DE29923289U1 - Gehäuse für monolithische Chromatographiesäulen und Reaktionssäulen - Google Patents

Gehäuse für monolithische Chromatographiesäulen und Reaktionssäulen

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Description

Titel: Gehäuse für monolithische Chromatographiesäulen und Reaktionssäulen
Beschreibung: Stand der Technik
Chromatographische Trennsäulen für die HPLC und Reaktionssäulen können auch als Monolithen hergestellt werden /DE 199 29 073.3, DE 100 12 615.4/. Eine gute Trennleistung bzw. Produktivität verlangt die randgängigkeitsfreie Einbettung des Monolithen in das Gehäuse. Die in der DE 199 29 073.3 genannte Einbettung mit Hilfe eines Schrumpfschlauches verlangt eine sorgfältige konstruktive Gestaltung, damit eine hohe Wirksamkeit der Kapselung erreicht wird. Bislang sind keine monolithischen Säulen mit der hier vorgestellten Gehäuseausfuhrung kommerziell verfügbar. Nach einem bekannten Verfahren läßt sich ein makroporöser Polymerblock in einem Rohr erzeugen /Petro, M. et al., Anal. Chem., (1996), 68, 315-321/. Die nach diesem Verfahren erzeugte Trennsäule wurde für die Trennung von Polymergemischen eingesetzt. Problematisch ist aber die Randgängigkeit des Lösemittels durch Schrumpfen des Polymers bei der zwangsläufig in der üblichen Gradientenchromatogrphie auftretenden wechselnden Zusammensetzung der mobilen Phase.
Beschreibung der konstruktiven Lösung
Die oben geschilderte Problematik kann durch die hier beschriebene Kapselung des Monolithen mit Hilfe eines lösemittelresistenten Schrumpfschlauches gelöst werden.
Eine konstruktive Ausfuhrungsform des hier beschriebenen Gehäuses ist in Abbildung 1 zu sehen. Der Monolith wird mit einem Schrumpfschlauch umhüllt. Zur Abdichtung der Manteloberfläche des Monolithen kann wahlweise eine plastisch verformbare Dichtungslage oder ein bei Wärmeeinwirkung schmelzendes Dichtungsmaterial zusätzlich auf die Monolithmantelfläche aufgebracht werden. Damit ein Abknicken des geschrumpften Schrumpfschlauches am Monolithen verhindert wird, wird zum Erreichen eines fließenden Überganges zwischen den verschiedenen Durchmessern von Monolithen und Verschraubungen ein kegelförmiges Übergangsstück eingebracht. Der aufgebrachte Schrumpfschlauch besitzt nur eine geringe Druckfestigkeit, so daß eine weitere Druckkräfte aufnehmende Abstützung erforderlich ist, damit die in der HPLC üblichen Drücke von bis zu 15 MPa beherrscht werden können. Diese Abstützung läßt sich vorteilhafterweise aus faserverstärkten Materialien erzeugen. Dabei kommen sowohl einzelne Fäden als Schnüre wie auch Fasermatten zum Einsatz. Beide können durch Wickelverfahren oder durch Auflegetechnik auf den schrumpfschlauchummantelten Monolithen aufgebracht werden.
Von besonderem Vorteil ist es, die für die Fluidfuhrung notwendigen Anschlüsse mit in die Gewebestruktur einzubinden und alle Komponenten mit einem Füllmaterial form- und
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kraftschlüssig zu verbinden. Hierzu sind aushärtende Polymere, Metalle sowie keramische Materialien geeignet.
Als besonders vorteilhaft erweist es sich bei dieser Konstruktion, daß alle mit dem Fluid in Kontakt kommenden Bauteile aus inertem Material bestehen. Die Inertheit der eingesetzten Konstruktionsmaterialien ist bei chromatographischen Trennprozessen von besonderer Wichtigkeit, da Sorption an unspezifischen Stellen vermieden werden muß. Dies könnte zu Peakverbreiterungen und unerwünschtem Tailing führen, wodurch die Trennschärfe und damit die Leistung der Trennsäule sinkt. Die Verwendung eines Schrumpfschlauches aus Polytetrafluorethylen (PTFE) in Kombination mit Anschlüssen aus Polyetheretherketon (PEEK), PTFE oder hochlegierten Stählen ist eine bevorzugte Ausfuhrungsform des hier vorgestellten Gehäuses.
Antrag auf Eintragung eines Gebrauchsmusters Datum: 06.04.2000
Erfinder:
PD Dr.-Ing. Ulrich Kunz Prof. Dr.-Ing. Ulrich Hoffmann
Wilhelm-Raabe-Straße 9 Maistieg 8
D-3 7520 Osterode D-3 7154 Northeim
Dipl.-Ing. Carsten Altwicker Dipl.-Ing. Uwe Limbeck
Adolf-Reichwein-Straße 12a Oberlandsweg 5
D-59192 Bergkamen D-26670 Hollen
Titel: Gehäuse für monolithische Chromatographiesäulen und Reaktionssäulen Schutzansprüche:
1. Gehäuse für monolithische Chromatographiesäulen und Reaktionssäulen, dadurch gekennzeichnet, daß eine randgängigkeitsfreie Kapselung mit Hilfe eines lösemittelresistenten Schrumpfschlauches erzeugt wird, wobei die Enden des geschrumpften Schlauches über den Trägerstab hinausragen oder der Schrumpfschlauch bündig mit den Stirnflächen des Trägerstabes abschließt, so daß die Montage von Hochdruck- und/oder HPLC-Anschlüssen möglich ist.
2. Gehäuse für monolithische Chromatographiesäulen und Reaktionssäulen nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der mit Schrumpfschlauch eingekapselte Monolith zur Steigerung der mechanischen Festigkeit mit einem Fasermaterial und/oder einem Faserverbundwerkstoff umgeben wird, und daß der so vorbereitete Stab mit Hilfe eines Füllmaterials in einem Gehäuse druckfest eingebettet wird.
3. Gehäuse fur monolithische Chromatographiesäulen und Reaktionssäulen nach einem der Ansprüche 1 bis 2 oder einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrumpfschlauch aus einem lösemittelresistenten Material besteht wie Polyolefinen, halogenierten Polyolefinen, Polytetrafluorethylen, Polyethylen, Fluorethylenpropylen, Polypropylen und/oder einer Kombination dieser Werkstoffe und Schrumpfraten von 1:1,1 bis 1:10, vorzugsweise von 1:2 bis 1:5 aufweist.
4. Gehäuse für monolithische Chromatographiesäulen und Reaktionssäulen nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
daß der Schrumpfschlauch mit einer Lage eines bei der Schrumpftemperatur schmelzenden Material kombiniert wird, in der Form, daß sich dieses beim Schrumpfen schmelzende Material dicht und randgängigkeitsfrei an den porösen Trägerstab anlegt, oder daß zwischen Schrumpfschlauch und Monolithen eine plastisch verformbare nicht schmelzende Lage aufgebracht wird.
5. Gehäuse für monolithische Chromatographiesäulen und Reaktionssäulen nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung mit Fasermaterial aus Lagen einzelner Fasern, gedrehten, geflochtenen, gewebter, gestrickter oder anders miteinander verbundenen Einzelfasern besteht, und daß diese Umhüllung durch Wicklungstechnik auf den mit Schrumpfschlauch eingekapselten Stab erfolgt.
6. Gehäuse für monolithische Chromatographiesäulen und Reaktionssäulen nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern aus Glas, Kohlenstoff, Polymeren, Naturfasern, Aramiden, keramischen Materialien oder Mineralien bestehen.
7. Gehäuse für monolithische Chromatographiesäulen und Reaktionssäulen nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das die Fasern umgebende Füllmaterial aus Polymeren, Metallen, Keramiken und/oder Kombinationen dieser Materialen besteht.
8. Gehäuse für monolithische Chromatographiesäulen und Reaktionssäulen nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die am Schrumpfschlauch angebrachten Anschlüsse, welche aus Metallen oder Polymeren bestehen können, kraft- und formschlüssig mit dem Monolithen, dem Fasermaterial und dem Füllmaterial sowie dem Schutzrohr zu einem Bauteil gefügt werden.
9. Gehäuse für monolithische Chromatographiesäulen und Reaktionssäulen nach einem der Ansprüche 1 bis 8 oder einem der Ansprüche 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse aus Polymeren, faserverstärten Polymeren, Metallen, Gläsern, Keramiken und/oder Kombinationen dieser Materialien besteht.
10. Gehäuse für monolithische Chromatographiesäulen und Reaktionssäulen nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder dem Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die druckfeste Ummantelung der Bauteile Monolith, Schrumpfschlauch, Anschlüsse im

Claims (11)

1. Gehäuse für monolithische Chromatographiesäulen und Reaktionssäulen, dadurch gekennzeichnet, daß eine randgängigkeitsfreie Kapselung mit Hilfe eines lösemittelresistenten Schrumpfschlauches erzeugt wird, wobei die Enden des geschrumpften Schlauches über den Trägerstab hinausragen oder der Schrumpfschlauch bündig mit den Stirnflächen des Trägerstabes abschließt, so daß die Montage von Hochdruck- und/oder HPLC-Anschlüssen möglich ist.
2. Gehäuse für monolithische Chromatographiesäulen und Reaktionssäulen nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der mit Schrumpfschlauch eingekapselte Monolith zur Steigerung der mechanischen Festigkeit mit einem Fasermaterial und/oder einem Faserverbundwerkstoff umgeben wird, und daß der so vorbereitete Stab mit Hilfe eines Füllmaterials in einem Gehäuse druckfest eingebettet wird.
3. Gehäuse für monolithische Chromatographiesäulen und Reaktionssäulen nach einem der Ansprüche 1 bis 2 oder einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrumpfschlauch aus einem lösemittelresistenten Material besteht wie Polyolefinen, halogenierten Polyolefinen, Polytetrafluorethylen, Polyethylen, Fluorethylenpropylen, Polypropylen und/oder einer Kombination dieser Werkstoffe und Schrumpfraten von 1 : 1,1 bis 1 : 10, vorzugsweise von 1 : 2 bis 1 : 5 aufweist.
4. Gehäuse für monolithische Chromatographiesäulen und Reaktionssäulen nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrumpfschlauch mit einer Lage eines bei der Schrumpftemperatur schmelzenden Material kombiniert wird, in der Form, daß sich dieses beim Schrumpfen schmelzende Material dicht und randgängigkeitsfrei an den porösen Trägerstab anlegt, oder daß zwischen Schrumpfschlauch und Monolithen eine plastisch verformbare nicht schmelzende Lage aufgebracht wird.
5. Gehäuse für monolithische Chromatographiesäulen und Reaktionssäulen nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung mit Fasermaterial aus Lagen einzelner Fasern, gedrehten, geflochtenen, gewebter, gestrickter oder anders miteinander verbundenen Einzelfasern besteht, und daß diese Umhüllung durch Wicklungstechnik auf den mit Schrumpfschlauch eingekapselten Stab erfolgt.
6. Gehäuse für monolithische Chromatographiesäulen und Reaktionssäulen nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern aus Glas, Kohlenstoff, Polymeren, Naturfasern, Aramiden, keramischen Materialien oder Mineralien bestehen.
7. Gehäuse für monolithische Chromatographiesäulen und Reaktionssäulen nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das die Fasern umgebende Füllmaterial aus Polymeren, Metallen, Keramiken und/oder Kombinationen dieser Materialen besteht.
8. Gehäuse für monolithische Chromatographiesäulen und Reaktionssäulen nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die am Schrumpfschlauch angebrachten Anschlüsse, welche aus Metallen oder Polymeren bestehen können, kraft- und formschlüssig mit dem Monolithen, dem Fasermaterial und dem Füllmaterial sowie dem Schutzrohr zu einem Bauteil gefügt werden.
9. Gehäuse für monolithische Chromatographiesäulen und Reaktionssäulen nach einem der Ansprüche 1 bis 8 oder einem der Ansprüche 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse aus Polymeren, faserverstärten Polymeren, Metallen, Gläsern, Keramiken und/oder Kombinationen dieser Materialien besteht.
10. Gehäuse für monolithische Chromatographiesäulen und Reaktionssäulen nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder dem Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die druckfeste Ummantelung der Bauteile Monolith, Schrumpfschlauch, Anschlüsse im Spritzgußverfahren oder durch Wickeltechnik erzeugt wird, wobei auf ein Gehäuse verzichtet werden kann.
11. Gehäuse für monolithische Chromatographiesäulen und Reaktionssäulen nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Monolith direkt mit einem lösemittelresistenten Polymer im Spritzgußverfahren oder durch Wickeltechnik druckfest gekapselt wird.
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