu wird ein Plasmapolymerfilm aufgetragen, dieser durch Ätzen angerauht und ein zweiter Plasmapolymerfilm aufgetragen. For this, a plasma polymer film is applied, this roughened by etching and a second plasma polymer film applied.

Die JP-A-3-174279 (Abstract) beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von matten, dekorativen Oberflächen auf Bögen oder Folien. The JP-A-3-174279 (Abstract) describes a process for the production of matt, decorative surfaces on sheets or films. Sie werden hergestellt durch Lacke, die mittels ionisierender Strahlen angehärtet und in welche in nicht spezifizierter Weise nicht näher spezifizierte Muster aufgeprägt werden. They are prepared by lacquers, which are cured by means of ionizing radiation and in which unspecified patterns in an unspecified way imprinted. Sie werden dann durch weitere Bestrahlung völlig ausgehärtet. You will then be fully cured by further irradiation.

Die WO-A-96/04123 beschreibt selbstreinigende Oberflächen von Gegenständen, die eine künstliche Oberflächenstruktur aus Erhebungen und Vertiefungen aufweisen, wobei der Abstand zwischen den Erhebungen im Bereich von 5 bis 200 µm und die Höhe der Erhebungen im Bereich von 5 bis 100 µm liegen. WO-A-96/04123 describes self-cleaning surfaces of objects having an artificial surface structure of elevations and depressions, with the distance between the elevations is in the range of 5 to 200 microns and the height of the elevations is in the range of 5 to 100 .mu.m ,

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit der sich hydrophile Flüssigkeiten verlustfrei transportieren, lagern und entleeren lassen. The object of the present invention is to provide an apparatus, with which hydrophilic liquids transported without loss, and can store empty. Gelöst wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen zum verlustfreien Transport oder Entleeren von hydrophilen Flüssigkeiten sind dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung auf der der Flüssigkeit zugewandten Seite Erhebungen und Vertiefungen aufweist, wobei der Abstand zwischen den Erhebungen im Bereich von 0,1 bis 200 µm und die Höhe der Erhebungen im Bereich von 0,1 bis 100 µm liegt und zumindest die Erhebungen hydrophob sind. The object is achieved by an apparatus having the features of claim 1. The devices according to the invention for lossless transport or emptying of hydrophilic liquids are characterized in that the device comprises on the side facing the liquid side elevations and depressions, with the distance between the elevations in range of 0.1 to 200 micrometers and the height of the elevations is in the range of 0.1 to 100 microns, and at least the protrusions are hydrophobic.

Typischerweise sind die erfindungsgemäßen Vorrichtungen auf der der Flüssigkeit zugewandten Seite gewölbt, so daß diese gewölbte Fläche ein Innenvolumen abgrenzt. Typically, devices of the invention are curved on the side facing the liquid side, so that these curved surface defining an internal volume. Vorzugsweise sind die Vorrichtungen konkav gewölbt. Preferably, the devices are concavely curved.

Bei den erfindungsgemäßen Vorrichtungen kann es sich um Rohre oder Rinnen handeln, durch die die hydrophile Flüssigkeit hindurch transportiert wird, um von einem Punkt A zu einem Punkt B zu gelangen. In the inventive devices, it may be pipes or channels, through which the hydrophilic liquid is transported through to get from point A to a point B. Es kann sich auch um einen Löffel oder um eine Kelle handeln, mit der eine hydrophile Flüssigkeit aus einem Vorrat entnommen und an einen anderen Ort transportiert werden kann. It may also be a spoon or a scoop, with which can be taken from a hydrophilic liquid from a reservoir and transported to another location. In diesem Fall ist es besonders vorteilhaft, wenn alle mit der Flüssigkeit in Kontakt kommenden Seiten der Vorrichtung die erfindungsgemäßen Erhebungen und Vertiefungen aufweisen. In this case it is particularly advantageous if all having the liquid-contacting sides of the device according to the invention elevations and depressions.

Auch eine Schale, ein Tank oder ein Kanister in dem Flüssigkeiten aufbewahrt werden können, sind Gegenstand der Erfindung. Also, a shell, a tank or canister may be stored in the liquids, are the subject of the invention. Diese können durch Ausgießen entleert werden, wobei aufgrund der besonderen Oberflächenstruktur keine Reste der Flüssigkeit an den Vorrichtungen haften bleiben. These can be emptied by pouring out, and because of the special surface structure of any remnants of the liquid stick to the devices. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch ein Trichter sein, der während des Umfüllens einer Flüssigkeit verwendet wird. The inventive device can also be a hopper which is used during the transfer of a liquid. Alle diese Vorrichtungen haben den Vorteil, daß die Flüssigkeiten nicht haften bleiben, so daß zum Einen Verluste vermieden werden und zum Anderen Reinigungsschritte entfallen, so daß die erfindungsgemäßen Vorrichtungen besser für den wechselnden Transport verschiedenster Flüssigkeiten eingesetzt werden können. All of these devices have the advantage that the liquids do not stick, thus avoiding to a loss and accounts for other purification steps, so that devices of the invention can be used better for the changing transport liquids verschiedenster the advantage. Geeignete hydrophile Flüssigkeiten sind z. Suitable hydrophilic liquids are, for. B. Wasser, wässrige Lösungen, wässrige Suspensionen oder Dispersionen. As water, aqueous solutions, aqueous suspensions, or dispersions. Besonders geeignet sind viskose Flüssigkeiten, die bei herkömmlichen Vorrichtungen aufgrund der Anhaftung nur mit Schwierigkeiten transportiert werden können. Particularly useful are viscous liquids which can be transported in conventional devices due to attachment with difficulty. Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen können zum Transport, zur Lagerung, zur Applikation und Dosierung von Flüssigkeiten, insbesondere von kleinen Flüssigkeitsmengen verwendet werden. The devices of the invention can be used for transportation, storage, for application and dosage of liquids, especially of small amounts of liquid.

Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen weisen bevorzugt einen Kontaktwinkel von über 150° mit der Flüssigkeit auf. The devices of the invention preferably have a contact angle of about 150 ° with the liquid.

Derartige Vorrichtungen lassen sich herstellen entweder dadurch, daß die Oberflächenstrukturen bereits bei der Herstellung beispielsweise aus hydrophoben Polymeren geschaffen werden oder erst nachträglich geschaffen werden, und zwar entweder durch nachträgliches Prägen oder Ätzen oder durch Aufkleben eines Pulvers aus den hydrophoben Polymeren. Such devices can be prepared either by the fact that the surface structures are created during the manufacture, for example, from hydrophobic polymers or afterwards to be created, either by subsequent stamping or etching, or by adhering a powder of the hydrophobic polymers. Schließlich ist es möglich, derartige Oberflächen von Vorrichtungen zu schaffen durch nachträgliches haltbares Hydrophobieren von zuvor hergestellten Vorrichtungen mit den gewünschten Strukturen. Finally, it is possible to provide such surfaces of devices by subsequent permanent hydrophobizing of previously prepared devices with desired structures. Eine Möglichkeit zum nachträglichen haltbaren Hydrophobieren ist die nachträgliche Silanisierung von zuvor hergestellten Oberflächen mit den gewünschen Strukturen. One possibility for subsequent durable water repellent treatment is the subsequent silanization of preliminarily prepared surfaces having the desired structures. Eine Silanisierung kann auf allen Materialien erfolgen, die von Natur aus hydrophil sind, aber in der Lage sind, mit den reaktiven Gruppen der Silane zu reagieren, so daß letztendlich die Oberfläche aus den hydrophoben Resten der Silane besteht. Silanization can be performed on all materials, which are hydrophilic in nature, but are able to react with the reactive groups of the silanes so that finally, the surface of the hydrophobic radicals of the silanes.

Um die gewünschten Oberflächenstrukturen bereits bei der Herstellung aus hydrophoben Materialien zu schaffen, können die Gegenstände von vornherein in Formen hergestellt werden, die das Negativ der gewünschten Oberflächenstruktur aufweisen. In order to create the desired surface structures already in the preparation from hydrophobic materials, the articles can be made from the outset in forms which have the negative of the desired surface structure. Weiterhin ist es möglich, die hydrophoben Polymere in Form von Lösungen und/oder Dispersionen aufzutragen, die beim Antrocknen und Abbinden zu den gewünschten Oberflächenstrukturen führen. It is also possible that hydrophobic polymers in the form of solutions and / or dispersions applied which lead during drying and setting of the desired surface structures. Derartige Strukturen entstehen bei spielsweise aus selbstorganisierenden Polymeren oder unter Bedingungen, wie sie von der Herstellung von Mattlackoberflächen prinzipiell bekannt sind. Such structures result in play, of self-assembling polymers, or under conditions as they are in principle known from the manufacture of matt lacquer surfaces.

Sofern es nicht möglich oder nicht erwünscht ist, die gewünschten Oberflächenstrukturen von vornherein zu schaffen, kann dies auch nachträglich geschehen, und zwar beispielsweise durch nachträgliches Prägen oder Ätzen. Unless it possible or not desired to provide the desired surface structures from the beginning, this can also be done later, and for example by subsequent stamping or etching. Das Prägen kann beispielsweise durch geheizte oder heizbare Prägestempel erfolgen. The embossing can be effected by heated or heatable die. Das Ätzen kann erfolgen mit den bekannten Mitteln der chemischen Ätzung oder durch physikalische Methoden wie der Ionenätzung mit Sauerstoff oder anderen Bestrahlungen, die zu einer Aufrauhung der Oberfläche und einer damit erfindungsgemäß brauchbaren Oberflächenstruktur führen. The etching can be done with the known means of chemical etching or by physical methods such as ion etching with oxygen or other radiation treatments that lead to a roughening of the surface and thus useful in this invention surface structure.

Weiterhin hat sich gezeigt, daß es auch möglich ist, die gewünschte Oberflächenstruktur zu erhalten durch Aufkleben eines Pulvers aus den hydrophoben Polymeren. Furthermore, it has been found that it is also possible to obtain the desired surface structure by sticking a powder of the hydrophobic polymers. Pulver von hydrophoben Polymeren mit der gewünschten Korngröße sind erhältlich. Powders of hydrophobic polymers with the desired grain size are available. Optimale Ergebnisse werden aber nur erzielt, wenn man Pulver einsetzt mit relativ enger Korngrößenverteilung. Optimal results are only achieved when using powders with relatively narrow particle size distribution.

Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen lassen sich in vielen Bereichen einsetzen. The devices of the invention can be used in many areas. Beispielsweise können die Vorrichtungen als Pipettenspitzen zum Dosieren von kleinen Flüssigkeitsmengen in der Biotechnologie eingesetzt werden so um kleine Flüssigkeitsmengen verschiedener Zusammensetzung ohne Wechsel der Pipettenspitze zu pipettieren. For example, the devices can be used as pipette tips for dispensing small amounts of liquid in biotechnology so pipetting small quantities of liquid of different composition without changing the pipette tip.

Als ein weiteres Beispiel könnten die erfindungsgemäßen Vorrichtungen auch zur Messung von Niederschlagsmengen eingesetzt werden. As another example, the inventive devices could also be used to measure rainfall. Aufgrund der besonderen Oberflächenstruktur der Vorrichtung kommt es nicht zum Anhaften von Flüssigkeiten aus der Luft, beispielsweise im Falle von Nebel, so daß eine exaktere Messung entsprechender Niederschlagsmengen möglich ist. Due to the special surface structure of the device, it does not come to adhere liquids from the air, for example in the case of fog, so that a more accurate measurement of appropriate precipitation is possible.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich auch zum Transport von hochviskosen hydrophilen Klebstoffzubereitung oder Vorstufen davon durch Rohre im Rahmen des Herstellungsprozesses. The inventive device is also suitable for the transport of highly viscous hydrophilic adhesive preparation or precursors thereof through pipes during the manufacturing process.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum verlustfreien Transport oder Entleerung von hydrophilen Flüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet , daß die Vorrichtung auf der der Flüssigkeit zugewandten Seite Erhebungen und Vertiefungen aufweist, wobei der Abstand zwischen den Erhebungen im Bereich von 0,1 bis 200 µm und die Höhe der Erhebungen im Bereich von 0,1 bis 100 µm liegt und zumindest die Erhebungen hydrophob sind. 1. A device for lossless transport or emptying of hydrophilic liquids, characterized in that the device comprises on the side facing the liquid side elevations and depressions, with the distance between the elevations is in the range of 0.1 to 200 micrometers and the height of the elevations in range of 0.1 to 100 microns, and at least the protrusions are hydrophobic.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Flüssigkeit zugewandte Seite konkav gewölbt ist. 2. Device according to claim 1, characterized in that the liquid-facing side is concavely curved.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um ein Rohr, eine Rinne, einen Löffel, eine Schale, einen Tank, einen Kanister oder einen Trichter handelt. 3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that it is a tube, a channel, a spoon, a bowl, a tank, a canister, or a funnel.
4. Verfahren zum verlustfreien Transport von hydrophilen Flüssigkeiten, wobei die Flüssigkeit durch eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 transportiert wird. 4. A method for lossless transport of hydrophilic liquids, wherein the liquid is transported through a device according to one of claims 1 to. 3
5. Verfahren zum verlustfreien Entleeren von hydrophilen Flüssigkeiten, wobei die Flüssigkeit aus einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 entleert wird. 5. A method for lossless emptying of hydrophilic liquids, wherein the liquid is discharged from an apparatus according to any one of claims 1 to. 3
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit viskos ist. 6. The method of claim 4 or 5, characterized in that the liquid is viscous.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit wäßrig ist. 7. The method according to any one of claims 4 to 6, characterized in that the liquid is aqueous.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit eine Suspension oder Dispersion ist. 8. A method according to any one of claims 4 or 7, characterized in that the liquid is a suspension or dispersion.
9. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zur Applikation und Dosierung von Flüssigkeiten. 9. Use of the device according to one of claims 1 to 3 for the application and dosage of liquids.
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