EP1404508A1 - Body with improved surface properties - Google Patents

Body with improved surface properties

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EP1404508A1
EP1404508A1 EP02754241A EP02754241A EP1404508A1 EP 1404508 A1 EP1404508 A1 EP 1404508A1 EP 02754241 A EP02754241 A EP 02754241A EP 02754241 A EP02754241 A EP 02754241A EP 1404508 A1 EP1404508 A1 EP 1404508A1
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EP
European Patent Office
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structuring
structures
body according
surface structuring
elevations
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Withdrawn
Application number
EP02754241A
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German (de)
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Bernd Späth
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Individual
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Definitions

  • the described invention relates to a body with surfaces which are equipped with structures according to the invention and thus have improved properties.
  • those surfaces that can come into contact with both fluid and solid media, as well as soiled / contaminated with any materials and particles, or can be contaminated or covered in some other way.
  • surfaces are described that are improved by special structuring as well as by combinations of materials, surface changes and other shape, material and function-changing measures in such a way that the surfaces have advantages, both in the area of aerodynamic and hydrodynamic frictional resistances (reduction of turbulence and influence) of flow stalling or flow separation behavior), as well as in the area of movement on the respective subsurface or in the respective medium, in addition to this, the surface is both optimized in its function / possibly. safer to use and pollution / icing is also reduced.
  • Describe surface structures that are defined both in terms of size and in terms of application to very specific applications or forms of expression. In addition, they are also limited to specific areas of application (vehicles, aircraft, etc.), especially practically exclusively to interfere with the surface, and here in particular to properties that reduce friction, e.g. to increase speeds or reduce the amount of energy to be used. Compared to the surface according to the invention, other surfaces, especially those with structures, have many disadvantages.
  • the invention is based on the object of describing a novel surface that covers at least part of the
  • a body has a plurality of surfaces which can come into contact with different media
  • the first surface structuring being adapted to a first medium which comes into contact with the first surface
  • a second surface is provided with a second surface structuring in the micrometer range and / or in the nanometer range, the second
  • first medium and the second can be the same medium or different media of the same phase (liquid, solid, gaseous), for example both media can be a liquid of the same or different viscosity, a gas or a solid .
  • first medium and the second can be the same medium or different media of the same phase (liquid, solid, gaseous), for example both media can be a liquid of the same or different viscosity, a gas or a solid .
  • both friction-reducing properties with one or more different fluid media , possibly even with different flow rates and even different flow directions, as well as certain self-cleaning properties with regard to different media.
  • the self-cleaning support surface can be designed on the same object, but different surface areas, both hydrophobically and lipophobically, in order to be able to best perform the desired tasks.
  • the surface according to the invention can also take on tasks other than self-cleaning, such as, for example, facilitating the prevention of the depositing and sticking of heavier materials on the bottom of objects (for example containers), as well as the pouring out of the inventive combination with corresponding direction-oriented structures Improve, lighten and also accelerate materials or take away deposited material on the side walls again.
  • the present invention describes surfaces with arrangements according to the invention of structures which can have both friction-reducing and self-cleaning surface properties, and Flow velocities and flow directions can be influenced by specific characteristics, and can also delay or, if necessary, accelerate the transition from laminar to turbulent flows, and can be formed in any combination of structures designed according to their tasks.
  • the surfaces according to the invention have further advantages. Depending on the application, they can be used for the exchange of fluid media, for example for selective throughput processes.
  • the surfaces according to the invention can be equipped in a special form with functionalized surface structures or materials.
  • the combination of directional and non-directional structures offers further advantages: In special forms, there is the possibility of using, supplementing and improving the respective advantages and areas of application of the individual structures by means of the other structure.
  • the function of the friction-reducing surface can be improved with the help of the self-cleaning surface in such a way that the friction-reducing surface structure can be protected from dirt and deposits by the self-cleaning surface structure, so that the function can be guaranteed and maintained even under the influence of contaminating fluids .
  • the self-cleaning surface structure in combination with the friction-reducing surface structure can be optimized, for example, to the extent that the cleaning substances, e.g. water etc., can be directed through the direction-influencing, friction-reducing surface structure to where optimal cleaning is guaranteed or also takes place.
  • the advantages of the surfaces according to the invention are very diverse, they make it possible to assign new application possibilities to surfaces and objects, and to improve and expand previous applications.
  • This invention can be applied to all surfaces of objects, in particular those surfaces which are subjected to frictional resistance during movement, for example due to air friction (gas mixture) or liquid friction (water), but also due to frictional processes on, on or with solids, or any combination of these aggregate states , or combinations of mixtures or mixtures of the same aggregate states.
  • This invention is to achieve improved frictional resistance values, particularly in the case of static and sliding friction processes, or any combination of these types of friction with one another. Furthermore, this invention includes the reduction or otherwise influencing all occurring sliding friction effects with, between moving bodies with moving or non-moving materials / media, and between all non-moving bodies with moving materials / media.
  • An important part of the surfaces according to the invention are the various forms of self-cleaning structures, which can be designed in different design variations (shape, size, material, coating, etc.) due to special microstructures, mainly in the form of undirected elevations or depressions or elevations and depressions eg in the form of nubs.
  • these structures have the property, under certain conditions (correct size of the structures, spacing of the elevations or depressions from one another, as well as the correspondingly adjusted heights of the elevations in relation to the spacing, and the correct choice of material, suitable for the contaminating media to be expected and cleaning fluids, etc.) with the respective corresponding, mainly fluid media (eg water), with the help of which self-cleaning is to be promoted, among other things to form very low wettability values, in particular visible through large contact angles / contact angles.
  • fluid media eg water
  • contaminating particles e.g. dirt particles
  • the contact surface boundary layer
  • the contaminating particle (s) are larger due to water drops with which he / she comes into contact during the cleaning process
  • the surface according to the invention can also be supplemented by a targeted increase (corresponding combination with the friction-reducing, flow-influencing, speed-increasing variant of the surface according to the invention) of the speed, the friction, and the energy with which the medium which supports the cleaning to the self-cleaning Surface structure strikes, so the cleaning effect can be used, improved, and even made possible in individual application forms.
  • micro-structured, self-cleaning surfaces In contrast to normal smooth surfaces, certain types of micro-structured, self-cleaning surfaces ideally reach a contact angle / contact angle with a value of up to 160 ° (with wax-like substances). These extremely hydrophobic surfaces are called ultraphobic. A contact angle of 0 degrees means complete wetting, an angle of 180 degrees completely non-wetting. These microstructured surfaces have special, hemispherical, lenticular or knob-shaped structures, which
  • suitable hydrophobic measures e.g. anionic, cationic, amphoteric, nonionic surface-active compounds
  • microstructures described below mainly refer to the area ⁇ 1 mm, the rib structures in the ⁇ m range, the microstructures to prevent contamination, contamination, icing, etc. however, can still be considerably smaller, ie the smallest structures reach into the nano range depending on the application.
  • microstructured surfaces In existing applications, the use of microstructured surfaces is always specifically designed for a specific function in a specific medium, e.g. Reduced friction with air or reduced friction with water.
  • the microstructured surfaces used are usually made of a very specific, mostly uniform material, and the surfaces are structured uniformly in order to reduce frictional resistance in connection with certain media.
  • self-cleaning surface structuring these are also usually made for a product from particles / elevations of different sizes, but with the same material.
  • the rib-shaped surface structures have the advantage over all other surface structuring, as well as over very smooth surfaces, that they have a clearly positive influence on all flow around the body, both due to turbulence-influencing effects and u. U. by delay delamination compared to, for example, smooth surfaces. Both effects influence the sliding behavior of the body around which fluids flow, in a positive way, especially when
  • the flow velocities are such that the edge zones, i.e. the areas in the fluid media, which are in contact with other, e.g. solid materials are in contact, areas are where the friction, due to the cohesion between the different materials, causes the liquids to flow much more slowly here than inside, e.g. a tube where only molecules of the fluid are present and the intermolecular frictional forces are significantly lower and therefore the highest flow rate is achieved.
  • the Reynolds number is a dimensionless figure for the
  • Speed is a characteristic 1.
  • Length pipe diameter or diameter of a body with flow
  • v the kinematic. Viscosity of the liquid.
  • the critical Reynolds number is a turbulence criterion, it indicates when a laminar flow changes into a turbulent one.
  • a flow is laminar at small values and turbulent at larger values.
  • the order of magnitude of the fin spacing of the grooved / fin structure according to the invention to be selected on one of the surfaces of the sliding element depends, among other things, on what the kinematic toughness (quotient of the toughness of the fluid and its density) of the fluid, which mainly causes frictional resistance, will be.
  • the degree of wettability of a solid by a certain liquid always shows a state of equilibrium between cohesion and adhesion, ie it shows one State between the interaction with the wall molecules and the other liquid molecules of the respective liquid.
  • Mercury This property is based on the extremely high surface tension that exists between the individual mercury atoms.
  • An example of a solid on which liquids form very large contact angles is PTFE.
  • the low tendency of the PTFE to adhere is due to its extremely low surface energy. At 18 mN / M, it has the lowest surface energy known from a solid. However, due to its other properties, it has the disadvantage of having very little wear resistance.
  • Coating systems based on carbon (a-C: h or DLC (diamond like carbon) and Me-C: H) offer ideal wear resistance.
  • the wetting angle of water could be increased to over 100 degrees, which significantly reduced the wettability.
  • the ideal body is represented by the streamlined body. Its drag coefficient is 0.055. This value will by ensuring that its flow does not stop, and that there are no large pressure differences that could create eddies and thus turbulence.
  • the laminar flow is maintained all over the body.
  • the longitudinal grooves which are mainly oriented in the longitudinal direction of the body, in accordance with the invention, it can be assumed that the grooves and edges of the structuring hinder the formation of cross-currents in the viscous lower layer, thereby reducing turbulence in the boundary layer. This in turn means that less pulse exchange takes place and consequently a generally lower turbulent shear stress is to be expected. It can also be assumed that if the ribs flow slightly at an angle, they will influence the flow close to the body so that it will run more in the direction parallel to the body.
  • This property can be used to apply the rib structures to a surface in such a way and in such a way that they can be used to influence the flow direction, at least in part, and thereby improve and facilitate the two- or three-dimensional control of the body (also applies for sliding elements for ski jumping).
  • This effect has the great advantage that it can be expected for both types of flow, laminar and turbulent flows, as well as in this context for gaseous and liquid media.
  • This in turn can be used on different surfaces, which can be structured differently (since they come into contact with different fluids), and also because of their position on the respective surface of an element can have somewhat different tasks in the area of friction reduction and thereby Bring benefits.
  • the factor s 2h has proven to be a good size ratio of the height h of the elevations to the distance s between the elevations h, but this value can vary widely depending on the application.
  • Trapezoidal grooves with elevations which have a side inclination of approx. 30 - 45 ° in a triangular shape and, if necessary, other inclination angles, are particularly useful.
  • the external shape of the elevations as well as the angle, the distance between the elevations and the material from which these microstructured surfaces are made can be adapted to the requirements.
  • certain e.g. Supplementary structures are applied in certain zones of the surface, for example structures executed diagonally to the direction of movement, which can drain excess fluid in a targeted manner, or can also take on other tasks, such as generating friction or turbulence.
  • a refined or coarser structure in individual areas of the surface can provide other, improved properties of the object equipped with these surfaces.
  • a main structure variant of the surface should have rib-like structures which are attached in the direction of movement so that a density of approx. 10 -35 e.g. trapezoidal, U-shaped, V-shaped, L-shaped grooves per mm is achieved.
  • this type of structuring means that very good sliding properties can be expected due to the reduced static friction
  • the surface remains very stable despite the relatively large number of ribs, due to the large number of elevations (cf.Fakir's nail bed).
  • this rib structure can be supplemented by a scale structure. It can be assumed that these surfaces can be made even more lubricious if the appropriate lubricant, such as wax or the like, is applied to the surface.
  • the construction of surfaces with a friction-reducing and self-cleaning or non-soiling function can also be applied to all other products that are either exposed to gas, liquid or even a certain amount of solid friction / contamination (e.g.
  • the application according to the invention applies both to bodies that are moved due to their own strength (car, bicycle, etc.) and to those that are moved due to other forces (acceleration due to gravity, motor, muscle, etc.).
  • the microstructuring of sports equipment is particularly worth mentioning, since this area is constantly trying to develop new products with even better properties in order to achieve new top performance and to improve general use and application. In general, this invention does not result in major
  • Adhesive metallization can be applied to a surface prepared in this way using conventional palladium nucleation. This method can also be used to metallize plastics that have not been metallizable up to now, or that can only be metallized with the help of high foreign matter surcharge.
  • This next step is functionalization.
  • the treatment of plastic parts with oxygen as a process gas leads to hydroxyl, carbonyl, or also ester groups, i.e. chemically functional molecular parts, which make workpieces pretreated in this way susceptible to further surface processes (changes in surface properties depending on the desired requirements - hydrophobic and wax-friendly , electrically conductive, etc.).
  • the surface of an object is determined by its surface; In the application area of modified surfaces according to the invention, the wettability and the friction play an important role here. Plasma technology can also be used so that such micro- and nano-structures according to the invention can be produced economically.
  • thin ceramic structures can be micro or nano structured e.g. are applied to metal stamps, which in turn can then, for example, emboss materials that can be embossed by ceramic structures, such as plastics (plexiglass, etc.) with this micro / nanostructure.
  • the structure of the ceramic layer is self-organizing, but the plasma process must be controlled so that exactly the self-organization desired for the respective application takes place in order to achieve the respective structure.
  • Plasma processes can e.g. Manufacture structured rolls according to the invention, for. Made of metal, etc., for hot stamping nano / micro structures on certain surfaces of objects, as well as nano / micro structures on all other surfaces as well as all additional elements required and used to use these objects, which consist of embossable materials.
  • the invention described here consists of very diverse possibilities for improvement, which do not necessarily have to be used on a surface or for one and the same product, but each individual improvement can also be used separately.
  • the surface can be optimally adapted to the respective environmental conditions and media.
  • the first example describes snow sliding elements, the surfaces of which are improved by special structuring as well as by combinations of materials, surface changes and other measures to change shape, material and function in such a way that the sliding element has advantages, both in the area of aerodynamic and hydrodynamic frictional resistance (reduction of turbulence and influencing flow stalling or flow separation behavior), as well as in the area of sliding on the respective subsurface, in addition to this it is both optimized in its function / becomes safer in use and contamination / icing is also reduced.
  • This invention can be applied to all surfaces of objects which are subject to frictional resistance when moving, e.g. by air friction (gas mixture) or
  • Liquid friction water
  • the purpose of this invention is to improve
  • this invention includes the reduction of all occurring sliding friction effects, between moving bodies with moving or non-moving materials / media, as well as between all non-moving bodies with moving materials / media.
  • the improved surfaces of the Sliding elements both an improved, safer function of the surface elements (binding, ski brake, etc.) is achieved, as well as a considerable reduction in icing / contamination (deposition of undesired materials on the surface) of these elements, which optimizes the use and wearing comfort of the sliding elements ,
  • the treads of the skis produced today are made of low-cost polymers, such as Polyethylene, and usually have small, in the direction of travel
  • PE is an inexpensive material which, thanks to its thermoplastic properties, can be shaped into the appropriate form, both with minimal effort and at low cost.
  • the goal of many improvements is to use new materials to change the running surfaces of sliding elements to such an extent that the respective sliding element can slide faster on the respective surface.
  • the disadvantage of many of these ideas is that very expensive materials have to be used, or that the production of the respective outsoles is very expensive and complex, especially with a view to the fact that only a part of the sliding element can be improved thereby.
  • Polyethylene material due to its currently common type of structuring, is still relatively large due to water. This means that the sliding friction forces present in this way hinder the sliding of the sliding element on the ground. Without wax, the wettability values of PE surfaces at contact angles are less than 80 °, ie as a result, the sliding element's sliding properties are reduced, among other things due to increased friction values. In current use, the sliding friction forces are reduced by special wax mixtures, which among other things have the task of reducing the wettability of the outsole surface by water. Today with good special waxes (fluorine waxes) wettability values in the form of measurable
  • Edge angle / contact angle of approx. 120 ° reached, in contrast to approx. 80 ° - 90 ° contact angles for PE surfaces with common waxes.
  • attempts have been made to achieve friction-reducing effects by changing the outer shape of the snow sliding elements in order to improve the aerodynamics of the sliding element in such a way that the sliding element is more comfortable to drive.
  • the reduction in air friction should also enable a higher sliding speed.
  • Many of these existing improvements have the disadvantage of being expensive and uneconomical, and they also have other disadvantages, such as an increase in the weight of the sliding element or other disadvantages in use, storage or use, which occur as a result of the different design.
  • Such an object is either annoying, if you should always have it with you, also annoying, under certain circumstances even dangerous, if it is on the snow gliding element, the ski pole or any other piece of equipment. It is also an additional product, which, depending on the prevailing snow or weather conditions, may not be considered an annoying accessory by most users of snow gliding elements.
  • snow guards are attached to or on the snow gliding element, which consequently leads to higher weight, more cumbersome handling, as well as other driving characteristics and, of course, as with the ⁇ iscratchers, can also be purchased as an additional accessory, or additionally attached. This again involves costs and effort for the user.
  • the wettability of PE outsoles is reduced in current use by applying wax, which in turn has particularly hydrophobic properties, to the covering.
  • wax which in turn has particularly hydrophobic properties
  • the success of waxing increases if the wax is applied at an elevated temperature (approx. 130 ° C) (hot waxing).
  • This process means that the wax can penetrate into the top layer of the polymer, thereby improving the hydrophobic properties of the polymer, ie the covering of the outsole.
  • the disadvantage of this procedure, with normally structured outsoles is that the outsole, due to its relatively coarse structure, and therefore only slightly enlarged surface, can only absorb or store a very limited amount of wax.
  • the invention described here has several positive effects, not only partially on a certain part of the sliding element, but also on the optimization of individual functional units (outsole, binding area, etc.), as well as on the functioning of the entire sliding element.
  • the improvement according to the invention on the sliding element is achieved by corresponding structural adaptation or new or partial structuring of surfaces with a microstructure according to the invention which were not previously structured, or surfaces which already have structures, but are improved and supplemented by a microstructure can. This brings clear advantages and improvements over other previously used solutions.
  • the application of the surfaces on sliding elements according to the invention is based, inter alia, on the object of improving them in such a way that, for example, the outsole achieves a lower coefficient of friction with the ground by means of suitable microstructuring, and the sliding element can therefore slide better and faster. Furthermore, the invention, applied to the remaining surfaces except the outsole, reduces the invention
  • Air resistance of the entire sliding element so that here both a more comfortable use and a faster sliding speed can be achieved.
  • the problem of contamination of the sliding element, as well as the undesirable deposition of snow and ice on and on the sliding element, as well as in the binding area can be reduced or prevented. This makes driving with the sliding element as well as getting into the binding considerably easier.
  • the dangers are significantly reduced when it comes to problems with the ski binding, the ski brake and all moving mechanical elements. The possible occurrence of malfunctions can be reduced, since the probability of the occurrence of
  • MicroStructures running in the direction of movement have the MicroStructures rather friction and
  • Movement while skiing is fundamentally influenced by two factors: the first is the air resistance, the second is the frictional forces on the snow or
  • both types of Reduce resistance ie by suitable microstructuring of the surface. This applies to both the outsole and the entire top of the ski, including the steel edges and the side cheeks of the ski.
  • microstructures described below relate mainly to the area ⁇ 1 mm, whereby the groove structures in the ⁇ m range, the microstructures to prevent icing and contamination e.g. in the
  • Bond area but can still be considerably smaller, i.e. the smallest structures reach into the nano range depending on the application.
  • the properties of the sliding element are improved in that all surfaces have significantly better values due to the appropriate application of a microstructuring with respect to frictional resistance, tendency to turbulence and flow separation or flow separation behavior, and that the contamination is also achieved by applying suitable microstructuring according to the invention or icing etc. can be significantly reduced or prevented.
  • suitable microstructuring according to the invention or icing etc. can be significantly reduced or prevented.
  • different microstructures can be applied or applied to the surfaces of the sliding element concerned for the different media which are responsible for the friction.
  • another type of microstructuring approx. 10 - 25 grooves / mm may be appropriate, since the microstructuring that most effectively reduces the frictional resistance with the respective fluids should be selected for each surface, since this is mainly the case
  • Microstructuring should be relatively fine, i.e. for example approx. 10 - 35 surveys / mm, since air (gas mixture) mainly occurs as the medium that generates frictional resistance.
  • the structures should be applied largely in the longitudinal direction on the sliding element so that they are oriented in the direction of travel during normal use of the sliding element.
  • Snow gliding element particularly in the binding area, i.e. surface in the binding area, binding, brake, and plate under the binding (heightening plate), but also the parts of the boot which are relevant for fastening the snow sliding element to the user / wearer are microstructured in this way (with small hydrophobic elevations in a distributed manner Form (nub structure), permanently attached), soiling or icing (clogging by snow) is reduced or even prevented or can be removed very easily by exposure to water.
  • the degree of wettability of a solid by a certain liquid always shows a state of equilibrium between cohesion and adhesion, ie it shows one
  • Carbon-based coating systems (a-C: h or DLC (diamond like carbon) and Me-C: H) offer ideal wear resistance.
  • the wetting angle of water could be increased to over 100 degrees, which significantly reduced the wettability.
  • Wax The intention in developing different types of wax is to make one as large as possible
  • a contact angle of 0 degrees means complete wetting, an angle of 180 degrees completely non-wetting.
  • Pimpled, microstructured surfaces according to the invention have special structures which prevent water drops from attaching or cause dirt particles to be washed away very easily by water. It can therefore be said that such a surface, applied to sliding elements, would create almost ideal water-repellent conditions, especially in combination with suitable hydrophobizing measures, such as in the form of hydrophobic phobing agents (e.g. anionic, cationic, amphoteric, nonionic surface-active compounds), eg as a spray or wax.
  • the actual sliding of the ski on the snow is based, at least in part, on the same principle as the sliding of ice skates on ice. This physical peculiarity is based on a special property of water and is called regulation. It describes the pressure dependence of the phase transition from the solid to the liquid state of matter for substances whose melt has a higher density than their solid phase (water, bismuth, gallium).
  • Friction and therefore heat This frictional heat causes the snow crystals under the covering to melt briefly (melting cap formation). This partial melting is responsible for the gliding process. Too much melting cap formation, however, creates a water film and thus adhesive forces and a suction effect that counteracts sliding.
  • the tread structure significantly influences the sliding properties and also the turning properties of the ski.
  • the structure reduces the friction between snow and
  • Feed and speed of rotation impresses different patterns in the ski base, which then serve to let the ski slide on the existing water film, depending on the moisture conditions of the snow.
  • the influence of the water film on the sliding behavior of the sliding element should be controlled by the fine, mainly running channels and adapted to the respective requirements.
  • the suction effect can be counteracted.
  • the microstructuring also achieves a hydrophobic effect that counteracts the suction effect.
  • This hydrophobic property also means that the ski has very little friction on the ground, which may can also lead to less wear on the ski sole covering material.
  • the tendency to turbulence, the friction resistance and the stall behavior of the respective flowing fluids are reduced by the microstructuring of the surfaces of the snow sliding element according to the invention.
  • the coverings structured according to the invention can of course also consist of other suitable materials than the ones currently used, so e.g. PTFE, other plastics, surface-modified plastics, metals and metal alloys, carbon-based coating systems, as well as all other suitable materials and material mixtures.
  • “Surfaces of the sliding element” encompasses all surfaces which are visible on the outer sides or can be exposed to frictional resistances or also contaminating environments. Furthermore, the invention encompasses surface changes in the binding area, on the ski boots and on the clothing and also on all accessories which are worn on the body can be.
  • the primary improvement is to change the outsole.
  • the optimization of the outsole of the sliding element according to the invention mainly reduces the frictional resistance and the tendency to turbulence in the hydrodynamic range.
  • the microstructuring of the surfaces according to the invention leads to a reduction in friction and a reduction in the tendency to turbulence, mainly in the aerodynamic range.
  • the improvement consists in structuring the ski sole - in contrast to the current structuring - much more finely, but predominantly also in the longitudinal direction.
  • a comparable longitudinal structure lends itself to the entire surface of the sliding element exposed to air resistance, as well for the binding as well as the ski boot and all clothing of the user.
  • I refer to a snow gliding board and here in particular the ski, representative of all possible applications of microstructuring according to the invention on sliding elements.
  • These microstructures according to the invention serve not only to reduce frictional resistances, but also to reduce turbulence tendencies and flow separation behavior of fluid media, and to support the hydrophobic properties of the respective surface material.
  • all surfaces according to the invention for preventing contamination and icing, and, if necessary, for reducing frictional resistance are also shown using the example of a snow gliding element, in particular a ski, and the elements, devices and equipment required for its use.
  • the example of the application of this type of surface structuring to sliding elements, in particular snow sliding elements clearly shows that these
  • structuring on the respective surfaces can be dimensioned such that, e.g. on the surface of the outsole, as well as in the edge area and if necessary also on the sides of the ski, the structuring to the expected friction-causing medium (snow, ice), the melting process explained above, due to friction and pressure, at least partially melted into water will be adjusted.
  • the other surfaces of the ski can be set to another expected friction-generating medium, namely air.
  • Both effects influence the sliding behavior of the body around which fluids flow, e.g. in the form of a sliding element in a positive way, especially when sliding within a uniform fluid (air), for example when ski jumping.
  • a general improvement in the frictional resistance is achieved by means of a longitudinally oriented rib structure on all surfaces of the sliding element, the fineness of the structures being able to be made dependent on the respective flowing fluid medium.
  • This behavior of the sliding element can be reduced by a specific structure refinement or adaptation of the structure at certain points of the sliding element, where flow separation behavior is most likely to be expected, e.g. in the rear binding area, as well as at the tip of the sliding element, etc.
  • This property can be used to apply the rib structures in the type and direction to the sliding element so that they can be used at least in part to influence the flow direction, and thereby to control the sliding element (during sliding and turning due to the corresponding structuring of the edge area of the steel edges) can be improved and relieved (also applies to sliding elements for ski jumping).
  • the primary structure of the outsole should have groove-like structures which are attached in the running direction so that a density of approx. 10 -25 e.g. trapezoidal, U-shaped, V-shaped, L-shaped grooves per mm is achieved ( Figure 1).
  • this type of structuring means that very good sliding properties can be expected due to the reduced static friction forces.
  • the surface remains very stable despite the relatively large number of ribs, due to the large number of elevations (see nail bed from Fakir). If necessary, this rib structure can be supplemented by a shed structure, particularly useful for cross-country skiing and touring. It can be assumed that these surfaces can be made even more lubricious if the appropriate lubricant, such as wax or the like, is applied to the surface.
  • certain, e.g. Supplementary structures are set in certain zones of the ski, for example structures that are carried out diagonally to the direction of travel, which can discharge excess water to the outside.
  • a refined or coarser structure in individual areas of the sliding element can provide improved driving properties.
  • Edges are made as one-piece edges or link edges in various steel hardnesses. Hard steels are more resistant, but more difficult to machine.
  • edges A relatively new development are heat-treated steels as edge material, which hold the sharpness longer than conventional material, but are difficult to tune by hand.
  • the grip of the edges can also be improved by providing the edges with a microstructure according to the invention, which e.g. in the running direction, at an angle or perpendicular to the running direction and thus achieves the desired effect (reduction of frictional resistance while driving or greater grip when edging, e.g. when braking).
  • the shape and the material of the structuring serve to make the surface of the sliding element according to the invention a larger one
  • microstructuring features according to the invention are applied to other materials which replace all or part of the previous materials for the surfaces of sliding elements in order to achieve the desired elasticity.
  • Elasticity can be achieved by choosing the material so that the elevations (ribs) are rigid and relatively angular in order to prevent cross currents as much as possible.
  • the material of the elevations can also be very flexible (for example, scale-shaped from rigid materials), the material below the elevations can alternatively be chosen to be elastic.
  • the second exemplary embodiment represents, for example, surfaces of objects such as structures, structures and comparable bodies, which can both be exposed primarily to fluid frictional forces from different flow directions and materials, and can also have surfaces which are intended to perform self-cleaning functions.
  • An advantageous embodiment of the subject matter of the invention provides, for example, to provide the surfaces of objects which may be exposed to fluid or generally movable media with surfaces according to the invention. These surfaces, as well as the objects surrounding them, have enormous advantages over other surfaces, for example in buildings or other bodies. A specific example can be done using a bridge over a river.
  • An embodiment of the surface according to the invention can consist in the fact that this is a body which consists of different materials and is also exposed to different fluid media. Furthermore, soiling should be largely prevented, the total material expenditure kept low and the stability of the building optimized. All of these requirements can be met with the invention
  • a friction-reducing surface can also be applied to all desired surfaces of components in the area of the bridge, which is above the water, combined with surface structures with self-cleaning properties, which can ensure in relevant areas that dirt, Icing, etc. very effective, and in particular can be cleaned by wind and water. The same applies of course to all areas that are under water.
  • an improvement in properties can also be achieved under water, such as, for example, the reduction of moss and algae growth, and also general pollution.
  • scaffolding which can be structured with the surfaces according to the invention, pollute much less, which should be of great interest in the construction industry, and on the other hand, its function is improved in such a way that less frictional forces occur (for example due to wind loads, downpours, storms), which leads to better stability.
  • any deposits, in particular dirt, snow, ice, etc. are significantly reduced by the self-cleaning properties of the surfaces compared to the currently common surfaces in this area.
  • These self-cleaning properties have a wide variety of advantages, which can have not only savings in cleaning costs and aesthetic features, but also, for example, safety-related aspects.
  • Corresponding surfaces can dry faster with the aid of appropriate forms of the surface according to the invention, freeze less and also accumulate less dirt, which could lead, among other things, to accidents, dangers and malfunctions.
  • the structuring can vary depending on the fluid, and on a surface (ship's hull) can also be of interest, different Applying alignments of the structures, since not only the direction of movement itself, but also the flow direction created by the shape of the moving body should be taken into account at individual points on the body and corresponding different types of structuring combined accordingly and thus being advantageous.
  • the self-cleaning properties of the surfaces according to the invention are relevant in all areas anyway. However, many surfaces should also be provided with self-cleaning structures so that adhering particles can be removed quickly and as completely as possible, especially for safety-related, user-friendly, easier work, etc. functions.
  • Friction-reducing abilities are obviously sensible and important, especially for relatively quickly moving or moving or also flowed around surfaces and objects, for example to save energy, but also to increase performance, and if necessary also for visual and decorative purposes.
  • the surface according to the invention can also be applied to all structures and supplementary bodies on the objects described, for example on sails, masts, bicycles etc. This also applies above all to purposes and applications which are concerned with maximum performance, for example with the optimized use of devices and objects that are used in competitions.
  • the surfaces of each element of the bicycle are improved with variations of the surface structures according to the invention. So every surface of every part of the bike, which is exposed to air friction resistance, with the appropriate structures, if necessary also in different combinations, as well as in combination with self-cleaning surfaces, in order to prevent dirt and deposits, which, for example, could impair the general functioning as well as those of the friction-reducing structures.
  • An important element of this kind can e.g. to be the saddle.
  • the saddle can neither be contaminated, nor by a suitable combination with friction-reducing surface features, e.g. on the surfaces that are not occupied by the driver (underside, edges, etc.), "unnecessary air turbulence is generated.
  • Structures ensure that the remaining, mostly self-cleaning surfaces of the saddle can also be equipped with additional capabilities.
  • a suitable combination of surfaces can also achieve a friction-reducing effect on the upper side, which is particularly important when the vehicle is stationary. But these surfaces have many other advantages, such as better evaporation of sweat, which can then evaporate very easily due to the corresponding structures, or can drain away in a targeted manner.
  • Comparable applications apply to the handlebar area etc., as well as for all surfaces of objects and other substrates on or on the described objects.
  • a further area of application of the surfaces according to the invention is also surfaces in areas in which hygienic improvements are to be sought in addition to new and improved application possibilities, e.g. in health care.
  • This is particularly important for all surfaces that can be soiled, but in particular can also be contaminated, since corresponding surface structures according to the invention even prevent or at least complicate the adhesion of germs and other pathogens and, above all, facilitate and accelerate cleaning.
  • other problems can be solved by the surfaces according to the invention, so the problem of friction with substances should not be underestimated.
  • friction-reducing properties are advantageous, in particular also when these properties can be coupled with direction-influencing properties with respect to the media flowing around.
  • a corresponding application example is shown below using a catheter.
  • a catheter is a tubular element that is inserted into a body, for example, and is often also used in the medical field to transport any, mainly fluid, media.
  • the following surface combinations according to the invention can be used here, for example, in order to achieve the advantages described below.
  • a relatively viscous product should be transported inside the cannula, while the exterior of the cannula mainly comes into contact with the body's own materials and liquids.
  • Both the inside of the object and the outside can be provided with the surface according to the invention.
  • soiling as well as contamination by foreign bodies and in particular by pathogenic germs should be prevented or at least minimized, which is why it is important to supplement or combine the friction-reducing surfaces with self-cleaning surfaces.
  • the objects can transport materials more easily, are easier to empty and less dirty. Furthermore, these objects can be more easily integrated into one
  • Insert the body and remove it again, as material adhering to the outside can also be prevented or reduced.
  • the hygienic properties can also be improved. Longer stay in a body will also cause fewer problems, for example in the special case of a bypass catheter that is to continuously transport fluid media (blood), provided that there are no problems with fluctuating flow rates, new deposits on the Interior walls, pathogenic germs, rejection reactions, etc. should occur.
  • Another application example is a surgical one
  • Device for example for minimally invasive use, such as can be used for liposuction, for example.
  • the use of the surface according to the invention will lead to improved properties.
  • a friction-reducing surface brings advantages.
  • the materials to be extracted can be extracted faster, more easily and more effectively.
  • the outer surface of the device on the other hand, can be moved back and forth along the tissue effortlessly and, above all, more gently for the patient, inside the body.
  • the hygienic aspect of self-cleaning surfaces also plays a very important role in this area.
  • the surfaces according to the invention can also relate to other, likewise medically used surfaces of objects that are not obviously classified in this category.
  • This special application example concerns all surfaces of objects that can be absorbed by a body (living being).
  • a striking exemplary embodiment of this may well be, for example, all objects to be taken orally, in particular medication, in the form of capsules, tablets, pills, etc.
  • the surface according to the invention also opens up new possibilities here.
  • all forms of training of capsules, tablets, pills, suppositories, 'etc. can be formed in the inventive surface combinations, depending on the application, different combinations may be required to achieve optimal results.
  • they In order to be able to swallow capsules etc. more easily, they mostly have a cylindrical shape with, for example, hemispherical ends on both sides.
  • the capsule can also be constructed so that only individual parts, e.g. the two hemispherical
  • the rest of the cylindrical body can be equipped with rib structures, for example, to facilitate sliding in the esophagus. All of these applications and the resulting advantages can of course be applied and used on all surfaces.
  • the use of the surfaces according to the invention in any form can also be transferred to all other objects which are moved in a medium, are moved in a moving medium or are also surrounded by a medium. Furthermore, all surfaces according to the invention which are moved on a moving or non-moving medium. Furthermore, the surfaces according to the invention can of course also take on additional tasks, for example they can be designed to produce certain other effects and of course also consist of all materials and can be combined with all other surfaces.
  • the surfaces according to the invention can also consist of structures which dissolve in whole or in part and which can take on certain tasks, such as facilitate gliding through gel, mucus or foam formation, but also take over medical / pharmaceutical tasks through released active ingredients.
  • Example 5 All types of containers and tubes which can come into contact with movable and also partly other media can also be structured in appropriate combinations with the surfaces according to the invention.
  • An expedient embodiment of the subject matter of the invention can, based on containers, have the following training features.
  • the self-cleaning floor area can prevent dirt from sticking to larger objects, the container can be completely emptied and is light. especially with water to clean, especially contaminating substances such as fungi, pathogens and other hazardous substances are prevented from sticking to the bottom of the object for a long time and then multiplying there.
  • the conversion area with the predominantly friction-reducing surface has the task of being able to empty the contained material quickly and completely, with the support of the self-cleaning floor surface.
  • the upper opening area should not be too dirty and can therefore be self-cleaning Surface features should be provided so that nothing gets stuck after emptying or can be removed very easily.
  • the outer area of the object should not get dirty either, since rubbish bins are often outdoors for a very long time and are exposed to many different materials such as dirt, snow, ice, etc.
  • it is advantageous if it additionally has a friction-reducing surface, which has the advantage, among other things, that the container is less susceptible to being knocked over by wind or gusts of wind.
  • the surfaces according to the invention can be optimized so that, for example, when emptying an object, the speed of emptying can be accelerated or turbulence within the material to be distributed can be reduced.
  • artificial mechanisms such as pumps etc. can also be used, of course occurring forces, such as gravity, pressures, etc., or the Coriolis force.
  • the Coriolis effect can be used by the surface according to the invention in such a way that emptying can either be accelerated or, if desired, can also serve this purpose , e.g. cause increased frictional forces of the goods to be emptied with the wall of the vessel.
  • the friction-reducing surface structures can be applied in the interior of the container in such a way that, since they also influence the direction, they can serve to set the material to be emptied into a rotational movement which can accelerate the Coriolis force occurring there ⁇ so that this can complement each other. This leads to a faster rotational movement of the medium to be emptied, which can be used for a much faster emptying of the entire medium.
  • the friction-reducing surface for example in the form of groove and rib structures, can be used here in such a way that, for example, a helical, spiral arrangement of the structures can influence the direction of movement of the goods to be emptied, either in such a way that acceleration takes place, or in such a way that the flow and rotation speed can be slowed down and the friction increased, so that, for example, any additional particles adhering to the vessel wall can be removed again and again by increased friction, or the turbulence generated can be used (e.g. gas admixture).
  • the pouring area of the object can be provided with self-cleaning surfaces so that it can always be kept free of contamination.
  • a nozzle is a flow channel that has a changing diameter. Since this is a flow channel, there is always a friction-reducing surface in order to obtain optimized flow values.
  • the adhesion of disruptive particles or liquids should be prevented as far as possible. This is achieved through the use of surface structures according to the invention. Only through the targeted combination of the surface structures according to the invention can the properties of the entire product (nozzle) be optimized.
  • nozzles can be structured in the microstructuring according to the invention in order to obtain ideal surface structures.
  • a special embodiment can be presented in the form of an aerosol nebulizer for the administration of fluid media (eg suspensions).
  • the inlet area of the nozzle and the outlet area of the pressure vessel can be provided with friction-reducing surfaces, as can the entire interior for atomizing the aerosol in order to obtain flows that are as friction-free as possible.
  • the direct exit area of the nozzle and also the edge area of the interior, at which materials can settle can be provided with the surface according to the invention in such a way that no adhesive dirt or deposits occur, or these can be easily removed. It is also very important to provide the outside, which gets into the mouth in use, with self-cleaning surface structures according to the invention, so that germs, pathogens and other deposited materials can be easily removed and thus improved hygiene properties are achieved.
  • the surface can consist, for example, in the area of objects susceptible to contamination, e.g. in the form of
  • Apparatus and devices, the surfaces according to the invention are used in the following embodiment on the following apparatus:
  • This example is a razor, in particular a wet razor, the use of which is usually heavily contaminated and a slightly sliding surface is desired.
  • the surfaces can now be designed, for example, as follows: at least a part of the surface of the shaving head serves to keep the blade or blades at a mostly defined distance, if possible to let it slide smoothly over the skin. For these surfaces, there is a surface that generates relatively little sliding friction resistance with the surface, so that sliding that is as frictionless as possible can be achieved. Furthermore, the most polluting are above all
  • Gaps between multiple blades and all other surfaces of the shaving apparatus that tend to become soiled are suitable for being pronounced in self-cleaning surface designs.
  • the structures can have properties that are antiseptic, React hemostasis etc., but they can also be designed so that conscious material removal, for example to indicate conditions (object is no longer fully functional), or to generate additional functions (dissolving surveys produce, for example, lubricating film, foam, etc. or also antiseptic components), as well as for the release and functionalization of functional surfaces or structures that may be present under the surveys.
  • Other application examples are other devices and objects, such as dry shavers, toothbrushes, massage devices, etc.
  • Example 8 The surface according to the invention also offers many advantages in the jewelry sector.
  • the surface can be combined in such a way that, for example, in a wristwatch, all surfaces that can come into contact with the wearer's skin can be equipped with friction-reducing surfaces, and all others, in particular the visible surfaces that face outwards, can be equipped with self-cleaning surfaces.
  • the rib / groove surfaces on the underside of the wristwatch can both ensure that the contact surface on the skin is relatively small, which can result, among other things, in that the wearer sweats less, and any sweat that may evaporate faster can and therefore the materials of the watch are less vulnerable to attack (acids, salts, fats, etc. of the skin), as well as that the materials themselves can retain their original appearance for a longer time.
  • the self-cleaning surface can also help the piece of jewelry to retain its original appearance longer, is easier to maintain and less dirty.
  • this example of the combination of the surface according to the invention can also be varied as desired.
  • a second area of application is body jewelry, which is attached through the surface of the body. This includes all types of piercings.
  • the application of the surfaces according to the invention is appropriate here, in particular for hygienic and also out of the application advantages mentioned in the example above.
  • Example 9 The surfaces according to the invention are also advantageous for all surfaces of objects which can be contaminated, in particular if these objects are also exposed to different conditions, for example outdoors.
  • the surface according to the invention is of decisive advantage.
  • both the stability of the objects can be increased and a supportive effect on the self-cleaning surface can be achieved.
  • Due to the direction-influencing effect of the friction-reducing surface the self-cleaning effect can be supported for all bodies, since when using this structure the self-cleaning fluid supports be directed in certain directions, and a particularly good cleaning effect can be achieved.
  • the friction-reducing surfaces also provide additional protection
  • the structures according to the invention can be applied to all types of surfaces.
  • Some application examples are surfaces that belong to people's living, working and leisure environments (e.g. furniture, kitchens, bathrooms, etc.).
  • combinations with corresponding directional structures can have both friction-influencing and direction-influencing surfaces, which e.g. Direct liquids to the self-cleaning surface.
  • the use of the non-directional structure which is very sensitive to mechanical influences, can only be made possible by the presence of a second, larger and mechanically more stable structure, which, when used appropriately, protects the finer surface, for example, by completely or partially removing the finer structure the larger one is embedded or surmounted by it in other forms of application. See FIGS. 5a and 5b, the non-directional structure being embedded in the directional one, and also FIGS. 3c, 3f, 3h and 3j, where here directional structures are also directed
  • the surfaces according to the invention are also suitable for the use of shoes, since e.g. in soccer shoes, a surface combination in the manner according to the invention can keep both the contamination, and thereby also the weight during wear, as low as possible and, moreover, the friction-reducing surface has the advantage that the foot can be moved with much less air friction, for example allows higher shooting speeds when shooting the ball.
  • Example 12 For all molding processes / embossing processes, etc.
  • the surface according to the invention can be designed in all variants on the mold templates (molding tools), which leads to products shaped according to the invention which can have all the advantages of the surface according to the invention.
  • the surface according to the invention can also facilitate the demolding and ejection of the finished products after the molding process, since the adhesive forces are reduced.
  • the surfaces according to the invention are also advantageous in the case of transport devices with the aid of which or in which media are transported.
  • Through friction-reducing structures i.a. faster flow velocity is reached or less pressure is required to move a fluid medium through an object.
  • foaming fluids e.g. beer
  • laminar / turbulent the flow type
  • the use of the direction-influencing surface can ensure that contaminating or contaminating objects get into a certain one Direction away from the object to be protected.
  • This can, for example, be such that a surface with self-cleaning and friction-reducing properties has such structures that contaminating material can be derived when trying to clean it, e.g. with water, but also with the help of natural processes (gravity, wind, rain, etc.) ,
  • Tarpaulins, foils and fabrics are also important applications.
  • a surface structure according to the invention has at least one further very important advantage. This rough surface formation according to the invention, in particular with elevations, has, in addition to its other advantages, the fact that the adhesive properties of smooth surfaces are very greatly reduced.
  • Example 14b A possible further application is represented by all types of surfaces on which fluid media are guided, for example shower curtains.
  • the use of the surface structures according to the invention can achieve advantages, both in terms of contamination (mold, lime, etc.) and in general in use.
  • microstructures hydrophobic
  • a surface configuration structured according to the invention which has coarser structures than those designed purely for self-cleaning.
  • shape and arrangement of the directional structures according to the invention can be designed in such a way that the applied water is deliberately and purposefully directed in such a way that all surfaces can be optimally supplied with water.
  • the tendency to approach and adhere is significantly reduced by the rapid beading of the water and the air enclosed between the elevations to minimize adhesion, as well as by the small surface of the shower curtain that can actually be touched by the skin, and also by the lack of adhesion-promoting effect a water film, as well as the hydrophilic surface.
  • approaching or sticking can be further reduced by preventing direct contact between two curtain / curtain or curtain / tub surfaces, particularly in the lower region, and thus preventing contamination and contamination, and avoiding damp zones.
  • Another form of this invention can for
  • Convertible roofs can be used.
  • the applications according to the invention represent ideal improvements in order to optimize the properties of the surface.
  • the structures can be used here to reduce the frictional resistance with fluid media.
  • the special arrangement, shape and dimensioning of the elements can further increase the stability of the surface and improve the aerodynamics.
  • the tendency of the component to become dirty can also be significantly reduced by appropriate arrangement, dimensioning and choice of material.
  • This special application variant is particularly suitable for convertible roofs because here no polishable surface is as necessary as on the painted areas of the vehicle.
  • the surface structure according to the invention can be shaped and applied in such a way that it can also specifically influence flows and generate resistance, for example in order to direct air flows in such a way that the suction from the accelerated air flow onto the
  • Top of the roof is reduced at higher speeds, and the inflation of the roof can thereby be reduced.
  • Other surface types can also be added to optimize this effect.
  • Accelerated bodies (spears, boomerang, arrows, projectiles, balls, etc.) or other objects in fluid media or moving objects are also nothing other than objects with surfaces, but here the mostly very fast movement, especially through fluid media , plays a considerable role in the application, and it is also advantageous to avoid or minimize contamination of the object, this product group also lends itself to being provided with the surfaces according to the invention.
  • the use of the friction-reducing structure according to the invention can have a very advantageous effect on the flight properties and accordingly on the accuracy of the hit.
  • the friction-reducing structuring can be used both along the direction of movement and in any twisted form, likewise along the direction of movement, comparable to the coiled form in the launching device.
  • Firing devices for the application of the accelerated body can be provided with the surface according to the invention, since here too both friction-reducing and self-cleaning, as well as all other advantages of these surfaces, can both facilitate use and increase performance. Due to the surfaces according to the invention on these objects, deviations due to wind, cross winds, thermal air movements, gusts, rain etc. are less problematic because the objects react less sensitively to them.
  • Example 16 Structures to reduce drafts and also
  • a form of training can be carried out such that, for example, glasses for use in sporting activities, for example when cycling, can be designed as follows: Any parts on the glasses, but for example the entire frame, which can be designed to be relatively wide in order to protect against draft, dust and wind, etc., can be designed such that the surface can be made from any materials with friction-reducing surfaces, for example in a rib / groove structure that can be predominantly formed in the direction of travel.
  • any surface of the glasses can also be provided with self-cleaning surfaces, which in any case lead to a reduced tendency to become dirty, but in addition to this, these self-cleaning surfaces can also perform other important tasks. If these self-cleaning surfaces are designed, for example in the form of nub-like elevations, they can be combined both separately and also directly in connection, for example with the friction-reducing structures.
  • a possible form of training can be that the knob-like surface structures can be provided with openings, which allow an exchange of air with the relatively still warm, humid air under the glasses and the air outside the glasses, especially without possibly having problems with dirt, direct wind , other irritating substances or materials etc. occur because the friction-reducing surface creates a kind of calm air cushion between the elevations and thus no problems with drafts etc. can arise, but very well for gas and moisture exchange (prevention of fogging on the inner surface of the glasses ) can be taken care of.
  • clothing and other equipment elements can be an interesting area of application for example, work or casual clothing can be used.
  • a self-cleaning surface is of course an option, but a friction-reducing surface can also complement the self-cleaning surface, improve it and enormously expand the possible applications. For example, many applications in work and leisure are also dependent on being influenced as little as possible by the flowing media.
  • the application of the surfaces according to the invention can be applied to all items of clothing, textiles and equipment, e.g. also to reduce friction on the inside of the clothing, especially with the surface of the body, to prevent skin irritation, and also with these surface characteristics, the air and moisture transport between clothing and skin be improved, but also for aesthetic and design purposes.
  • Example 18 Another application is in the area of filters, for example filter bags.
  • filter bags can be used here, in combination with the filter holder required for their use.
  • the surface according to the invention lends itself here for several reasons, since the usual filtering process can be optimized in several areas by a corresponding application of the surface according to the invention in the corresponding embodiment.
  • Filter bags usually consist of water-permeable, pore-covered, fibrous material. During the brewing process, the ground coffee particles are washed up with water, whereby the water-soluble, flavor-containing substances are to be washed out (end product coffee).
  • the disadvantages of these filter bags are, among other things, that parts of the brewed coffee grounds settle on the walls of the filter and get caught there. As a result, both suspended material (coffee powder dry), sometimes completely unwashed, gets stuck on the upper edge areas, as well as coffee powder, which has been partially washed out, also on the upper one
  • a possible embodiment of a coffee filter bag in this regard can be constructed as follows:
  • the inside of the filter paper can be equipped with a combination of the designs of the surface according to the invention, in order to prevent coffee grounds from sticking reduce or prevent, as well as to ensure the smoothest possible, continuous transport of the coffee in the drain direction.
  • the finished coffee is also directed with the help of the surface according to the invention in a friction-reducing and targeted manner towards the outflow possibility, and in connection with a surface of the filter bag holder likewise designed according to the invention, the outflow of the end product can be influenced in a targeted manner. Structuring according to the invention in the area of the outside of the filter and the inside of the filter holder element can also achieve that the trapped air can prevent the filter from adhering to the filter holder element.
  • the air flow inter alia with particles (saliva), moisture and germs, creates in certain Areas of the object vibrate and is emitted through an opening.
  • an advantageous shape of the surface according to the invention e.g. an accelerating or reducing effect on the type of training causing air flow, can influence the mode of operation of the instrument.
  • self-cleaning surfaces especially in the area of the mouthpiece, as well as those areas that are mixed with the breathing air to collect and empty the above-mentioned
  • a further embodiment of the application of the surface according to the invention can be represented by objects whose surfaces are also intended, inter alia, to influence the direction, control and transport of existing and emerging, in particular fluid, media.
  • a corresponding application example is offered by the surfaces of solariums, which are already suitable for self-cleaning properties. With these self-cleaning properties, a great number of advantages can be achieved compared to the devices currently customary, but significant improvements can only be achieved by combining them in the manner according to the invention with additional surface features. This can look like this: In a special embodiment of the use of the surface according to the invention, in addition to other surfaces of the object, in particular the contact surface can be designed in a corresponding manner.
  • the mainly transparent edition can be used as
  • Form of application of the surface according to the invention can be configured as follows:
  • a great number of advantages can be achieved by an advantageous combination of the surface features according to the invention.
  • fluid media weat
  • the entire surface which is contaminated by particles, germs and other media, can also be cleaned quickly and easily.
  • the removal of the undesired materials can be accelerated or influenced, for example, by targeted promotion or influencing of the flow properties.
  • self-cleaning-promoting applications, mechanisms, etc. can be combined in any combination with the application of the surface according to the invention.
  • the surface structures according to the invention can also be used, for example in the case of transparent surfaces with transparent elevations, to specifically direct electromagnetic waves (for example electromagnetic radiation in the form of light) so that desired effect effects (for example uniform browning by uniform scattering of the corresponding UV light) are achieved can be.
  • electromagnetic waves for example electromagnetic radiation in the form of light
  • desired effect effects for example uniform browning by uniform scattering of the corresponding UV light
  • Flows or for converting flows into other forms of movement or energy such as, for example, propellers, rotors, fans, wind and water blades, screws, screws and blades etc. are also suitable for being improved by the surface designs according to the invention.
  • the surfaces according to the invention both the friction of the moving device with the surrounding media can be reduced, which leads to lower energy consumption or higher energy gain; Furthermore, the surface of the
  • Striking elements that are to be moved or accelerated by one or more media such as striking elements and clubs, in particular striking sticks and batons for moving and / or accelerating bodies such as balls, balls, pucks etc.
  • a golf club can be regarded as a specific example, which can be improved with the surfaces according to the invention in that any surfaces, such as the handle, handle, head, etc., have improved properties due to reduced friction with the surrounding media. For example, this can mean faster blow movements due to reduced air friction, as well as increased impact power, lower energy consumption during the blow itself, as well as less wind sensitivity and thus more precise hits.
  • the surfaces according to the invention also ensure less soiling and easier cleaning.
  • a secure grip can also be guaranteed, and a moisture-wicking effect can also be achieved in damp or wet conditions (rain, humidity, water hazard, sweat, etc.).
  • the club head at the point where the ball is to be hit can also be improved with the surface characteristics according to the invention.
  • Example 23 All types of moving and / or moving materials flow around transport elements and containers, such as ski carriers, ski boxes, bike carriers, load carriers, etc.
  • transport containers such as ski boxes
  • both the box itself and the associated carrier can be improved in a variety of ways.
  • the directional, friction-reducing surface structured to match the surrounding medium (air), for example, if the entire surface (top and bottom) of the box is structured in this way, fuel consumption can be reduced due to an improved drag coefficient.
  • a comparable structure for example only on the underside, by accelerating the air under the box, higher downforce can be generated in order to achieve better driving stability.
  • the upper side in the direction of travel, the lower side, in whole or in part, transversely to Direction of travel must be structured to achieve better crosswind properties.
  • an undirected structure on the device ensures better self-cleaning or less tendency to become dirty.
  • this structure works in the same medium (air) as the directional structures, but its main task is only guaranteed with a second medium (liquid).
  • this surface according to the invention is particularly noticeable when suitable
  • Materials used to manufacture the structures are characterized by lower wind noise and better driving behavior of the vehicle with the device.
  • Balls for example golf, badminton, volleyball, handball etc.
  • the invention describes surfaces with structures that can be applied permanently or in a removable form.
  • All surfaces as well as all structures can consist of suitable materials as well as combinations of materials in order to adapt and do justice to the respective applications and the respective surrounding media.
  • the shape of the elevations and depressions of the directional structures can have any shape, but in particular it is V-shaped, U-shaped, L-shaped and triangular. Furthermore, the surface characteristics according to the invention can be used with other, already existing or subsequently applied structures. All directional structures can consist of rigid, sharp-edged and non-sharp-edged, as well as movable or partially movable elements. The individual elements of the structures according to the invention can assume all sizes within the defined size specifications. They can vary in the height and width of the elevations or depressions.
  • the longitudinal elevations can be designed in the form of scales, and these can be designed to be rigid, movable and also displaceable and elastic.
  • the directional structures can be designed in wave form, or can be constructed (elastic) in such a way that they can execute wave-shaped or S-shaped movements.
  • the elevations can also not be aligned parallel, approximating to one another, merging with one another, diverging again and falling and disappearing, and also constructed in a wave-like manner ascending or descending.
  • Structures that are independent of direction, predominantly in the form of pimple-shaped elevations can also be produced from all suitable materials, and can be produced or applied using all suitable production methods. Furthermore, they can be designed in a wide variety of designs and combined with any structure.
  • Both structures can be juxtaposed in an unmistakable manner on both the same surface
  • Combination arrangement can be applied, as well as on the same surface in the form of a combination of both structures, it being possible for example for the elevations of the longitudinal, larger structure to be completely or partially covered with smaller elements of the direction-independent structural shape. Likewise, a comparable combination of direction-independent structures between the directed elevations or on the sides of the elevations.
  • the surfaces according to the invention can also be applied to the respective substrate in the form of foils, fabrics, coatings and lacquers.
  • All surfaces can be structured with the most suitable structural shape, size, in any combination. All surfaces described with combinations of individual or multiple structures can be supplemented, replaced or combined with other materials, structures or elements that have comparable properties.
  • Boundary layer influencing, for example friction reducing, as well as self-cleaning properties, effects, structures, etc. can be achieved or made possible with any other surface structures, materials, applications, processes, methods, etc. that produce comparable properties. Examples of these are phobing substances and materials, but also, for example, extremely hydrophilic coatings (no-drop coatings) suitable for the respective fluid media, as well as coatings of the surfaces with any boundary layer-influencing or self-cleaning or self-cleaning materials, structures, etc.
  • a boundary layer-influencing, friction-reducing effect can also be achieved, as well as by applying adhesive or partially adhering materials (oils, mucilaginous substances, etc.), which can influence the boundary layer due to their properties.
  • the rib-shaped elevations are marked with h, the
  • FIGS. 2a-2f show plan views, not to scale, of possible embodiments of a further element of the surface according to the invention in the form of predominantly non-directional, knob-shaped self-cleaning surface characteristics.
  • FIGS. 2a-2d show relatively regular surfaces with different dimensions of the elevations, with uniform but non-directional distributions being present here.
  • FIG. 2e shows a top view of an embodiment of a surface variant according to the invention, which consists of at least two different undirected types of elevations, this is only one exemplary embodiment, which may be entrusted with the same (self-cleaning) tasks from two different materials, the same materials, or can take on different tasks.
  • FIG. 2f also shows a top view of an embodiment of a surface variant according to the invention, which consists of at least two different undirected types of elevations, this being only one exemplary embodiment, which may be entrusted with the same (self-cleaning) tasks from two different materials, same materials, or can take on different tasks. In this case, however, the smaller elevations are not applied everywhere, but only between the larger elevations.
  • FIGS. 2g-2m likewise show variants of non-directional, predominantly self-cleaning surfaces, but in cross-sectional drawings, which represent only a few different forms of this surface variant consisting of elevations and depressions.
  • FIG. 2g shows a surface variant which is not to scale and which consists of knob-like elevations of the same size with equal spacing of the elevations from one another.
  • FIG. 2h shows a surface variant, which is also not to scale, and which consists of two knob-like elevations of different heights with similar distances but differently arranged elevations.
  • FIGS. 2i-21 show further surface variants, which are also not to scale, and which consist of at least two knob-like elevations of different heights with similar or different distances and also differently shaped and differently arranged surveys.
  • FIG. 2m now shows a surface variant, which is also not to scale, and which, comparable to the plan view in FIG. 2e, consists of at least two different nub-like elevations with similar or different distances, and also differently shaped and differently arranged elevations, small elevations also here, at least partially on larger elevations can sit.
  • FIGS. 3a-3n all show cross-sectional drawings of possible forms of predominantly directed surface-influencing surface structures in different forms, all materials and forms in all combinations being able to be used. They show different, not true-to-scale shapes, of predominantly longitudinal rib / groove microstructures.
  • FIG. 3a shows trapezoidal structures which consist of triangular elevations which lead to depressions in a trapezoidal shape due to certain distances between the elevations.
  • FIG. 3b shows comparable triangular structures of the elevations, but lying so close together that the depressions between them only have triangular structures.
  • Figure 3c also shows triangular surveys, but in different sizes and arrangements, and at different locations on the surface.
  • the smaller structures can be both microstructures on the top of depressions of other coarser rib microstructures and also rib structures on the top of depressions, which form coarser structures on the surface of an element.
  • Figure 3d shows comparable longitudinal microstructures as shown in Figures 3a and 3b, but in the form of finer, steeper triangular structures.
  • Figures 3e - 3h also show longitudinal
  • Triangular micro structures in different forms, such that structures of the same type (triangle) are shown, but both different angles of inclination of the individual smallest ribs, as well as different distances between the ribs, as well as combinations of structures with the same angle of inclination and the same basic shapes of the ribs, but different heights and distances between the individual structures.
  • FIGS. 3i and 3j show comparable longitudinal microstructures, which however consist of rectangular structures as the smallest elevations.
  • Figures 3k - 3m also show longitudinal microstructures, the smallest elevations of which are shown here in the form of round-walled elements.
  • FIG. 3n shows another form of longitudinal microstructures, the smallest elevations of which have the shape of very slender ribs, for example.
  • FIGS. 4a-4e show a perspective top view of a surface structured, for example, with triangular ribs.
  • Figure 4a shows in principle the comparable surface as Figure 3a.
  • FIG. 4b shows a surface similar to FIG. 4a, but with the difference that here the rib structures are not applied continuously, but with gaps, but nevertheless in a line (alignment) one after the other.
  • FIG. 4c shows a surface similar to that of FIG. 4b, with different zones on the surface in the form of elevations of different lengths.
  • Figure 4d shows a surface similar to 4c, but here is another zone with finer structuring, also in the longitudinal direction and also in alignment with the other elevations, but e.g. with twice the number of surveys (same heights but different angles of inclination or different heights but same / or different angles of inclination) per unit area.
  • FIG. 4e shows a surface similar to that of FIG. 4d, but here, for example, there is a series of elevations on the surface
  • Rib heights and groove valleys can follow one another at
  • FIG. 5a shows a section of a perspective top view of a longitudinal rib structure which is provided with a variant of the self-cleaning, dirt-repellent knob structure both in the area of the elevations and in the groove valleys.
  • FIG. 5b shows a sectional view through a longitudinal rib structure which is provided with a variant of the self-cleaning, dirt-repellent knob structure both in the area of the elevations and in the groove valleys.
  • the knobs consist of elevations of different sizes and shapes, in contrast to FIG. 5a.
  • FIG. 6a shows the top view of a surface with two different combinations of longitudinal structures according to the invention.
  • two rib structures of different rib spacings are shown, as well as a smooth surface in the edge area.
  • FIG. 6b also shows the top view of a surface, this surface being equipped with three different structural combinations according to the invention. It represents a surface that is moved in the direction of the arrow.
  • the right side represents a longitudinal, in
  • a likewise directed structure (2) of ribs and grooves which, however, runs diagonally to the structure mentioned above.
  • the third structure (3) according to the invention is in the form of longitudinal ribs and groove structures which are provided with smaller, self-cleaning undirected elevations. Comparable to the examples in FIGS. 5a and 5b.
  • FIG. 7 shows another in a top view
  • FIG. 8a shows a cross section of an example of the currently customary structuring of sliding soles of sliding elements. There are about three groove-like depressions within a width of 1 mm in the direction of movement.
  • FIG. 8b shows a cross section with structuring according to the invention on the surfaces of a ski 1. - outsole with microstructuring 2. - steel edge with microstructuring
  • FIG. 9 also shows a cross section, with (1) the outsole, (2) the steel edge, (4) the relatively coarse longitudinal structures currently customary and (3) a form of the likewise longitudinal microstructuring provided with triangular elevations and trapezoidal depressions represents.
  • Figure 10a shows the top view of the surface of a sliding element, using the example of a ski sole with the two steel edges.
  • Figure 10b also shows micro-longitudinal structuring in the central ski sole area (4), on the outer areas of the ski sole (3) and on the inner areas of the ski edge also micro-structuring (2), but in addition to the one running obliquely in the direction of travel, so that excess water can be derived under the ground outside of the ski edge (1).
  • FIG. 11 shows a sectional drawing through the ski base section shown in FIG. 10b. In this example, both the ski edge and part of the ski sole are shown.
  • (1) shows the outermost, ground part of the steel edge, which has no structuring here.
  • (2) the part of the steel edge lying further inward is shown, which here has a combination of two structures, a structure (6) running in the direction of travel and a second (5) which runs diagonally outwards and backwards in the direction of travel.
  • the outer area (3) of the skiing surface has a comparable structure. Whereas the central area, in the middle of the sole of the ski, only has a structure (6) running in the direction of travel. This type of structuring allows the excess water content of the water film under the ski to be easily drained outwards under the steel edge.
  • Figures 12a-12c show a ski sole in a top view.
  • FIG. 12a shows a longitudinal microstructure in the form of a groove / rib profile, which has the same structure on the entire outsole.
  • FIG. 12c The basic structure of FIG. 12c is the same as FIG. 12b, with the difference that here the longitudinal, central region of the microstructuring has a somewhat different external shape.
  • FIG. 13a again shows a cross section through a sliding element, a ski edge and the outsole with its longitudinal microstructuring being shown here.
  • the elevations (ribs) of the microstructured surface of the ski sole form a plane with the ski steel edges.
  • FIG. 13b shows a further possibility in which the elevations of the structured area are not flush with the Edges, but, for example, raised by the elevation height, can be applied outstandingly over the remaining surfaces, and can protrude by parts of these heights.
  • part of the steel edges are also provided with longitudinal microstructures (cf. FIG. 10a with unstructured edges, FIG. 11 with structures, but approximately flush).
  • the folded structure of the surface increases the stability and torsional rigidity of the ski sole (see trapezoidal sheet, corrugated cardboard).

Abstract

The invention relates to surfaces and combinations of surfaces, which have at least two different structure shapes. Said structural shapes can take the form of any combinations of directed or nondirected structures, the main dimensions thereof lying in the micrometer range. According to the inventive combinations of said surface structures, the individual structures can be advantageously improved upon as well as used in various new ways.

Description

Körper mit verbesserten Oberflächen-EigenschaftenBody with improved surface properties
Die beschriebene Erfindung betrifft einen Körper mit Oberflächen, die mit erfindungsgemäßen Strukturen ausgestattet sind und dadurch verbesserte Eigenschaften aufweisen.The described invention relates to a body with surfaces which are equipped with structures according to the invention and thus have improved properties.
Insbesondere solche Oberflächen, die sowohl mit fluiden als auch festen Medien in Kontakt kommen können, als auch mit beliebigen Materialien und Partikeln verschmutzt/kontaminiert oder auf andere Weise verunreinigt oder belegt werden können. Weiterhin sind Oberflächen beschrieben, die durch spezielle Strukturierungen sowie durch Kombinationen aus Materialien, Oberflächenveränderungen und anderweitige form-, material- und funktionsverändernde Maßnahmen dahingehend verbessert werden, dass die Oberflächen Vorteile aufweisen, sowohl im Bereich aerodynamischer als auch hydrodynamischer Reibungswiderstände (Verminderung von Turbulenzen und Beeinflussung von Strömungsabriß-, bzw. Strömungsablöseverhalten), als auch im Bereich des Bewegens auf dem jeweiligen Untergrund oder im jeweiligen Medium, zusätzlich dazu wird die Oberfläche sowohl in ihrer Funktion optimiert / wird evtl . sicherer im Gebrauch und ebenso wird Verschmutzung/Vereisung reduziert.In particular, those surfaces that can come into contact with both fluid and solid media, as well as soiled / contaminated with any materials and particles, or can be contaminated or covered in some other way. Furthermore, surfaces are described that are improved by special structuring as well as by combinations of materials, surface changes and other shape, material and function-changing measures in such a way that the surfaces have advantages, both in the area of aerodynamic and hydrodynamic frictional resistances (reduction of turbulence and influence) of flow stalling or flow separation behavior), as well as in the area of movement on the respective subsurface or in the respective medium, in addition to this, the surface is both optimized in its function / possibly. safer to use and pollution / icing is also reduced.
Bei - der Verbesserung von Eigenschaften von Oberflächen wird schon seit geraumer Zeit versucht, Möglichkeiten zu finden, die Verschmutzung zu vermindern, bzw. auch dieWhen improving the properties of surfaces, attempts have been made for some time to find ways to reduce pollution, or also to reduce pollution
Selbstreinigungskraft zu erhöhen.To increase self-cleaning power.
Bekannte Beispiele zu diesem Thema sind die PatentanmeldungenWell-known examples on this topic are patent applications
EP 0772514 und WO 00/58410.EP 0772514 and WO 00/58410.
Sie beschreiben selbstreinigende Oberflächen in Form von Erhebungen und Vertiefungen, die zumindest teilweise hydrophobe Eigenschaften aufweisen, in unterschiedlichenThey describe self-cleaning surfaces in the form of elevations and depressions, which at least partially have hydrophobic properties, in different ways
Herstellungsverfahren und Ausprägungen, so zum Beispiel mit dauerhaft aufgebrachten aber auch mit durch Detergentien ablösbare Oberflächenstrukturen. Des weiteren gibt es Anmeldungen zu Oberflächen, die vermindernde Reibungswiderstände mit umströmenden Medien beschreiben.Manufacturing processes and characteristics, for example with permanently applied but also with detachable surface structures. There are also applications for surfaces that describe reducing frictional resistance with flowing media.
So zum Beispiel die Patente DE 19650439 Cl, DE 3609541 C2 , in denen Strömungsgrenzschicht beeinflussende Rippenstrukturen dargestellt sind.For example, the patents DE 19650439 Cl, DE 3609541 C2, in which rib structures influencing the flow boundary layer are shown.
Nachteile dieser beschriebenen, selbstreinigenden Oberflächen liegen sowohl in der größenmäßigen Begrenzung der aufgebrachten Partikelgröße der Strukturen, als auch der begrenzten Herstellungsvarianten, sowie der Beschränkung der Reinigungswirkung auf Wasser, außerdem sind keine sicherheitstechnischen Aspekte berücksichtigt. Die Nachteile der Anmeldungen von reibungsvermindernden Strukturen sind, dass sie allgemein sehr spezifischeDisadvantages of the self-cleaning surfaces described lie both in the size limitation of the applied particle size of the structures and in the limited production variants, and in the limitation of the cleaning action to water. Furthermore, no safety-related aspects are taken into account. The disadvantages of registrations of friction reducing structures are that they are generally very specific
Oberflächenstrukturen beschreiben, die sowohl größenmäßig, als auch anwendungsmäßig auf sehr bestimmte Anwendungen oder Ausprägungsformen festgelegt sind. Sowie darüber hinaus auch begrenzt sind auf spezielle Anwendungsgebiete (Fahrzeuge, Flugzeuge usw.), vor allem praktisch ausschließlich auf grenzflächenbeeinflussende, und hier besonders auf reibungsvermindernde Eigenschaften, z.B. um Geschwindigkeiten zu erhöhen oder aufzuwendende Energiemengen zu verringern. Gegenüber der erfindungsgemäßen Oberfläche haben andere Oberflächen, insbesondere solche mit Strukturen, sehr viele Nachteile.Describe surface structures that are defined both in terms of size and in terms of application to very specific applications or forms of expression. In addition, they are also limited to specific areas of application (vehicles, aircraft, etc.), especially practically exclusively to interfere with the surface, and here in particular to properties that reduce friction, e.g. to increase speeds or reduce the amount of energy to be used. Compared to the surface according to the invention, other surfaces, especially those with structures, have many disadvantages.
Keine der bestehenden Strukturen kann all die Aufgaben vollständig abdecken, welche die erfindungsgemäße Oberfläche erfüllt. Weiterhin werden durch die erfindungsgemäße Oberfläche zusätzliche Lösungen für Anwendungen ermöglicht, die weder momentan bekannte, reibungsvermindernde (wie z.B. Patente DE 19650439 Cl, DE 3609541 C2) noch die selbstreinigenden Oberflächen in den jeweils beschriebenen Ausführungsformen erreichen können. Mit dieser Erfindung wird es möglich, bestimmte strukturierte Oberflächen unter Bedingungen anzuwenden, die bisher nicht durchführbar waren.None of the existing structures can completely cover all the tasks which the surface according to the invention fulfills. Furthermore, the surface according to the invention enables additional solutions for applications which neither currently known, friction-reducing (such as patents DE 19650439 Cl, DE 3609541 C2) nor the self-cleaning surfaces in the embodiments described can achieve. With this invention, it becomes possible to use certain structured surfaces under conditions that were not previously feasible.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine neuartige Oberfläche zu beschreiben, die zumindest einen Teil derThe invention is based on the object of describing a novel surface that covers at least part of the
Vorteile der oben beschriebenen unterschiedlichen Strukturen miteinander verbindet, als auch durch entsprechende erfindungsgemäße Kombination und erfindungsgemäßen Ausprägungsformen und Aufgaben, der zu beschreibenden Oberflächenstrukturen, neue, verbesserte Eigenschaften aufweist, sowie neue Anwendungsmöglichkeiten eröffnet. Dies wird erreicht durch erfindungsgemäße Kombinationen und Ausbildung sowie Materialeigenschaften verschiedener Oberflächenstrukturen. Ein Körper weist eine Mehrzahl von Oberflächen auf, welche mit unterschiedlichen Medien in Kontakt kommen können,Combines advantages of the different structures described above with one another, and also opens up new application possibilities by means of a corresponding combination according to the invention and forms of expression and tasks according to the invention, which surface structures to be described have new, improved properties. This is achieved by combinations and design according to the invention as well as material properties of different surface structures. A body has a plurality of surfaces which can come into contact with different media,
• wobei eine erste Oberfläche mit einer ersten• being a first surface with a first
Oberflächenstrukturierung im Mikrometerbereich und/oder im Nanometerbereich versehen ist, wobei die erste Oberflächenstrukturierung an ein erstes Medium, welches mit der ersten Oberfläche in Kontakt kommt, angepasst ist,Surface structuring in the micrometer range and / or in the nanometer range is provided, the first surface structuring being adapted to a first medium which comes into contact with the first surface,
• wobei eine zweite Oberfläche mit einer zweiten Oberflächenstrukturierung im Mikrometerbereich und/oder im Nanometerbereich versehen ist, wobei die zweite• wherein a second surface is provided with a second surface structuring in the micrometer range and / or in the nanometer range, the second
Oberflächenstrukturierung an ein zweites Medium, welches mit der zweiten Oberfläche in Kontakt kommt, angepasst ist. Es ist in diesem Zusammenhang anzumerken, dass das erste Medium und das zweite das gleiche Medium oder auch unterschiedliche Medien gleicher Phase (flüssig, fest, gasförmig) sein können, beispielsweise können beide Medien eine Flüssigkeit gleicher oder unterschiedlicher Viskosität sein, ein Gas oder ein Festkörper. Bei vielen Oberflächen ist es wünschenswert, zum Beispiel aufgrund der Anwendung der Oberfläche eines Objekts, sowie mehreren oder allen Oberflächen von Objekten eines Körpers, mehrere gleiche oder unterschiedliche Eigenschaften gleichzeitig zuzuordnen, so zum Beispiel, sowohl reibungsvermindernde Eigenschaften, mit einem oder mehreren unterschiedlichen fluiden Medien, eventuell sogar mit unterschiedlichen Fließgeschwindigkeiten sowie sogar auch unterschiedlichen Anströmungsrichtungen, als auch bestimmte Selbstreinigungseigenschaften im Hinblick auf unterschiedliche Medien.Surface structuring is adapted to a second medium which comes into contact with the second surface. It should be noted in this connection that the first medium and the second can be the same medium or different media of the same phase (liquid, solid, gaseous), for example both media can be a liquid of the same or different viscosity, a gas or a solid , For many surfaces, it is desirable, for example due to the application of the surface of an object, as well as several or all surfaces of objects of a body, to assign several identical or different properties at the same time, for example both friction-reducing properties, with one or more different fluid media , possibly even with different flow rates and even different flow directions, as well as certain self-cleaning properties with regard to different media.
Dies kann auch dahingehend variieren, dass zum Beispiel die Selbstreinigungsunterstützende Oberfläche auf ein und demselben Objekt, aber unterschiedlichen Oberflächenbereichen, sowohl hydrophob, als auch lipophob gestaltet sein kann, um die jeweils gewünschten Aufgaben am besten erfüllen zu können. Darüber hinaus, kann die erfindungsgemäße Oberfläche auch andere Aufgaben als die Selbstreinigung übernehmen, wie zum Beispiel die Erleichterung des Verhinderns des Absetzens und Festsetzens von schwereren Materialien auf dem Boden von Objekten (z.B. Behältern), sowie durch erfindungsgemäße Kombination mit entsprechenden richtungsorientierten Strukturen das Ausgießen von Materialien verbessern, erleichtern und auch beschleunigen bzw. abgesetztes Material an Seitenwänden wieder mitzunehmen.This can also vary to the extent that, for example, the self-cleaning support surface can be designed on the same object, but different surface areas, both hydrophobically and lipophobically, in order to be able to best perform the desired tasks. In addition, the surface according to the invention can also take on tasks other than self-cleaning, such as, for example, facilitating the prevention of the depositing and sticking of heavier materials on the bottom of objects (for example containers), as well as the pouring out of the inventive combination with corresponding direction-oriented structures Improve, lighten and also accelerate materials or take away deposited material on the side walls again.
Oft ist es auch zweckmäßig, eine Oberfläche, ein Objekt "oder sonstige Substrate mit technischen Merkmalen zu versehen, die vom Stand der Technik nicht hinreichend oder nur mit sehr großem technischen Aufwand gelöst werden können.It is often also expedient to provide a surface, an object " or other substrates with technical features which cannot be adequately solved by the prior art or only with great technical effort.
Die vorliegenden Erfindung beschreibt Oberflächen mit erfindungsgemäßen Anordnungen von Strukturen, die sowohl reibungsvermindernde und selbstreinigende Oberflächeneigenschaften besitzen können, sowie Fließgeschwindigkeiten und Fließrichtungen durch gezielte Ausprägungen beeinflussen können, und darüber hinaus den Übergang von laminaren zu turbulenten Strömungen verzögern oder, bei Bedarf, auch beschleunigen können, und in beliebigen, entsprechend ihren Aufgaben ausgebildeten Kombinationen von Strukturen ausgebildet sein können. Darüber hinaus haben die erfindungsgemäßen Oberflächen noch weitere Vorteile. Sie können, je nach Anwendung, zum Austausch von fluiden Medien, z.B. zu selektiven Durchgangsprozessen herangezogen werden. Zusätzlich dazu können die erfindungsgemäßen Oberflächen in einer besonderen Ausprägungsform mit funktionalisierten Oberflächenstrukturen oder -materialien ausgestattet sein. Zusätzlich dazu bietet die Kombination von gerichteten und ungerichteten Strukturen noch weitere Vorteile: In besonderen Ausprägungsformen besteht die Möglichkeit, die jeweiligen Vorteile und Anwendungsgebiete der einzelnen Strukturierungen durch die jeweils andere Strukturierung zu nutzen, zu ergänzen und zu verbessern.The present invention describes surfaces with arrangements according to the invention of structures which can have both friction-reducing and self-cleaning surface properties, and Flow velocities and flow directions can be influenced by specific characteristics, and can also delay or, if necessary, accelerate the transition from laminar to turbulent flows, and can be formed in any combination of structures designed according to their tasks. In addition, the surfaces according to the invention have further advantages. Depending on the application, they can be used for the exchange of fluid media, for example for selective throughput processes. In addition, the surfaces according to the invention can be equipped in a special form with functionalized surface structures or materials. In addition, the combination of directional and non-directional structures offers further advantages: In special forms, there is the possibility of using, supplementing and improving the respective advantages and areas of application of the individual structures by means of the other structure.
Zum Beispiel kann die reibungsvermindernde Oberfläche mit Hilfe der selbstreinigenden Oberfläche in ihrer Funktionsweise verbessert werden und zwar dergestalt, dass die reibungsvermindernde Oberflächenstruktur durch die selbstreinigende Oberflächenstruktur vor Verschmutzungen und Belägen geschützt werden kann, sodass die Funktionsweise auch unter Einfluss von kontaminierenden Fluiden gewährleistet und erhalten werden kann. Ebenso kann die selbstreinigende Oberflächenstruktur in Kombination mit der reibungsvermindernden Oberflächenstruktur beispielsweise insofern optimiert werden, dass die reinigenden Substanzen, z.B. Wasser etc., durch die richtungsbeeinflussende, reibungsvermindernde Oberflächenstruktur dorthin geleitet werden können, wo eine optimale Reinigung gewährleistet ist oder auch stattfinden uss. Die Vorteile der erfindungsgemäßen Oberflächen sind sehr vielfältig, sie ermöglichen es, Oberflächen und Objekten neue Anwendungsmöglichkeiten zuzuordnen, sowie bisherige Anwendungen zu verbessern und zu erweitern. Diese Erfindung kann auf alle Oberflächen von Objekten angewendet werden, insbesondere solche Oberflächen, welche bei Bewegungen Reibungswiderständen ausgesetzt sind, z.B. durch Luftreibung (Gasgemisch) oder Flüssigkeitsreibung (Wasser) , aber auch durch Reibungsvorgänge an, auf oder mit Feststoffen, oder beliebige Kombinationen dieser Aggregatszustände, bzw. Kombinationen von Mischungen oder Gemengen gleicher Aggregatszustände .For example, the function of the friction-reducing surface can be improved with the help of the self-cleaning surface in such a way that the friction-reducing surface structure can be protected from dirt and deposits by the self-cleaning surface structure, so that the function can be guaranteed and maintained even under the influence of contaminating fluids , Likewise, the self-cleaning surface structure in combination with the friction-reducing surface structure can be optimized, for example, to the extent that the cleaning substances, e.g. water etc., can be directed through the direction-influencing, friction-reducing surface structure to where optimal cleaning is guaranteed or also takes place. The advantages of the surfaces according to the invention are very diverse, they make it possible to assign new application possibilities to surfaces and objects, and to improve and expand previous applications. This invention can be applied to all surfaces of objects, in particular those surfaces which are subjected to frictional resistance during movement, for example due to air friction (gas mixture) or liquid friction (water), but also due to frictional processes on, on or with solids, or any combination of these aggregate states , or combinations of mixtures or mixtures of the same aggregate states.
Zweck dieser Erfindung ist es, verbesserte Reibungswiderstandswerte zu erzielen, besonders bei Haft-, und Gleitreibungsvorgangen, bzw. einer beliebigen Kombination dieser Reibungsarten miteinander. Des weiteren schließt diese Erfindung die Verminderung, bzw. die anderweitige Beeinflussung aller vorkommenden Gleitreibungseffekte mit ein, zwischen bewegten Körpern mit bewegten oder nicht bewegten Materialien/Medien, sowie zwischen allen nicht bewegten Körpern mit bewegten Materialien/Medien.The purpose of this invention is to achieve improved frictional resistance values, particularly in the case of static and sliding friction processes, or any combination of these types of friction with one another. Furthermore, this invention includes the reduction or otherwise influencing all occurring sliding friction effects with, between moving bodies with moving or non-moving materials / media, and between all non-moving bodies with moving materials / media.
Ein wichtiger Teil der erfindungsgemäßen Oberflächen bilden die verschiedenen Formen von selbstreinigenden Strukturen, welche aufgrund von speziellen MikroStrukturen in verschiedenen Ausführungsvariationen (Form, Größe, Material, Beschichtung usw. ) ausgebildet sein können, hauptsächlich in Form von ungerichteten Erhebungen oder Vertiefungen bzw. Erhebungen und Vertiefungen z.B. in Noppenform. Diese Strukturen haben unter anderem die Eigenschaft, unter bestimmten Voraussetzungen (richtige Größe der Strukturen, Abstände der Erhebungen oder Vertiefungen zueinander, ebenso wie die entsprechend angepassten Höhen der Erhebungen im Verhältnis zu den Abständen, sowie der richtigen Materialwahl, passend zu den zu erwarteten kontaminierenden Medien und reinigenden Fluiden usw.) mit den jeweiligen entsprechenden, hauptsächlich fluiden Medien (z.B. Wasser), mit deren Hilfe die Selbstreinigung gefördert werden soll, unter anderem sehr geringe Benetzbarkeitswerte auszubilden, insbesondere sichtbar durch große Kontaktwinkel/Randwinkel.An important part of the surfaces according to the invention are the various forms of self-cleaning structures, which can be designed in different design variations (shape, size, material, coating, etc.) due to special microstructures, mainly in the form of undirected elevations or depressions or elevations and depressions eg in the form of nubs. Among other things, these structures have the property, under certain conditions (correct size of the structures, spacing of the elevations or depressions from one another, as well as the correspondingly adjusted heights of the elevations in relation to the spacing, and the correct choice of material, suitable for the contaminating media to be expected and cleaning fluids, etc.) with the respective corresponding, mainly fluid media (eg water), with the help of which self-cleaning is to be promoted, among other things to form very low wettability values, in particular visible through large contact angles / contact angles.
Das heißt, beispielsweise Wassertröpfchen bilden auf diesen Strukturen annähernd kugelige Oberflächen aus, die auf dem Untergrund nicht anhaften können und infolgedessen sehr schnell ablaufen, und die auf diesen Untergründen nicht oder schlecht haftenden Verunreinigungen durch Adhäsionskräfte an sich binden und dadurch beim Abperlen mit sich mitnehmen und somit entfernen.This means, for example, that water droplets form approximately spherical surfaces on these structures, which cannot adhere to the substrate and therefore run very quickly, and which bind non-adhesive or poorly adhering contaminants to them by adhesive forces and thus take them along with them when they roll off thus remove.
Durch die einzelnen Erhebungen und die gasgefüllten (üblicherweise Luft) dazwischenliegenden Vertiefungen haben kontaminierende Partikel (z.B. Schmutzteilchen) eine sehr geringe Auflagefläche (Grenzschicht) , da der überwiegende Teil des Partikels keine Berührungsfläche mit der festen Oberfläche ausbildet. Dies hat zur Folge, dass der/die kontaminierende (n) Partikel durch Wassertropfen, mit denen er/sie beim Reinigungsvorgang in Kontakt kommt/kommen, größereDue to the individual elevations and the gas-filled (usually air) recesses between them, contaminating particles (e.g. dirt particles) have a very small contact surface (boundary layer), since the majority of the particle does not form a contact surface with the solid surface. As a result, the contaminating particle (s) are larger due to water drops with which he / she comes into contact during the cleaning process
Adhäsionskräfte als mit der nur minimalberührten festen Oberfläche ausbildet/ausbilden, und deshalb von dem Wassertropfen eingefangen, aufgenommen und abtransportiert wird/werden. Man kann also davon ausgehen, dass durch entsprechendeAdhesive forces as with the only minimally touched solid surface / form, and therefore is caught, picked up and transported away by the water drop. One can therefore assume that through appropriate
Oberflächenstrukturen in Form von Erhebungen und Vertiefungen, aus den entsprechenden Materialien (passend sowohl zu den kontaminierenden Materialien, als auch zum jeweiligen, die Reinigung unterstützenden Medium) , in Kombination mit berührungsverhinderndem Gaseinschluss zwischen den Erhebungen und einem meist flüssigen bewegten Medium, welches die Reinigung unterstützt, erreicht werden kann, dass die Oberfläche praktisch nicht mehr verschmutzt, bzw. sehr leicht gereinigt werden kann. Bei Bedarf kann die erfindungsgemäße Oberfläche auch ergänzt werden durch gezielte Erhöhung (entsprechende Kombination mit der reibungsvermindernden, strömungsrichtungsbeeinflussenden, geschwindigkeitserhöhenden Variante der erfindungsgemäßen Oberfläche) der Geschwindigkeit, der Reibung, sowie der Energie, mit der das Medium, welches die Reinigung unterstützt, auf die selbstreinigende Oberflächenstruktur auftrifft, dadurch kann die Reinigungswirkung gezielt eingesetzt, verbessert, sowie in einzelnen Anwendungsformen überhaupt erst ermöglicht werden.Surface structures in the form of elevations and depressions, made of the appropriate materials (suitable for both the contaminating materials and the respective medium that supports cleaning), in combination with contact-preventing gas inclusion between the elevations and a mostly liquid moving medium that supports cleaning , can be achieved that the surface is practically no longer dirty or can be cleaned very easily. If necessary, the surface according to the invention can also be supplemented by a targeted increase (corresponding combination with the friction-reducing, flow-influencing, speed-increasing variant of the surface according to the invention) of the speed, the friction, and the energy with which the medium which supports the cleaning to the self-cleaning Surface structure strikes, so the cleaning effect can be used, improved, and even made possible in individual application forms.
Im Gegensatz zu normalen glatten Oberflächen erreichen bestimmte Arten von mikrostrukturierten, selbstreinigenden Oberflächen im Idealfall einen Kontaktwinkel/Randwinkel mit einem Wert von bis zu 160° (mit wachsartigen Substanzen) . Man nennt diese extrem hydrophoben Oberflächen ultraphob- Ein Kontaktwinkel von 0 Grad bedeutet vollständige Benetzung, ein Winkel von 180 Grad vollständige Nichtbenetzung. Diese mikrostrukturierten Oberflächen haben spezielle, halbkugel-, linsen- oder noppenförmige Strukturen, welcheIn contrast to normal smooth surfaces, certain types of micro-structured, self-cleaning surfaces ideally reach a contact angle / contact angle with a value of up to 160 ° (with wax-like substances). These extremely hydrophobic surfaces are called ultraphobic. A contact angle of 0 degrees means complete wetting, an angle of 180 degrees completely non-wetting. These microstructured surfaces have special, hemispherical, lenticular or knob-shaped structures, which
Wassertropfen an einer Anheftung hindern bzw. bewirken, dass Schmutzpartikel sehr leicht durch Wasser weggespült werden können. Es ist offensichtlich, dass eine derartige Oberfläche, erfindungsgemäß nahezu ideale wasserabweisende Bedingungen schafft, erst recht in Verbindung mit geeigneten hydrophobierenden Maßnahmen, wie z.B. in Form von hydrophoben Phobierungsstoffen (z.B. anionischen, kationischen, amphoteren, nichtionischen grenzflächenaktiven Verbindungen) , z.B. als Spray oder Wachs.Prevent water drops from attaching or cause dirt particles to be easily washed away by water. It is obvious that such a surface, according to the invention creates almost ideal water-repellent conditions, especially in combination with suitable hydrophobic measures, such as e.g. in the form of hydrophobic phobing agents (e.g. anionic, cationic, amphoteric, nonionic surface-active compounds), e.g. as a spray or wax.
Die nachfolgend beschriebenen MikroStrukturen beziehen sich hauptsächlich auf den Bereich < 1 mm, wobei die Rippenstrukturen im μm-Bereich, die MikroStrukturen zur Verhinderung von Verschmutzung, Kontaminierung, Vereisung etc. jedoch noch beträchtlich kleiner sein können, d.h. die kleinsten Strukturen reichen je nach Anwendung bis in den Nanobereich.The microstructures described below mainly refer to the area <1 mm, the rib structures in the μm range, the microstructures to prevent contamination, contamination, icing, etc. however, can still be considerably smaller, ie the smallest structures reach into the nano range depending on the application.
Bei bestehenden Anwendungen ist der Einsatz von mikrostrukturierten Oberflächen immer ganz gezielt auf eine bestimmte Funktion in einem ganz bestimmten Medium ausgelegt, z.B. Reibungs erminderung mit Luft oder ReibungsVerminderung mit Wasser. Auch sind die dabei verwendeten mikrostrukturierten Oberflächen normalerweise aus einem ganz bestimmten, meist einheitlichen Material gefertigt, und die Oberflächen einheitlich strukturiert, um im Zusammenhang mit bestimmten Medien Reibungswiderstände zu vermindern. Ebenso verhält es sich mit selbstreinigenden Oberflachenstrukturierungen, auch diese sind üblicherweise bei einem Produkt aus Partikeln / Erhebungen unterschiedlicher Größen, aber demselben Material hergestellt.In existing applications, the use of microstructured surfaces is always specifically designed for a specific function in a specific medium, e.g. Reduced friction with air or reduced friction with water. The microstructured surfaces used are usually made of a very specific, mostly uniform material, and the surfaces are structured uniformly in order to reduce frictional resistance in connection with certain media. The same applies to self-cleaning surface structuring, these are also usually made for a product from particles / elevations of different sizes, but with the same material.
Kombinationen unterschiedlicher Mikrostrukturierungen, wie bei der hier vorliegenden Erfindung, mit unterschiedlichen Aufgaben, aus verschiedenen Materialien, an unterschiedlichen Elementen einer Oberfläche, weisen eindeutige Vorteile, auf, gegenüber bisher eingebrachten Verbesserungen. Zur effektiven Verminderung der Reibungswiderstände können, für die unterschiedlichen Medien, welche für die Reibung verantwortlich sind, verschiedene Mikrostrukturierungen an den jeweils betroffenen Oberflächen an- oder aufgebracht werden. Die erfindungsgemäße Anordnung der Rippen, mit den jeweils zwischen zwei Rippen liegenden Vertiefungen, ist hautsächlich so auf die jeweiligen Oberflächen aufzubringen, dass diese Rippen hauptsächlich in Längsrichtung zur zu erwarteten Hauptströmungsrichtung des jeweiligen Fluids, bzw. der Bewegungs- oder Fahrtrichtung des Objektes, angeordnet sind, so dass die zu erwarteten Reibungen mit den jeweiligen Medien minimiert werden können. Je geringer die Viskosität des zu erwarteten umfließenden Fluides, desto geringer sind die Dimensionierungen der Strukturen, dass heißt, sowohl die Abstände zwischen den Rippen, die räumliche Ausformung der Erhöhungen, als auch die Höhen der einzelnen Rippen, können den jeweiligen Fluiden angepasst werden.Combinations of different microstructures, as in the present invention, with different tasks, made of different materials, on different elements of a surface, have clear advantages over improvements introduced so far. To effectively reduce the frictional resistance, different microstructures can be applied or applied to the surfaces concerned for the different media that are responsible for the friction. The arrangement of the ribs according to the invention, with the depressions lying between two ribs in each case, is to be applied primarily to the respective surfaces such that these ribs are arranged mainly in the longitudinal direction to the expected main flow direction of the respective fluid, or the direction of movement or travel of the object , so that the expected friction with the respective media can be minimized. The lower the viscosity of the expected flowing fluid, the smaller the dimensions of the structures, i.e. both the spacing between the ribs, the spatial shape of the ridges and the heights of the individual ribs can be adapted to the respective fluids.
Da Luft gasförmig und Wasser flüssig ist, kann es durchaus sinnvoll sein, die Oberflächen eines Objektes, welche hauptsächlich Luft ausgesetzt sind, feiner zu strukturieren, als die Oberflächen, welche hauptsächlich Wasser ausgesetzt sind.Since air is gaseous and water is liquid, it can make sense to structure the surfaces of an object, which are mainly exposed to air, more finely than the surfaces, which are mainly exposed to water.
Die rippenförmigen Oberflächenstrukturen haben gegenüber allen anderen Oberflachenstrukturierungen, sowie auch gegenüber ganz glatten Oberflächen den Vorteil, einen eindeutig positiven Einfluss auf alle Körperumströmungen zu haben, und zwar, sowohl durch turbulenzbeeinflussende Wirkungen, als auch u. U. durch Ablösungsverzögerung gegenüber zum Beispiel glatten Oberflächen. Beide Effekte beeinflussen das Gleitverhalten des von Fluiden umströmten Körpers, in positiver Weise, ganz besonders beimThe rib-shaped surface structures have the advantage over all other surface structuring, as well as over very smooth surfaces, that they have a clearly positive influence on all flow around the body, both due to turbulence-influencing effects and u. U. by delay delamination compared to, for example, smooth surfaces. Both effects influence the sliding behavior of the body around which fluids flow, in a positive way, especially when
Fliegen/Schwimmen/Gleiten innerhalb eines einheitlichen Fluids (Luft/Wasser etc.), zum Beispiel beim Skispringen, Fliegen etc.Flying / swimming / gliding within a uniform fluid (air / water etc.), for example in ski jumping, flying etc.
Wobei beide Effekte bei der erfindungsgemäßen Anwendung der entsprechenden Mikrostrukturierung auf den Oberflächen Vorteile gegenüber gebräuchlichen Verbesserungen erkennen lassen. Durch eine längsorientierte Rippenstruktur auf mehreren Oberflächen, wobei die Feinheit der Strukturen vom jeweiligen umströmenden fluiden Medium abhängig gemacht werden kann, wird eine allgemeine Verbesserung des Reibungswiderstandes erzielt. Durch eine gezielte Strukturverfeinerung, bzw. Anpassung der Struktur an bestimmten Stellen des jeweiligen Körpers, wo am ehesten Strömungsablöseverhalten zu erwarten ist, kann dieses Verhalten des Ablösung reduziert werdenBoth effects show advantages over conventional improvements when using the corresponding microstructuring on the surfaces. Through a longitudinally oriented rib structure on several surfaces, the fineness of the structures can be made dependent on the respective flowing fluid medium, a general improvement in the frictional resistance is achieved. Through a targeted structure refinement or adaptation of the structure at certain points of the respective body, where on As soon as flow separation behavior is to be expected, this behavior of the separation can be reduced
Wichtig für die Anwendung der erfindungsgemäßen Strukturen ist hauptsächlich die Beziehung dieser Strukturen auf die besonders reibungsbehaftete Grenzschichtströmung, da hier die unterschiedlichen Eigenschaften der laminaren und turbulenten Strömungen, so auch insbesondere das Umschlagen zwischen diesen Zuständen, insbesondere von laminar nach turbulent, zum Tragen kommen. Die GrenzSchichtenströmung entsteht aufgrund derWhat is important for the use of the structures according to the invention is primarily the relationship of these structures to the boundary layer flow which is particularly subject to friction, since the different properties of the laminar and turbulent flows, in particular the changeover between these states, in particular from laminar to turbulent, come into play here. The boundary layer flow arises due to the
Reibungskräfte zwischen dem strömenden Fluid und dem umströmten Körper.Frictional forces between the flowing fluid and the flow around the body.
Direkt am Körper ist die Geschwindigkeit null, am äußersten Rand der Grenzschicht ist die Geschwindigkeit des Fluids dann genauso hoch wie die Strömungsgeschwindigkeit des strömenden Mediums (ohne Reibungswiderstände an Körpern) . An den Stellen der Oberfläche, wo die Gefahr der GrenzSchichtablösung besteht, ist es beispielsweise möglich, besonders viele Rippenstrukturen mit den jeweils den Rippenstrukturen (größenmäßig und funktioneil) angepasstenThe speed directly at the body is zero, at the outermost edge of the boundary layer the speed of the fluid is then just as high as the flow speed of the flowing medium (without frictional resistance on bodies). At the points on the surface where there is a risk of boundary layer detachment, it is possible, for example, to have a particularly large number of rib structures, each with the rib structures (size and function) being adapted
Vertiefungen aufzubringen, um das jeweilige umfließende fluide Medium dahingehend zu beeinflussen, dass die Strömungsablösung so weit wie möglich hinausgezögert wird. Durch ergänzende Anwendung von Strukturen welche die Strömungsablösung verringern (z.B. v-förmig aufgefächerte Rippenstrukturen, bei Bedarf auch in den wesentlichen Bereichen entsprechend dimensioniert) , sowie in Kombination mit weiteren Strukturen (z.B. Turbulenzgeneratoren) an den entsprechenden Stellen der Oberfläche eines Objektes, kann die Strömungsablösung noch weiter verbessert, bzw. minimiert werden.Apply recesses to influence the respective flowing fluid medium in such a way that the flow separation is delayed as far as possible. By supplementary use of structures that reduce flow separation (e.g. v-shaped finned rib structures, if necessary also dimensioned accordingly in the essential areas), as well as in combination with other structures (e.g. turbulence generators) at the corresponding points on the surface of an object, the flow separation can be further improved or minimized.
Dies hat zur Folge, dass beispielsweise ein Flug- oder Gleitvorgang nicht unkontrolliert abbricht, vor allem bei kritischen, niedrigen Bewegungs- oder Fluggeschwindigkeiten, sondern die positiven Bedingungen länger aufrechterhalten werden können.The result of this is that, for example, a flight or gliding process does not stop uncontrollably, especially at critical, low movement or flight speeds, but the positive conditions can be maintained longer.
In fluiden Medien sind die Fließgeschwindigkeiten so, dass die Randzonen, also die Bereiche in den fluide Medien, die mit anderen, z.B. festen Materialien in Kontakt stehen, Bereiche sind, wo die Reibung, aufgrund der Köhasion zwischen den unterschiedlichen Materialien, dazu führt, dass die Flüssigkeiten hier deutlich langsamer fließen, als im Inneren, z.B. einer Rohres, wo nur Moleküle des Fluides vorhanden sind und die zwischenmolekularen Reibungskräfte deutlich geringer sind und deshalb die höchste Fließgeschwindigkeit erreicht wird.In fluid media, the flow velocities are such that the edge zones, i.e. the areas in the fluid media, which are in contact with other, e.g. solid materials are in contact, areas are where the friction, due to the cohesion between the different materials, causes the liquids to flow much more slowly here than inside, e.g. a tube where only molecules of the fluid are present and the intermolecular frictional forces are significantly lower and therefore the highest flow rate is achieved.
Die Reynolds-Zahl ist eine dimensionslose Kennzahl für dasThe Reynolds number is a dimensionless figure for the
Verhältnis von Trägheitskräften zu Viskositätskräften in einer strömenden Flüssigkeit. Re = wl/v , wobei w eine charakteristische. Geschwindigkeit ist, 1 eine charakteristische. Länge (Rohrdurchmesser oder Durchmesser eines umströmten Körpers) und v die kinematische. Viskosität der Flüssigkeit.Ratio of inertial forces to viscosity forces in a flowing liquid. Re = wl / v, where w is a characteristic. Speed is a characteristic 1. Length (pipe diameter or diameter of a body with flow) and v the kinematic. Viscosity of the liquid.
Die kritische Reynoldszahl ist ein Turbulenzkriterium, sie zeigt an, wann eine laminare Strömung in eine turbulente umschlägt. Bei kleinen Werten ist eine Strömung laminar, bei größeren turbulent .The critical Reynolds number is a turbulence criterion, it indicates when a laminar flow changes into a turbulent one. A flow is laminar at small values and turbulent at larger values.
Die Größenordnung der Rippenabstände, der jeweils zu wählenden erfindungsgemäßen Rillen-/Rippenstrukturierung auf einer der Oberflächen des Gleitelements, ist unter anderem davon abhängig, wie die kinematische Zähigkeit (Quotient aus Zähigkeit des Fluides und dessen Dichte) des hauptsächlich Reibungswiderstände verursachenden Fluides sein wird.The order of magnitude of the fin spacing of the grooved / fin structure according to the invention to be selected on one of the surfaces of the sliding element depends, among other things, on what the kinematic toughness (quotient of the toughness of the fluid and its density) of the fluid, which mainly causes frictional resistance, will be.
Der jeweilige Benetzbarkeitsgrad eines Festkörpers durch eine bestimmte Flüssigkeit zeigt immer einen Gleichgewichtszustand zwischen Kohäsion und Adhäsion, d. h. er zeigt eine Zustandsform zwischen der Wechselwirkung mit den Wandmolekülen und den anderen Flüssigkeitsmolekülen der jeweiligen Flüssigkeit auf.The degree of wettability of a solid by a certain liquid always shows a state of equilibrium between cohesion and adhesion, ie it shows one State between the interaction with the wall molecules and the other liquid molecules of the respective liquid.
Ein Beispiel für eine Flüssigkeit, welche mit vielen Oberflächen einen großen Randwinkel bildet, ist dasAn example of a liquid that forms a large contact angle with many surfaces is this
Quecksilber. Diese Eigenschaft beruht auf der extrem hohen Oberflächenspannung, die zwischen den einzelnen Quecksilberatome herrscht. Ein Beispiel für einen Feststoff, auf welchem Flüssigkeiten sehr große Randwinkel ausbilden, ist das PTFE.Mercury. This property is based on the extremely high surface tension that exists between the individual mercury atoms. An example of a solid on which liquids form very large contact angles is PTFE.
Die geringe Adhäsionsneigung des PTFEs ist auf seine extrem niedrige Oberflächenenergie zurückzuführen. Mit 18 mN/M hat es die niedrigste Oberflächenenergie, welche von einem Festkörper bekannt ist. Allerdings hat es aufgrund seiner anderen Eigenschaften den Nachteil, einen sehr geringen Verschleißwiderstand zu besitzen.The low tendency of the PTFE to adhere is due to its extremely low surface energy. At 18 mN / M, it has the lowest surface energy known from a solid. However, due to its other properties, it has the disadvantage of having very little wear resistance.
Ideale Verschleißfestigkeiten dagegen bieten auf Kohlenstoff beruhende Schichtsysteme (a-C:h oder DLC (diamond like carbon) und Me-C:H) .Coating systems based on carbon (a-C: h or DLC (diamond like carbon) and Me-C: H) offer ideal wear resistance.
Durch den Einbau verschiedener Elemente in dasBy installing various elements in the
Kohlenstoffnetzwerk gelingt es, die Oberflächenspannung derCarbon network manages the surface tension of the
Beschichtungen gezielt zu beeinflussen.To influence coatings in a targeted manner.
Mit Fluor oder Silizium konnte der Benetzungswinkel von Wasser auf über 100° Grad angehoben werden, womit die Benetzbarkeit deutlich reduziert wurde.With fluorine or silicon, the wetting angle of water could be increased to over 100 degrees, which significantly reduced the wettability.
Diese geringe Oberflächenspannung ist damit dem PTFE vergleichbar, wobei die Schichten gleichzeitig die Härten von Keramikmaterialien besitzen. Als zusätzliche Verbesserungsmöglichkeiten, sowie in Kombination mit den erfindungsgemäßen Oberflächen kann eine sehr gute Anpassung an die jeweiligen Anforderungen und Medien erreicht werden.This low surface tension is comparable to that of PTFE, with the layers simultaneously having the hardness of ceramic materials. As additional possibilities for improvement, as well as in combination with the surfaces according to the invention, a very good adaptation to the respective requirements and media can be achieved.
Der ideale Körper wird durch den Stromlinienkörper dargestellt. Sein cw-Wert liegt bei 0,055. Dieser Wert wird dadurch erreicht, dass seine Strömung weder abreißt, noch irgendwelche großen Druckunterschiede vorhanden sind, die Wirbel und somit Turbulenzen erzeugen könnten. Die laminare Strömung wird über den ganzen Körper hinweg beibehalten. Durch erfindungsgemäße Anwendung und Ausprägung der hauptsächlich in Körperlängsrichtung orientierten Längsriefen kann davon ausgegangen werden, dass die Riefen und Kanten der Strukturierung die Ausbildung von QuerStrömungen in der viskosen Unterschicht behindern und dadurch eine Turbulenzverringerung in der Grenzschicht erreicht wird. Dies wiederum führt dazu, dass weniger Impulsaustausch stattfindet und infolgedessen eine allgemein geringere turbulente Scherspannung zu erwarten ist. Ebenso kann man davon ausgehen, dass bei leichter Schräganströmung der Rippen, diese die körpernahe Strömung so beeinflussen werden, dass diese mehr in körperparallele Richtung verlaufen wird.The ideal body is represented by the streamlined body. Its drag coefficient is 0.055. This value will by ensuring that its flow does not stop, and that there are no large pressure differences that could create eddies and thus turbulence. The laminar flow is maintained all over the body. Using the longitudinal grooves, which are mainly oriented in the longitudinal direction of the body, in accordance with the invention, it can be assumed that the grooves and edges of the structuring hinder the formation of cross-currents in the viscous lower layer, thereby reducing turbulence in the boundary layer. This in turn means that less pulse exchange takes place and consequently a generally lower turbulent shear stress is to be expected. It can also be assumed that if the ribs flow slightly at an angle, they will influence the flow close to the body so that it will run more in the direction parallel to the body.
Diese Eigenschaft kann dazu benutzt werden, die Rippenstrukturen in der Art und Richtung auf einer Oberfläche aufzubringen, dass diese zumindest zum Teil strö ungsrichtungsbeeinflussend eingesetzt werden können, und dadurch das zwei- oder drei-dimensionale Steuern des Körpers verbessert und erleichtert werden kann (gilt auch für Gleitelemente zum Skispringen) . Diese Wirkung hat den großen Vorteil, dass sie bei beiden Arten von Strömungsformen zu erwarten ist, laminaren und turbulenten Strömungen, sowie in diesem Zusammenhang ebenfalls, bei gasförmigen und flüssigen Medien. Dies kann wiederum dazu genutzt werden, auf verschiedenen Oberflächen, welche unterschiedlich strukturiert sein können, (da sie mit unterschiedlichen Fluiden in Kontakt kommen) , und auch aufgrund ihrer Position auf der jeweiligen Oberfläche eines Elementes etwas unterschiedliche Aufgaben im Bereich der Reibungsverminderung haben könne und dadurch Vorteile zu bringen. Als gutes Größenverhältnis von Höhe h der Erhebungen zum Abstand s zwischen den Erhebungen h, hat sich der Faktor s = 2h erwiesen, jedoch kann dieser Wert je nach Anwendung stark variieren.This property can be used to apply the rib structures to a surface in such a way and in such a way that they can be used to influence the flow direction, at least in part, and thereby improve and facilitate the two- or three-dimensional control of the body (also applies for sliding elements for ski jumping). This effect has the great advantage that it can be expected for both types of flow, laminar and turbulent flows, as well as in this context for gaseous and liquid media. This in turn can be used on different surfaces, which can be structured differently (since they come into contact with different fluids), and also because of their position on the respective surface of an element can have somewhat different tasks in the area of friction reduction and thereby Bring benefits. The factor s = 2h has proven to be a good size ratio of the height h of the elevations to the distance s between the elevations h, but this value can vary widely depending on the application.
Besonders sinnvoll sind trapezförmige Rillen mit Erhöhungen, welche in Dreiecksform eine Seitenneigung von ca. 30 - 45°, bei Bedarf auch noch andere Neigungswinkel aufweisen. Natürlich können sowohl die äußere Form der Erhöhungen als auch der Winkel, der Abstand zwischen den Erhöhungen und das Material, aus dem diese mikrostrukturierten Oberflächen bestehen, an die Erfordernisse angepasst werden. Erfindungsgemäß können, im Gegensatz dazu, bestimmte, z.B. ergänzende Strukturierungen, in bestimmten Zonen der Oberfläche aufgebracht werden, beispielsweise diagonal zur Bewegungsrichtung ausgeführte Strukturen, welche ein überschüssiges Fluid gezielt ableiten können, oder auch andere Aufgaben, wie Reibungs- oder Turbulenzerzeugung übernehmen können. Zusätzlich kann eine verfeinerte oder vergröberte Strukturierung in einzelnen Bereichen der Oberfläche für andere, verbesserte Eigenschaften des mit diesen Oberflächen ausgestatteten Objektes sorgen.Trapezoidal grooves with elevations, which have a side inclination of approx. 30 - 45 ° in a triangular shape and, if necessary, other inclination angles, are particularly useful. Of course, the external shape of the elevations as well as the angle, the distance between the elevations and the material from which these microstructured surfaces are made can be adapted to the requirements. In contrast, according to the invention, certain e.g. Supplementary structures are applied in certain zones of the surface, for example structures executed diagonally to the direction of movement, which can drain excess fluid in a targeted manner, or can also take on other tasks, such as generating friction or turbulence. In addition, a refined or coarser structure in individual areas of the surface can provide other, improved properties of the object equipped with these surfaces.
Idealerweise sollte eine Strukturhauptvariante der Oberfläche rippenartige Strukturen aufweisen, die in Bewegungsrichtung so angebracht sind, so dass eine Dichte von ca. 10 -35 z.B. trapezförmigen, U-förmingen, V-förmingen, L-förmigen Rillen pro mm erreicht wird.Ideally, a main structure variant of the surface should have rib-like structures which are attached in the direction of movement so that a density of approx. 10 -35 e.g. trapezoidal, U-shaped, V-shaped, L-shaped grooves per mm is achieved.
Dies hat mehrere Vorteile, zum einen ist durch diese Art der Strukturierung eine sehr gute Gleitfähigkeit aufgrund der verminderten Haftreibungskräfte zu erwarten, zum anderen bleibt die Oberfläche trotz relativ vieler Rippen sehr stabil, durch die große Anzahl der Erhebungen (vgl. Nagelbett von Fakir) . Bei Bedarf kann diese Rippenstruktur noch durch eine Schuppenstruktur ergänzt werden. Man kann davon ausgehen, dass diese Oberflächen noch gleitfähiger gemacht werden können, wenn das passende Gleitmittel, wie z.B. Wachs oder o.a. auf die Oberfläche aufgebracht wird. Die Konstruktion von Oberflächen mit reibungsvermindernder sowie selbstreinigender bzw. nicht verschmutzender Funktion, lässt sich auch auf alle anderen Produkte anwenden, welche entweder Gas-, Flüssigkeits- oder sogar einer gewissen Feststoffreibung/Verschmutzung ausgesetzt sind (z.B. Bewegung durch nicht vollständig massive Ansammlungen zumindest zum Teil fester Einzelteile wie Sand, Erde, Kugeln, Granulate usw. ) , sowie allen möglichen Mischungen unterschiedlicher/gleicher Aggregatszustände, sowie Mischungen unterschiedlicher/gleicher Materialien in gleichen oder unterschiedlichen Aggregatszuständen.This has several advantages.On the one hand, this type of structuring means that very good sliding properties can be expected due to the reduced static friction, on the other hand, the surface remains very stable despite the relatively large number of ribs, due to the large number of elevations (cf.Fakir's nail bed). If necessary, this rib structure can be supplemented by a scale structure. It can be assumed that these surfaces can be made even more lubricious if the appropriate lubricant, such as wax or the like, is applied to the surface. The construction of surfaces with a friction-reducing and self-cleaning or non-soiling function can also be applied to all other products that are either exposed to gas, liquid or even a certain amount of solid friction / contamination (e.g. movement due to incomplete massive accumulations, at least in part solid individual parts such as sand, earth, spheres, granules, etc.), as well as all possible mixtures of different / identical aggregate states, as well as mixtures of different / same materials in the same or different aggregate states.
Die erfindungsgemäße Anwendung gilt sowohl für Körper, die aufgrund eigener Kraft bewegt werden (Auto, Fahrrad etc) , als auch für solche, die aufgrund anderer Kräfte (Erdbeschleunigung, Motor-, Muskelkraft usw.) bewegt werden. Die Mikrostrukturierung von Sportgeräten ist hierbei besonders zu erwähnen, da in diesem Bereich permanent versucht wird, neue Produkte mit noch besseren Eigenschaften zu entwickeln, um neue Höchstleistungen zu erzielen und die allgemeine Benutzung und Anwendung zu verbessern. Allgemein gilt, dass durch diese Erfindung keine großenThe application according to the invention applies both to bodies that are moved due to their own strength (car, bicycle, etc.) and to those that are moved due to other forces (acceleration due to gravity, motor, muscle, etc.). The microstructuring of sports equipment is particularly worth mentioning, since this area is constantly trying to develop new products with even better properties in order to achieve new top performance and to improve general use and application. In general, this invention does not result in major
Veränderungen der äußeren Form zwingend notwendig werden, um sehr viel bessere Eigenschaften der Oberflächen zu erzielen, oder gar erst zu ermöglichen.. Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Strukturen lassen sich unterschiedliche Techniken anwenden, wie lithographische Verfahren (z .B . LIGA-Verfahren) Mikroabformung, mechanische Mikrotechnik, Lasermikrobearbeitung, Heißprägen, Spritzgießen, Plasmatechniken, usw.. Für die feinere, beschmutzungshemmende MikroStruktur würde sich außerdem noch, im Falle von Kunststoffen wie z.B. PE, auch evtl. das Sintern (Wirbelsintern, Pulver-, evtl. elektrostatisches Pulverspritzen usw.) anbieten. Durch Plasmabehandlung von Oberflächen wird auf ganz besondere, plasmaspezifische Weise Energie in die Oberfläche der festen Materie eingetragen. Plasmen eignen sich daher sehr gut zur Oberflächenbehandlung. Sie können aktivieren und aufrauen, d. h. die molekularen Bestandteile der Oberfläche empfänglich für das Verbinden mit anderen Substanzen machen, aber sie dienen durch geeignete Wahl von Prozessgasen auch zur direkten Beschichtung von Oberflächen.Changes in the external shape are absolutely necessary in order to achieve or even enable much better properties of the surfaces. Various techniques can be used to produce the structures according to the invention, such as lithographic processes (eg LIGA process), micro-molding, mechanical microtechnology, laser micromachining, hot stamping, injection molding, plasma technology, etc. For the finer, anti-pollution microstructure, in the case of plastics such as PE, may also offer sintering (fluidized bed sintering, powder, possibly electrostatic powder spraying, etc.). Through the plasma treatment of surfaces, energy is introduced into the surface of the solid matter in a very special, plasma-specific manner. Plasmas are therefore very suitable for surface treatment. They can activate and roughen, ie make the molecular components of the surface susceptible to the connection with other substances, but they also serve for the direct coating of surfaces by suitable choice of process gases.
Auf einer derart vorbereiteten Oberfläche lässt sich mittels herkömmlicher Palladiumbekeimung eine haftfeste Metallisierung aufbringen. Mit diesem Verfahren können auch Kunststoffe haftfest metallisiert werden, die bisher nicht oder nur mit Hilfe hoher Fremdstoffzuschlage metallisierbar sind.Adhesive metallization can be applied to a surface prepared in this way using conventional palladium nucleation. This method can also be used to metallize plastics that have not been metallizable up to now, or that can only be metallized with the help of high foreign matter surcharge.
Mit Hilfe geeigneter Verfahren lässt sich sogar PTFE haftfest metallisieren.With the help of suitable processes, even PTFE can be metallized in a highly adhesive manner.
Ein anderes großes Einsatzgebiet für plasmaaktivierte Oberflächen sind Folien- und Kunststoffoberflachen. Bei der Oberflächenbehandlung durch Niedertemperatur-Plasmen geht man häufig noch einen Schritt weiter, als die Flächen nur zu aktivieren.Another large area of application for plasma-activated surfaces is foil and plastic surfaces. Surface treatment using low-temperature plasmas often goes one step further than just activating the surfaces.
Dieser nächste Schritt ist die Funktionalisierung. Beispielsweise führt die Behandlung von Kunststoffteilen mit Sauerstoff als Prozessgas zu Hydroxyl-, Carbonyl-, oder auch Estergruppen, also chemisch funktionellen Molekülteilen, die derart vorbehandelte Werkstücke für weitere Oberflächenprozesse empfänglich machen (Änderung von Eigenschaften von Oberflächen, je nach gewünschten Anforderungen - hydrophob und wachsfreundlich, elektrisch leitend, etc. ) .This next step is functionalization. For example, the treatment of plastic parts with oxygen as a process gas leads to hydroxyl, carbonyl, or also ester groups, i.e. chemically functional molecular parts, which make workpieces pretreated in this way susceptible to further surface processes (changes in surface properties depending on the desired requirements - hydrophobic and wax-friendly , electrically conductive, etc.).
Das äußere Erscheinungsbild eines Gegenstandes wird von seiner Oberfläche bestimmt; im erfindungsgemäßen Anwendungsbereich veränderter Oberflächen spielen hier besonders die Benetzbarkeit und die Reibung eine wichtige Rolle. Plasmatechnik kann auch dafür eingesetzt werden, dass derartige erfindungsgemäße Mikro- und NanoStrukturen wirtschaftlich hergestellt werden können.The surface of an object is determined by its surface; In the application area of modified surfaces according to the invention, the wettability and the friction play an important role here. Plasma technology can also be used so that such micro- and nano-structures according to the invention can be produced economically.
Mit Hilfe von Plasmatechnik können dünne Keramikstrukturen mikro- bzw. nanostrukturiert z.B. auf Metallstempel aufgetragen werden, die dann wiederum beispielsweise durch Keramikstrukturen prägbare Materialien wie unter anderem Kunststoffe (Plexiglas, etc.) mit dieser Mikro-/Nanostruktur prägen können. Die Strukturbildung der Keramikschicht erfolgt selbstorganisierend, aber der Plasmaprozess muss so gesteuert werden, dass genau die für die jeweilige Anwendung gewünschte Selbstorganisation stattfindet, um die jeweilige Struktur zu erzielen. Durch PlasmaVorgänge lassen sich z.B. erfindungsgemäß strukturierte Walzen herstellen, z b. aus Metall etc, zum Heißprägen von Nano-/MikroStrukturen auf bestimmte Oberflächen von Objekten, sowie ebenfalls von Nano-/MikroStrukturen auf alle anderen Oberflächen sowie allen zur Benutzung dieser Objekte benötigten und zusätzlich getragenen Elementen, welche aus prägbaren Materialien bestehen.With the help of plasma technology, thin ceramic structures can be micro or nano structured e.g. are applied to metal stamps, which in turn can then, for example, emboss materials that can be embossed by ceramic structures, such as plastics (plexiglass, etc.) with this micro / nanostructure. The structure of the ceramic layer is self-organizing, but the plasma process must be controlled so that exactly the self-organization desired for the respective application takes place in order to achieve the respective structure. Plasma processes can e.g. Manufacture structured rolls according to the invention, for. Made of metal, etc., for hot stamping nano / micro structures on certain surfaces of objects, as well as nano / micro structures on all other surfaces as well as all additional elements required and used to use these objects, which consist of embossable materials.
Die hier beschriebene Erfindung besteht aus sehr vielfältigen Verbesserungsmöglichkeiten, die nicht zwangsläufig auf einer Oberfläche oder bei ein und demselben Produkt zur Anwendung kommen müssen, sondern jede einzelne Verbesserung kann auch separat genutzt werden. Bei der Ausnutzung aller Möglichkeiten, edoch, kann die Oberfläche optimal auf die jeweiligen Umgebungsbedingungen und Medien angepasst werden.The invention described here consists of very diverse possibilities for improvement, which do not necessarily have to be used on a surface or for one and the same product, but each individual improvement can also be used separately. When using all possibilities, however, the surface can be optimally adapted to the respective environmental conditions and media.
Um die Vorteile der Erfindung in ihrer Anwendungsvielfalt darzustellen wird im ersten Beispiel, welches allgemein Gleitelemente betrifft, ein Wintersportgleitelement beschrieben. Im Anschluss daran werden in verkürzter Weise weitere Beispiele folgen um das breite AnwendungsSpektrum der erfindungsgemäßen Oberfläche aufzuzeigen.In order to present the advantages of the invention in its variety of applications, a winter sport sliding element is described in the first example, which relates generally to sliding elements. Subsequently, further examples will follow in a shortened manner to show the wide range of applications of the surface according to the invention.
Beispiel 1:Example 1:
Das erste Beispiel beschreibt Schneegleitelemente, deren Oberflächen durch spezielle Strukturierungen sowie durch Kombinationen aus Materialien, Oberflächenveränderungen und anderweitige form-, material- und funktionsverändernde Maßnahmen dahingehend verbessert werden, dass das Gleitelement Vorteile aufweist, sowohl im Bereich aerodynamischer als auch hydrodynamischer Reibungswiderstände (Verminderung von Turbulenzen und Beeinflussung von Strömungsabriß-, bzw. Strömungsablöseverhalten) , als auch im Bereich des Gleitens auf dem jeweiligen Untergrund, zusätzlich dazu wird es sowohl in seiner Funktion optimiert / wird sicherer im Gebrauch und ebenso wird Verschmutzung/Vereisung reduziert. Diese Erfindung kann auf alle Oberflächen von Objekten angewendet werden, welche bei Bewegungen Reibungswiderständen ausgesetzt sind, z.B. durch Luftreibung (Gasgemisch) oderThe first example describes snow sliding elements, the surfaces of which are improved by special structuring as well as by combinations of materials, surface changes and other measures to change shape, material and function in such a way that the sliding element has advantages, both in the area of aerodynamic and hydrodynamic frictional resistance (reduction of turbulence and influencing flow stalling or flow separation behavior), as well as in the area of sliding on the respective subsurface, in addition to this it is both optimized in its function / becomes safer in use and contamination / icing is also reduced. This invention can be applied to all surfaces of objects which are subject to frictional resistance when moving, e.g. by air friction (gas mixture) or
Flüssigkeitsreibung (Wasser) , aber auch durch Reibungsvorgänge an, auf oder mit Feststoffen, oder beliebige Kombinationen dieser Aggregatszustände, bzw. Kombinationen von Mischungen oder Gemengen gleicher Aggregatszustände. Zweck dieser Erfindung ist es, verbesserteLiquid friction (water), but also due to frictional processes on, on or with solids, or any combination of these aggregate states, or combinations of mixtures or mixtures of the same aggregate states. The purpose of this invention is to improve
Reibungswiderstandswerte zu erzielen, besonders bei Haft-, und Gleitreibungsvorgängen, bzw. einer beliebigen Kombination dieser Reibungsarten miteinander. Des weiteren schließt diese Erfindung die Verminderung aller vorkommenden Gleitreibungseffekte mit ein, zwischen bewegten Körpern mit bewegten oder nicht bewegten Materialien/Medien, sowie zwischen allen nicht bewegten Körpern mit bewegten Materialien/Medien. Außerdem wird durch eine entsprechende Anwendung der Erfindung erreicht, dass durch die verbesserten Oberflächen der Gleitelemente sowohl eine verbesserte, sicherere Funktion der Oberflächenelemente (Bindung, Skibremse, etc.) erzielt wird, als auch eine beträchtliche Reduzierung der Vereisung / Verschmutzung (Ablagerung von nicht erwünschten Materialien auf der Oberfläche) dieser Elemente, was den Gebrauch und Tragekomfort der Gleitelemente optimiert.To achieve frictional resistance values, especially in static and sliding friction processes, or any combination of these types of friction with each other. Furthermore, this invention includes the reduction of all occurring sliding friction effects, between moving bodies with moving or non-moving materials / media, as well as between all non-moving bodies with moving materials / media. In addition, by a corresponding application of the invention, the improved surfaces of the Sliding elements both an improved, safer function of the surface elements (binding, ski brake, etc.) is achieved, as well as a considerable reduction in icing / contamination (deposition of undesired materials on the surface) of these elements, which optimizes the use and wearing comfort of the sliding elements ,
Die Laufflächen der heute produzierten Skier sind aus günstig herzustellenden Polymeren, wie z.B. Polyethylen, und haben üblicherweise kleine, in Fahrtrichtung verlaufendeThe treads of the skis produced today are made of low-cost polymers, such as Polyethylene, and usually have small, in the direction of travel
Einkerbungen (längsgerichtet) , welche die früher übliche Mittelfurche ersetzen.Notches (lengthways) which replace the previously used central furrow.
PE ist ein günstiges Material, welches aufgrund seiner thermoplastischen Eigenschaften, sowohl mit minimalem Aufwand, als auch preisgünstig in die entsprechende Form gebracht werden kann.PE is an inexpensive material which, thanks to its thermoplastic properties, can be shaped into the appropriate form, both with minimal effort and at low cost.
Zielsetzung vieler Verbesserungen ist es, durch den Einsatz neuer Materialien die Laufflächen von Gleitelementen insoweit zu verändern, dass das jeweilige Gleitelement schneller auf dem jeweiligen Untergrund gleiten kann. Nachteil vieler dieser Ideen ist es, dass sehr teuere Materialien verwendet werden müssen, oder dass die Herstellung der jeweiligen Laufsohlen sehr teuer und aufwendig ist, besonders im Hinblick darauf, dass damit nur ein Teil des Gleitelements verbessert werden kann.The goal of many improvements is to use new materials to change the running surfaces of sliding elements to such an extent that the respective sliding element can slide faster on the respective surface. The disadvantage of many of these ideas is that very expensive materials have to be used, or that the production of the respective outsoles is very expensive and complex, especially with a view to the fact that only a part of the sliding element can be improved thereby.
Der Nachteil der momentan üblichen Laufsohlen besteht unter anderem darin, dass die Benetzbarkeit desThe disadvantage of the currently common outsoles is, among other things, that the wettability of the
Polyäthylenmaterials, aufgrund seiner momentan gebräuchlichen Art der Strukturierung, durch Wasser noch relativ groß ist. Das heißt also, dass die so vorhandenen Gleitreibungskräfte das Gleiten des Gleitelements auf dem Untergrund behindern. Ohne Wachs liegen die Benetzbarkeitswerte von PE-Flächen bei Randwinkeln unter 80°, d. h. als Folge davon entsteht ein vermindertes Gleitvermögen des Gleitelements u. a. durch erhöhte Reibungswerte. Im momentanen Gebrauch werden die Gleitreibungskräfte durch spezielle Wachsmischungen vermindert, welche u.a. die Aufgabe haben, die Benetzbarkeit der Laufsohlenoberflache durch Wasser zu verringern. Dabei werden heute mit guten Spezialwachsen (Fluorwachsen) Benetzbarkeitswerte in Form von messbarenPolyethylene material, due to its currently common type of structuring, is still relatively large due to water. This means that the sliding friction forces present in this way hinder the sliding of the sliding element on the ground. Without wax, the wettability values of PE surfaces at contact angles are less than 80 °, ie as a result, the sliding element's sliding properties are reduced, among other things due to increased friction values. In current use, the sliding friction forces are reduced by special wax mixtures, which among other things have the task of reducing the wettability of the outsole surface by water. Today with good special waxes (fluorine waxes) wettability values in the form of measurable
RandwinkeIn/KontaktwinkeIn von ca. 120° erreicht, im Gegensatz zu ca. 80° - 90° Randwinkeln bei PE Flächen mit üblichen Wachsen. Des weiteren wurde versucht, durch Veränderungen der äußeren Form der Schneegleitelemente reibungsvermindernde Wirkungen zu erzielen, um die Aerodynamik des Gleitelements dahingehend zu verbessern, dass das Gleitelement komfortabler zu fahren sei. Zusätzlich dazu sollte durch die Verminderung der Luftreibung, ebenfalls eine höhere Gleitgeschwindigkeit ermöglicht werden. Viele dieser bestehenden Verbesserungen haben den Nachteil, teuer und unwirtschaftlich zu sein, außerdem bringen sie teilweise andere Nachteile mit sich, wie z.B. eine Erhöhung des Gewichts des Gleitelements oder andere Nachteile, bei der Anwendung, Lagerung oder Benutzung, welche infolge der andersartigen Bauform auftreten.Edge angle / contact angle of approx. 120 ° reached, in contrast to approx. 80 ° - 90 ° contact angles for PE surfaces with common waxes. Furthermore, attempts have been made to achieve friction-reducing effects by changing the outer shape of the snow sliding elements in order to improve the aerodynamics of the sliding element in such a way that the sliding element is more comfortable to drive. In addition, the reduction in air friction should also enable a higher sliding speed. Many of these existing improvements have the disadvantage of being expensive and uneconomical, and they also have other disadvantages, such as an increase in the weight of the sliding element or other disadvantages in use, storage or use, which occur as a result of the different design.
Ein weiteres, nicht ausreichend gelöstes Problem bei der Benutzung von Gleitelementen, und hier insbesondere Schneegleitelementen, ist die auftretende Behinderung der Benutzung des Schneegleitelements durch Schneeablagerungen und Vereisungen auf den Oberseiten des Schneegleitelements. Dies kann sowohl ein Sicherheitsrisiko darstellen, als auch zu Behinderungen während des Fahrens führen, und auch zu Problemen beim Anschnallen des Schneegleitelements. Diese Probleme betreffen sowohl das Schneegleitelement selbst, als auch den Bindungsbereich und den Skistiefel. Es ist aufgrund von Schnee oder Eis im Bereich der Bindung und/oder der Sohle des Skistiefels oft nicht möglich, in die Bindung einzusteigen und diese ordnungsgemäß einrasten zu lassen. Die momentan gebräuchlichen Lösungen bringen allerdings einige Nachteile mit sich. Das Hauptproblem dürfte hierbei die unzureichende Attraktivität eines Gegenstandes, z.B. in Form eines Eiskratzers etc. für den potentiellen Benutzer sein. Ein solcher Gegenstand ist entweder störend, wenn man ihn immer dabei haben soll, ebenfalls störend, unter Umständen sogar gefährlich, wenn er sich an dem Schneegleitelement, dem Skistock oder einem sonstigen Ausrüstungsgegenstand befindet. Außerdem ist es ein zusätzliches Produkt, welches, da je nach herrschenden Schnee- bzw. Wetterbedingungen nicht immer notwendig, von den meisten Benutzern von Schneegleitelementen als lästiges Accessoire betrachtet werden dürfte. Es gibt auch anders geartete Versuche, die Vereisung und Verschmutzung von sicherheitsrelevanten mechanischen Teilen an oder auf dem Schneegleitelement zu verhindern bzw. zu vermindern. Dabei werden zum Beispiel Schneeschützer an oder auf dem Schneegleitelement angebracht, was folglich zu höherem Gewicht, umständlicherer Handhabung, sowie anderen Fahreigenschaften führt und natürlich - wie bei den Ξiskratzern - auch als Zusatzaccessoire erworben, bzw. zusätzlich angebracht werden üsste. Dies ist somit wieder mit Kosten und Aufwand für den Benutzer verbunden.Another problem that is not sufficiently solved when using sliding elements, and here in particular snow sliding elements, is the hindrance to the use of the snow sliding element due to snow deposits and icing on the upper sides of the snow sliding element. This can pose both a safety risk and lead to disabilities while driving, and also problems when buckling up the snow gliding element. These problems affect both the snow gliding element itself, the binding area and the ski boot. Due to snow or ice in the area of the binding and / or the sole of the ski boot, it is often not possible to get into the binding and to allow it to engage properly. However, the solutions currently in use have some disadvantages. The main problem here is likely to be the insufficient attractiveness of an object, for example in the form of an ice scraper, etc. for the potential user. Such an object is either annoying, if you should always have it with you, also annoying, under certain circumstances even dangerous, if it is on the snow gliding element, the ski pole or any other piece of equipment. It is also an additional product, which, depending on the prevailing snow or weather conditions, may not be considered an annoying accessory by most users of snow gliding elements. There are also other attempts to prevent or reduce the icing and contamination of safety-related mechanical parts on or on the snow gliding element. For example, snow guards are attached to or on the snow gliding element, which consequently leads to higher weight, more cumbersome handling, as well as other driving characteristics and, of course, as with the Ξiscratchers, can also be purchased as an additional accessory, or additionally attached. This again involves costs and effort for the user.
Die Benetzbarkeit von PE-Laufsohlen wird im momentanen Gebrauch dadurch vermindert, dass auf den Belag Wachs, welches seinerseits besonders hydrophobe Eigenschaften besitzt, aufgetragen wird. Der Erfolg des Wachsens erhöht sich dadurch, dass das Wachs bei erhöhter Temperatur (ca. 130°C) aufgetragen wird (Heißwachsen) . Dieser Prozess führt dazu, dass das Wachs in die oberste Schicht des Polymers eindringen kann und dadurch eine Verbesserung der hydrophoben Eigenschaften des Polymers, d.h. des Belags der Laufsohle, erreicht wird. Der Nachteil bei dieser Prozedur, bei normal strukturierten Laufsohlen, besteht darin, dass die Laufsohle durch ihre relativ grobe Struktur, und der demzufolge nur geringfügig vergrößerten Oberfläche, nur eine sehr begrenzte Menge Wachs aufnehmen bzw. einlagern kann.The wettability of PE outsoles is reduced in current use by applying wax, which in turn has particularly hydrophobic properties, to the covering. The success of waxing increases if the wax is applied at an elevated temperature (approx. 130 ° C) (hot waxing). This process means that the wax can penetrate into the top layer of the polymer, thereby improving the hydrophobic properties of the polymer, ie the covering of the outsole. The disadvantage of this procedure, with normally structured outsoles, is that the outsole, due to its relatively coarse structure, and therefore only slightly enlarged surface, can only absorb or store a very limited amount of wax.
Die erwähnten Strukturen haben ebenfalls den Nachteil, dass bei derzeit gebräuchlicher, feiner Längsstrukturierung der Laufsohle, bei nassen Schneeverhältnissen, der Wasserfilm unter dem Ski nicht hinreichend reguliert und somit das überschüssige Wasser nicht abtransportiert werden kann. Dies kann zu einem Saugeffekt führen, wenn keine Luft zwischen die korrespondierenden Flächen eindringen kann bzw. vorher schon eingelagert war .The structures mentioned also have the disadvantage that, given the customary, fine longitudinal structure of the outsole, in wet snow conditions, the water film under the ski is not adequately regulated and the excess water cannot be removed. This can lead to a suction effect if no air can penetrate between the corresponding surfaces or was previously stored.
Sollte zur Verhinderung des Saugeffekts zusätzlich eine diagonale Struktur eingesetzt werden, um das überschüssige Wasser seitlich abzuführen und Luft zwischen die Oberflächen zu bringen, entsteht das Problem, dass durch die quer oder schräg zur Fahrtrichtung verlaufenden Strukturen erhöhte Reibung mit dem Untergrund entsteht und die Gleitfähigkeit dadurch herabgesetzt wird.If an additional diagonal structure is used to prevent the suction effect, in order to discharge the excess water laterally and to bring air between the surfaces, the problem arises that the structures running transversely or obliquely to the direction of travel create increased friction with the surface and thus the slidability is reduced.
Das allgemeine Problem bei vielen Verbesserungen von Gleitelementen besteht darin, dass fast immer versucht wird, nur einen ganz speziellen Teil eines Elements, einer Vorrichtung usw. mittels geeigneter Verbesserungen zu optimieren.The general problem with many improvements to sliding elements is that attempts are almost always made to optimize only a very specific part of an element, a device, etc. by means of suitable improvements.
Im Gegensatz dazu hat die hier beschriebene Erfindung mehrere positive Auswirkungen und zwar nicht nur partiell auf ein bestimmtes Teil am Gleitelement, sondern sowohl auf die Optimierung einzelner funktioneller Einheiten (Laufsohle, Bindungsbereich usw. ) , als auch auf die Funktionsweise des gesamten Gleitelements. Die erfindungsgemäße Verbesserung am Gleitelement wird erreicht durch entsprechende Strukturanpassung bzw. Neu- oder Teilstrukturierung von Flächen mit erfindungsgemäßer MikroStruktur, die bisher nicht strukturiert waren, bzw. solchen Oberflächen, die zwar schon Strukturen aufweisen, jedoch durch MikroStruktur verbessert und ergänzt werden können. Dies bringt eindeutige Vorteile und Verbesserungen gegenüber anderen, bisher angewandten Lösungen. Der erfindungsgemäßen Anwendung der Oberflächen auf Gleitelementen liegt nun unter anderem die Aufgabe zugrunde, diese dahingehend zu verbessern, dass z.B. die Laufsohle durch geeignete Mikrostrukturierung einen geringeren Reibungswert mit dem Untergrund erreicht und somit das Gleitelement besser und schneller gleiten kann. Weiterhin bewirkt die Erfindung, auf den übrigen Oberflächen außer der Laufsohle aufgebracht, eine Reduzierung desIn contrast, the invention described here has several positive effects, not only partially on a certain part of the sliding element, but also on the optimization of individual functional units (outsole, binding area, etc.), as well as on the functioning of the entire sliding element. The improvement according to the invention on the sliding element is achieved by corresponding structural adaptation or new or partial structuring of surfaces with a microstructure according to the invention which were not previously structured, or surfaces which already have structures, but are improved and supplemented by a microstructure can. This brings clear advantages and improvements over other previously used solutions. The application of the surfaces on sliding elements according to the invention is based, inter alia, on the object of improving them in such a way that, for example, the outsole achieves a lower coefficient of friction with the ground by means of suitable microstructuring, and the sliding element can therefore slide better and faster. Furthermore, the invention, applied to the remaining surfaces except the outsole, reduces the
Luftwiderstandes des gesamten Gleitelements, so dass hier zusätzlich sowohl eine komfortablere Nutzung, als auch eine schnellere Gleitgeschwindigkeit erreicht werden kann. Darüber hinaus kann mit Hilfe einer besonderen Mikrostrukturvariante dieser Erfindung das Problem der Verschmutzung des Gleitelements, sowie die unerwünschte Ablagerung von Schnee und Eis an und auf dem Gleitelement, sowie im Bindungsbereich reduziert bzw. verhindert werden. Sowohl das Fahren mit dem Gleitelement, als auch das Einsteigen in die Bindung wird dadurch erheblich erleichtert . Darüber hinaus werden die Gefahren deutlich verringert, was Probleme mit der Skibindung, sowie der Skibremse bzw. allen bewegten, mechanischen Elementen angeht. Das mögliche Auftreten von Fehlfunktionen kann reduziert werden, da die Wahrscheinlichkeit des Auftauchens vonAir resistance of the entire sliding element, so that here both a more comfortable use and a faster sliding speed can be achieved. In addition, with the help of a special microstructure variant of this invention, the problem of contamination of the sliding element, as well as the undesirable deposition of snow and ice on and on the sliding element, as well as in the binding area, can be reduced or prevented. This makes driving with the sliding element as well as getting into the binding considerably easier. In addition, the dangers are significantly reduced when it comes to problems with the ski binding, the ski brake and all moving mechanical elements. The possible occurrence of malfunctions can be reduced, since the probability of the occurrence of
Problemen aufgrund des Nichtauslösens/Blockierens der Bindung, bzw. des unbeabsichtigten Auslösens infolge von Fremdkörpern (Eis, Schnee, Schmutz usw.) weitestgehend verhindert ,werden kann, da nahezu alle Fremdkörper an der erfindungsgemäßen strukturierten Oberfläche keinen Halt finden, bzw. sehr einfach durch Wasser abgewaschen werden können. Außerdem werden die erfindungsgemäß strukturierten Gleitelemente, sowie alle anderen in dieser Weise strukturierten Körper, Schuhe, Kleidungsstücke usw. weniger leicht schmutzig und haben den Vorteil sich leichter reinigen zu lassen, bzw. auch beim offenen Transport, z.B. auf demProblems due to non-triggering / blocking of the binding or unintentional triggering due to foreign bodies (ice, snow, dirt, etc.) can be largely prevented, since almost all foreign bodies cannot find a hold on the structured surface according to the invention, or very simply by Water can be washed off. In addition, the sliding elements structured according to the invention, as well as all other bodies, shoes, items of clothing etc. structured in this way, become less easily dirty and have the advantage of being easier to clean to leave, or even with open transport, for example on the
Fahrzeug weniger schmutzig zu werden.Vehicle to become less dirty.
Mit Streichlinienstrukturen (hauptsächlich inWith streakline structures (mainly in
Bewegungsrichtung verlaufende MikroStrukturen) haben die MikroStrukturen eher Reibungsverminderungs- undMicroStructures running in the direction of movement) have the MicroStructures rather friction and
Turbulenzverminderungsfunktion, ohne StreichlinienstrukturenTurbulence reduction function, without streak line structures
(richtungsunabhängige Strukturierung) eher(direction-independent structuring) rather
Selbstreinigungsfunktion.Self-cleaning function.
Bei dieser Erfindung entstehen dem Nutzer praktisch keine zusätzlichen Kosten, da die Erfindung mit dem Ski mitgekauft wird und dieser durch die Verbesserungen ein hochwertigeresWith this invention, the user incurs practically no additional costs, since the invention is also purchased with the ski, and the improvements result in a higher quality
Produkt darstellt. Es gibt keine negativen Zusatzmerkmale am optimierten Produkt, wie z.B. erhöhtes Gewicht, abstehende, verletzungsgefährdete Teile o.a., die den Vorteil der Verbesserung in Nachteile umkehren könnten, was andereProduct represents. There are no negative additional features on the optimized product, e.g. increased weight, protruding parts that are at risk of injury or the like, which could reverse the advantage of the improvement into disadvantages, which others
Bereiche der Benutzung angehtAreas of use
Durch die Mikrostrukturierung der Oberfläche vergrößert sich diese flächenmäßig sehr stark, bei geeigneten, sehr dünnflüssigen Heißwachsen kann diese Art der Oberfläche eine sehr viel größere Wachsmenge in sich einlagern als die üblichen Laufsohlenbelagsstrukturen. Außerdem wird durch die viel feinere Strukturierung auch die Wachsaufnahme selbst erleichtert.Due to the microstructuring of the surface, the surface area is greatly increased; with suitable, very thin, hot waxes, this type of surface can incorporate a much larger amount of wax than the conventional outsole covering structures. The much finer structure also makes wax absorption easier.
Vergleichbar verhält es sich mit anderen, die Gleitfähigkeit eines Gleitelements fördernden Substanzen, wie z.B. Sprays oder Flüssigkeiten, welche das Vereisen verhindern und u. a. bei stark strukturierten Langlaufskis statt Wachs zurIt is comparable to other substances that promote the sliding ability of a sliding element, such as Sprays or liquids that prevent icing and u. a. for highly structured cross-country skis instead of wax
Anwendung kommen.Application come.
Die Fortbewegung beim Skifahren wird im Prinzip von zwei Faktoren beeinflusst: Der erste ist der Luftwiderstand, der zweite sind die Reibungskräfte auf dem Schnee, bzw. demMovement while skiing is fundamentally influenced by two factors: the first is the air resistance, the second is the frictional forces on the snow or
Untergrund allgemein, welche hauptsächlich ausUnderground in general, which mainly consists of
Gleitreibungskräften und Haftreibungskräften bestehen.Sliding frictional and static frictional forces exist.
Durch die erfindungsgemäße Strukturveränderung der Oberflächen des Gleitelements lassen sich beide Arten von WiderStandkräften vermindern, d.h. durch geeignete Mikrostrukturierung der Oberfläche. Und zwar sowohl der Laufsohle, als auch der gesamten Oberseite des Skis, einschließlich der Stahlkanten und der Seitenwangen des Skis.By changing the structure of the surfaces of the sliding element according to the invention, both types of Reduce resistance, ie by suitable microstructuring of the surface. This applies to both the outsole and the entire top of the ski, including the steel edges and the side cheeks of the ski.
Es sind viele Faktoren, die sowohl zu Verbesserungen der Fahreigenschaften als auch zur Optimierung der Benutzung eines Gleitelements beitragen können. Diese erfindungemäßen Verbesserungen, beziehen sich auf das gesamte Gleitelement, einschließlich Bindung und Skistiefel, sowie Kleidung und Accessoires des Benutzers . Die nachfolgend beschriebenen MikroStrukturen beziehen sich hauptsächlich auf den Bereich < 1 mm, wobei die Rillenstrukturen im μm-Bereich, die MikroStrukturen zur Verhinderung von Vereisung und Verschmutzung z.B. imThere are many factors that can contribute both to improvements in driving properties and to the optimization of the use of a sliding element. These improvements according to the invention relate to the entire sliding element, including binding and ski boots, as well as clothing and accessories of the user. The microstructures described below relate mainly to the area <1 mm, whereby the groove structures in the μm range, the microstructures to prevent icing and contamination e.g. in the
Bindungsbereich, jedoch noch beträchtlich kleiner sein können, d.h. die kleinsten Strukturen reichen je nach Anwendung bis in den Nanobereich. Kombinationen unterschiedlicher Mikrostrukturierungen, wie bei der hier vorliegenden Erfindung, mit unterschiedlichenBond area, but can still be considerably smaller, i.e. the smallest structures reach into the nano range depending on the application. Combinations of different microstructures, as in the present invention, with different ones
Aufgaben, aus verschiedenen Materialien, an unterschiedlichen Elementen einer Vorrichtung, wie zum Beispiel einem Gleitelement, weisen eindeutige Vorteile, auf, gegenüber bisher eingebrachten Verbesserungen. Erfindungsgemäß wird das Gleitelement, insbesondere Schneegleitelement, dadurch in seinen Eigenschaften verbessert, dass alle Oberflächen durch entsprechende Aufbringung einer Mikrostrukturierung in bezug auf Reibungswiderstände, Turbulenzneigung und Strömungsabriß- bzw. Strömungsablöseverhalten, deutlich bessere Werte aufweisen, und dass ebenfalls durch Aufbringung geeigneter erfindungsgemäßer Mikrostrukturierung die Verschmutzung bzw. Vereisung etc. Beträchtlich reduziert bzw. verhindert werden kann. Zur effektiven Verminderung der Reibungswiderstände können, für die unterschiedlichen Medien, welche für die Reibung verantwortlich sind, verschiedene Mikrostrukturierungen an den jeweils betroffenen Oberflächen des Gleitelements an- oder aufgebracht werden. Somit bietet sich für die Oberfläche des Gleitelements im LaufSohlenbereich u.U. eine andere Art der Mikrostrukturierung ca. 10 - 25 Riefen/mm an, da für jede Oberfläche die Mikrostrukturierung ausgewählt werden sollte, die die Reibungswiderstände mit den jeweiligen Fluiden am effektivsten vermindert, da hier hauptsächlichTasks, made of different materials, on different elements of a device, such as a sliding element, have clear advantages compared to improvements introduced so far. According to the invention, the properties of the sliding element, in particular snow sliding element, are improved in that all surfaces have significantly better values due to the appropriate application of a microstructuring with respect to frictional resistance, tendency to turbulence and flow separation or flow separation behavior, and that the contamination is also achieved by applying suitable microstructuring according to the invention or icing etc. can be significantly reduced or prevented. To effectively reduce the frictional resistance, different microstructures can be applied or applied to the surfaces of the sliding element concerned for the different media which are responsible for the friction. Thus, for the surface of the sliding element in the outsole area, another type of microstructuring approx. 10 - 25 grooves / mm may be appropriate, since the microstructuring that most effectively reduces the frictional resistance with the respective fluids should be selected for each surface, since this is mainly the case
Reibungsvorgänge mit relativ viskosen Fluiden (Wasser) stattfinden.Friction processes take place with relatively viscous fluids (water).
Auf der Oberseite des Gleitelements sollte dieOn the top of the sliding element, the
Mikrostrukturierung relativ fein sein, d.h. beispielsweise ca. 10 - 35 Erhebungen/mm, da hier als reibunswiderstandserzeugendes Medium hauptsächlich Luft (Gasgemisch) auftritt. Die Strukturen sollten weitestgehend in Längsrichtung auf dem Gleitelement aufgebracht sein, so dass sie bei normaler Benutzung des Gleitelements in Fahrtrichtung ausgerichtet sind.Microstructuring should be relatively fine, i.e. for example approx. 10 - 35 surveys / mm, since air (gas mixture) mainly occurs as the medium that generates frictional resistance. The structures should be applied largely in the longitudinal direction on the sliding element so that they are oriented in the direction of travel during normal use of the sliding element.
Um die Reibungsverminderung zu optimieren, ist es ebenfalls gemäß der Erfindung sinnvoll, sowohl die Bindung als auch den Stiefel bei Bedarf an allen Oberflächen mit einer in Fahrtrichtung verlaufenden Mikrostruktur zu versehen. Weiterhin ist das Gleitelement, insbesondereIn order to optimize the reduction in friction, it also makes sense according to the invention to provide both the binding and the boot with a microstructure running in the direction of travel on all surfaces if necessary. Furthermore, the sliding element, in particular
Schneegleitelement, erfindungsgemäß besonders im Bindungsbereich, d.h. Oberfläche im Bindungsbereich, Bindung, Bremse, sowie Platte unter der Bindung (Erhöhungsplatte) , aber auch der für die Befestigung des Schneegleitelements am Benutzer/Träger relevanten Teile des Stiefels so mikrostrukturiert (mit kleinen hydrophoben Erhebungen in verteilter Form (Noppenstruktur) , dauerhaft befestigt) , dass eine Verschmutzung bzw. Vereisung (Zusetzung durch Schnee) vermindert oder sogar verhindert wird bzw. sehr leicht durch Wassereinwirkung entfernt werden kann. Der jeweilige Benetzbarkeitsgrad eines Festkörpers durch eine bestimmte Flüssigkeit zeigt immer einen Gleichgewichtszustand zwischen Kohäsion und Adhäsion, d. h. er zeigt eineSnow gliding element, according to the invention particularly in the binding area, i.e. surface in the binding area, binding, brake, and plate under the binding (heightening plate), but also the parts of the boot which are relevant for fastening the snow sliding element to the user / wearer are microstructured in this way (with small hydrophobic elevations in a distributed manner Form (nub structure), permanently attached), soiling or icing (clogging by snow) is reduced or even prevented or can be removed very easily by exposure to water. The degree of wettability of a solid by a certain liquid always shows a state of equilibrium between cohesion and adhesion, ie it shows one
Zustandsform zwischen der Wechselwirkung mit den Wandmolekülen und den anderen Flüssigkeitsmolekülen der jeweiligenState between the interaction with the wall molecules and the other liquid molecules of the respective
Flüssigkeit auf.Liquid on.
Ein Beispiel für einen Feststoff, auf welchem Flüssigkeiten sehr große Randwinkel ausbilden, ist das PTFE.An example of a solid on which liquids form very large contact angles is PTFE.
Allerdings hat es aufgrund seiner anderen Eigenschaften den Nachteil, einen sehr geringen Verschleißwiderstand zu besitzen.However, due to its other properties, it has the disadvantage of having very little wear resistance.
Ideale Verschleißfestigkeiten dagegen bieten auf Kohlenstoff beruhende SchichtSysteme (a-C:h oder DLC (diamond like carbon) und Me-C:H) . Durch den Einbau verschiedener Elemente in dasCarbon-based coating systems (a-C: h or DLC (diamond like carbon) and Me-C: H) offer ideal wear resistance. By installing various elements in the
Kohlenstoffnetzwerk gelingt es, die Oberflächenspannung derCarbon network manages the surface tension of the
Beschichtungen gezielt zu beeinflussen.To influence coatings in a targeted manner.
Mit Fluor oder Silizium konnte der Benetzungswinkel von Wasser auf über 100° Grad angehoben werden, womit die Benetzbarkeit deutlich reduziert wurde.With fluorine or silicon, the wetting angle of water could be increased to over 100 degrees, which significantly reduced the wettability.
Diese geringe Oberflächenspannung ist damit dem PTFE vergleichbar, wobei die Schichten gleichzeitig die Härten vonThis low surface tension is comparable to that of PTFE, with the layers simultaneously being hard
Keramikmaterialien besitzen.Have ceramic materials.
Wachs: Die Intention bei der Entwicklung von unterschiedlichen Wachsarten besteht darin, einen möglichst großenWax: The intention in developing different types of wax is to make one as large as possible
Kontaktwinkel, bzw. Randwinkel im Verhältnis von OberflächeContact angle or contact angle in relation to the surface
(PE-Laufsohle) zum Wassertropfen zu erzielen.(PE outsole) to achieve water drops.
Es scheint also so zu sein, dass Kontaktwinkel von mindestensSo it seems that contact angles of at least
80° für die Fortbewegung auf Schnee wünschenswert sind, d. h. alle Verbesserungen, welche höhere Werte als 120° (PE-80 ° are desirable for moving on snow, d. H. all improvements which have values higher than 120 ° (PE-
Lauffläche mit Fluorwachsen) erreichen , sind außerordentlich interessant.Tread with fluorine waxes) are extremely interesting.
Ein Kontaktwinkel von 0 Grad bedeutet vollständige Benetzung, ein Winkel von 180 Grad vollständige Nichtbenetzung. Erfindungsgemäße genoppte, mikrostrukturierte Oberflächen haben spezielle Strukturen, welche Wassertropfen an einer Anheftung hindern bzw. bewirken, dass Schmutzpartikel sehr leicht durch Wasser weggespült werden können. Man kann also feststellen, dass eine derartige Oberfläche, auf Gleitelemente aufgebracht, nahezu ideale wasserabweisende Bedingungen schaffen würde, erst recht in Verbindung mit geeigneten hydrophobierenden Maßnahmen, wie z.B. in Form von hydrophoben Phobierungsstoffen (z.B. anionischen, kationischen, amphoteren, nichtionischen grenzflächenaktiven Verbindungen), z.B. als Spray oder Wachs. Das eigentliche Gleiten des Skis auf dem Schnee beruht, zumindest teilweise, auf dem selben Prinzip wie das Gleiten von Schlittschuhen auf Eis. Diese physikalische Besonderheit beruht auf einer speziellen Eigenschaft des Wassers, und heißt Regelation. Sie beschreibt die Druckabhängigkeit des Phasenübergangs vom festen zum flüssigen Aggregatszustand bei Stoffen, deren Schmelze eine höhere Dichte aufweist, als ihre feste Phase (Wasser, Wismut, Gallium) .A contact angle of 0 degrees means complete wetting, an angle of 180 degrees completely non-wetting. Pimpled, microstructured surfaces according to the invention have special structures which prevent water drops from attaching or cause dirt particles to be washed away very easily by water. It can therefore be said that such a surface, applied to sliding elements, would create almost ideal water-repellent conditions, especially in combination with suitable hydrophobizing measures, such as in the form of hydrophobic phobing agents (e.g. anionic, cationic, amphoteric, nonionic surface-active compounds), eg as a spray or wax. The actual sliding of the ski on the snow is based, at least in part, on the same principle as the sliding of ice skates on ice. This physical peculiarity is based on a special property of water and is called regulation. It describes the pressure dependence of the phase transition from the solid to the liquid state of matter for substances whose melt has a higher density than their solid phase (water, bismuth, gallium).
Solche Stoffe können unter Druckeinwirkung geschmolzen werden, bei nachlassendem Druck tritt wieder Erstarrung ein. Andererseits, zusätzlich zur Regelation, tritt in Folge von Reibung, die Schmelzkappenbildung auf. Wenn die Skilauffläche über den Schnee gleitet, entstehtSuch substances can be melted under pressure, and when the pressure drops, solidification occurs again. On the other hand, in addition to the regulation, melting cap formation occurs as a result of friction. When the ski surface glides over the snow, arises
Reibung und somit Wärme. Durch diese Reibungswärme werden die Schneekristalle unter dem Belag kurzfristig angeschmolzen (Schmelzkappenbildüng) . Diese partielle AufSchmelzung ist u.a. verantwortlich für den Gleitvorgang. Zuviel Schmelzkappenbildüng jedoch lässt einen Wasserfilm und damit Adhäsionskräfte und einen Ansaugeffekt entstehen, der dem Gleiten entgegenwirkt.Friction and therefore heat. This frictional heat causes the snow crystals under the covering to melt briefly (melting cap formation). This partial melting is responsible for the gliding process. Too much melting cap formation, however, creates a water film and thus adhesive forces and a suction effect that counteracts sliding.
Die Laufflächenstruktur beeinflusst maßgeblich die Gleiteigenschaften und auch die Dreheigenschaften des Skis. Die Struktur vermindert die Reibung zwischen Schnee undThe tread structure significantly influences the sliding properties and also the turning properties of the ski. The structure reduces the friction between snow and
Lauffläche. Es empfiehlt sich für trockenen, kristallinenTread. It is recommended for dry, crystalline
Schnee eine sehr feine, beinahe glatte Strukturierung und für amorphen glatten Schnee eine etwas gröbere Strukturierung auszuwählen, vor allem um einem Saugeffekt entgegenzuwirkenSnow a very fine, almost smooth structure and a somewhat coarser structure for amorphous smooth snow, especially to counteract a suction effect
Die momentan gebräuchliche Struktur der Skisohle aus PE wird mit einem speziellen rotierenden Stein bearbeitet, der je nachThe currently common structure of the PE ski sole is machined with a special rotating stone, depending on the
Vorschub und Umdrehungsgeschwindigkeit unterschiedliche Muster in den Skibelag einprägt, welche dann dazu dienen, den Ski, je nach Feuchtigkeitsverhältnissen des Schnees, auf dem vorhandenen Wasserfilm gleiten zu lassen. Der Einfluss des Wasserfilms auf das Gleitverhalten des Gleitelements soll durch die feinen, hauptsächlich in Fahrtrichtung verlaufenden Kanäle gesteuert und den jeweiligen Anforderungen angepasst werden.Feed and speed of rotation impresses different patterns in the ski base, which then serve to let the ski slide on the existing water film, depending on the moisture conditions of the snow. The influence of the water film on the sliding behavior of the sliding element should be controlled by the fine, mainly running channels and adapted to the respective requirements.
Bei der erfindungsgemäßen Strukturierung der Laufsohle kann dem Ansaugeffekt entgegengewirkt werden.In the structuring of the outsole according to the invention, the suction effect can be counteracted.
Durch die große Anzahl von Höhen und Vertiefungen und die kontinuierliche Bewegung des Schneegleitelements, wirkt permanent eine geringe in diesen Vertiefungen eingeschlossenen Luftmenge dem Ansaugeffekt entgegen.Due to the large number of heights and depressions and the continuous movement of the snow gliding element, a small amount of air enclosed in these depressions permanently counteracts the suction effect.
Des weiteren wird ebenfalls durch die Mikrostrukturierung ein hydrophobierender Effekt erzielt, der dem Saugeffekt entgegenwirkt . Diese hydrophobierende Eigenschaft führt außerdem dazu, dass der Ski sehr wenig Reibung auf dem Untergrund aufweist, was u.U. auch zu einem geringeren Verschleiß des Skisohlenbelagsmaterials führen kann. Ebenso wird durch die erfindungsgemäße Mikrostrukturierung der Oberflächen des Schneegleitelements die Turbulenzneigung, der Reibungswiderstand und das Strömungsabrissverhalten der jeweils umströmenden Fluiden reduziert.Furthermore, the microstructuring also achieves a hydrophobic effect that counteracts the suction effect. This hydrophobic property also means that the ski has very little friction on the ground, which may can also lead to less wear on the ski sole covering material. Likewise, the tendency to turbulence, the friction resistance and the stall behavior of the respective flowing fluids are reduced by the microstructuring of the surfaces of the snow sliding element according to the invention.
Die erfindungsgemäß strukturierten Beläge können natürlich, je nach Anforderung, Belastung und Aufgabe, auch aus anderen geeigneten Materialien als den momentan benutzten bestehen, so z.B. PTFE, anderen Kunststoffe, oberflächenveränderten Kunststoffe, Metallen und Metalllegierungen, auf Kohlenstoff beruhende SchichtSysteme, sowie allen anderen dafür geeigneten Materialien und Materialmischungen. Um die Eigenschaften bei der Benutzung vonDepending on the requirement, load and task, the coverings structured according to the invention can of course also consist of other suitable materials than the ones currently used, so e.g. PTFE, other plastics, surface-modified plastics, metals and metal alloys, carbon-based coating systems, as well as all other suitable materials and material mixtures. To the properties when using
Schneegleitelementen entscheidend zu verbessern, werden nun einige vorteilhafte, erfindungsgemäße Verbesserungen in bezug auf die Oberflächen des Gleitelements beschrieben. „Oberflächen des Gleitelements" umfasst alle Flächen, welche auf den Außenseiten sichtbar sind bzw. Reibungswiderständen oder auch kontaminierenden Umgebungen ausgesetzt sein können. Weiterhin umfasst die Erfindung Oberflächenveränderungen im Bindungsbereich, am Skistiefel sowie an der Kleidung und ebenfalls an allen Accessoires, welche am Körper getragen werden können.To improve snow sliding elements decisively, some advantageous improvements according to the invention with respect to the surfaces of the sliding element will now be described. “Surfaces of the sliding element” encompasses all surfaces which are visible on the outer sides or can be exposed to frictional resistances or also contaminating environments. Furthermore, the invention encompasses surface changes in the binding area, on the ski boots and on the clothing and also on all accessories which are worn on the body can be.
Um einen Gebrauchsgegenstand zu verbessern, hat man die Möglichkeit, unterschiedliche Teile an ihm zu verändern. Am Beispiel des Skis bietet sich als primäre Verbesserung an, die Laufsohle zu verändern. Allerdings besteht sehr wohl die Möglichkeit, auch die anderen Oberflächen zu optimieren. Die erfindungsgemäße Optimierung der Laufsohle des Gleitelements vermindert hauptsächlich die Reibungswiderstände, sowie die Turbulenzneigungen im hydrodynamischen Bereich. Was die restlichen Oberflächen des Gleitelements angeht, führen die erfindungsgemäßen Mikrostrukturierungen der Oberflächen dazu, Reibungsverminderungen zu erreichen, sowie eine Reduzierung der Turbulenzneigungen, hauptsächlich im aerodynamischen Bereich. Die Verbesserung besteht darin, die Skisohle - im Gegensatz zur momentanen Strukturierung - sehr viel feiner, jedoch überwiegend ebenfalls in Längsrichtung zu strukturieren.In order to improve an everyday object, you have the possibility to change different parts of it. Using the example of the ski, the primary improvement is to change the outsole. However, it is very possible to optimize the other surfaces as well. The optimization of the outsole of the sliding element according to the invention mainly reduces the frictional resistance and the tendency to turbulence in the hydrodynamic range. As far as the remaining surfaces of the sliding element are concerned, the microstructuring of the surfaces according to the invention leads to a reduction in friction and a reduction in the tendency to turbulence, mainly in the aerodynamic range. The improvement consists in structuring the ski sole - in contrast to the current structuring - much more finely, but predominantly also in the longitudinal direction.
Eine vergleichbare Längsstrukturierung (in Fahrtrichtung aufgebracht) bietet sich an, für die gesamte, dem Luftwiderstand ausgesetzte Oberfläche des Gleitelements, sowie für die Bindung als auch den Skistiefel und die gesamte Bekleidung des Benutzers .A comparable longitudinal structure (applied in the direction of travel) lends itself to the entire surface of the sliding element exposed to air resistance, as well for the binding as well as the ski boot and all clothing of the user.
In den kommenden Ausführungen beziehe ich mich auf ein Schneegleitbrett und hier insbesondere den Ski, stellvertretend für alle möglichen Anwendungen von erfindungsgemäßen Mikrostrukturierungen auf Gleitelemente. Diese erfindungsgemäßen Mikrostrukturierungen dienen sowohl zur Vermindung von Reibungswiderständen, als auch dazu, Turbulenzneigungen und Strömungsablöseverhalten von fluiden - Medien zu verringern, sowie zur Unterstützung der hydrophoben Eigenschaften des jeweiligen Oberflächenmaterials. Ebenso sind alle erfindungsgemäßen Oberflächen zur Verhinderung von Verschmutzung und Vereisung, sowie bei Bedarf zur Verminderung von Reibungswiderständen, ebenfalls am Beispiel eines Schneegleitelements, insbesondere eines Skis, sowie der zu seiner Benutzung benötigten Elemente, Vorrichtungen und Ausrüstungsgegenstände, dargestellt. Am Beispiel der Anwendung dieser Art der Oberflächenstrukturierung auf Gleitelemente, insbesondere Schneegleitelemente wird offensichtlich, dass dieseIn the following explanations, I refer to a snow gliding board and here in particular the ski, representative of all possible applications of microstructuring according to the invention on sliding elements. These microstructures according to the invention serve not only to reduce frictional resistances, but also to reduce turbulence tendencies and flow separation behavior of fluid media, and to support the hydrophobic properties of the respective surface material. Likewise, all surfaces according to the invention for preventing contamination and icing, and, if necessary, for reducing frictional resistance, are also shown using the example of a snow gliding element, in particular a ski, and the elements, devices and equipment required for its use. The example of the application of this type of surface structuring to sliding elements, in particular snow sliding elements, clearly shows that these
Strukturierung im Idealfall auf den jeweiligen Oberflächen so dimensioniert werden kann, dass, z.B. auf der Oberfläche der Laufsohle, sowie im Kantenbereich und bei Bedarf auch auf den Seiten des Skis die Strukturierung auf das zu erwartende, Reibung verursachende Medium (Schnee, Eis) das durch oben erklärte Schmelzprozesse, aufgrund von Reibung und Druck, zumindest teilweise zu Wasser geschmolzen wird eingestellt werden kann. Ebenso wie die übrigen Oberflächen des Skis auf ein anderes, zu erwartendes reibungserzeugendes Medium, eingestellt werden können, nämlich Luft.Ideally, structuring on the respective surfaces can be dimensioned such that, e.g. on the surface of the outsole, as well as in the edge area and if necessary also on the sides of the ski, the structuring to the expected friction-causing medium (snow, ice), the melting process explained above, due to friction and pressure, at least partially melted into water will be adjusted. Just as the other surfaces of the ski can be set to another expected friction-generating medium, namely air.
Ebenso ist es sinnvoll, dass alle Oberflächen von Vorrichtungen und Körpern, welche auf dem Gleitelement befestigt sind, sowie alle Oberflächen von Ausrüstungsgegenständen, Kleidern usw. , welche zum Gebrauch von Gleitelementen genutzt werden, dahingehend ebenfalls verbessert werden, dass auch sie mit den entsprechenden, reibungsvermindernden, sowie bei Bedarf auch kombiniert mit anderen, z.B. selbstreinigenden Oberflächenstrukturen, in den entsprechenden Bereichen ausgestattet sein sollten. Insbesondere trifft dies natürlich für die am Ski befestigten Vorrichtungen zu, wie Skibindung, Skibremse, Erhöhungsplatten usw. , weiterhin natürlich auch insbesondere für die Oberflächen des Skistiefels. Die riefenförmigen Oberflächenstrukturen haben gegenüber allen anderen Oberflachenstrukturierungen, sowie auch gegenüber ganz glatten Oberflächen den Vorteil, einen eindeutig positiven Einfluss auf alle Körperumströmungen zu haben, und zwar, sowohl durch turbulenzbeeinflussende Wirkungen, als auch u. U. durch Ablösungsverzögerung gegenüber zum Beispiel glatten Oberflächen.It also makes sense that all surfaces of devices and bodies, which are attached to the sliding element, as well as all surfaces of equipment, clothes, etc., which are used for the use of sliding elements, also do so be improved that they too should be equipped with the appropriate, friction-reducing and, if necessary, combined with other, eg self-cleaning, surface structures in the corresponding areas. In particular, this of course applies to the devices attached to the ski, such as ski bindings, ski brakes, elevation plates, etc., and of course also in particular to the surfaces of the ski boots. The groove-shaped surface structures have the advantage over all other surface structuring, as well as over very smooth surfaces, that they have a clearly positive influence on all flow around the body, both through turbulence-influencing effects, and u. U. by delay delamination compared to, for example, smooth surfaces.
Beide Effekte beeinflussen das Gleitverhalten des von Fluiden umströmten Körpers, z.B. in Form eines Gleitelements in positiver Weise, ganz besonders beim Gleiten innerhalb eines einheitlichen Fluids (Luft) , zum Beispiel beim Skispringen. Durch eine längsorientierte Rippenstruktur auf allen Oberflächen des Gleitelements, wobei die Feinheit der Strukturen vom jeweiligen umströmenden fluiden Medium abhängig gemacht werden kann, wird eine allgemeine Verbesserung des Reibungswiderstandes erzielt. Durch eine gezielte Strukturverfeinerung, bzw. Anpassung der Struktur an bestimmten Stellen des Gleitelements, wo am ehesten Strömungsablöseverhalten zu erwarten ist, kann dieses Verhalten des Gleitelements reduziert werden, wie z.B. im hinteren Bindungsbereich, sowie an der Spitze des Gleitelements usw.Both effects influence the sliding behavior of the body around which fluids flow, e.g. in the form of a sliding element in a positive way, especially when sliding within a uniform fluid (air), for example when ski jumping. A general improvement in the frictional resistance is achieved by means of a longitudinally oriented rib structure on all surfaces of the sliding element, the fineness of the structures being able to be made dependent on the respective flowing fluid medium. This behavior of the sliding element can be reduced by a specific structure refinement or adaptation of the structure at certain points of the sliding element, where flow separation behavior is most likely to be expected, e.g. in the rear binding area, as well as at the tip of the sliding element, etc.
An diesen Stellen ist es sinnvoll, besonders viele Rippenstrukturen mit den jeweils den Rippenstrukturen (größenmäßig und funktioneil) angepassten Vertiefungen aufzubringen, um das jeweilige umfließende fluide Medium dahingehend zu beeinflussen, dass die Strömungsablösung so weit wie möglich hinausgezögert wird. Durch erfindungsgemäße Anwendung und Ausprägung der hauptsächlich in Körperlängsrichtung orientierten Längsriefen kann davon ausgegangen werden, dass die Riefen und Kanten der Strukturierung die Ausbildung von QuerStrömungen in der viskosen Unterschicht behindern und dadurch eine Turbulenzverringerung in der Grenzschicht erreicht wird. Dies wiederum führt dazu, dass weniger Impulsaustausch stattfindet und infolgedessen eine allgemein geringere turbulente Scherspannung zu erwarten ist.At these points, it makes sense to apply a particularly large number of rib structures with the depressions which are respectively adapted to the rib structures (in terms of size and function) in order to encompass the respective fluid medium flowing around to influence the fact that the flow separation is delayed as far as possible. Using the longitudinal grooves, which are mainly oriented in the longitudinal direction of the body, in accordance with the invention, it can be assumed that the grooves and edges of the structuring hinder the formation of cross-currents in the viscous lower layer, thereby reducing turbulence in the boundary layer. This in turn means that less pulse exchange takes place and consequently a generally lower turbulent shear stress is to be expected.
Ebenso kann man davon ausgehen, dass bei leichter Schräganströmung der Rippen, diese die körpernahe Strömung so beeinflussen werden, dass diese mehr in körperparallele Richtung verlaufen wird.It can also be assumed that if the ribs flow slightly at an angle, they will influence the flow close to the body so that it will run more in the direction parallel to the body.
Diese Eigenschaft kann dazu benutzt werden, die Rippenstrukturen in der Art und Richtung auf dem Gleitelement aufzubringen, dass diese zumindest zum Teil strömungsrichtungsbeeinflussend eingesetzt werden können, und dadurch das Steuern des Gleitelements (beim Gleiten und beim Drehen infolge von entsprechender Strukturierung der Randbereiches der Stahlkanten) verbessert und erleichtert werden kann (gilt auch für Gleitelemente zum Skispringen) .This property can be used to apply the rib structures in the type and direction to the sliding element so that they can be used at least in part to influence the flow direction, and thereby to control the sliding element (during sliding and turning due to the corresponding structuring of the edge area of the steel edges) can be improved and relieved (also applies to sliding elements for ski jumping).
Idealerweise sollte die primäre Struktur der Laufsohle rillenartige Strukturen aufweisen, die in Laufrichtung so angebracht sind, so dass eine Dichte von ca. 10 -25 z.B. trapezförmigen, U-förmingen, V-förmingen, L-förmigen Rillen pro mm erreicht wird (Figur 1) .Ideally, the primary structure of the outsole should have groove-like structures which are attached in the running direction so that a density of approx. 10 -25 e.g. trapezoidal, U-shaped, V-shaped, L-shaped grooves per mm is achieved (Figure 1).
Dies hat mehrere Vorteile, zum einen ist durch diese Art der Strukturierung eine sehr gute Gleitfähigkeit aufgrund der verminderten Haftreibungskräfte zu erwarten, zum anderen bleibt die Oberfläche trotz relativ vieler Rippen sehr stabil, durch die große Anzahl der Erhebungen (vgl. Nagelbett von Fakir) . Bei Bedarf kann diese Rippenstruktur noch durch eine Schuppenstruktur ergänzt werden, insbesondere sinnvoll für den Gebrauch im Langlaufbereich und beim Touren gehen. Man kann davon ausgehen, dass diese Oberflächen noch gleitfähiger gemacht werden können, wenn das passende Gleitmittel, wie z.B. Wachs oder o.a. auf die Oberfläche aufgebracht wird.This has several advantages.On the one hand, this type of structuring means that very good sliding properties can be expected due to the reduced static friction forces.On the other hand, the surface remains very stable despite the relatively large number of ribs, due to the large number of elevations (see nail bed from Fakir). If necessary, this rib structure can be supplemented by a shed structure, particularly useful for cross-country skiing and touring. It can be assumed that these surfaces can be made even more lubricious if the appropriate lubricant, such as wax or the like, is applied to the surface.
Gegenwärtig wird schon eine längsstrukturierte Lauffläche bei einem Großteil der Alpinskier zum Einsatz gebracht. Die momentane Strukturierung besteht allerdings aus einer sehr viel gröberen Rasterung (Figur 8a) .A longitudinally structured tread is already being used on the majority of alpine skis. However, the current structuring consists of a much rougher screening (Figure 8a).
Zum jetzigen Zeitpunkt sind es ca. 2 - 3 Erhebungen bzw. Einkerbungen pro mm. Außerdem sind bei den zur Zeit üblichen Belägen die erhabenen Flächen viel breiter als die Einkerbungen. Des weiteren sind die zur Zeit verwendeten Laufflächen absolut einheitlich, mit den immer gleichen Strukturierungsarten.At the moment there are about 2 - 3 elevations or notches per mm. In addition, the raised areas are much wider than the notches in the currently common coverings. Furthermore, the treads currently used are absolutely uniform, with the same types of structure.
Erfindungsgemäß, können im Gegensatz dazu bestimmte, z.B. ergänzende Strukturierungen in bestimmten Zonen des Skis gesetzt werden, beispielsweise diagonal zur Fahrtrichtung ausgeführte Strukturen, welche überschüssiges Wasser nach außen ableiten können. Zusätzlich kann eine verfeinerte oder vergröberte Strukturierung in einzelnen Bereichen des Gleitelements für verbesserte Fahreigenschaften sorgen. Möglich sind sowohl standardisierte, immer gleiche Strukturen, mit gleichen Abständen der Rippen zueinander und, alternativ dazu, optimierte Strukturen, die optimal auf die jeweilige Anforderung (Geschwindigkeit Riesenslalom, Wendigkeit Slalom, sowie unterschiedliche Schnee- oder Wetterverhältnisse) abgestimmt sein können.In contrast, according to the invention certain, e.g. Supplementary structures are set in certain zones of the ski, for example structures that are carried out diagonally to the direction of travel, which can discharge excess water to the outside. In addition, a refined or coarser structure in individual areas of the sliding element can provide improved driving properties. Both standardized, always the same structures, with the same spacing of the ribs from one another and, alternatively, optimized structures are possible, which can be optimally matched to the respective requirement (giant slalom speed, maneuverability slalom, as well as different snow or weather conditions).
So sorgen z.B. in bestimmten Zonen der Sohle des Gleitelements feinere oder gröbere Rippenanordnungen für veränderte Reibungskräfte . Darüber hinaus lässt sich durch die Anzahl und Struktur der Erhebungen die Auflagefläche des Gleitelements auf dem Untergrund (Schnee) verändern. Dies bietet die Möglichkeit, durch eine geringere Auflagefläche den Druck pro cm2 zu erhöhen und dadurch die Regelation / Schmelzkappenbildüng zu beeinflussen und einen vermehrten oder verminderten Wasserfilm zu erzeugen, der wiederum die Gleitreibung auf dem Untergrund verändert .For example, in certain zones of the sole of the sliding element, finer or coarser rib arrangements result in changed frictional forces. In addition, the number and structure of the elevations allows the contact surface of the sliding element on the Change the surface (snow). This offers the possibility of increasing the pressure per cm 2 by a smaller contact area and thereby influencing the regulation / melting cap formation and generating an increased or reduced water film, which in turn changes the sliding friction on the surface.
Kanten werden als einteilige Kanten oder Gliederkanten in verschiedenen Stahlhärten hergestellt. Harte Stähle sind widerstandsfähiger, allerdings schwerer zu bearbeiten.Edges are made as one-piece edges or link edges in various steel hardnesses. Hard steels are more resistant, but more difficult to machine.
Eine relativ neue Entwicklung sind hitzebehandelte Stähle als Kantenmaterial, welche die Schärfe länger als herkömmliches Material halten, per Hand aber schwer zu tunen sind. Die Griffigkeit der Kanten kann auch dadurch verbessert werden, indem man die Kanten mit einer erfindungsgemäßen MikroStruktur ausstattet, die z.B. in Laufrichtung, schräg oder senkrecht zur Laufrichtung ausgeführt sein kann und so den jeweils gewünschten Effekt erzielt (Verminderung von Reibungswiderständen während des Fahrens oder höhere Griffigkeit beim Aufkanten, z.B. beim Bremsen).A relatively new development are heat-treated steels as edge material, which hold the sharpness longer than conventional material, but are difficult to tune by hand. The grip of the edges can also be improved by providing the edges with a microstructure according to the invention, which e.g. in the running direction, at an angle or perpendicular to the running direction and thus achieves the desired effect (reduction of frictional resistance while driving or greater grip when edging, e.g. when braking).
Zusätzlich zu den erfindungsgemäßen Verbesserungen in Form von geeigneten Mikrostrukturierungen, kann bei einem Gleitelement, laut den Ausprägungen der vorliegenden Erfindung, sowohl dieIn addition to the improvements according to the invention in the form of suitable microstructuring, according to the features of the present invention, both the
Form als auch das Material der Strukturierung dazu dienen, der erfindungsgemäßen Oberfläche des Gleitelements eine größereThe shape and the material of the structuring serve to make the surface of the sliding element according to the invention a larger one
Elastizität zu verleihen.To give elasticity.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die erfindungsgemäßen Ausprägungen der Mikrostrukturierungen auf andere Materialien anzuwenden, welche die bisherigen Materialien der Oberflächen von Gleitelementen ganz oder teilweise ersetzen, um die erwünschte Elastizität zu erzielen.Another possibility is to apply the microstructuring features according to the invention to other materials which replace all or part of the previous materials for the surfaces of sliding elements in order to achieve the desired elasticity.
Wenn nicht nur das Gleitelement selbst aufgrund seines Aufbaus Spannung speichert, und diese in Fahrdynamik umgesetzt werden kann, sondern auch der Belag des Gleitelements Spannung in Dynamik umsetzen kann, ist dies eine weitere Verbesserung, zusätzlich zur Verbesserung durch die mikrostrukturierte Oberfläche mit ihren oben erwähnten Vorteilen. Elastizität kann dadurch erreicht werden, indem das Material so gewählt wird, dass die Erhebungen (Rippen) starr und relativ kantig ausgebildet sind, um QuerStrömungen so gut wie möglich zu verhindern. Jedoch kann das Material der Erhebungen auch sehr wohl beweglich (z.B. schuppenförmig aus starren Materialien) sein, das Material unterhalb -der Erhebungen kann alternativ dazu jedoch elastisch gewählt werden.If not only the sliding element itself stores voltage due to its structure, and this is converted into driving dynamics can, but also the coating of the sliding element can convert tension into dynamics, this is a further improvement, in addition to the improvement due to the microstructured surface with its advantages mentioned above. Elasticity can be achieved by choosing the material so that the elevations (ribs) are rigid and relatively angular in order to prevent cross currents as much as possible. However, the material of the elevations can also be very flexible (for example, scale-shaped from rigid materials), the material below the elevations can alternatively be chosen to be elastic.
Beispiel 2:Example 2:
Das zweite Ausführungsbeispiel stellt zum Beispiel Oberflächen von Objekten wie Bauwerken, Konstruktionen und vergleichbaren Körpern dar, die sowohl hauptsächlich fluiden Reibungskräften aus unterschiedlichen Strömungsrichtungen und Materialien ausgesetzt sein können, als auch Oberflächen aufweisen können, die selbstreinigende Funktionen erfüllen sollen. Eine vorteilhafte Ausbildung des Erfindungsgegenstandes sieht beispielsweise vor, die Oberflächen von Objekten, welche fluiden oder allgemein beweglichen Medien ausgesetzt sein können, mit erfindungsgemäßen Oberflächen zu versehen. Diese Oberflächen, sowie die von ihnen umgebenen Objekte, haben dann, zum Beispiel bei Bauwerken oder anderen Körpern, enorme Vorteile gegenüber anderen Oberflächen. Ein spezielles Beispiel kann hier anhand einer Brücke über einen Fluss ausgeführt werden. Eine Ausführung der erfindungsgemäßen Oberfläche kann darin bestehen, dass es sich hier um einen Körper handelt, der aus unterschiedlichen Materialien besteht, und darüber hinaus auch unterschiedlichen fluiden Medien ausgesetzt ist. Weiterhin sollen sowohl Verschmutzungen weitgehend verhindert werden, als auch der gesamte Materialaufwand gering gehalten und die Stabilität des Bauwerks optimiert werden. All diese Anforderungen können mit der erfindungsgemäßenThe second exemplary embodiment represents, for example, surfaces of objects such as structures, structures and comparable bodies, which can both be exposed primarily to fluid frictional forces from different flow directions and materials, and can also have surfaces which are intended to perform self-cleaning functions. An advantageous embodiment of the subject matter of the invention provides, for example, to provide the surfaces of objects which may be exposed to fluid or generally movable media with surfaces according to the invention. These surfaces, as well as the objects surrounding them, have enormous advantages over other surfaces, for example in buildings or other bodies. A specific example can be done using a bridge over a river. An embodiment of the surface according to the invention can consist in the fact that this is a body which consists of different materials and is also exposed to different fluid media. Furthermore, soiling should be largely prevented, the total material expenditure kept low and the stability of the building optimized. All of these requirements can be met with the invention
Oberfläche unterstützt werden.Surface are supported.
So können die Oberflächen, welche sich unter Wasser befindenSo the surfaces that are under water
(Stützelemente etc.), mit einer Ausformung der erfindungsgemäßen Oberfläche dahingehend strukturiert sein, dass dem fluiden Medium Wasser angepasste, überwiegend in(Support elements, etc.), with a shape of the surface according to the invention, structured such that water is adapted to the fluid medium, predominantly in
Strömungsrichtung aufgetragene, reibungsverminderndeDirection of flow applied, reducing friction
Oberflächen aufgebracht sind, die die Strömungsreibung der auftreffenden und umfließenden Wassermassen vermindern können, und evtl. können sie auch beeinflussend kanalisierend eingesetzt werden (bei Bedarf natürlich auch mit beliebigen anderen Strukturen und Oberflächen kombiniert) . Damit kann durch die Verringerung des Wasserdruckes sowohl eine stabilisierende Wirkung des Gesamtsystems Brücke erzielt werden, dadurch eine Förderung der Stabilität und auch derSurfaces are applied that can reduce the flow friction of the impinging and flowing water masses, and possibly they can also be used to influence the channeling (if necessary, of course, combined with any other structures and surfaces). This can be achieved by reducing the water pressure both a stabilizing effect of the overall bridge system, thereby promoting stability and also
Sicherheit, ebenso kann der Gesamtmaterialverbrauch verringert werden, da du:rch die Verringerung des Was-serdrucks mit weniger Material die gleiche statische Stabilität erreicht werden kann. Durch die Anwendung der erfindungsgemäßen Oberfläche kann ebenso im Bereich der Brücke, der sich über dem Wasser befindet, eine reibungsvermindernde Oberfläche auf allen gewünschten Oberflächen von Bauteilen aufgebracht werden, kombiniert mit Oberflächenstrukturen mit selbstreinigenden Eigenschaften, die in relevanten Bereichen dafür sorgen können, dass Verschmutzungen, Vereisung, etc. sehr effektiv, und insbesondere durch Wind und Wasser gereinigt werden können. Vergleichbares gilt natürlich auch für alle Bereiche, die sich unter Wasser befinden. Durch die erfindungsgemäße Anwendung der Oberflächen kann auch unter Wasser eine Verbesserung der Eigenschaften erreicht werden, wie zum Beispiel die Reduzierung von Moos- und Algenbewuchs, sowie von Verschmutzungen allgemein. Ebenfalls ein Beispiel für eine Gruppe von Objekten, welche mit den erfindungsgemäßen Oberflächen konstruiert sein können, sind alle Arten von Gerüsten, Masten und Stützelementen. So zum Beispiel verschmutzen Baugerüste, welche mit den erfindungsgemäßen Oberflächen entsprechend strukturiert sein können, sehr viel weniger, was im Baugewerbe von großem Interesse sein dürfte und andererseits wird ihre Funktion dahingehend verbessert, dass weniger Reibungskräfte (z.B. durch Windlasten, Regengüsse, Unwetter) auftreten, was zu besserer Stabilität führt. Und weiterhin werden- auch auftretende Ablagerungen, insbesondere Schmutz, Schnee, Eis usw. durch die selbstreinigenden Eigenschaften der Oberflächen deutlich vermindert, gegenüber den momentan üblichen Oberflächen in diesem Bereich. Diese selbstreinigenden Eigenschaften haben vielfältigste Vorteile, die nicht nur im Bereich von Einsparungen für Reinigungsaufwendungen und ästhetischen Ausfσrmungen, sondern auch zum Beispiel sicherheitstechnische Aspekte aufweisen können. So können entsprechende Oberflächen mit Hilfe entsprechender Ausbildungsformen der erfindungsgemäßen Oberfläche schneller trocknen, weniger vereisen und auch sonst weniger Schmutz ansammeln, der u. a. zu Unfällen, Gefahren und Funktionsstörungen führen könnte.Safety, as well as the total material consumption can be reduced, since the same static stability can be achieved by reducing the water pressure with less material. By using the surface according to the invention, a friction-reducing surface can also be applied to all desired surfaces of components in the area of the bridge, which is above the water, combined with surface structures with self-cleaning properties, which can ensure in relevant areas that dirt, Icing, etc. very effective, and in particular can be cleaned by wind and water. The same applies of course to all areas that are under water. By using the surfaces according to the invention, an improvement in properties can also be achieved under water, such as, for example, the reduction of moss and algae growth, and also general pollution. Another example of a group of objects that can be constructed with the surfaces according to the invention are all types of scaffolding, masts and supporting elements. For example, scaffolding, which can be structured with the surfaces according to the invention, pollute much less, which should be of great interest in the construction industry, and on the other hand, its function is improved in such a way that less frictional forces occur (for example due to wind loads, downpours, storms), which leads to better stability. Furthermore, any deposits, in particular dirt, snow, ice, etc., are significantly reduced by the self-cleaning properties of the surfaces compared to the currently common surfaces in this area. These self-cleaning properties have a wide variety of advantages, which can have not only savings in cleaning costs and aesthetic features, but also, for example, safety-related aspects. Corresponding surfaces can dry faster with the aid of appropriate forms of the surface according to the invention, freeze less and also accumulate less dirt, which could lead, among other things, to accidents, dangers and malfunctions.
Beispiel 3Example 3
Bei bewegten oder sich bewegenden Objekten, beispielsweise Fahrzeugen (Wasser, Land, Luft) können ebenfalls unterschiedliche Oberflachenstrukturierungen von Vorteil sein. So ist zum Beispiel bei Wasserfahrzeugen eineWith moving or moving objects, for example vehicles (water, land, air), different surface structures can also be advantageous. For example, in the case of watercraft
Reibungsverminderung mit dem fluiden Medium Wasser wünschenswert, aber auch mit der umgebenden Luft von Interesse. Wobei die Strukturierungen je nach Fluid unterschiedlich sein können, ebenso kann auf einer Oberfläche (Schiffsrumpf) von Interesse sein, unterschiedliche Ausrichtungen der Strukturen aufzubringen, da nicht nur die Bewegungsrichtung selbst, sondern auch die durch die Form des bewegten Körpers entstehende Strömungsrichtung an einzelnen Stellen des Körpers beachtet werden sollte und entsprechende unterschiedlich geartete Strukturierungen dementsprechend kombiniert und dadurch von Vorteil sein können. Die selbstreinigenden Eigenschaften der erfindungsgemäßen Oberflächen sind sowieso in allen Bereichen relevant. Viele Oberflächen sollten aber auch mit selbstreinigenden Strukturen versehen sein, um anhaftende Partikel schnell und möglichst restlos entfernen zu können, insbesondere für sicherheitstechnisehe, benutzerfreundliehere, arbeitserleichternde usw. Funktionen. Reibungsvermindernde Fähigkeiten sind offensichtlich sinnvoll und wichtig, vor allem für relativ schnell bewegte oder sich bewegende oder auch umströmte Flächen und Objekte, so zum Beispiel zur Energieeinsparung, aber auch zur Leistungssteigerung, sowie bei Bedarf auch zu optischen und dekorativen Zwecken. Auch auf allen Aufbauten und ergänzenden Körper an den beschriebenen Objekten kann die erfindungsgemäße Oberfläche aufgebracht sein, so z.B. an Segeln, Masten, Rädern usw.. Dies gilt vor allem auch für Zwecke und Anwendungen, bei denen es um Höchstleistungen geht, wie zum Beispiel bei der optimierten Anwendung von Geräten und Objekten, die in Wettbewerben eingesetzt werden.Reduction of friction with the fluid medium water is desirable, but also with the surrounding air of interest. The structuring can vary depending on the fluid, and on a surface (ship's hull) can also be of interest, different Applying alignments of the structures, since not only the direction of movement itself, but also the flow direction created by the shape of the moving body should be taken into account at individual points on the body and corresponding different types of structuring combined accordingly and thus being advantageous. The self-cleaning properties of the surfaces according to the invention are relevant in all areas anyway. However, many surfaces should also be provided with self-cleaning structures so that adhering particles can be removed quickly and as completely as possible, especially for safety-related, user-friendly, easier work, etc. functions. Friction-reducing abilities are obviously sensible and important, especially for relatively quickly moving or moving or also flowed around surfaces and objects, for example to save energy, but also to increase performance, and if necessary also for visual and decorative purposes. The surface according to the invention can also be applied to all structures and supplementary bodies on the objects described, for example on sails, masts, bicycles etc. This also applies above all to purposes and applications which are concerned with maximum performance, for example with the optimized use of devices and objects that are used in competitions.
Aber auch für alle anderen Oberflächen sind diese erfindungsgemäßen Strukturen von Vorteil. Ein Ausführungsbeispiel dazu kann anhand eines Fahrrades erläutert werden.However, these structures according to the invention are also advantageous for all other surfaces. An exemplary embodiment of this can be explained using a bicycle.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel werden die Oberflächen eines jeden Elementes des Fahrrades mit Variationen der erfindungsgemäßen Oberflächenstrukturen verbessert. So kann jede Oberfläche eines jeden Teiles des Fahrrades, welches Luftreibungswiderständen ausgesetzt ist, mit den entsprechenden Strukturen versehen sein, bei Bedarf auch in unterschiedlichen Kombinationen, sowie in Kombination mit selbstreinigenden Oberflächen, um Verschmutzungen und Beläge zu verhindern, die z.B. die Funktionsweise allgemein, sowie auch diejenigen der reibungsvermindernden Strukturen beeinträchtigen könnten.According to this embodiment, the surfaces of each element of the bicycle are improved with variations of the surface structures according to the invention. So every surface of every part of the bike, which is exposed to air friction resistance, with the appropriate structures, if necessary also in different combinations, as well as in combination with self-cleaning surfaces, in order to prevent dirt and deposits, which, for example, could impair the general functioning as well as those of the friction-reducing structures.
Aber es gibt natürlich auch Oberflächen, die für die selbstreinigenden Oberflächen besonders relevant sein können, so insbesondere Teile des Gerätes, die mit dem Benutzer in Verbindung kommen können, oder auch Teile, die durchBut of course there are also surfaces that can be particularly relevant for the self-cleaning surfaces, in particular parts of the device that can come into contact with the user, or parts that can get through
Verschmutzung in ihrer Funktion beeinträchtigt werden könnten. Ein wichtiges Element dieser Art kann z.B. der Sattel sein. Hier kann durch entsprechende Anwendung der selbstreinigenden Ausprägungsform der Strukturen der erfindungsgemäßen Oberfläche erreicht werden, dass der Sattel weder verschmutzt, noch durch entsprechende Kombination mit reibungsvermindernden Oberflächenausprägungen, z.B. an den Flächen, die nicht durch den Fahrer eingenommen werden (Unterseite, Ränder usw.)," unnötige Luftverwirbelungen erzeugt . Des weiteren können die Kombinationen aus zwei oder mehrPollution could be impaired in their function. An important element of this kind can e.g. to be the saddle. Here, by appropriately using the self-cleaning shape of the structures of the surface according to the invention, the saddle can neither be contaminated, nor by a suitable combination with friction-reducing surface features, e.g. on the surfaces that are not occupied by the driver (underside, edges, etc.), "unnecessary air turbulence is generated. Furthermore, the combinations of two or more
Strukturen dafür sorgen, dass auch die restlichen, überwiegend selbstreinigenden Flächen des Sattels mit Zusatzfähigkeiten ausgerüstet sein können. So kann durch entsprechende Kombination von Oberflächen auch eine reibungsvermindernde Wirkung der Oberseite erreicht werden, wichtig besonders im stehenden Fahren. Aber diese Oberflächen haben noch sehr viele andere Vorteile, wie unter anderem eine bessere Verdunstung von Schweiß, der dann aufgrund der entsprechenden Strukturen sehr leicht verdunsten, bzw. auch zielgerichtet abfließen kann.Structures ensure that the remaining, mostly self-cleaning surfaces of the saddle can also be equipped with additional capabilities. A suitable combination of surfaces can also achieve a friction-reducing effect on the upper side, which is particularly important when the vehicle is stationary. But these surfaces have many other advantages, such as better evaporation of sweat, which can then evaporate very easily due to the corresponding structures, or can drain away in a targeted manner.
Vergleichbare Anwendungen gelten für den Lenkerbereich usw. , sowie für alle Oberflächen von Objekten und anderen Substraten auf oder an den beschriebenen Objekten. Vergleichbares gilt für alle sonstigen Oberflächen von Objekten beispielsweise Sport-, Arbeits- und Freizeitgeräte und Objekte, welche bewegt werden können, sich selbständig bewegen oder von bewegten Materialien umgeben sein können, wie Inliner, Schlittschuhe, Schlitten, Skeleton, Bob, Kickboards, Surfbretter, Boote, Kajaks, Kanus, Segel- und Motorschiffe Kite-Boards, Fallschirme, Drachensegler, Sky-Diver Ausrüstungen usw..Comparable applications apply to the handlebar area etc., as well as for all surfaces of objects and other substrates on or on the described objects. The same applies to all other surfaces of objects such as sports, work and leisure equipment and objects that can be moved, move independently or can be surrounded by moving materials, such as inliners, ice skates, sledges, skeleton, bob, kickboards, surfboards, boats, kayaks, canoes, sailing and motor ships, kite boards, parachutes, Kite glider, sky diver equipment etc.
Beispiel 4Example 4
Ein weiteres Anwendungsgebiet der erfindungsgemäßen Oberflächen sind auch Oberflächen in Bereichen, in denen neben neuen und verbesserten Anwendungsmöglichkeiten hygienische Verbesserungen anzustreben sind, z.B. im medizinischen Bereich. Dies ist besonders wichtig bei allen Oberflächen, die beschmutzt, aber insbesondere auch kontaminiert werden können, da entsprechende erfindungsgemäße Oberflächenstrukturen sogar das Anhaften von Keimen und anderen Erregern verhindern oder zumindest erschweren und vor allem die Reinigung erleichtern und beschleunigen. Darüber hinaus können noch andere Probleme durch die erfindungsgemäßen Oberflächen gelöst werden, so sollte auch das Problem der Reibung mit Stoffen nicht unterschätzt werden.A further area of application of the surfaces according to the invention is also surfaces in areas in which hygienic improvements are to be sought in addition to new and improved application possibilities, e.g. in health care. This is particularly important for all surfaces that can be soiled, but in particular can also be contaminated, since corresponding surface structures according to the invention even prevent or at least complicate the adhesion of germs and other pathogens and, above all, facilitate and accelerate cleaning. In addition, other problems can be solved by the surfaces according to the invention, so the problem of friction with substances should not be underestimated.
Bei allen Oberflächen, die insbesondere mit fluiden Materialien in Berührung kommen können, sind reibungsvermindernde Eigenschaften von Vorteil, insbesondere auch dann, wenn diese Eigenschaften gekoppelt sein können mit richtungsbeeinflussenden Eigenschaften in bezug auf die jeweils umfließenden Medien. Ein entsprechendes Anwendungsbeispiel wird im Folgenden anhand eines Katheters dargestellt.For all surfaces that can come into contact with fluid materials in particular, friction-reducing properties are advantageous, in particular also when these properties can be coupled with direction-influencing properties with respect to the media flowing around. A corresponding application example is shown below using a catheter.
Üblicherweise handelt es sich bei einem Katheter um ein röhrenförmiges Element, welches beispielsweise in einen Körper eingeführt wird, im medizinischen Bereich oft auch benutzt, um jegliche, hauptsächlich fluide Medien zu transportieren. Auf diesen Spezialfall, auf die Oberflächen eines Objektes angewendet, können hier beispielsweise folgende erfindungsgemäße Oberflächenkombinationen angewendet werden, um nachfolgend beschriebene Vorteile zu erreichen. Es ist durchaus möglich, dass im Inneren der Kanüle ein relativ zähflüssiges Produkt transportiert werden soll, während das Äußere der Kanüle hauptsächlich mit körpereigenen Materialien und Flüssigkeiten in Kontakt kommt. Es kann sowohl die Innenseite des Objektes, als auch die Außenseite mit der erfindungsgemäßen Oberfläche versehen werden. Des weiteren sollten sowohl Verschmutzungen, als auch Kontaminierungen durch Fremdkörper und insbesondere durch krankheitserregende Keime verhindert oder zumindest minimiert werden, deshalb ist es auch hier wichtig die reibungsvermindernden Oberflächen mit selbstreinigenden Oberflächen zu ergänzen oder zu kombinieren.Usually, a catheter is a tubular element that is inserted into a body, for example, and is often also used in the medical field to transport any, mainly fluid, media. In this special case, applied to the surfaces of an object, the following surface combinations according to the invention can be used here, for example, in order to achieve the advantages described below. It is quite possible that a relatively viscous product should be transported inside the cannula, while the exterior of the cannula mainly comes into contact with the body's own materials and liquids. Both the inside of the object and the outside can be provided with the surface according to the invention. Furthermore, soiling as well as contamination by foreign bodies and in particular by pathogenic germs should be prevented or at least minimized, which is why it is important to supplement or combine the friction-reducing surfaces with self-cleaning surfaces.
Dies- bringt sehr viele Vorteile, die Objekte können leichter Materialien transportieren, lassen sich besser entleeren und beschmutzen weniger. Des weiteren lassen sich diese Objekte leichter in einenThis brings many advantages, the objects can transport materials more easily, are easier to empty and less dirty. Furthermore, these objects can be more easily integrated into one
Körper einführen und wieder entfernen, da auch ein Anhaften von Materialien im Außenbereich verhindert, bzw. vermindert werden kann. Die hygienischen Eigenschaften können ebenfalls verbessert werden. Auch das längere Verbleiben in einem Körper wird weniger Probleme mit sich bringen, zum Beispiel im Speziellfall eines Katheters im Bereich von Bypässen, der kontinuierlich fluide Medien (Blut) transportieren soll, unter der Voraussetzung, dass keine Probleme mit schwankenden Fließgeschwindigkeiten, neuerlichen Belägen auf den Innenwänden, krankheitserregenden Keime, Abstoßungsreaktionen usw. auftreten sollen.Insert the body and remove it again, as material adhering to the outside can also be prevented or reduced. The hygienic properties can also be improved. Longer stay in a body will also cause fewer problems, for example in the special case of a bypass catheter that is to continuously transport fluid media (blood), provided that there are no problems with fluctuating flow rates, new deposits on the Interior walls, pathogenic germs, rejection reactions, etc. should occur.
All diese Eigenschaften und Fähigkeiten lassen sich für alle Oberflächen von medizinischen Objekten in den geeigneten Kombinationen anwenden. Natürlich auch ergänzt durch beliebige andere Oberflächen und Eigenschaften, die für die jeweiligenAll of these properties and abilities can be applied to all surfaces of medical objects in suitable combinations. Of course also supplemented by any other finishes and properties that are relevant to each
Anwendungen von Vorteil sein können.Applications can be beneficial.
Ein weiteres Anwendungsbeispiel stellt ein chirurgischesAnother application example is a surgical one
Gerät, beispielsweise zum minimalinvasiven Einsatz dar, wie es beispielsweise zur Fettabsaugung benutzt werden kann. Auch hier wird die Anwendung der erfindungsgemäßen Oberfläche zu verbesserten Eigenschaften führen. Sowohl im Innenbereich, als auch im Außenbereich dieser Geräte, bringt eine reibungsvermindernde Oberfläche Vorteile. Die abzusaugenden Materialien können schneller, leichter' und effektiver abgesaugt werden. Die Außenoberfläche des Gerätes hingegen, lässt sich müheloser, und vor allem schonender für den Patienten, im Inneren des Körpers am Gewebe entlang hin- und herbewegen. Natürlich spielt auch in diesem Bereich der hygienische Aspekt von selbstreinigenden Oberflächen eine sehr große Rolle.Device, for example for minimally invasive use, such as can be used for liposuction, for example. Here too, the use of the surface according to the invention will lead to improved properties. Both inside and outside of these devices, a friction-reducing surface brings advantages. The materials to be extracted can be extracted faster, more easily and more effectively. The outer surface of the device, on the other hand, can be moved back and forth along the tissue effortlessly and, above all, more gently for the patient, inside the body. Of course, the hygienic aspect of self-cleaning surfaces also plays a very important role in this area.
Zusätzli-ch zu den erwähnten medizinischen Oberflächen, lassen sich die erfindungsgemäßen Oberflächen auch auf andere, ebenfalls medizinisch genutzten Oberflächen von Objekten beziehen, die nicht naheliegenderweise in diese Kategorie eingeordnet werden.In addition to the medical surfaces mentioned, the surfaces according to the invention can also relate to other, likewise medically used surfaces of objects that are not obviously classified in this category.
Es handelt sich bei diesem speziellen Anwendungsbeispiel um alle Oberflächen von Objekten, die von einem Körper (Lebewesen) aufgenommen werden können. Ein markantes Ausführungsbeispiel dazu dürften wohl beispielsweise alle oral aufzunehmenden Objekte, insbesondere Medikamente, in Form von Kapseln, Tabletten, Pillen usw. sein. Auch hier eröffnet die erfindungsgemäße Oberfläche neue Möglichkeiten. Beispielsweise alle Ausbildungsformen von Kapseln, Tabletten, Pillen, Zäpfchen, ' usw. können in den erfindungsgemäßen Oberflächenkombinationen ausgebildet sein, je nach Anwendung können unterschiedliche Kombinationen erforderlich sein, um optimale Ergebnisse zu erzielen. Um Kapseln etc. leichter schlucken zu können, haben diese meistens eine zylindrische Form mit z.B. halbkugelschalenartigen Enden auf beiden Seiten. Bei genauerer Betrachtung lassen sich speziell diese Objekte mit strömungsoptimierten Torpedos usw. vergleichen, da in beiden Fällen eine möglichst reibungsarme Vorwärtsbewegung im jeweiligen Medium erreicht werden soll. Beim Torpedo ist dies ohne Zweifel Wasser, bei der Medikamentenkapsel sind es die Körperflüssigkeiten, insbesondere in der Speiseröhre, sowie deren Wandung.This special application example concerns all surfaces of objects that can be absorbed by a body (living being). A striking exemplary embodiment of this may well be, for example, all objects to be taken orally, in particular medication, in the form of capsules, tablets, pills, etc. The surface according to the invention also opens up new possibilities here. For example, all forms of training of capsules, tablets, pills, suppositories, 'etc., can be formed in the inventive surface combinations, depending on the application, different combinations may be required to achieve optimal results. In order to be able to swallow capsules etc. more easily, they mostly have a cylindrical shape with, for example, hemispherical ends on both sides. On closer inspection, these objects in particular can be compared with flow-optimized torpedoes, etc., because in both cases, the smoothest possible forward movement in the respective medium is to be achieved. With the torpedo this is undoubtedly water, with the drug capsule it is the body fluids, especially in the esophagus, and their walls.
Es ist also ein gewaltiger Vorteil, wenn die Medikamentenkapsel sich leichter schlucken lässt. Dies wird durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Oberfläche erreicht, indem eine reibungsvermindernde Oberfläche, die diesen Anwendungsanforderungen entspricht, auf die Medikamentenkapsel aufgetragen wird.So it is a huge advantage if the drug capsule is easier to swallow. This is achieved by using the surface according to the invention in that a friction-reducing surface which corresponds to these application requirements is applied to the medicament capsule.
Des weiteren ist es in einem anderen Ausführungsbeispiel vorgesehen, bei entsprechenden Anwendungen ergänzend selbstreinigende Eigenschaften (hier zum Beispiel bestimmte hydrophobe/lipophobe Eigenschaften) mit den reibungsvermindernden Eigenschaften zu kombinieren, z.B. durch hydrophobe Oberflächen, die für eine gewisse Zeit das Auflösen der Kapsel in entsprechenden wasserhaltigen Medien verzögern. Ebenso kann die Kapsel auch so konstruiert sein, dass nur einzelne Teile, z.B. die beiden halbkugelschalenförmigenFurthermore, it is provided in another embodiment to combine self-cleaning properties (here, for example, certain hydrophobic / lipophobic properties) with the friction-reducing properties, e.g. due to hydrophobic surfaces that delay the dissolution of the capsule in appropriate water-containing media for a certain time. The capsule can also be constructed so that only individual parts, e.g. the two hemispherical
Enden, mit der selbstreinigenden Oberflächenstruktur versehen sind, damit z.B. durch die hydrophoben Eigenschaften eine Abstoßung (Die Kapsel „perlt" ab) an den Wänden der Schleimhäute die Kapsel automatisch dazu bringt, immer die optimale Position in der Speiseröhre einzunehmen, also niemals quer, sondern immer längs zur beabsichtigten Bewegungsrichtung.Ends with the self-cleaning surface structure, so that e.g. due to the hydrophobic properties, a repulsion (the capsule "rolls off") on the walls of the mucous membranes automatically causes the capsule to always take the optimal position in the esophagus, that is, never crosswise, but always along the intended direction of movement.
Der restliche zylinderförmige Körper kann hier beispielsweise mit Rippenstrukturen ausgestattet sein um das Gleiten in der Speiseröhre zu erleichtern. Alle diese Anwendungen und die daraus resultierenden Vorteile lassen sich natürlich auf alle Oberflächen anwenden und nutzen.The rest of the cylindrical body can be equipped with rib structures, for example, to facilitate sliding in the esophagus. All of these applications and the resulting advantages can of course be applied and used on all surfaces.
Die Anwendung der erfindungsgemäßen Oberflächen in beliebigen Ausformungen lassen sich auch auf alle anderen Objekte übertragen, die in einem Medium bewegt werden, in einem bewegten Medium bewegt werden, oder auch von einem Medium umflossen werden. Des weiteren auch alle erfindungsgemäßen Oberflächen, die auf einem bewegten oder unbewegtem Medium bewegt werden. Des weiteren können die erfindungsgemäßen Oberflächen natürlich auch noch zusätzliche Aufgaben übernehmen, so zum Beispiel können sie darauf ausgerichtet sein, bestimmte andere Wirkungen hervorzurufen und natürlich auch aus allen Materialien bestehen und mit allen anderen Oberflächen kombiniert werden.The use of the surfaces according to the invention in any form can also be transferred to all other objects which are moved in a medium, are moved in a moving medium or are also surrounded by a medium. Furthermore, all surfaces according to the invention which are moved on a moving or non-moving medium. Furthermore, the surfaces according to the invention can of course also take on additional tasks, for example they can be designed to produce certain other effects and of course also consist of all materials and can be combined with all other surfaces.
Es ist auch möglich, zum Beispiel Erhebungen einzelner oder aller Strukturen aus medizinisch oder anderweitig (Je nach Anwendung oder Aufgabe) wirksamen Materialien herzustellen, die bestimmte Aufgaben zusätzlich oder ergänzend zum Medikament im Inneren der Kapsel übernehmen können. So können beispielsweise die erfindungsgemäßen Oberflächen auch aus sich ganz oder teilweise auflösenden Strukturen bestehen, die bestimmte Aufgaben übernehmen können, wie z.B. durch Gel-, Schleim- oder Schaumbildung das Gleiten erleichtern, aber auch medizinische/pharmazeutischen Aufgaben durch freigesetzte Wirkstoffe übernehmen.It is also possible, for example, to produce surveys of individual or all structures from materials which are medically or otherwise effective (depending on the application or task) and which can take on certain tasks in addition to or in addition to the medicament inside the capsule. For example, the surfaces according to the invention can also consist of structures which dissolve in whole or in part and which can take on certain tasks, such as facilitate gliding through gel, mucus or foam formation, but also take over medical / pharmaceutical tasks through released active ingredients.
Beispiel 5 Alle Arten von Behältnissen und Röhren, die mit beweglichen, sowie auch teilweise anderen Medien in Kontakt kommen können sind ebenfalls in entsprechenden Kombinationen mit den erfindungsgemäßen Oberflächen strukturierbar. Eine zweckmäßige Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann, bezogen auf Behältnisse, die nachfolgenden Ausbildungsmerkmale aufweisen.Example 5 All types of containers and tubes which can come into contact with movable and also partly other media can also be structured in appropriate combinations with the surfaces according to the invention. An expedient embodiment of the subject matter of the invention can, based on containers, have the following training features.
Viele beispielhafte Behältnisse sind dazu gedacht, Materialien aufzunehmen und meistens auch wieder abzugeben. Wenn man nun ein beliebiges Behältnis mit einer Ausbildungsform der erfindungsgemäßen Oberfläche versieht, kann man dadurch erreichen, dass es sich leichter, schneller befüllen und entleeren, reinigen, allgemein sauber halten lässt, und weiterhin lässt sich z.B. das Entleeren und Befüllen kontrollierter handhaben.Many exemplary containers are designed to hold materials and mostly to dispense them again. If you now provide any container with an embodiment of the surface according to the invention, it can be achieved that it can be filled, emptied, cleaned, cleaned more easily, more generally, and furthermore e.g. handle the emptying and filling in a controlled manner.
Wenn man nun z.B. von einem Müllbehälter ausgeht, besteht die Möglichkeit, beispielsweise den Bodenbereich überwiegend selbstreinigend auszubilden, die Innenwandelemente aber alternativ mit reibungsvermindernden Oberflächen auszubilden, sowie den oberen Randbereich (Befüll- und Entleerungsbereich) wieder mit selbstreinigenden Oberflächenmerkmalen und die Außenseiten beispielsweise mit einer Mischung aus reibungsvermindernden und evtl. auch selbstreinigenden Oberflächen.If you now e.g. starting from a waste container, there is the possibility, for example, to design the floor area predominantly self-cleaning, but alternatively to design the inner wall elements with friction-reducing surfaces, as well as the upper edge area (filling and emptying area) again with self-cleaning surface features and the outside, for example with a mixture of friction-reducing and possibly also self-cleaning surfaces.
Diese Ausführungsform hat sehr viele Vorteile. Der selbstreinigende Bodenbereich kann verhindern, dass Schmutz aber auch größerer Objekte anhaften können, das Behältnis lässt sich vollständig entleeren und ist leicht,. insbesondere mit Wasser, zu reinigen, außerdem werden vor allem auch kontaminierende Stoffe wie Pilze, Krankheitserreger und andere gefährdende Stoffe daran gehindert, über längere Zeit am Boden des Objektes anzuhaften und sich dann dort zu vermehren. Der Wandlungsbereich mit der überwiegend reibungsvermindernden Oberfläche hat die Aufgabe, das enthaltende Material schnell und vollständig, mit Unterstützung der selbstreinigenden Bodenoberfläche, entleeren zu können. Der obere Öffnungsbereich hingegen sollte nicht allzu sehr verschmutzen und kann deshalb mit selbstreinigenden Oberflächenmerkmalen versehen sein, damit nach dem Entleeren nichts daran hängen bleiben bzw. sehr leicht wieder entfernt werden kann.This embodiment has many advantages. The self-cleaning floor area can prevent dirt from sticking to larger objects, the container can be completely emptied and is light. especially with water to clean, especially contaminating substances such as fungi, pathogens and other hazardous substances are prevented from sticking to the bottom of the object for a long time and then multiplying there. The conversion area with the predominantly friction-reducing surface has the task of being able to empty the contained material quickly and completely, with the support of the self-cleaning floor surface. The upper opening area, on the other hand, should not be too dirty and can therefore be self-cleaning Surface features should be provided so that nothing gets stuck after emptying or can be removed very easily.
Der äußere Bereich des Objektes hingegen sollte ebenfalls nicht verschmutzen, da Müllbehälter sehr oft und sehr lange im Freien stehen und sehr vielen unterschiedlichen Materialien wie Schmutz, Schnee, Eis usw. ausgesetzt sind. Außerdem ist es von Vorteil, wenn er ergänzend dazu eine reibungsvermindernde Oberfläche aufweist, was unter anderem den Vorteil bringt, dass das Behältnis weniger anfällig dafür ist, von Wind oder Sturmböen umgeworfen zu werden.The outer area of the object, however, should not get dirty either, since rubbish bins are often outdoors for a very long time and are exposed to many different materials such as dirt, snow, ice, etc. In addition, it is advantageous if it additionally has a friction-reducing surface, which has the advantage, among other things, that the container is less susceptible to being knocked over by wind or gusts of wind.
Weitere Anwendungsbeispiele sind alle Arten von Behältnissen, die ebenfalls so geleert werden sollen, dass möglicht wenige Rückstände im Gefäß zurückbleiben, wie unter anderem Nahrungsmittelbehältnisse die wiederverwertet werden sollen. Beispielsweise Joghurtbecher etc. die immer noch mit Wasser ausgewaschen werden sollten um auch Schimmel usw. sowie Geruchsbelästigungen zu vermeiden. Auch in diesem Fall bringt die erfindungsgemäße Anwendung Vorteile. In einer weiteren Ausbildungsform eines Objektes, welches zum Beispiel befüllt und entleert werden kann, können weitere Vorteile in der Anwendung dadurch erzielt werden, dass zum Beispiel die erfindungsgemäßen Oberflächen der jeweiligen Verwendung angepasst und durch weiter Merkmale ergänzt werden können.Further application examples are all types of containers that should also be emptied in such a way that as few residues as possible remain in the vessel, such as food containers that are to be recycled. For example, yogurt cups etc. that should still be washed out with water in order to avoid mold etc. as well as odors. In this case too, the application according to the invention has advantages. In a further embodiment of an object, which can be filled and emptied, for example, further advantages in use can be achieved by, for example, adapting the surfaces according to the invention to the respective use and adding further features.
Beispielsweise können durch die erfindungsgemäße Anwendung der Oberflächen, diese dahingehend optimiert werden, dass zum Beispiel beim Entleeren eines Objektes die Geschwindigkeit des Entleerens beschleunigt werden kann oder Turbulenzen innerhalb des auszuschüttenden Materials vermindert werden können. Um die Entleerungsgeschwindigkeiten durch die erfindungsgemäßen Oberflächen, über die reibungsvermindernden Fähigkeiten hinaus zu erhöhen, können künstliche Mechanismen herangezogen werden wie Pumpen usw. aber auch natürlich vorkommende Kräfte, wie z.B. Erdanziehung, Drücke usw. oder aber auch die Coriolis-Kraft .For example, by using the surfaces according to the invention, they can be optimized so that, for example, when emptying an object, the speed of emptying can be accelerated or turbulence within the material to be distributed can be reduced. In order to increase the emptying speeds through the surfaces according to the invention, beyond the friction-reducing capabilities, artificial mechanisms such as pumps etc. can also be used, of course occurring forces, such as gravity, pressures, etc., or the Coriolis force.
Diese kann dahingehend genutzt werden, dass insbesondere bei Entleerungsvorgängen, die im Idealfall senkrecht zur Erdoberfläche vorgenommen werden, der Coriolis-Effekt durch die erfindungsgemäße Oberfläche dahingehend genutzt werden kann, dass das Entleeren entweder beschleunigt werden kann, oder, falls gewünscht, auch dazu dienen kann, z.B. erhöhte Reibungskräfte des zu entleerenden Gutes mit der Wandung des Gefäßes hervorzurufen.This can be used in such a way that, in particular in the case of emptying processes which are ideally carried out perpendicular to the surface of the earth, the Coriolis effect can be used by the surface according to the invention in such a way that emptying can either be accelerated or, if desired, can also serve this purpose , e.g. cause increased frictional forces of the goods to be emptied with the wall of the vessel.
Dies kann z.B. wie folgt verwirklicht werden. Beispielsweise können die reibungsvermindernden Oberflächenstrukturen im Inneren des Behältnisses so aufgebracht werden, dass sie, da sie auch richtungsbeeinflussend wirken, dazu dienen können, das zu entleerende Material in eine Rotationsbewegung zu versetzten, die beschleunigend auf die dort auftretende Coriolis-Kraft einwirken kann^ sodass diese beiden Vorgänge sich ergänzen können. Dies führt zu einer schnelleren Rotationsbewegung des zu entleerenden Mediums, was zu einer sehr viel schnelleren Entleerung des gesamten Mediums genutzt werden kann.This can e.g. can be realized as follows. For example, the friction-reducing surface structures can be applied in the interior of the container in such a way that, since they also influence the direction, they can serve to set the material to be emptied into a rotational movement which can accelerate the Coriolis force occurring there ^ so that this can complement each other. This leads to a faster rotational movement of the medium to be emptied, which can be used for a much faster emptying of the entire medium.
Die reibungsvermindernde Oberfläche, zum Beispiel in Form von Rillen- und Rippenstrukturen, kann hier so eingesetzt werden, dass zum Beispiel durch eine schraubenförmige, gewendelte Anordnung der Strukturen die Bewegungsrichtung des zu entleerenden Gutes beeinflusst werden kann und zwar entweder so, dass eine Beschleunigung stattfindet, oder auch so, dass die Fließ- und Rotationsgeschwindigkeit abgebremst und dadurch die Reibung erhöht werden kann, sodass z.B. eventuell zusätzlich an der Gefäßwand anhaftende Partikel durch erhöhte Reibungen immer wieder entfernt werden können, bzw. dadurch erzeugte Turbulenzen genutzt werden können (z.B. Gaszumischung) . Weiterhin kann zum Beispiel der Ausgussbereich des Objektes mit selbstreinigenden Oberflächen versehen sein, damit dieser immer frei von Verunreinigungen gehalten werden kann.The friction-reducing surface, for example in the form of groove and rib structures, can be used here in such a way that, for example, a helical, spiral arrangement of the structures can influence the direction of movement of the goods to be emptied, either in such a way that acceleration takes place, or in such a way that the flow and rotation speed can be slowed down and the friction increased, so that, for example, any additional particles adhering to the vessel wall can be removed again and again by increased friction, or the turbulence generated can be used (e.g. gas admixture). Furthermore, the pouring area of the object can be provided with self-cleaning surfaces so that it can always be kept free of contamination.
Beispiel 6Example 6
Ein weiterer, wichtiger Anwendungsbereich bilden auch Rohre allgemein und insbesondere in diesem Anwendungsbeispiel die Verengungen von Rohren. Eine beispielhafte Ausführungsform von Verengungen von Rohren bilden alle Arten von Düsen, Ventilen, etc. Auch hier ist das Ziel, verbesserte Oberflächen von Verengungen, Ein- und Austrittsöffnungen, beispielsweise bei Düsen und daran angrenzenden Oberflächen zu erzielen. Bei diesem Beispiel der erfindungsgemäßen Anwendung der Oberfläche handelt es sich um eine Verbesserung, sowohl der Sprüheigenschaften; als auch der Neigung zum Verschmutzen und Verkleben von Düsen und den damit in Zusammenhang stehenden Oberflächen. Eine Düse ist im Prinzip ein Strömungskanal, der einen sich ändernden Durchmesser aufweist. Da es sich hier um einen Strömungskanal handelt, bietet sich immer eine reibungsvermindernde Oberfläche an, um optimierte Strömungswerte zu erhalten. Weiterhin sollte sowohl im Austrittsbereich als auch im Bereich der engsten Stelle der Düse das Anhaften von störenden Partikeln oder Flüssigkeiten so weit wie möglich verhindert werden. Dies wird erreicht durch die Anwendung von erfindungsgemäßen Oberflächenstrukturen. Erst durch die gezielte Kombination der erfindungsgemäßen Oberflächenstrukturen kann das gesamte Produkt (Düse) in seinen Eigenschaften optimieren.Another important area of application is pipes in general, and in this application example in particular, the narrowing of pipes. An exemplary embodiment of constrictions of pipes are all types of nozzles, valves, etc. Here, too, the aim is to achieve improved surfaces of constrictions, inlet and outlet openings, for example in the case of nozzles and adjoining surfaces. This example of the application of the surface according to the invention is an improvement in both the spray properties; as well as the tendency to dirty and stick nozzles and the associated surfaces. In principle, a nozzle is a flow channel that has a changing diameter. Since this is a flow channel, there is always a friction-reducing surface in order to obtain optimized flow values. Furthermore, both in the outlet area and in the area of the narrowest point of the nozzle, the adhesion of disruptive particles or liquids should be prevented as far as possible. This is achieved through the use of surface structures according to the invention. Only through the targeted combination of the surface structures according to the invention can the properties of the entire product (nozzle) be optimized.
Alle Formen von Düsen, sowie alle daran angrenzenden Flächen können in der erfindungsgemäßen Mikrostrukturierung strukturiert sein um möglichst ideale Oberflächenstrukturen zu erhalten. Ein spezielles Ausführungsbeispiel kann in Form eines Aerosol- Verneblers zur Verabreichung von fluiden Medien (z.B. Suspensionen) dargestellt werden.All shapes of nozzles, as well as all adjoining surfaces, can be structured in the microstructuring according to the invention in order to obtain ideal surface structures. A special embodiment can be presented in the form of an aerosol nebulizer for the administration of fluid media (eg suspensions).
Dieses Objekt kann mit den erfindungsgemäßen Oberflächen beispielsweise, wie folgt, versehen werden:This object can be provided with the surfaces according to the invention, for example, as follows:
Der Eintrittsbereich der Düse sowie der Austrittsbereich des Druckbehälters, können mit reibungsvermindernden Oberflächen versehen sein, ebenso wie der gesamte Innenraum zur Vernebelung des Aerosols, um möglichst reibungsfreie Strömungen zu erhalten. Zusätzlich dazu können der direkte Austrittsbereich der Düse und auch der Randbereich des Innenraumes, an dem sich Materialien absetzen können, mit der erfindungsgemäßen Oberfläche dahingehend versehen werden, dass keine haftenden Verschmutzungen oder Beläge auftreten, bzw. diese leicht entfernt werden können. Ganz wichtig ist es ebenfalls, die Außenseite, welche bei der Benutzung in den Mund gelangt, mit erfindungsgemäßen selbstreinigenden Oberflächenstrukturen zu versehen, damit Keime, Erreger, sowie andere abgelagerte Materialien leicht entfernt werden können und somit verbesserte Hygieneeigenschaften erreicht werden.The inlet area of the nozzle and the outlet area of the pressure vessel can be provided with friction-reducing surfaces, as can the entire interior for atomizing the aerosol in order to obtain flows that are as friction-free as possible. In addition to this, the direct exit area of the nozzle and also the edge area of the interior, at which materials can settle, can be provided with the surface according to the invention in such a way that no adhesive dirt or deposits occur, or these can be easily removed. It is also very important to provide the outside, which gets into the mouth in use, with self-cleaning surface structures according to the invention, so that germs, pathogens and other deposited materials can be easily removed and thus improved hygiene properties are achieved.
Beispiel 7Example 7
Eine weitere interessante Anwendung der erfindungsgemäßeAnother interesting application of the invention
Oberfläche kann darin bestehen, dass beispielsweise im Bereich von verschmutzungsanfälligen Objekten, z.B. in Form vonThe surface can consist, for example, in the area of objects susceptible to contamination, e.g. in the form of
Apparaten und Geräten, die erfindungsgemäßen Oberflächen in folgender Ausführungsform auf folgender Apparatur eingesetzt werde : In diesem Beispiel handelt es sich um Rasierapparate, insbesondere Nassrasierer, bei deren Benutzung üblicherweise starke Verschmutzungen auftreten, sowie eine leicht gleitende Oberfläche erwünscht ist. Die Oberflächen können nun z.B. folgendermaßen ausgeführt sein: zumindest ein Teil der Oberfläche des Rasierkopfes dient dazu, die Klinge oder Klingen in einem meistens definierten Abstand möglichst reibungsfrei über die Haut gleiten zu lassen. Für diese Flächen bietet sich eine Oberfläche an, welche relativ wenig Gleitreibungswiderstände mit dem Untergrund erzeugt, sodass ein möglichst reibungsfreies Gleiten erreicht werden kann. Weiterhin sind vor allem die extrem beschmutzendenApparatus and devices, the surfaces according to the invention are used in the following embodiment on the following apparatus: This example is a razor, in particular a wet razor, the use of which is usually heavily contaminated and a slightly sliding surface is desired. The surfaces can now be designed, for example, as follows: at least a part of the surface of the shaving head serves to keep the blade or blades at a mostly defined distance, if possible to let it slide smoothly over the skin. For these surfaces, there is a surface that generates relatively little sliding friction resistance with the surface, so that sliding that is as frictionless as possible can be achieved. Furthermore, the most polluting are above all
Zwischenräume zwischen Mehrfachklingen sowie allen anderen zu Verschmutzungen neigenden Oberflächen des Rasierapparates dazu geeignet, in selbstreinigenden Oberflächenausführungen ausgeprägt zu sein. Durch entsprechende Kombination und Ausführung der erfindungsgemäßen Oberfläche kann weiterhin dafür gesorgt werden, dass die Klingen selbst, bei Bedarf auf Ober- und Unterseite, entsprechende Strukturen erhaltenen, welche die beschmutzenden Materialien sowohl leichter in beabsichtigte Richtungen gleiten lassen, als auch diese kontaminierenden Materialien leichter mit fließendem Wasser entfernen lassen.Gaps between multiple blades and all other surfaces of the shaving apparatus that tend to become soiled are suitable for being pronounced in self-cleaning surface designs. By appropriate combination and design of the surface according to the invention it can further be ensured that the blades themselves, if necessary on the top and bottom, are given corresponding structures which both allow the soiling materials to slide more easily in the intended directions and also more easily contaminate these contaminating materials have running water removed.
Diese Anwendungsbeispiele der erfindungsgemäßen Oberflächen lassen sich natürlich beliebig variieren und bieten die Vorteile, dass eine sanftere, leichtere Rasur ermöglicht wird, da die reibungsvermindernden Oberflächen mit den üblicherweise beim Rasieren benutzen Medien, wie Wasser, Seife, Schaum, usw., ideal reibungsvermindernde Effekte erzielen. Und ebenso wirkt die erfindungsgemäße Anwendung der selbstreinigenden Oberflächen im Zusammenhang mit den erwähnten Medien und den zusätzlich auftretenden beschmutzenden Objekten (Haare, Hautschuppen, etc.) dahingehend, dass alle Verschmutzungen sehr leicht mit Wasser (welches sowieso an dem Prozess beteiligt ist) zu reinigen sind. Mit entsprechenden erfindungsgemäßen Oberflächenstrukturen, insbesondere im Klingenbereich, lassen sich auch die hygienischen Eigenschaften dahingehend verbessern, dass Entzündungsneigungen, hervorgerufen durch an Klingen haftende Keime, minimiert werden. Weiterhin können die Strukturen beispielsweise Eigenschaften aufweisen, die antiseptisch, blutstillend etc. reagieren, darüber hinaus können sie aber auch so gestaltet sein, dass bewusster Materialabtrag, zum Beispiel zur Anzeige von Zuständen (Objekt nicht mehr voll funktionsfähig) , oder zur Erzeugung von ergänzenden Funktionen (sich auflösende Erhebungen erzeugen beispielsweise Schmierfilm, Schaum etc. oder auch antiseptische Bestandteile) , sowie auch zur Freisetzung und Funktionalisierung von evtl. unter den Erhebungen vorhandenen funktioneilen Oberflächen oder Strukturen. Weitere Anwendungsbeispiele sind andere Apparaturen und Gegenstände, wie Trockenrasierer, Zahnbürsten, Massageapparaturen etc .These application examples of the surfaces according to the invention can of course be varied as desired and offer the advantages that a gentler, easier shave is made possible, since the friction-reducing surfaces achieve ideal friction-reducing effects with the media that are usually used for shaving, such as water, soap, foam, etc. , And the application of the self-cleaning surfaces according to the invention in connection with the media mentioned and the additionally occurring soiling objects (hair, skin flakes, etc.) also has the effect that all soiling is very easy to clean with water (which is involved in the process anyway) , With appropriate surface structures according to the invention, in particular in the area of the blade, the hygienic properties can also be improved in such a way that inflammation tendencies caused by germs adhering to the blades are minimized. Furthermore, the structures can have properties that are antiseptic, React hemostasis etc., but they can also be designed so that conscious material removal, for example to indicate conditions (object is no longer fully functional), or to generate additional functions (dissolving surveys produce, for example, lubricating film, foam, etc. or also antiseptic components), as well as for the release and functionalization of functional surfaces or structures that may be present under the surveys. Other application examples are other devices and objects, such as dry shavers, toothbrushes, massage devices, etc.
Beispiel 8 Auch im Schmuckbereich bietet die erfindungsgemäße Oberfläche viele Vorteile.Example 8 The surface according to the invention also offers many advantages in the jewelry sector.
So kann die Oberfläche beispielsweise so kombiniert sein, dass zum Beispiel bei einer Armbanduhr, alle Flächen, die Kontakt zur Haut des Trägers haben können, mit reibungsvermindernden Oberflächen, alle anderen, insbesondere die nach außen gekehrten sichtbaren Flächen, mit selbstreinigenden Oberflächen ausgestattet sein können.For example, the surface can be combined in such a way that, for example, in a wristwatch, all surfaces that can come into contact with the wearer's skin can be equipped with friction-reducing surfaces, and all others, in particular the visible surfaces that face outwards, can be equipped with self-cleaning surfaces.
So können zum Beispiel die Rippen-/Rillenoberflächen auf der Unterseite der Armbanduhr sowohl dafür sorgen, dass die Auflagefläche auf der Haut relativ klein ist, was unter anderem zur Folge haben kann, das der Träger weniger schwitzt, dass evtl. doch auftretender Schweiß schneller verdunsten kann und dadurch auch die Materialien der Uhr erstens weniger angegriffen werden können (Säuren, Salze, Fette usw. der Haut) , als auch, dass die Materialien selbst länger ihr ursprüngliches Aussehen erhalten können.For example, the rib / groove surfaces on the underside of the wristwatch can both ensure that the contact surface on the skin is relatively small, which can result, among other things, in that the wearer sweats less, and any sweat that may evaporate faster can and therefore the materials of the watch are less vulnerable to attack (acids, salts, fats, etc. of the skin), as well as that the materials themselves can retain their original appearance for a longer time.
Weiterhin besteht unter Umständen die Möglichkeit, dass eine geringere Wahrscheinlichkeit von allergischen Reaktionen auftreten kann. Ebenso kann auch die selbstreinigende Oberfläche dazu beitragen, dass das Schmuckstück länger sein ursprüngliches Aussehen behalten kann, leichter zu pflegen ist und weniger verschmutzt . Natürlich ist auch diese Beispiel der Kombination der erfindungsgemäßen Oberfläche beliebig variierbar. Ein zweiter Einsatzbereich gilt Körperschmuck, der durch die Körperoberfläche hindurch angebracht wird. Dazu gehören alle Arten von Piercings. Hier bietet sich, insbesondere aus hygienischen und auch aus den im obigen Beispiel erwähnten Anwendungsvorteilen heraus, die Aufbringung der erfindungsgemäßen Oberflächen an.There may also be a possibility that the likelihood of allergic reactions may decrease. Likewise, the self-cleaning surface can also help the piece of jewelry to retain its original appearance longer, is easier to maintain and less dirty. Of course, this example of the combination of the surface according to the invention can also be varied as desired. A second area of application is body jewelry, which is attached through the surface of the body. This includes all types of piercings. The application of the surfaces according to the invention is appropriate here, in particular for hygienic and also out of the application advantages mentioned in the example above.
Beispiel 9 Für alle Oberflächen von Objekten, welche verschmutzt werden können, insbesondere wenn diese Objekte auch unterschiedlichen Bedingungen ausgesetzt sind, so zum Beispiel im Freien, sind die erfindungsgemäße Oberflächen ebenfalls von Vorteil. Beispielsweise bei Möbeln usw. welche zeitweise im Freien stehen können, ist die erfindungsgemäße Oberfläche von entscheidendem Vorteil.Example 9 The surfaces according to the invention are also advantageous for all surfaces of objects which can be contaminated, in particular if these objects are also exposed to different conditions, for example outdoors. For example, in the case of furniture, etc., which can be temporarily outdoors, the surface according to the invention is of decisive advantage.
Die Vorteile der selbstreinigende Oberflächen müssen in diesem Anwendungsbeispiel nicht näher erklärt werden. Aber auch die reibungsvermindernden, strömungsrichtungsbeeinflussenden Oberflächen sind in diesem Zusammenhang sehr wichtig.The advantages of self-cleaning surfaces do not need to be explained in this application example. The friction-reducing surfaces that influence the flow direction are also very important in this context.
Durch entsprechende Kombination der unterschiedlichen Oberflächen können sowohl die Stabilität der Objekte erhöht werden, als auch eine unterstützende Wirkung auf die selbstreinigende Oberfläche erreicht werden. Durch die richtungsbeeinflussende Wirkung der reibungsvermindernden Oberfläche kann bei allen Körpern der selbstreinigende Effekt unterstützt werden, da beim Einsatz dieser Struktur das die Selbstreinigung unterstützende Fluid in bestimmte Richtungen gelenkt werden, und dadurch eine besonders gute Reinigungswirkung erzielt werden kann. Insbesondere bei Objekten, welche eventuellen Strömungen einen großen Widerstand entgegensetzten, sind durch die reibungsvermindernden Oberflächen zusätzlich auch vorBy appropriately combining the different surfaces, both the stability of the objects can be increased and a supportive effect on the self-cleaning surface can be achieved. Due to the direction-influencing effect of the friction-reducing surface, the self-cleaning effect can be supported for all bodies, since when using this structure the self-cleaning fluid supports be directed in certain directions, and a particularly good cleaning effect can be achieved. In particular for objects that oppose possible currents with a high resistance, the friction-reducing surfaces also provide additional protection
Beschädigungen besser geschützt, da sie normalerweise seltener umfallen, oder auch zerreißen können (Sonnenschirme, Wäschehalter, Zierelemente, Blumenkübel usw.).Damage better protected, as it usually falls less often or can also tear (parasols, laundry holders, decorative elements, flower pots, etc.).
Beispiel 10Example 10
Die erfindungsgemäßen Strukturen können auf alle Arten von Oberflächen aufgebracht werden.The structures according to the invention can be applied to all types of surfaces.
Einige Anwendungsbeispiele sind Oberflächen, die zum Wohn-, Arbeits- und Freizeitumfeld des Menschen gehören (z.B. Möbel, Küchen, Bäder, etc.).Some application examples are surfaces that belong to people's living, working and leisure environments (e.g. furniture, kitchens, bathrooms, etc.).
In all diesen Bereichen und allen anderen Bereichen, sind selbstreinigende Effekte immer sehr von Vorteil. Durch entsprechende Kombination mit anderen Aspekten der erfindungsgemäßen Oberfläche werden aber weitere Vorteile erzielt.In all these areas and all other areas, self-cleaning effects are always very beneficial. A corresponding combination with other aspects of the surface according to the invention achieves further advantages.
So können auch hier, wie bei allen anderen erfindungsgemäßen Oberflächen, bei Kombinationen mit entsprechenden gerichteten Strukturen, sowohl reibungsbeeinflussende und richtungsbeeinflussende Oberflächen ausgebildet werden, welche z.B. Flüssigkeiten gezielt zur selbstreinigenden Oberfläche leiten.Thus, as with all other surfaces according to the invention, combinations with corresponding directional structures can have both friction-influencing and direction-influencing surfaces, which e.g. Direct liquids to the self-cleaning surface.
Darüber hinaus kann aber auch die Anwendung der gegen mechanische Einflüsse sehr empfindlichen, ungerichteten Struktur erst durch die Gegenwart einer zweiten, größeren und mechanisch stabileren Struktur ermöglicht werden, welche bei entsprechender Anwendung die feinere Oberfläche beispielsweise dadurch schützt, dass die feinere Struktur ganz oder teilweise in die größere eingebettet oder auch in anderen Anwendungsformen von ihr überragt wird. Siehe Figur 5a und 5b, wobei die ungerichtete Struktur in die gerichtete eingebettet ist, sowie auch Figur 3c, 3f, 3h und 3j wobei hier gerichtete Strukturen von ebenfalls gerichtetenIn addition, however, the use of the non-directional structure, which is very sensitive to mechanical influences, can only be made possible by the presence of a second, larger and mechanically more stable structure, which, when used appropriately, protects the finer surface, for example, by completely or partially removing the finer structure the larger one is embedded or surmounted by it in other forms of application. See FIGS. 5a and 5b, the non-directional structure being embedded in the directional one, and also FIGS. 3c, 3f, 3h and 3j, where here directional structures are also directed
Strukturen (größer dimensioniert) gegen mechanische Einflüsse geschützt werden. In den Figuren 2h bis 2m werden ungerichteteStructures (larger dimensions) are protected against mechanical influences. In Figures 2h to 2m undirectional
Strukturen durch andere ungerichtete Strukturen (größer dimensioniert) geschützt.Structures protected by other non-directional structures (larger dimensions).
Unabhängig davon, können alle Variationen der erfindungsgemäßen Oberfläche auch zu Deko- und Designzwecken genutzt werden.Irrespective of this, all variations of the surface according to the invention can also be used for decorative and design purposes.
Beispiel 11Example 11
Für die Anwendung von Schuhen bieten sich die erfindungsgemäßen Oberflächen ebenfalls an, da z.B. bei Fußballschuhen eine Oberflächenkombination in der erfindungsgemäßen Weise sowohl die Verschmutzung, und dadurch auch das Gewicht während des Tragens, so gering wie möglich halten lässt und außerdem die reibungsvermindernde Oberfläche den Vorteil bringt, dass der Fuß mit sehr viel weniger Luftreibung bewegt werden kann, was beispielsweise beim Schießen des Balls höhere Abschussgeschwindigkeiten ermöglicht.The surfaces according to the invention are also suitable for the use of shoes, since e.g. in soccer shoes, a surface combination in the manner according to the invention can keep both the contamination, and thereby also the weight during wear, as low as possible and, moreover, the friction-reducing surface has the advantage that the foot can be moved with much less air friction, for example allows higher shooting speeds when shooting the ball.
Beispiel 12 Bei allen Formungsprozessen/Prägeprozessen, etc.Example 12 For all molding processes / embossing processes, etc.
(beispielsweise Werkzeugbau / Thermoformung / Spritzguss) kann die erfindungsgemäße Oberfläche in allen Varianten auf den Formvorlagen (Formwerkzeugen) ausgeführt sein, was zu erfindungsgemäß geformten Produkten führt, die alle Vorteile der erfindungsgemäßen Oberfläche aufweisen können.(For example, toolmaking / thermoforming / injection molding), the surface according to the invention can be designed in all variants on the mold templates (molding tools), which leads to products shaped according to the invention which can have all the advantages of the surface according to the invention.
Weiterhin kann die erfindungsgemäße Oberfläche auch das Entformen und Auswerfen der fertigen Produkte nach dem Abformprozess erleichtern, da die Adhäsionskräfte verringert werden. Beispiel 13Furthermore, the surface according to the invention can also facilitate the demolding and ejection of the finished products after the molding process, since the adhesive forces are reduced. Example 13
Bei Transportvorrichtungen, mit Hilfe derer oder in welchen Medien transportiert werden, sind ebenfalls die erfindungsgemäßen Oberflächen von Vorteil . Durch reibungsvermindernde Strukturen werden u.a. schnellere Fließgeschwindigkeit erreicht oder es ist geringerer Druck nötig, um ein fluides Medium durch ein Objekt zu bewegen. Weiterhin besteht Möglichkeit zum schnelleren Einfüllen von schäumenden Fluiden (z.B. Bier) durch Beeinflussung der Strömungsart (laminar/turbulent) , was zu geringerer Aufschäumung des Fluids führen kann. Außerdem durch Kombination mit selbstreinigenden Oberflächen, insbesondere am Zufluss- und Ausflussbereich, besteht die Möglichkeit der besseren Reinigung und geringerer Neigung zur Verkeimung.The surfaces according to the invention are also advantageous in the case of transport devices with the aid of which or in which media are transported. Through friction-reducing structures, i.a. faster flow velocity is reached or less pressure is required to move a fluid medium through an object. There is also the possibility of filling foaming fluids (e.g. beer) more quickly by influencing the flow type (laminar / turbulent), which can lead to less foaming of the fluid. In addition, by combining with self-cleaning surfaces, especially at the inflow and outflow area, there is the possibility of better cleaning and less tendency to contaminate.
Beispiel 14Example 14
Folien im Sinne von selbständig benutzbaren Oberflächen oder aufzubringende Oberflächen, bieten sich ebenfalls für die Anwendung der erfindungsgemäßen Oberflächen an, in allen Variationen und Kombinationen.Films in the sense of independently usable surfaces or surfaces to be applied are also suitable for the use of the surfaces according to the invention, in all variations and combinations.
Da sowohl die Verminderung der Verschmutzung, als auch die reibungsvermindernde Wirkung der erfindungsgemäßen Oberfläche für praktisch alle Anwendungen von Vorteil ist. Ob es sich um Verpackungen oder Oberflächen allgemein handelt, spielt keine Rolle, da in jedem Fall die erfindungsgemäßeSince both the reduction in pollution and the friction-reducing effect of the surface according to the invention is advantageous for practically all applications. It does not matter whether it is packaging or surfaces in general, since in any case the invention
Oberfläche Vorteile und oft sogar auch völlig neue Anwendungen ermöglicht.Surface advantages and often even completely new applications.
Ein weiteres Anwendungsbeispiel in diesem Bereich stellenProvide another application example in this area
Schutzfolien dar, die vor Verschmutzungen, sowie Beschädigungen etc. schützen sollen, z.B. Folien, die erst abgezogen werden, wenn ein Objekt z.B. Transport, Einbau, etc. überstanden hat. Bei der erfindungsgemäßen Oberfläche kann zusätzlich zu allen anderen Vorteilen durch die Anwendung der richtungsbeeinflussenden Oberfläche dafür gesorgt werden, dass kontaminierende oder verschmutzende Objekte in eine bestimmte Richtung, vom zu schützenden Objekt weg, abgeleitet werden können. Dies kann z.B. so aussehen, dass eine Oberfläche mit selbstreinigender und reibungsvermindernder Eigenschaft derartige Strukturen aufweist, dass sowohl beim Versuch der Reinigung, z.B. mit Wasser, aber auch mit Hilfe natürlicher Vorgänge (Schwerkraft, Wind, Regen, etc.) kontaminierendes Material abgeleitet werden kann.Protective films that are intended to protect against dirt and damage, etc., for example films that are only removed when an object has survived, for example, transport, installation, etc. With the surface according to the invention, in addition to all the other advantages, the use of the direction-influencing surface can ensure that contaminating or contaminating objects get into a certain one Direction away from the object to be protected. This can, for example, be such that a surface with self-cleaning and friction-reducing properties has such structures that contaminating material can be derived when trying to clean it, e.g. with water, but also with the help of natural processes (gravity, wind, rain, etc.) ,
Ebenfalls wichtige Einsatzmöglichkeiten sind Planen, Folien und Gewebe.Tarpaulins, foils and fabrics are also important applications.
Beispiel 14aExample 14a
Eine weitere Anwendungsmöglichkeit stellen tuch- oder folienartige Oberflächen dar, die mit bewegten Medien in Kontakt kommen wie beispielsweise Segel von Surfelementen. Diese haben die Aufgabe mit Hilfe strömender Medien ein Objekt zu bewegen. Deshalb sind ergänzende Strukturen, mit den erwähnten Fähigkeiten ausgestattet, mit Sicherheit eine sinnvolle Ergänzung, da durch diese die Eigenschaften optimiert werden können. Durch Anwendung der erfindungsgemäßen Oberflächenausbildungen kann der Luftstrom leichter an Oberflächen entlanggeleitet, kann aber ebenso durch entsprechende Anordnung oder Ausführungsform abgebremst werden, was dazu dienen kann, den Vortrieb zu erhöhen. Überraschenderweise hat eine erfindungsgemäße Oberflächenstruktur noch mindestens einen weiteren sehr wichtigen Vorteil. Diese raue erfindungsgemäße Oberflächenausbildung, insbesondere mit Erhebungen, weist neben ihren anderen Vorteilen auch den auf, dass die adhäsiven Eigenschaften von glatten Oberflächen sehr stark vermindert werden. Bei entsprechenden Dimensionierungen und räumlicher Anordnung der Strukturen, sowie bei Bedarf ergänzt durch andere Oberflächenmerkmale, kann die Adhäsionsneigung herabgesetzt sowie die Möglichkeit der Selbstreinigung mit Hilfe von abperlenden Flüssigkeiten erhöht werden. Diese Eigenschaften ermöglichen es unter anderem, das Problem des Abhebens des Segels von der Wasseroberfläche (bei jedem neuen Aufsteigen auf das Surfelement) sehr zu erleichtern, da Lufteinschlüsse zwischen den Oberflächenstrukturen das Kleben des Segels auf der Wasseroberfläche vermindern und auf diese Weise das Wiederaufstellen des Segels sehr erleichtert wird. Somit kann die Anwendung des gesamten Sportgerätes verbessert werden.Another possible application is cloth or foil-like surfaces that come into contact with moving media such as sails from surf elements. These have the task of moving an object with the help of flowing media. Therefore, supplementary structures, equipped with the abilities mentioned, are certainly a sensible addition, since they can be used to optimize the properties. By using the surface designs according to the invention, the air flow can be guided along surfaces more easily, but can also be braked by an appropriate arrangement or embodiment, which can serve to increase the propulsion. Surprisingly, a surface structure according to the invention has at least one further very important advantage. This rough surface formation according to the invention, in particular with elevations, has, in addition to its other advantages, the fact that the adhesive properties of smooth surfaces are very greatly reduced. With appropriate dimensions and spatial arrangement of the structures, as well as supplemented by other surface features if necessary, the tendency to adhesion can be reduced and the possibility of self-cleaning with the help of water-repellent liquids can be increased. These properties make it possible, among other things, to solve the problem of It is very easy to lift the sail off the surface of the water (with each new ascent onto the surf element), as air pockets between the surface structures reduce the sticking of the sail to the water surface and in this way it is much easier to re-position the sail. The use of the entire sports equipment can thus be improved.
Beispiel 14b Eine mögliche weitere Anwendung stellen alle Arten von Oberflächen dar, an denen fluide Medien entlanggeleitet werden, beispielsweise Duschvorhänge. Auch hier kann die erfindungsgemäße Anwendung der Oberflächenstrukturen Vorteile erreichen, sowohl im Bezug auf Verschmutzung (Schimmel, Kalk usw.) als auch in der Anwendung allgemein.Example 14b A possible further application is represented by all types of surfaces on which fluid media are guided, for example shower curtains. Here too, the use of the surface structures according to the invention can achieve advantages, both in terms of contamination (mold, lime, etc.) and in general in use.
Durch eine erfindungsgemäße Anwendung kann, bei sehr feinen erhabenen Oberflächenformen, (bei Bedarf hydrophobiert) erreicht werden, dass das Wasser, welches auf die Oberfläche trifft, sehr schnell abperlt und dabei fast alle kontaminierenden Teilchen entfernt werden.With an application according to the invention, in the case of very fine raised surface shapes (hydrophobized if necessary), the water which strikes the surface drips off very quickly and almost all contaminating particles are removed in the process.
Dies kann ebenso in Kombination mit anderen MikroStrukturen (hydrophob) erreicht werden, die vor mechanischen Beschädigungen geschützt werden, durch eine erfindungsgemäß strukturierte Oberflächenausprägung, die gröbere Strukturen als die rein auf Selbstreinigung ausgelegte aufweist. Außerdem kann die Ausformung und Anordnung der erfindungsgemäßen gerichteten Strukturen so angelegt werden, dass das aufgebrachte Wasser bewusst und zielgerichtet so gelenkt wird, dass alle Oberflächen optimal mit Wasser versorgt werden können.This can also be achieved in combination with other microstructures (hydrophobic), which are protected against mechanical damage, by means of a surface configuration structured according to the invention, which has coarser structures than those designed purely for self-cleaning. In addition, the shape and arrangement of the directional structures according to the invention can be designed in such a way that the applied water is deliberately and purposefully directed in such a way that all surfaces can be optimally supplied with water.
Darüber hinaus besteht, im Gegensatz zu festen Duschabtrennungen, immer das Problem, dass die adhäsiven Eigenschaften glatter oder anderer Oberflächen, beispielsweise extrem hydrophiler, ebenfalls selbstreinigenden Oberflächen, Probleme beim Benutzen der Duschvorrichtung hervorrufen. Die Probleme bestehen darin, dass der üblicherweise bewegliche Duschvorhang, sobald das Wasser aus der Dusche fließt und Körper des Benutzers, sowie Vorhang benetzt werden, derIn addition, unlike fixed shower screens, there is always the problem that the adhesive properties are smoother or other surfaces, for example extremely hydrophilic, also self-cleaning surfaces, cause problems when using the shower device. The problems are that the usually moveable shower curtain becomes wet as soon as the water flows out of the shower and the body of the user, as well as the curtain
Vorhang sich dem Benutzer annähert und an den Körper anhaftet. Dieser Vorgang ist außerordentlich störend, er behindert den Benutzer beim Duschen, kontaminiert den Duschvorhang mit Reinigungsmitteln und den Benutzer evtl. mit Verunreinigungen, die am Duschvorhang haften (Schimmel, Keime, Schmutz, etc.). Es ist anzunehmen, das dieser Vorgang durch das warme fließende Wasser, den Temperaturunterschied zwischen dem Bereich im Inneren der Dusche und dem Restraum, sowie dem dabei entstehenden, aufsteigenden warmen Luftstroms hervorgerufen wird. Weiterhin sind evtl. auch statische Ladungen daran beteiligt.Curtain approaches the user and adheres to the body. This process is extremely disruptive, it hampers the user when showering, contaminates the shower curtain with cleaning agents and the user with contaminants that adhere to the shower curtain (mold, germs, dirt, etc.). It can be assumed that this process is caused by the warm flowing water, the temperature difference between the area inside the shower and the rest of the room, and the resulting rising warm air flow. Static charges may also be involved.
Erfindungsgemäß wird die Neigung zur Annäherung und Anhaftung deutlich verringert durch das schnelle Abperlen des Wassers, sowie der zwischen den Erhebungen eingeschlossenen Luft zur Minimierung der Adhäsion, ebenso wie durch die kleine tatsächlich durch die Haut berührbare Oberfläche des Duschvorhangs, und auch des nicht vorhanden haftungsvermittelnden Effektes eines Wasserfilms, sowie der hydrophilen Oberfläche. Außerdem kann das Annähern bzw. Anhaften weiterhin dadurch verringert werden, dass besonders im unteren Bereich Erhebungen den direkten Kontakt zwischen zwei Flächen Vorhang/Vorhang oder Vorhang/Wanne verhindert werden und somit die Verschmutzung und Verkeimung verhindert werden kann, feuchte Zonen werden vermieden.According to the invention, the tendency to approach and adhere is significantly reduced by the rapid beading of the water and the air enclosed between the elevations to minimize adhesion, as well as by the small surface of the shower curtain that can actually be touched by the skin, and also by the lack of adhesion-promoting effect a water film, as well as the hydrophilic surface. In addition, approaching or sticking can be further reduced by preventing direct contact between two curtain / curtain or curtain / tub surfaces, particularly in the lower region, and thus preventing contamination and contamination, and avoiding damp zones.
Beispiel 14cExample 14c
Eine weitere Ausprägungsform dieser Erfindung kann fürAnother form of this invention can for
Cabriodächer genutzt werden. Auch hier stellen die erfindungsgemäßen Anwendungen ideale Verbesserungen dar, um die Eigenschaften der Oberfläche zu optimieren.Convertible roofs can be used. Here too, the applications according to the invention represent ideal improvements in order to optimize the properties of the surface.
Die Strukturen können hier dazu genutzt werden, den Reibungswiderstand mit fluiden Medien zu verringern. Durch spezielle Anordnung, Form und Dimensionierung der Elemente kann weiterhin die Stabilität der Oberfläche erhöht und die Aerodynamik verbessert werden. Auch die Verschmutzungsneigung des Bauelementes kann durch entsprechende Anordnung, Dimensionierung und Materialwahl deutlich reduziert werden.The structures can be used here to reduce the frictional resistance with fluid media. The special arrangement, shape and dimensioning of the elements can further increase the stability of the surface and improve the aerodynamics. The tendency of the component to become dirty can also be significantly reduced by appropriate arrangement, dimensioning and choice of material.
Diese spezielle Anwendungsvariante bietet sich für Cabriodächer insbesondere deshalb an, weil hier keine polierbare Oberfläche so zwingend nötig ist, wie auf den lackierten Bereichen des Fahrzeuges.This special application variant is particularly suitable for convertible roofs because here no polishable surface is as necessary as on the painted areas of the vehicle.
In besonderen Anwendungsvarianten kann die erfindungsgemäße Oberflächenstruktur so ausgeformt und aufgebracht werden, dass sie auch gezielt Strömungen beeinflussen und Widerstände erzeugen kann, beispielsweise um Luftströmungen so zu lenken, dass der Sog durch den beschleunigten Luftfluss auf dieIn special application variants, the surface structure according to the invention can be shaped and applied in such a way that it can also specifically influence flows and generate resistance, for example in order to direct air flows in such a way that the suction from the accelerated air flow onto the
Dachoberseite bei höheren Geschwindigkeiten verringert wird und dadurch das Aufblähen des Daches reduziert werden kann. Hierbei können auch andere Oberflächenausprägungen ergänzt werden, um diesen Effekt zu optimieren.Top of the roof is reduced at higher speeds, and the inflation of the roof can thereby be reduced. Other surface types can also be added to optimize this effect.
Beispiel 15Example 15
Beschleunigte Körper (Speere, Bumerang, Pfeile, Projektile, Bälle etc.) oder andere sich in fluiden Medien befindliche oder sich bewegende Objekte, sind ebenfalls nichts anderes als Objekte mit Oberflächen, da hier aber noch die meist sehr schnelle Bewegung, insbesondere durch fluide Medien, eine beträchtliche Rolle bei der Anwendung spielt, sowie auch eine Vermeidung oder Minimierung von Verunreinigungen des Objektes von Vorteil ist, bietet sich auch diese Produktgruppe dazu an, mit den erfindungsgemäßen Oberflächen versehen zu werden. Insbesondere auch bei Projektilen, welche durch gezogene Läufe, beim Abschuss eine flugstabilisierende Eigenrotation erhalten, kann sich der erfindungsgemäße Einsatz der reibungsvermindernden Struktur sehr vorteilig auf die Flugeigenschaften und dementsprechend auf die Treffgenauigkeit auswirken. Sowohl längs zur Bewegungsrichtung, als auch in beliebiger verdrehter Form, ebenfalls längs zur Bewegungsrichtung, vergleichbar der gewendelten Form in der Abschussvorrichtung kann die reibungsvermindernde Strukturierung eingesetzt werden.Accelerated bodies (spears, boomerang, arrows, projectiles, balls, etc.) or other objects in fluid media or moving objects are also nothing other than objects with surfaces, but here the mostly very fast movement, especially through fluid media , plays a considerable role in the application, and it is also advantageous to avoid or minimize contamination of the object, this product group also lends itself to being provided with the surfaces according to the invention. Particularly in the case of projectiles which are given a flight-stabilizing self-rotation when they are drawn, when firing, the use of the friction-reducing structure according to the invention can have a very advantageous effect on the flight properties and accordingly on the accuracy of the hit. The friction-reducing structuring can be used both along the direction of movement and in any twisted form, likewise along the direction of movement, comparable to the coiled form in the launching device.
Weiterhinkönnen natürlich auch alle Oberflächen der eventuell benötigten Abwurf-, Beschleunigungs- oderOf course, all surfaces of the required throwing, accelerating or
AbschussVorrichtungen für die Anwendung der beschleunigten Körper mit der erfindungsgemäßen Oberfläche versehen sein, da auch hier sowohl reibungsvermindernde als auch selbstreinigende, als auch alle anderen Vorteile dieser Oberflächen sowohl die Benutzung erleichtern, als auch die Leistungsfähigkeit erhöhen können. Durch die erfindungsgemäßen Oberflächen auf diesen Objekten sind auch Abweichungen durch Wind, Seitenwind, thermische Luftbewegungen, Böen, Regen etc. weniger problematisch, das die Objekte weniger empfindlich darauf reagieren.Firing devices for the application of the accelerated body can be provided with the surface according to the invention, since here too both friction-reducing and self-cleaning, as well as all other advantages of these surfaces, can both facilitate use and increase performance. Due to the surfaces according to the invention on these objects, deviations due to wind, cross winds, thermal air movements, gusts, rain etc. are less problematic because the objects react less sensitively to them.
Beispiel 16 Strukturen zur Verminderung von Luftzug und aber auchExample 16 Structures to reduce drafts and also
Möglichkeiten zur Verbesserung von Atmungsaktiv!tat und Gas und Flüssigkeitsaustausch.Ways to improve breathability, gas and fluid exchange.
Ein einfaches Anwendungsbeispiel dieserA simple application example of this
Anwendungsmöglichkeiten kann zum Beispiel anhand von Brillen demonstriert werden.Possible applications can be demonstrated using glasses, for example.
Hier kann beispielsweise eine Ausbildungsform dahingehend ausgeführt werden, dass zum Beispiel Brillen für die Benutzung bei sportlichen Aktivitäten, zum Beispiel beim Radfahren, folgendermaßen ausgebildet sein können: Beliebige Teile an der Brille, aber zum Beispiel das gesamte Gestell, welches relativ breit gestaltet sein kann, um vor Zug, Staub und Fahrtwind etc. zu schützen, kann so ausgebildet sein, dass die Oberfläche aus beliebigen Materialien mit reibungsvermindernden Oberflächen gestaltet sein kann, zum Beispiel in einer Rippen-/Rillenstruktur, die überwiegend in Fahrtrichtung ausgebildet sein kann.Here, for example, a form of training can be carried out such that, for example, glasses for use in sporting activities, for example when cycling, can be designed as follows: Any parts on the glasses, but for example the entire frame, which can be designed to be relatively wide in order to protect against draft, dust and wind, etc., can be designed such that the surface can be made from any materials with friction-reducing surfaces, for example in a rib / groove structure that can be predominantly formed in the direction of travel.
Dies ermöglicht eine verminderte Luftreibung mit den umgebenden Medien (insbesondere Fahrtwind/Regen usw. ) . Außerdem können beliebige Oberflächen der Brille darüber hinaus mit selbstreinigenden Oberflächen versehen sein, die auf jeden Fall zu verringerter Verschmutzungsneigung führen, zusätzlich dazu können diese selbstreinigenden Oberflächen aber auch noch andere, wichtige Aufgaben übernehmen. Wenn diese selbstreinigenden Oberflächen, zum Beispiel in Form von noppenartigen Erhebungen ausgebildet sind, können diese sowohl separat, aber auch direkt in Verbindung, zum Beispiel mit den reibungsvermindernden Strukturen, kombiniert sein. Eine mögliche Ausbildungsform kann darin bestehen, dass die noppenartigen Oberflächenstrukturen mit Öffnungen versehen sein können, die einen Luftaustausch mit der relativ stillstehenden warmen, feuchten Luft unter der Brille und der Luft außerhalb der Brille ermöglichen, vor allem ohne dass möglicherweise Probleme mit Schmutz, direktem Fahrtwind, anderen reizenden Substanzen oder Materialien etc. auftreten, da die reibungsvermindernde Oberfläche eine Art ruhiges Luftpolster zwischen den Erhebungen entstehen lässt und somit keine Probleme mit Zugluft etc. auftauchen können, aber sehr wohl für Gas- und Feuchtigkeitsaustausch (Verhinderung des Beschlagens der Innenoberfläche der Gläser) gesorgt werden kann.This enables reduced air friction with the surrounding media (especially wind / rain, etc.). In addition, any surface of the glasses can also be provided with self-cleaning surfaces, which in any case lead to a reduced tendency to become dirty, but in addition to this, these self-cleaning surfaces can also perform other important tasks. If these self-cleaning surfaces are designed, for example in the form of nub-like elevations, they can be combined both separately and also directly in connection, for example with the friction-reducing structures. A possible form of training can be that the knob-like surface structures can be provided with openings, which allow an exchange of air with the relatively still warm, humid air under the glasses and the air outside the glasses, especially without possibly having problems with dirt, direct wind , other irritating substances or materials etc. occur because the friction-reducing surface creates a kind of calm air cushion between the elevations and thus no problems with drafts etc. can arise, but very well for gas and moisture exchange (prevention of fogging on the inner surface of the glasses ) can be taken care of.
Beispiel 17Example 17
Im Bereich von Textilien, Kleidungsstücken und anderen Ausrüstungselementen kann als interessantes Anwendungsgebiet beispielsweise Berufs- oder Freizeitkleidung herangezogen werden.In the field of textiles, clothing and other equipment elements can be an interesting area of application for example, work or casual clothing can be used.
Insbesondere dort, wo sehr starke Verschmutzungen, gefährliche Verschmutzungen und Kontaminationen auftreten, aber auch bei störenden Verschmutzungen bietet sich natürlich eine selbstreinigende Oberfläche an, darüber hinaus kann eine reibungsvermindernde Oberfläche aber sowohl die selbstreinigende Oberfläche ergänzen, diese verbessern und die Anwendungsmöglichkeiten enorm erweitern. Beispielsweise sind viele Anwendungen in Beruf und Freizeit auch darauf angewiesen, möglichst wenig von umströmenden Medien beeinflusst zu werden.Especially where very heavy soiling, dangerous soiling and contamination occur, but also in the case of disturbing soiling, a self-cleaning surface is of course an option, but a friction-reducing surface can also complement the self-cleaning surface, improve it and enormously expand the possible applications. For example, many applications in work and leisure are also dependent on being influenced as little as possible by the flowing media.
In vielen Bereichen ist dies sogar sehr wichtig und erhöht auch die Sicherheit. Viele Menschen sind starken Strömungen von beweglichen, insbesondere fluiden Medien ausgesetzt, wie zum Beispiel WasserStrömungen, Luftströmungen, aber auch plötzlich auftretende Böen und anderen wechselnden Strömungen, oft auch noch im Zusammenhang mit eigenen oder anderen Bewegungen. Einige Beispiele sind Motorradkleidung, Schwimm- und Tauchanzüge, Kleidungen von Plattformarbeitern, Kanalarbeitern, sowie allgemein Regen- und Windschutzkleidung, sowie z.B. auch Freizeitkleidung, wie solche von Drachenfliegern, WinterSportbekleidung, Neoprenanzüge für Surfer, Fischereibekleidung, insbesondere für Flussfischen usw., sowie auch alle dazu geeigneten Ausrüstungsgegenstände wie Handschuhe, Helme, Stiefel usw..In many areas this is even very important and also increases security. Many people are exposed to strong currents from moving, especially fluid media, such as water currents, air currents, but also sudden gusts and other changing currents, often in connection with their own or other movements. Some examples are motorcycle clothing, swimming and diving suits, clothing of platform workers, sewer workers, and in general rain and wind protection clothing, as well as e.g. also casual clothing, such as those of hang-gliders, winter sports clothing, wetsuits for surfers, fishing clothing, especially for river fishing etc., as well as all suitable equipment such as gloves, helmets, boots, etc.
Natürlich lässt sich die Anwendung der erfindungsgemäßen Oberflächen auf alle Kleidungstücke, Textilien und Ausrüstungsgegenstände anwenden, z.B. auch um Reibungen auf der Innenseite der Kleidung, vor allem mit der Körperoberfläche zu vermindern um Hautreizungen vorzubeugen, ebenso kann mit diesen Oberflächenausprägungen auch der Luft und Feuchtigkeitstransport zwischen Kleidung und Haut verbessert werden, aber unter anderem auch zu ästhetischen und Designzwecken.Of course, the application of the surfaces according to the invention can be applied to all items of clothing, textiles and equipment, e.g. also to reduce friction on the inside of the clothing, especially with the surface of the body, to prevent skin irritation, and also with these surface characteristics, the air and moisture transport between clothing and skin be improved, but also for aesthetic and design purposes.
Beispiel 18 Eine weitere Anwendungsmöglichkeit liegt im Bereich von Filtern, beispielsweise Filtertüten.Example 18 Another application is in the area of filters, for example filter bags.
Als besonderes Ausführungsbeispiel können hier einfache Kaffeefiltertüten herangezogen werden, in Kombination mit der zu ihrer Benutzung nötigen Filterhalterung. Hier bietet sich die erfindungsgemäße Oberfläche aus mehreren Gründen an, da der übliche Filterungsvorgang durch eine entsprechende Anwendung der erfindungsgemäßen Oberfläche in der entsprechenden Ausführungsform in mehreren Bereichen optimiert werden kann. Normalerweise bestehen Filtertüten aus wasserdurchlässigem, mit Poren besetztem, fasrigem Material. Beim Brühvorgang werden die Kaffeemehlpartikel mit Wasser aufgeschwemmt, wobei die wasserlöslichen, geschmackshaltigen Stoffe ausgewaschen werden sollen (Endprodukt Kaffee) . Die Nachteile dieser Filtertüten bestehen unter anderem darin, dass sich Teile des aufgebrühten Kaffeemehls an den Wandungen des Filters nieder setzen und dort hängen bleiben. Dies hat zur Folge, dass sowohl aufgeschwemmtes Material (Kaffeepulver trocken) , teilweise völlig unausgewaschen, an den oberen Randbereichen hängen bleibt, sowie Kaffeepulver, welches teilweise ausgewaschen wurde, ebenfalls an den oberenAs a special embodiment, simple coffee filter bags can be used here, in combination with the filter holder required for their use. The surface according to the invention lends itself here for several reasons, since the usual filtering process can be optimized in several areas by a corresponding application of the surface according to the invention in the corresponding embodiment. Filter bags usually consist of water-permeable, pore-covered, fibrous material. During the brewing process, the ground coffee particles are washed up with water, whereby the water-soluble, flavor-containing substances are to be washed out (end product coffee). The disadvantages of these filter bags are, among other things, that parts of the brewed coffee grounds settle on the walls of the filter and get caught there. As a result, both suspended material (coffee powder dry), sometimes completely unwashed, gets stuck on the upper edge areas, as well as coffee powder, which has been partially washed out, also on the upper one
Randbereichen sich absetzt. Die Ursachen dieses Verhaltens sind sowohl physikalischer Natur (Dichte usw.), als auch durch die Struktur des Filters bedingt. Durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Oberfläche können nun, neben anderen vorteilhaften Eigenschaften, diese Probleme beseitigt werden. Eine mögliche diesbezügliche Ausführung einer Kaffeefiltertüte kann folgendermaßen aufgebaut sein: Insbesondere die Innenseite des Filterpapiers kann aus einer Kombination der Ausbildungen der erfindungsgemäßen Oberfläche ausgestattet sein, um sowohl ein Anhaften von Kaffeemehl zu reduzieren bzw. zu verhindern, als auch einen möglichst reibungsfreien, kontinuierlichen Transport des Kaffees in Abiaufrichtung zu gewährleisten. Somit wird erreicht, dass sowohl das Kaffeemehl vollständig ausgewaschen werden kann, da es immer wieder auf den Grund des Filters hinabgleitet, als auch, dass das Kaffeemehl auf dem Grund des Filters keine porenverschließende, festsitzende Masse bilden kann, sodass der ungehinderte Abfluss des fertigen Kaffees uneingeschränkt gewährleistet ist. Darüber hinaus wird der fertige Kaffee ebenfalls, mit Hilfe der erfindungsgemäßen Oberfläche reibungsvermindernd und zielgerichtet in Richtung Ausflussmöglichkeit gelenkt, sowie in Verbindung mit einer ebenfalls erfindungsgemäß ausgebildeten Oberfläche der Filtertütenhalterung, kann der Abfluss des Endproduktes zielgerichtet beeinflusst werden. Durch erfindungsgemäße Strukturierungen im Bereich der Außenseite des Filters, sowie der Innenseite des Filterhalterungselementes kann ebenso noch erreicht werden, dass aufgrund der eingeschlossenen Luft ein Anhaften des Filters im Filterhalterungselement verhindert werden kann.Outlines. The causes of this behavior are both physical in nature (density, etc.) and due to the structure of the filter. By using the surface according to the invention, in addition to other advantageous properties, these problems can now be eliminated. A possible embodiment of a coffee filter bag in this regard can be constructed as follows: In particular, the inside of the filter paper can be equipped with a combination of the designs of the surface according to the invention, in order to prevent coffee grounds from sticking reduce or prevent, as well as to ensure the smoothest possible, continuous transport of the coffee in the drain direction. This ensures that both the ground coffee can be completely washed out, as it slides down again and again to the bottom of the filter, and that the ground coffee cannot form a pore-closing, stuck mass on the bottom of the filter, so that the unimpeded outflow of the finished coffee is fully guaranteed. In addition, the finished coffee is also directed with the help of the surface according to the invention in a friction-reducing and targeted manner towards the outflow possibility, and in connection with a surface of the filter bag holder likewise designed according to the invention, the outflow of the end product can be influenced in a targeted manner. Structuring according to the invention in the area of the outside of the filter and the inside of the filter holder element can also achieve that the trapped air can prevent the filter from adhering to the filter holder element.
Beispiel 19Example 19
Besonders bei Oberflächen von Objekten, die unter Einflüssen von bewegten Medien wahrnehmbare Reaktionen zeigen, ist es von Vorteil, die erfindungsgemäße Oberfläche aufzubringen.Particularly in the case of surfaces of objects which show perceptible reactions under the influence of moving media, it is advantageous to apply the surface according to the invention.
Am Beispiel von Musikinstrumenten und hier am Beispiel von Blasinstrumenten, lassen sich die erzielbaren Vorteile deutlich aufzeigen. Bei Blasinstrumenten wird ein vom Menschen erzeugter Luftstrom durch einen röhrenartigen Körper, meistens in Verbindung mit resonanzerzeugenden Körperausformungen, eingebracht, der schlussendlich wahrnehmbare Resonanzen hervorruft (Musik) .The achievable advantages can be clearly demonstrated using the example of musical instruments and here using the example of wind instruments. In wind instruments, a man-made air flow is introduced through a tube-like body, usually in conjunction with resonance-producing body shapes, which ultimately produces perceptible resonances (music).
Der Luftstrom, unter anderem mit Partikeln (Speichel) , Feuchtigkeit und Keimen versetzt, erzeugt in bestimmten Bereichen des Objektes Vibrationen und wird über eine Öffnung abgegeben.The air flow, inter alia with particles (saliva), moisture and germs, creates in certain Areas of the object vibrate and is emitted through an opening.
Unter Benutzung einer vorteilhaften Ausformung der erfindungsgemäßen Oberfläche, wie z.B. einer beschleunigenden oder reduzierenden Wirkung auf den Luftstrom hervorrufenden Ausbildungsart, kann Einfluss auf die Wirkungsweise des Instrumentes genommen werden. In Kombination mit selbstreinigenden Oberflächen, insbesondere im Bereich des Mundstücks, sowie solchen Bereichen, die zur Sammlung und Entleerung der oben erwähnten, der Atemluft beigemischtenUsing an advantageous shape of the surface according to the invention, e.g. an accelerating or reducing effect on the type of training causing air flow, can influence the mode of operation of the instrument. In combination with self-cleaning surfaces, especially in the area of the mouthpiece, as well as those areas that are mixed with the breathing air to collect and empty the above-mentioned
Partikel und Materialien vorgesehen sind, kann die Funktion, die Hygiene, sowie die Pflege erleichtert werden. Ebenso kann die erfindungsgemäße Oberfläche auf allen anderen Oberflächen eines derartigen Objektes aufgebracht werden. Auch hier können Vorteile in Bezug auf Pflege, Funktion, sowie optische Ausprägungen erzielt werden.Particles and materials are provided, the function, hygiene and maintenance can be facilitated. Likewise, the surface according to the invention can be applied to all other surfaces of such an object. Here, too, advantages in terms of care, function and visual characteristics can be achieved.
Beispiel 20Example 20
Ein weiteres Ausführungsfeld der Anwendung der erfindungsgemäßen Oberfläche können solche Objekte darstellen, deren Oberflächen unter anderem auch zur Richtungsbeeinflussung, Kontrolle und zum Transport -von vorhandenen und entstehenden, insbesondere fluiden Medien, vorgesehen sind.A further embodiment of the application of the surface according to the invention can be represented by objects whose surfaces are also intended, inter alia, to influence the direction, control and transport of existing and emerging, in particular fluid, media.
Ein entsprechendes Anwendungsbeispiel bieten die Oberflächen von Solarien, die sich schon aus ihrer Anwendung heraus für selbstreinigende Eigenschaften anbieten. Mit diesen selbstreinigenden Eigenschaften sind sehr viele Vorteile gegenüber den momentan üblichen Geräten zu erreichen, allerdings werden erst durch die Kombination in der erfindungsgemäßen Weise mit zusätzlichen Oberflächenmerkmalen deutliche Verbesserungen erzielt. Dies kann folgendermaßen aussehen: In einer speziellen Ausbildungsform der Anwendung der erfindungsgemäßen Oberfläche kann, neben anderen Oberflächen des Objektes, insbesondere die Auflagefläche in entsprechender Weise ausgebildet sein. Die hauptsächlich durchsichtige Auflage kann alsA corresponding application example is offered by the surfaces of solariums, which are already suitable for self-cleaning properties. With these self-cleaning properties, a great number of advantages can be achieved compared to the devices currently customary, but significant improvements can only be achieved by combining them in the manner according to the invention with additional surface features. This can look like this: In a special embodiment of the use of the surface according to the invention, in addition to other surfaces of the object, in particular the contact surface can be designed in a corresponding manner. The mainly transparent edition can be used as
Anwendungsform der erfindungsgemäßen Oberfläche folgendermaßen ausgebildet sein:Form of application of the surface according to the invention can be configured as follows:
Durch eine vorteilhafte Kombination der erfindungsgemäßen Oberflächenmerkmale können sehr viele Vorteile erreicht werden. Es besteht die Möglichkeit, durch entsprechende Erhöhungs- und Vertiefungsstrukturen, auftretende fluide Medien (Schweiß) gezielt sowohl vom Körper abzuleiten, als auch anschließend in bestimmte vorgesehene Bereiche abzuleiten. Durch Kombination mit selbstreinigenden Oberflächen können darüber hinaus die gesamten, durch Partikel, Keime und andere Medien behafteten Oberflächen schnell und einfach gereinigt werden. Ebenso alle anderen Bereiche und Oberflächen, aber insbesondere solche, die durch Keime oder andere unerwünschte Materialien behaftet sein können.A great number of advantages can be achieved by an advantageous combination of the surface features according to the invention. There is the possibility, by means of appropriate elevation and depression structures, to discharge fluid media (sweat) that occur in a targeted manner both from the body and also to subsequently discharge them into certain intended areas. In combination with self-cleaning surfaces, the entire surface, which is contaminated by particles, germs and other media, can also be cleaned quickly and easily. Likewise, all other areas and surfaces, but especially those that can be contaminated by germs or other undesirable materials.
Beispielsweise durch eine gezielte Förderung oder Beeinflussung der Fließeigenschaften kann der Abtransport der unerwünschten Materialien beschleunigt oder beeinflusst werden. Ebenso können die Selbstreinigung fördernde Anwendungen, Mechanismen, etc. in beliebigen Kombinationen mit der Anwendung der erfindungsgemäßen Oberfläche kombiniert werden. Darüber hinaus können die erfindungsgemäßen Oberflächenstrukturen auch dazu eingesetzt werden, beispielsweise bei durchsichtigen Oberflächen mit durchsichtigen Erhebungen, elektromagnetische Wellen (z.B. elektromagnetische Strahlung in Form von Licht) gezielt lenken, sodass gewünschte Wirkungseffekte (z.B. gleichmäßige Bräunung durch gleichmäßige Streuung des entsprechenden UV- Lichts) erzielt werden können. Diese Ausführungsvariante kann natürlich ebenfalls auf beliebige Anwendungen angewandt werden.The removal of the undesired materials can be accelerated or influenced, for example, by targeted promotion or influencing of the flow properties. Likewise, self-cleaning-promoting applications, mechanisms, etc. can be combined in any combination with the application of the surface according to the invention. In addition, the surface structures according to the invention can also be used, for example in the case of transparent surfaces with transparent elevations, to specifically direct electromagnetic waves (for example electromagnetic radiation in the form of light) so that desired effect effects (for example uniform browning by uniform scattering of the corresponding UV light) are achieved can be. This variant can of course also be applied to any application.
Beispiel 21 Alle Oberflächen von Vorrichtungen zur Erzeugung vonExample 21 All surfaces of devices for producing
Strömungen oder zur Umwandlungen von Strömungen in andere Bewegungs- oder Energieformen wie zum Beispiel Propeller, Rotoren, Ventilatoren, Wind- und Wasserflügel, -Schnecken, - schrauben und -schaufeln etc. sind ebenfalls dazu geeignet, durch die erfindungsgemäßen Oberflächenausbildungen verbessert zu werden. Mit der Anwendung der erfindungsgemäßen Oberflächen kann sowohl die Reibung der bewegten Vorrichtung mit den umgebenden Medien verringert werden, was zu geringerem Energieverbrauch oder höherem Energiegewinn führt; weiterhin kann auch gleichzeitig dazu noch die Oberfläche derFlows or for converting flows into other forms of movement or energy such as, for example, propellers, rotors, fans, wind and water blades, screws, screws and blades etc. are also suitable for being improved by the surface designs according to the invention. With the use of the surfaces according to the invention, both the friction of the moving device with the surrounding media can be reduced, which leads to lower energy consumption or higher energy gain; Furthermore, the surface of the
Vorrichtung vor Belägen und Verschmutzungen geschützt werden.Protect the device from deposits and dirt.
Beispiel 22Example 22
Alle Arten von Sport- und Freizeit-, sowie Arbeitseinrichtungen in Form von Schlägern undAll types of sports and leisure, as well as work facilities in the form of clubs and
Schlagelementen, welche durch ein oder mehrere Medien bewegt oder beschleunigt werden sollen, wie beispielsweise Schlagelemente und Schläger, insbesondere Schlaghölzer und Schlagstöcke zum Bewegen und/oder Beschleunigen von Körpern wie beispielsweise Bällen, Kugeln, Pucks etc.Striking elements that are to be moved or accelerated by one or more media, such as striking elements and clubs, in particular striking sticks and batons for moving and / or accelerating bodies such as balls, balls, pucks etc.
Als ein spezielles Beispiel kann ein Golfschläger angesehen werden, der mit den erfindungsgemäßen Oberflächen dadurch verbessert werden kann, dass beliebige Oberflächen, wie Griff, Stiel, Kopf etc. durch verminderte Reibung mit den umgebenden Medien verbesserte Eigenschaften aufweisen. Dies kann zum Beispiel durch verminderte Luftreibung schnellere Schlagbewegungen bedeuten, ebenso wie erhöhte Schlagkraft, geringeren Energieaufwand beim Schlag selbst, sowie auch geringere Windempfindlichkeit und somit präzisere Schläge. Durch die erfindungsgemäßen Oberflächen wird weiterhin geringere Verschmutzung,- sowie einfachere Reinigung gewährleistet .A golf club can be regarded as a specific example, which can be improved with the surfaces according to the invention in that any surfaces, such as the handle, handle, head, etc., have improved properties due to reduced friction with the surrounding media. For example, this can mean faster blow movements due to reduced air friction, as well as increased impact power, lower energy consumption during the blow itself, as well as less wind sensitivity and thus more precise hits. The surfaces according to the invention also ensure less soiling and easier cleaning.
Durch die Anwendung entsprechender Strukturen, die überwiegend quer zur Krafteinwirkung aufgebracht sind, kann weiterhin auch ein sicherer Griff gewährleistet werden, sowie auch bei feuchten oder nassen Verhältnissen (Regen, Luftfeuchtigkeit, Wasserhindernis, Schweiß etc.) eine feuchtigkeitsabtransportierende Wirkung erzielt werden. Darüber hinaus kann auch der Schlägerkopf an der Stelle an der der Ball getroffen werden soll mit den erfindungsgemäßen Oberflächenausprägungen verbessert werden.By using appropriate structures, which are mainly applied across the force, a secure grip can also be guaranteed, and a moisture-wicking effect can also be achieved in damp or wet conditions (rain, humidity, water hazard, sweat, etc.). In addition, the club head at the point where the ball is to be hit can also be improved with the surface characteristics according to the invention.
Beispiel 23 Alle Arten von bewegten und/oder von bewegten Materialien umströmten Transportelementen und Behältern, wie beispielsweise Skiträger, Skiboxen, Fahrradträger, Lastenträger etc .. Besonders Transportbehälter, wie beispielsweise Skiboxen, können durch die erfindungsgemäßen Oberflächen deutlich verbessert werden.Example 23 All types of moving and / or moving materials flow around transport elements and containers, such as ski carriers, ski boxes, bike carriers, load carriers, etc. In particular, transport containers, such as ski boxes, can be significantly improved by the surfaces according to the invention.
Bei dieser Vorrichtung können sowohl die Box selbst, als auch die dazugehörigen Träger in vielfältiger Weise verbessert werden. Durch die Anwendung der gerichteten, reibungsvermindernden Oberfläche, passend strukturiert zum umgebenden Medium (Luft), kann zum Beispiel, wenn die gesamte Oberfläche (Oberseite und Unterseite) der Box in dieser Art strukturiert wird, zu vermindertem Kraftstoffverbrauch infolge verbessertem Luftwiderstandsbeiwert führen. Durch die Anwendung einer vergleichbaren Struktur, beispielsweise nur auf der Unterseite, kann durch die Beschleunigung der Luft unter der Box, höherer Abtrieb erzeugt werden, um eine bessere Fahrstabilität zu erreichen. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann aber auch die Oberseite in Fahrtrichtung, die Unterseite, ganz oder teilweise, quer zur Fahrtrichtung strukturiert sein, um bessere Seitenwindeigenschaften zu erzielen.With this device, both the box itself and the associated carrier can be improved in a variety of ways. By using the directional, friction-reducing surface, structured to match the surrounding medium (air), for example, if the entire surface (top and bottom) of the box is structured in this way, fuel consumption can be reduced due to an improved drag coefficient. By using a comparable structure, for example only on the underside, by accelerating the air under the box, higher downforce can be generated in order to achieve better driving stability. In a further exemplary embodiment, however, the upper side in the direction of travel, the lower side, in whole or in part, transversely to Direction of travel must be structured to achieve better crosswind properties.
Damit können zwei gleich gestaltete, aber in verschiedenen Richtungen aufgebrachte Oberflächenstrukturen auf zwei verschiedenen Oberflächen einer Vorrichtung für das selbe Medium ausgeprägt aufgebracht sein, um verschiedene Aufgaben wahrzunehmen.In this way, two surface structures of the same design but applied in different directions can be applied to two different surfaces of a device for the same medium, in order to perform different tasks.
Weiterhin kann durch eine ungerichtete Struktur auf der Vorrichtung eine bessere Selbstreinigung, bzw. geringere Verschmutzungsneigung gewährleistet werden. Diese Struktur funktioniert in diesem Anwendungsfall zwar im selben Medium (Luft) wie die gerichteten Strukturen, seine Hauptaufgabe aber wird erst mit einem zweiten Medium (Flüssigkeit) gewährleistet. Darüber hinaus zeichnet sich diese erfindungsgemäße Oberfläche, insbesondere wenn geeigneteFurthermore, an undirected structure on the device ensures better self-cleaning or less tendency to become dirty. In this application, this structure works in the same medium (air) as the directional structures, but its main task is only guaranteed with a second medium (liquid). In addition, this surface according to the invention is particularly noticeable when suitable
Materialien zur Herstellung der Strukturen verwendet werden, durch geringere Fahrtwindgeräusche, sowie besseres Fahrverhalten des Fahrzeuges mit der Vorrichtung aus.Materials used to manufacture the structures are characterized by lower wind noise and better driving behavior of the vehicle with the device.
Beispiel 24Example 24
Alle Arten von bewegten oder beschleunigten Elementen, wie z.B. Bällen, beispielsweise Golf, Badminton, Volleyball, Handball etc .All types of moving or accelerated elements such as Balls, for example golf, badminton, volleyball, handball etc.
Beispiel 25Example 25
Alle Arten von Rudern, Paddel, Stöcken etc. wie beispielsweise Skistöcke, welche durch die erfindungsgemäßen Oberflächen verbesserte Eigenschaften aufweisen.All types of oars, paddles, poles etc., such as ski poles, which have improved properties due to the surfaces according to the invention.
Im folgenden sind noch einige Ausprägungen der erfindungsgemäßen Oberfläche dargestellt. Die Erfindung beschreibt Oberflächen, mit Strukturierungen, die permanent oder in wieder entfernbarer Form aufgebracht sein können.Some characteristics of the surface according to the invention are shown below. The invention describes surfaces with structures that can be applied permanently or in a removable form.
Alle Oberflächen, sowie alle Strukturen können aus geeigneten Materialien sowie aus Materialkombinationen bestehen, um den jeweiligen Anwendungen sowie den jeweiligen umgebenden Medien angepasst und gerecht zu werden.All surfaces as well as all structures can consist of suitable materials as well as combinations of materials in order to adapt and do justice to the respective applications and the respective surrounding media.
Die Form der Erhebungen und Vertiefungen der gerichteten Strukturen kann beliebigen Ausformungen aufweisen, aber insbesondere ist sie V-förmig, U-förmig, L-förmig und in Dreiecksform anzuwenden. Weiterhin können die erfindungsgemäßen Oberflächenausprägungen mit anderen, schon bestehenden oder nachträglich aufgebrachten Strukturen zur Anwendung kommen. Alle gerichteten Strukturen können aus starren, scharfkantigen, sowie nicht scharfkantigen, sowie beweglichen oder teilweise beweglichen Elementen bestehen. Innerhalb der definierten Größenangaben können die einzelnen Elemente der erfindungsgemäßen Strukturen alle Größen annehmen. Sie können in Höhe sowie Breite der Erhebungen bzw. Vertiefungen variieren.The shape of the elevations and depressions of the directional structures can have any shape, but in particular it is V-shaped, U-shaped, L-shaped and triangular. Furthermore, the surface characteristics according to the invention can be used with other, already existing or subsequently applied structures. All directional structures can consist of rigid, sharp-edged and non-sharp-edged, as well as movable or partially movable elements. The individual elements of the structures according to the invention can assume all sizes within the defined size specifications. They can vary in the height and width of the elevations or depressions.
Weiterhin können die längsgerichteten Erhebungen in Schuppenform ausgebildet sein, wobei diese starr, beweglich sowie auch verschiebbar und elastisch ausgebildet sein können. Außerdem können die gerichteten Strukturen in Wellenform ausgebildet sein, bzw. so konstruiert sein (elastisch) , dass sie wellen- oder S-förmige Bewegungen ausführen können. Weiterhin können die Erhebungen auch nicht parallel ausgerichtet, aneinander annähernd, miteinander verschmelzend, wieder auseinander laufend sowie abfallend und verschwindend, sowie auch wellenförmig an- oder absteigend konstruiert sein. Richtungsunabhängige Strukturen, überwiegend in Form von noppenförmigen Erhebungen, können ebenfalls aus allen geeigneten Materialien hergestellt, sowie mit allen geeigneten Produktionsmethoden hergestellt oder aufgebracht werden. Weiterhin können sie in verschiedensten Ausführungen ausgeführt sein, sowie mit beliebigen Strukturen kombiniert werden.Furthermore, the longitudinal elevations can be designed in the form of scales, and these can be designed to be rigid, movable and also displaceable and elastic. In addition, the directional structures can be designed in wave form, or can be constructed (elastic) in such a way that they can execute wave-shaped or S-shaped movements. Furthermore, the elevations can also not be aligned parallel, approximating to one another, merging with one another, diverging again and falling and disappearing, and also constructed in a wave-like manner ascending or descending. Structures that are independent of direction, predominantly in the form of pimple-shaped elevations, can also be produced from all suitable materials, and can be produced or applied using all suitable production methods. Furthermore, they can be designed in a wide variety of designs and combined with any structure.
Beide Strukturen können sowohl auf ein und derselben Oberfläche nebeneinander in einer unvermisehtenBoth structures can be juxtaposed in an unmistakable manner on both the same surface
Kombinationsanordnung aufgebracht sein, als auch auf derselben Oberfläche in Form einer Kombination aus beiden Strukturen, wobei beispielsweise die Erhebungen der längsgerichteten, größeren Struktur mit kleineren Elementen der richtungsunabhängigen Strukturform ganz oder teilweise bedeckt sein können. Ebenso eine vergleichbare Kombination von richtungsunabhängigen Strukturen zwischen den gerichteten Erhebungen oder an den Seiten der Erhebungen. Die erfindungsgemäßen Oberflächen können auch in Form von Folien, Geweben, Beschichtungen und Lackierungen auf den jeweiligen Untergrund aufgebracht werden.Combination arrangement can be applied, as well as on the same surface in the form of a combination of both structures, it being possible for example for the elevations of the longitudinal, larger structure to be completely or partially covered with smaller elements of the direction-independent structural shape. Likewise, a comparable combination of direction-independent structures between the directed elevations or on the sides of the elevations. The surfaces according to the invention can also be applied to the respective substrate in the form of foils, fabrics, coatings and lacquers.
Alle Oberflächen können mit der für das jeweilige Medium am besten geeigneten Strukturform, Größe, in beliebigen Kombinationen strukturiert sein. Alle beschriebenen Oberflächen mit Kombinationen von einzelnen oder mehreren Strukturierungen können ergänzt, ersetzt oder kombiniert werden mit anderen Materialien, Strukturen oder Elementen, die vergleichbare Eigenschaften aufweisen. Wobei grenzschichtbeeinflussende, z.B. reibungsvermindernde, sowie selbstreinigende Eigenschaften, Wirkungen, Strukturen, etc. mit beliebigen anderen, vergleichbare Eigenschaften hervorbringenden Oberflächenstrukturen, Materialien, Anwendungen, Verfahren , Methoden, etc. erreicht oder ermöglicht werden können. Beispiele dafür sind Phobierungsstoffe und -materialien, aber auch z.B. extrem hydrophile Beschichtungen (no-drop Beschichtungen) , passend zu den jeweiligen fluiden Medien, sowie Beschichtungen der Oberflächen mit beliebigen grenzschichtbeeinflussenden oder selbstreinigenden, bzw. die Selbstreinigung unterstützenden Materialien, Strukturen, etc. Weiterhin kann, z.B. durch Gas- oder Flüssigkeitsausperlung, ebenso eine grenzschichtbeeinflussende, reibungsvermindernde Wirkung erzielt werden, wie auch durch Auftragen von haftenden oder teilweise haftenden Materialien (Öle, schleimartige Substanzen, etc.), welche durch ihre Eigenschaften grenzschichtbeeinflussend wirken können.All surfaces can be structured with the most suitable structural shape, size, in any combination. All surfaces described with combinations of individual or multiple structures can be supplemented, replaced or combined with other materials, structures or elements that have comparable properties. Boundary layer influencing, for example friction reducing, as well as self-cleaning properties, effects, structures, etc. can be achieved or made possible with any other surface structures, materials, applications, processes, methods, etc. that produce comparable properties. Examples of these are phobing substances and materials, but also, for example, extremely hydrophilic coatings (no-drop coatings) suitable for the respective fluid media, as well as coatings of the surfaces with any boundary layer-influencing or self-cleaning or self-cleaning materials, structures, etc. Furthermore, e.g. by gas or liquid bubbling, a boundary layer-influencing, friction-reducing effect can also be achieved, as well as by applying adhesive or partially adhering materials (oils, mucilaginous substances, etc.), which can influence the boundary layer due to their properties.
Figurenbeschreibung Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in der Zeichnung anhand von schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben, die nicht maßstabsgetreu sind.Description of the Figures Further details of the invention are described in the drawing with the aid of schematically illustrated exemplary embodiments, which are not to scale.
Figur 1 einen nicht maßstäblichen Querschnitt durch eine mögliche Ausführungsform eines Elementes der erfindungsgemäßen1 shows a cross-section not to scale through a possible embodiment of an element of the invention
Oberfläche in Form einer überwiegend gerichteten reibungsvermindernden Oberfläche.Surface in the form of a predominantly directional, friction-reducing surface.
Die rippenförmigen Erhebungen sind mit h gekennzeichnet, derThe rib-shaped elevations are marked with h, the
Abstand der trapezförmigen Vertiefungen zwischen den Rippen mit s und der Winkel, den die Rippen mit der Grundfläche bilden mit α.Distance of the trapezoidal depressions between the ribs with s and the angle that the ribs form with the base surface with α.
Figur 2a-2f zeigen nicht maßstäbliche Draufsichten auf mögliche Ausführungsformen eines weiteren Elements der erfindungsgemäßen Oberfläche in Form von überwiegend ungerichteten, noppenförmigen selbstreinigenden Oberflächenausprägungen.FIGS. 2a-2f show plan views, not to scale, of possible embodiments of a further element of the surface according to the invention in the form of predominantly non-directional, knob-shaped self-cleaning surface characteristics.
Figuren 2a-2d zeigen relativ regelmäßige Oberflächen mit unterschiedlichen Dimensionierungen der Erhebungen, wobei hier gleichmäßige aber ungerichtete Verteilungen vorliegen.FIGS. 2a-2d show relatively regular surfaces with different dimensions of the elevations, with uniform but non-directional distributions being present here.
Figur 2e zeigt eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Ausprägung einer Oberflächenvariante, die aus mindestens zwei verschiedenen ungerichteten Arten von Erhebungen besteht, wobei dies nur ein Ausführungsbeispiel darstellt, welches eventuell aus zwei unterschiedlichen Materialien, gleichen Materialien mit den selben (selbstreinigenden) Aufgaben betraut sind, oder verschiedene Aufgaben übernehmen können.FIG. 2e shows a top view of an embodiment of a surface variant according to the invention, which consists of at least two different undirected types of elevations, this is only one exemplary embodiment, which may be entrusted with the same (self-cleaning) tasks from two different materials, the same materials, or can take on different tasks.
Figur 2f zeigt ebenfalls eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Ausprägung einer Oberflächenvariante, die aus mindestens zwei verschiedenen ungerichteten Arten von Erhebungen besteht, wobei dies nur ein Ausführungsbeispiel darstellt, welches eventuell aus zwei unterschiedlichen Materialien, gleichen Materialien mit den selben (selbstreinigenden) Aufgaben betraut sind, oder verschiedene Aufgaben übernehmen können. In diesem Fall allerdings sind die kleineren Erhebungen nicht überall, sondern nur zwischen den größeren Erhebungen aufgebracht .FIG. 2f also shows a top view of an embodiment of a surface variant according to the invention, which consists of at least two different undirected types of elevations, this being only one exemplary embodiment, which may be entrusted with the same (self-cleaning) tasks from two different materials, same materials, or can take on different tasks. In this case, however, the smaller elevations are not applied everywhere, but only between the larger elevations.
Die Figuren 2g-2m zeigen ebenfalls Varianten von ungerichteten, überwiegend selbstreinigenden Oberflächen, allerdings in Querschnittszeichnungen, die nur einige unterschiedliche Ausprägungen dieser aus Erhebungen und Vertiefungen bestehenden Oberflächenvariante darstellen.FIGS. 2g-2m likewise show variants of non-directional, predominantly self-cleaning surfaces, but in cross-sectional drawings, which represent only a few different forms of this surface variant consisting of elevations and depressions.
Figur 2g zeigt eine nicht maßstäbliche Oberflächenvariante, die aus gleichgroßen noppenartigen Erhebungen mit gleichen Abständen der Erhebungen zueinander besteht.FIG. 2g shows a surface variant which is not to scale and which consists of knob-like elevations of the same size with equal spacing of the elevations from one another.
Figur 2h zeigt eine ebenfalls eine nicht maßstäbliche Oberflächenvariante, die aus zwei unterschiedlich hohen noppenartigen Erhebungen mit ähnlichen Abständen aber unterschiedlich angeordneten Erhebungen besteht.FIG. 2h shows a surface variant, which is also not to scale, and which consists of two knob-like elevations of different heights with similar distances but differently arranged elevations.
Die Figuren 2i-21 zeigen weitere ebenfalls nicht maßstäbliche Oberflächenvarianten, die aus mindestens zwei unterschiedlich hohen noppenartigen Erhebungen mit ähnlichen oder unterschiedlichen Abständen sowie auch unterschiedlich geformten und unterschiedlich angeordneten Erhebungen besteht.FIGS. 2i-21 show further surface variants, which are also not to scale, and which consist of at least two knob-like elevations of different heights with similar or different distances and also differently shaped and differently arranged surveys.
Figur 2m zeigt nun eine ebenfalls eine nicht maßstäbliche Oberflächenvariante, die vergleichbar mit der Draufsichtfigur 2e die aus mindestens zwei unterschiedlichen noppenartigen Erhebungen mit ähnlichen oder unterschiedlichen Abständen sowie auch unterschiedlich geformten und unterschiedlich angeordneten Erhebungen besteht, wobei kleiner Erhebungen auch hier, zumindest teilweise auf größeren Erhebungen sitzen können.FIG. 2m now shows a surface variant, which is also not to scale, and which, comparable to the plan view in FIG. 2e, consists of at least two different nub-like elevations with similar or different distances, and also differently shaped and differently arranged elevations, small elevations also here, at least partially on larger elevations can sit.
Die Figuren 3a - 3n zeigen allesamt Querschnittszeichnungen von möglichen Ausformungen von überwiegend gerichteten, grenzflächenbeeinflussenden Oberflächenstrukturen in unterschiedlichen Ausformungen, wobei alle Materialien und Formen in allen Kombinationen genutzt werden können. Sie zeigen verschiedene, nicht maßstabgetreue Ausformungen, von überwiegend längsgerichteten Rippen-/Rillenmikrostrukturen.FIGS. 3a-3n all show cross-sectional drawings of possible forms of predominantly directed surface-influencing surface structures in different forms, all materials and forms in all combinations being able to be used. They show different, not true-to-scale shapes, of predominantly longitudinal rib / groove microstructures.
Figur 3a zeigt trapezförmige Strukturen, die aus Dreieckserhebungen, welche durch gewisse Abstände zwischen den Erhebungen zu Vertiefungen in Trapezform führen, bestehen.FIG. 3a shows trapezoidal structures which consist of triangular elevations which lead to depressions in a trapezoidal shape due to certain distances between the elevations.
Figur 3b zeigt vergleichbare Dreiecksstrukturen der Erhebungen, jedoch so beieinander liegend, dass die Vertiefungen dazwischen nur noch Dreiecksstrukturen aufweisen.FIG. 3b shows comparable triangular structures of the elevations, but lying so close together that the depressions between them only have triangular structures.
Figur 3c zeigt ebenfalls Dreieckserhebungen, allerdings in unterschiedlichen Größen und Anordnungen, sowie an unterschiedlichen Stellen der Oberfläche. So können die kleineren Strukturen sowohl MikroStrukturen auf der Oberseite von Vertiefungen anderer gröberer Rippenmikrostrukturen sein, als auch Rippenstrukturen auf der Oberseite von Vertiefungen, welche gröbere Strukturen auf der Oberfläche eines Elementes bilden.Figure 3c also shows triangular surveys, but in different sizes and arrangements, and at different locations on the surface. For example, the smaller structures can be both microstructures on the top of depressions of other coarser rib microstructures and also rib structures on the top of depressions, which form coarser structures on the surface of an element.
Figur 3d zeigt vergleichbare längsgerichtete MikroStrukturen wie in Figuren 3a und 3b dargestellt, allerdings in Form von feineren, steileren Dreiecksstrukturen.Figure 3d shows comparable longitudinal microstructures as shown in Figures 3a and 3b, but in the form of finer, steeper triangular structures.
Die Figuren 3e - 3h zeigen ebenfalls längsgerichteteFigures 3e - 3h also show longitudinal
DreiecksmikroStrukturen, in unterschiedlichen Ausprägungen, dergestalt, dass hier Strukturen gleicher Art (Dreieck) dargestellt sind, aber sowohl unterschiedlicher Neigungswinkel der einzelnen kleinsten Rippen, als auch unterschiedlicher Abstände zwischen den Rippen, sowie Kombinationen von Strukturen mit gleichen Neigungswinkeln und gleichen Grundformen der Rippen, aber verschiedenen Höhen und Abständen zwischen den einzelnen Strukturen.Triangular micro structures, in different forms, such that structures of the same type (triangle) are shown, but both different angles of inclination of the individual smallest ribs, as well as different distances between the ribs, as well as combinations of structures with the same angle of inclination and the same basic shapes of the ribs, but different heights and distances between the individual structures.
Die Figuren 3i und 3j zeigen vergleichbare längsgerichtete MikroStrukturen, welche allerdings aus Rechtecksstrukturen als kleinsten Erhebungen bestehen.FIGS. 3i and 3j show comparable longitudinal microstructures, which however consist of rectangular structures as the smallest elevations.
Die Figuren 3k - 3m zeigen ebenso längsgerichtete MikroStrukturen, deren kleinste Erhebungen hier in Form von rundwandigen Elementen dargestellt sind.Figures 3k - 3m also show longitudinal microstructures, the smallest elevations of which are shown here in the form of round-walled elements.
Figur 3n zeigt eine andere Form von längsgerichteten MikroStrukturen, deren kleinste Erhebungen hier beispielsweise die Form von sehr schlanken Rippen aufweisen.FIG. 3n shows another form of longitudinal microstructures, the smallest elevations of which have the shape of very slender ribs, for example.
Die Figuren 4a - 4e zeigen perspektivische Draufsicht auf eine beispielsweise mit Dreiecksrippen strukturierte Oberfläche.FIGS. 4a-4e show a perspective top view of a surface structured, for example, with triangular ribs.
Figur 4a zeigt im Prinzip die vergleichbare Oberfläche wie Figur 3a. Figur 4b zeigt eine ähnliche Oberfläche wie 4a, allerdings mit dem Unterschied, dass hier die Rippenstrukturen nicht fortlaufend, sondern mit Zwischenräumen, jedoch trotzdem in einer Linie (Flucht) hintereinander aufgebracht sind.Figure 4a shows in principle the comparable surface as Figure 3a. FIG. 4b shows a surface similar to FIG. 4a, but with the difference that here the rib structures are not applied continuously, but with gaps, but nevertheless in a line (alignment) one after the other.
Figur 4c zeigt eine ähnliche Oberfläche wie 4b, wobei unterschiedliche Zonen auf der Oberfläche in Form von verschieden lange Erhöhungen ausgeprägt sein können.FIG. 4c shows a surface similar to that of FIG. 4b, with different zones on the surface in the form of elevations of different lengths.
Figur 4d zeigt eine ähnliche Oberfläche wie 4c, allerdings ist hier noch eine andere Zone mit feinerer Strukturierung, ebenfalls in Längsrichtung und ebenfalls in einer Flucht mit den übrigen Erhöhungen dargestellt, aber z.B. mit der doppelten Anzahl von Erhebungen, (gleicher Höhen aber verschiedener Neigungswinkel oder unterschiedlicher Höhen aber gleicher /oder unterschiedlicher Neigungswinkel) pro Flächeneinheit .Figure 4d shows a surface similar to 4c, but here is another zone with finer structuring, also in the longitudinal direction and also in alignment with the other elevations, but e.g. with twice the number of surveys (same heights but different angles of inclination or different heights but same / or different angles of inclination) per unit area.
Figur 4e zeigt eine ähnliche Oberfläche wie 4d, allerdings ist hier beispielsweise eine Reihe von Erhebungen so auf derFIG. 4e shows a surface similar to that of FIG. 4d, but here, for example, there is a series of elevations on the surface
Oberfläche angeordnet, dass sie nicht mehr in einer Flucht mit den übrigen Erhöhungen stehen.Surface arranged so that they are no longer in alignment with the other ridges.
In diesem Beispiel wird die Möglichkeit dargestellt, dass sowohl unterschiedliche Rippenhöhen, als auch unterschiedliche, nicht in einer Reihe hintereinander liegendeThis example shows the possibility that both different rib heights, as well as different, not in a row one behind the other
Rippenhöhen und Rillentäler aufeinanderfolgen können, um beiRib heights and groove valleys can follow one another at
Bedarf eine bestimmte Menge von Turbulenzen zu erzeugenNeed to generate a certain amount of turbulence
Figur 5a zeigt einen Ausschnitt einer perspektivischen Draufsicht einer längsgerichteten Rippenstruktur, die sowohl im Bereich der Erhebungen, als auch in den Rillentälern mit einer Variante der selbstreinigenden, schmutzabweisenden Noppenstruktur versehen ist. Figur 5b zeigt ein Schnittbild durch eine längsgerichtete Rippenstruktur, die sowohl im Bereich der Erhebungen als auch in den Rillentälern mit einer Variante der selbstreinigenden, schmutzabweisenden Noppenstruktur versehen ist. Allerdings bestehen in diesem Beispiel die Noppen aus unterschiedlich großen und unterschiedlich geformten Erhebungen, im Gegensatz zu Figur 5a.FIG. 5a shows a section of a perspective top view of a longitudinal rib structure which is provided with a variant of the self-cleaning, dirt-repellent knob structure both in the area of the elevations and in the groove valleys. FIG. 5b shows a sectional view through a longitudinal rib structure which is provided with a variant of the self-cleaning, dirt-repellent knob structure both in the area of the elevations and in the groove valleys. In this example, however, the knobs consist of elevations of different sizes and shapes, in contrast to FIG. 5a.
Figur 6a zeigt die Draufsicht einer Oberfläche mit zwei unterschiedlichen erfindungsgemäßen Kombinationen von längsgerichteten Strukturen. In dieser Figur sind zwei Rippenstrukturen unterschiedlicher Rippenabstände dargestellt, sowie im Randbereich eine glatte Oberfläche.FIG. 6a shows the top view of a surface with two different combinations of longitudinal structures according to the invention. In this figure, two rib structures of different rib spacings are shown, as well as a smooth surface in the edge area.
Figur 6b zeigt ebenfalls die Draufsicht einer Oberfläche, wobei diese Oberfläche mit drei unterschiedlichen erfindungsgemäßen Strukturkombinationen ausgestattet ist. Sie stellt eine Oberfläche dar, welche in Pfeilrichtung bewegt wird. Die rechte Seite stellt eine längsgerichtete, inFIG. 6b also shows the top view of a surface, this surface being equipped with three different structural combinations according to the invention. It represents a surface that is moved in the direction of the arrow. The right side represents a longitudinal, in
Bewegungsrichtung orientierte Struktur (1) aus Rippen und Rillen dar. Daneben befindet sich eine ebenfalls gerichtete Struktur (2) aus Rippen und Rillen, welche aber diagonal zur oben erwähnten Struktur verläuft. Die dritte erfindungsgemäße Struktur (3) ist in Form von längsgerichteten, aber mit kleineren, selbstreinigenden ungerichteten Erhebungen versehenen Rippen- und Rillenstrukturen ausgeprägt. Vergleichbar mit den Beispielen in den Figuren 5a und 5b.Structure (1) of ribs and grooves oriented in the direction of movement. Next to it is a likewise directed structure (2) of ribs and grooves, which, however, runs diagonally to the structure mentioned above. The third structure (3) according to the invention is in the form of longitudinal ribs and groove structures which are provided with smaller, self-cleaning undirected elevations. Comparable to the examples in FIGS. 5a and 5b.
Figur 7 stellt in einer Draufsicht eine weitereFIG. 7 shows another in a top view
Ausprägungsform der erfindungsgemäßen Oberfläche in Form von Rippen- und Rillenstrukturen dar, welche aber im Gegensatz zu obigen Anwendungen nicht mehr parallel verlaufend, sondern aneinander annähernd bzw. voneinander weglaufend konstruiert sind. Ergänzend zu dieser Figur können noch beliebige andere Strukturformen der gerichteten Oberflächenstruktur ausgeführt sein, so z.B. vollständig zusammenlaufende Rippen sowie abfallende oder ansteigende Höhen der Rippen, etc.Form of the surface according to the invention in the form of rib and groove structures, which, however, in contrast to the above applications, are no longer designed to run parallel, but rather to approach or run away from one another. Any other can be added to this figure Structural shapes of the directed surface structure can be carried out, for example, completely converging ribs as well as decreasing or increasing heights of the ribs, etc.
Die anschließenden Figuren sind weder maßstäblich noch sollen sie spezielle Gleitelemente darstellen, da sie in dieser Anmeldung nur dazu dienen, die Anwendungsmöglichkeiten, Variationsmöglichkeiten und Vorteile der erfindungsgemäßen Verbesserungen aufzuzeigen. Die gezeigten Mikrostrukturierungen stehen stellvertretend für alle möglichen erfindungsgemäß strukturierten Oberflächen. Als konkrete Anwendungen werden hier Figuren von Gleitelementen, insbesondere Schneegleitelementen, sowie allen in diesem Zusammenhang benutzbaren Gegenstände, Vorrichtungen usw. dargestellt.The subsequent figures are neither to scale nor are they intended to represent special sliding elements, since in this application they only serve to show the possible uses, possible variations, and advantages of the improvements according to the invention. The microstructuring shown is representative of all possible surfaces structured according to the invention. Figures of sliding elements, in particular snow sliding elements, and all objects, devices, etc. that can be used in this context are shown here as specific applications.
Figur 8a zeigt in einem Querschnitt ein Beispiel der momentan üblichen Strukturierung von Gleitsohlen von Gleitelementen. Hier befinden sich in Bewegungsrichtung ca. drei rillenartige Vertiefungen innerhalb einer Breite von 1 mm.FIG. 8a shows a cross section of an example of the currently customary structuring of sliding soles of sliding elements. There are about three groove-like depressions within a width of 1 mm in the direction of movement.
Figur 8b stellt einen Querschnitt mit erfindungsgemäßen Strukturierungen auf den Oberflächen eines Skis dar 1. - Laufsohle mit Mikrostrukturierung 2. - Stahlkante mit MikrostrukturierungFIG. 8b shows a cross section with structuring according to the invention on the surfaces of a ski 1. - outsole with microstructuring 2. - steel edge with microstructuring
3. - Seitenwange mit Mikrostrukturierung . - Kern3. - Sidewall with microstructuring. - Core
5. - Obergurt5.- Upper chord
6. - Untergurt 7. - Schale, Oberfläche mit Mikrostrukturierung6th - lower chord 7th - shell, surface with microstructuring
Hierbei ist zu beachten, dass alle Oberflächen mit jeweils den Anforderungen angepassten, Strukturen ausgeführt sein können. Wobei sowohl gerichtete als auch ungerichtete als auch kombinierte Strukturen aufgebracht sein können. Figur 9 stellt ebenfalls einen Querschnitt dar, wobei mit (1) die Laufsohle, (2) die Stahlkante, (4) die relativ groben momentan üblichen längsgerichteten Strukturen und (3) eine Form der ebenfalls längsgerichteten, mit dreiecksförmigen Erhebungen und trapezförmigen Vertiefungen versehene Mikrostrukturierung darstellt.It should be noted that all surfaces each adapted to the requirements, structures can be designed. Both directional and non-directional as well as combined structures can be applied. FIG. 9 also shows a cross section, with (1) the outsole, (2) the steel edge, (4) the relatively coarse longitudinal structures currently customary and (3) a form of the likewise longitudinal microstructuring provided with triangular elevations and trapezoidal depressions represents.
Figur 10a zeigt die Draufsicht auf die Oberfläche eines Gleitelements, am Beispiel einer Skilaufsohle mit den beiden Stahlkanten.Figure 10a shows the top view of the surface of a sliding element, using the example of a ski sole with the two steel edges.
Hierbei handelt es sich um eine normale, längsgerichtete Mikrostrukturierung mit Skikanten an den Außenseiten(unstrukturiert) .This is a normal, longitudinal microstructuring with ski edges on the outside (unstructured).
Figur 10b zeigt ebenfalls Mikrolängsstrukturierung im zentralen Skilaufsohlenbereich (4) , an den Außenbereichen der Skisohle (3) und an den inneren Bereichen der Skikante ebenfalls Mikrostrukturierung (2) , jedoch neben der in Fahrtrichtung verlaufenden auch eine schräg nach hinten gerichtete, so dass überschüssiges Wasser unter der geschliffenen Außenseite der Skikante (1) abgeleitet werden kann.Figure 10b also shows micro-longitudinal structuring in the central ski sole area (4), on the outer areas of the ski sole (3) and on the inner areas of the ski edge also micro-structuring (2), but in addition to the one running obliquely in the direction of travel, so that excess water can be derived under the ground outside of the ski edge (1).
Die Figur 11 zeigt eine SchnittZeichnung durch den in 10b aufgezeigten Skibelagsausschnitt. In diesem Beispiel sind sowohl die Skikante als auch ein Teil der Skisohle dargestellt.FIG. 11 shows a sectional drawing through the ski base section shown in FIG. 10b. In this example, both the ski edge and part of the ski sole are shown.
(1) zeigt den äußersten, angeschliffenen Teil der Stahlkante, welcher hier keine Strukturierung aufweist. Mit (2) ist der weiter innen liegende Teil der Stahlkante dargestellt, der hier eine Kombination aus zwei Strukturen aufweist, eine in Fahrtrichtung verlaufende Struktur (6) und eine zweite (5) welche diagonal, in Fahrtrichtung nach schräg außen und hinten verläuft. Eine vergleichbare Strukturierung weist der außen liegende Bereich (3) der Skilauffläche auf. Wohingegen der zentrale Bereich, in der Mitte der Sohle des Skis, nur über eine in Fahrtrichtung verlaufende Struktur (6) verfügt. Durch diese Art der Strukturierung lässt sich der überschüssige Wasseranteil des Wasserfilms unter dem Ski leicht nach außen unter der Stahlkante abführen.(1) shows the outermost, ground part of the steel edge, which has no structuring here. With (2) the part of the steel edge lying further inward is shown, which here has a combination of two structures, a structure (6) running in the direction of travel and a second (5) which runs diagonally outwards and backwards in the direction of travel. The outer area (3) of the skiing surface has a comparable structure. Whereas the central area, in the middle of the sole of the ski, only has a structure (6) running in the direction of travel. This type of structuring allows the excess water content of the water film under the ski to be easily drained outwards under the steel edge.
Die Figur 12a - 12c zeigen eine Skilaufsohle in der Draufsicht .Figures 12a-12c show a ski sole in a top view.
12a zeigt eine längsgerichtete MikroStruktur in Form eines Rillen-/Rippenprofils, welches auf der gesamten Laufsohle die gleiche Strukturierung aufweist.12a shows a longitudinal microstructure in the form of a groove / rib profile, which has the same structure on the entire outsole.
12b stellt zwei mögliche Bereiche gleicher Strukturart dar, jedoch mit unterschiedlicher Anordnung. Im zentralen Bereich in der Mitte der Skisohle ist eine längsgerichtete Mikrostrukturierung zu sehen, im Randbereich, sowie an der Spitze und dem Skisohlenende wo normalerweise Bereiche sind, wo der Ski nach oben gebogen ist, hat die Laufsohle eine schräg/diagonal zur Fahrtrichtung verlaufende Riefenstruktur, welche auf beiden Seiten schräg nach hinten, zum Kantenbereich hin ausläuft.12b shows two possible areas of the same type of structure, but with a different arrangement. In the central area in the middle of the ski sole you can see a longitudinal microstructuring, in the edge area, as well as at the tip and the end of the ski sole where there are normally areas where the ski is bent upwards, the outsole has a grooved structure diagonally to the direction of travel, which runs out obliquely on both sides towards the edge area.
12c ist vom prinzipiellen Aufbau her gleich wie Figur 12b, mit dem Unterschied, dass hier der längsgerichtete, zentrale Bereich der Mikrostrukturierung eine etwas andere äußere Form aufweist.The basic structure of FIG. 12c is the same as FIG. 12b, with the difference that here the longitudinal, central region of the microstructuring has a somewhat different external shape.
Figur 13a zeigt wieder einen Querschnitt durch ein Gleitelement, wobei hier eine Skikante und die Laufsohle mit ihrer längsgerichteten Mikrostrukturierung dargestellt sind. In dieser Figur bilden die Erhebungen (Rippen) der mikrostrukturierten Oberfläche der Skisohle eine Ebene mit den Skistahlkanten.FIG. 13a again shows a cross section through a sliding element, a ski edge and the outsole with its longitudinal microstructuring being shown here. In this figure, the elevations (ribs) of the microstructured surface of the ski sole form a plane with the ski steel edges.
Figur 13b zeigt eine weitere Möglichkeit, bei der die Erhebungen des strukturierten Bereichs nicht bündig mit den Kanten, sondern, zum Beispiel um die Erhebungshöhe erhaben, über die restlichen Oberflächen herausragend aufgebracht sein können, sowie um Teile dieser Höhen herausragen können. Wobei hier als zusätzlicher Unterschied auch ein Teil der Stahlkanten mit längsgerichteten MikroStrukturen (vgl. Figur 10a mit unstrukturierten Kanten, Figur 11 mit Strukturen, aber annähernd bündig) versehen sind.FIG. 13b shows a further possibility in which the elevations of the structured area are not flush with the Edges, but, for example, raised by the elevation height, can be applied outstandingly over the remaining surfaces, and can protrude by parts of these heights. Here, as an additional difference, part of the steel edges are also provided with longitudinal microstructures (cf. FIG. 10a with unstructured edges, FIG. 11 with structures, but approximately flush).
Beispielsweise könnte man bei der erhabenen Variante (Figur 13b) annehmen, dass die Erhebungen der Strukturen minimal aus der Skioberfläche herausragen (allerdings nur ca. 0,025 mm), also ca. 1/40 mm bei einem ungefähren Abstand der einzelnen Erhebungen der Strukturen von ca. 0,05 mm.For example, in the case of the raised variant (FIG. 13b), one could assume that the elevations of the structures protrude minimally from the ski surface (but only approx. 0.025 mm), i.e. approx. 1/40 mm with an approximate distance between the individual elevations of the structures of approx 0.05 mm.
Die Anzahl der Erhebungen pro Laufsohle, bei einer Laufsohle von ca. 10 cm Breite, ergebe somit bei einer relativ feinen Struktur von 20 Erhebungen pro mm ca. 2000 Rippen pro Ski.The number of elevations per outsole, with an outsole of approx. 10 cm width, would result in approx. 2000 ribs per ski with a relatively fine structure of 20 elevations per mm.
Diese hohe Anzahl ermöglicht es, eine sehr stabile Oberfläche zu erhalten.This large number makes it possible to obtain a very stable surface.
Außerdem werden durch den gefalteten Aufbau der Oberfläche die Stabilität und Torsionssteifigkeit der Skisohle erhöht (vgl. Trapezblech, Wellkarton) . In addition, the folded structure of the surface increases the stability and torsional rigidity of the ski sole (see trapezoidal sheet, corrugated cardboard).

Claims

Patentansprüσhe Patentansprüσhe
1. Körper mit einer Mehrzahl von Oberflächen, welche mit unterschiedlichen Medien in Kontakt kommen, • wobei eine erste Oberfläche mit einer ersten1. bodies with a plurality of surfaces which come into contact with different media, • wherein a first surface with a first
Oberflächenstrukturierung im Mikrometerbereich und/oder im Nanometerbereich versehen ist, wobei die erste Oberflächenstrukturierung an ein erstes Medium, welches mit der ersten Oberfläche in Kontakt kommt, angepasst ist,Surface structuring in the micrometer range and / or in the nanometer range is provided, the first surface structuring being adapted to a first medium which comes into contact with the first surface,
• wobei eine zweite Oberfläche mit einer zweiten Oberflächenstrukturierung im Mikrometerbereich und/oder im Nanometerbereich versehen ist, wobei die zweite Oberflächenstrukturierung an ein zweites Medium, welches mit der zweiten Oberfläche in Kontakt kommt, angepasst ist.Wherein a second surface is provided with a second surface structuring in the micrometer range and / or in the nanometer range, the second surface structuring being adapted to a second medium which comes into contact with the second surface.
2. Körper gemäß Anspruch 1, bei dem die erste Oberflächenstrukturierung als eine richtungsabhängige Oberflächenstrukturierung eingerichtet ist.2. Body according to claim 1, wherein the first surface structuring is set up as a direction-dependent surface structuring.
3. Körper gemäß Anspruch 2 , bei dem die richtungsabhängige Oberflächenstrukturierung Erhebungen in Form von Rippen und Vertiefungen aufweist, • wobei die Erhebungen jeweils im Wesentlichen zueinander parallel ausgerichtet sind, und3. Body according to claim 2, in which the direction-dependent surface structuring has elevations in the form of ribs and depressions, • the elevations in each case being aligned essentially parallel to one another, and
• wobei die Vertiefungen jeweils im Wesentlichen zueinander parallel ausgerichtet sind.• The depressions are essentially aligned parallel to each other.
4. Körper gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die erste Oberflächenstrukturierung schuppenförmige Erhebungen aufweist.4. Body according to one of claims 1 to 3, wherein the first surface structuring has scale-shaped elevations.
5. Körper gemäß Anspruch 3 oder , bei dem zumindest ein Teil der Oberfläche der Erhebungen und/oder zumindest ein Teil der Oberfläche der Vertiefungen hydrophob ist.5. Body according to claim 3 or, in which at least part of the surface of the elevations and / or at least part of the surface of the depressions is hydrophobic.
6. Körper gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die zweite Oberflächenstrukturierung als eine richtungsunabhängige Oberflächenstrukturierung eingerichtet ist, womit die zweite Oberflächenstrukturierung eine Selbstreinigungsfunktion für die zweite Oberfläche bereitstellt.6. Body according to one of claims 1 to 5, wherein the second surface structuring is set up as a direction-independent surface structuring, whereby the second surface structuring provides a self-cleaning function for the second surface.
7. Körper gemäß Anspruch 6 , bei dem die richtungsunabhängige Oberflächenstrukturierung noppenartige Erhebungen aufweist.7. Body according to claim 6, wherein the direction-independent surface structuring has nub-like elevations.
8. Körper gemäß einem der Ansprüche 6 oder 7 , bei dem zumindest ein Teil der zweiten Oberflächenstrukturierung hydrophob bis ultraphob ist.8. Body according to one of claims 6 or 7, in which at least part of the second surface structuring is hydrophobic to ultraphobic.
9. Körper gemäß einem der Ansprüche 2 bis 8, bei dem die erste Oberfläche einen ersten Oberflächenbereich und mindestens einen zusätzlichen Oberflächenbereich aufweist,9. Body according to one of claims 2 to 8, in which the first surface has a first surface area and at least one additional surface area,
• wobei der erste Oberflächenbereich die erste Oberflächenstrukturierung aufweist, und • wobei der zusätzliche Oberflächenbereich eine richtungsabhängige zusätzliche Oberflächenstrukturierung im Mikrometerbereich aufweist,The first surface area has the first surface structuring, and the additional surface area has a direction-dependent additional surface structuring in the micrometer range,
• wobei die Richtungsorientierung der zusätzlichen Oberflächenstrukturierung gegenüber der RichtungsOrientierung der ersten• whereby the directional orientation of the additional surface structuring compared to the directional orientation of the first
Oberflächenstrukturierung in einem vorgegebenen Winkel geneigt ist.Surface structuring is inclined at a predetermined angle.
10. Körper gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem die erste Oberflächenstrukturierung und/oder die zweite Oberflächenstrukturierung Strukturen unterschiedliche Strukturgrößen aufweisen/aufweist .10. Body according to one of claims 1 to 9, in which the first surface structuring and / or the second surface structuring have / has different structure sizes.
11. Körper gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem die erste Oberflächenstrukturierung und/oder die zweite Oberflächenstrukturierung flexible Erhebungen aufweisen/aufweist .11. Body according to one of claims 1 to 10, wherein the first surface structuring and / or the second surface structuring have / has flexible elevations.
12. Körper gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem die zweite Oberfläche zusätzlich eine Oberflächenstrukturierung mit einer gegenüber der Strukturgröße der zweiten Oberflächenstrukturierung größeren Strukturgröße aufweist .12. Body according to one of claims 1 to 10, wherein the second surface additionally has a surface structuring with a larger than the structure size of the second surface structuring structure size.
13. Körper gemäß Anspruch 12, bei dem die zusätzliche Oberflächenstrukturierung der zweiten13. Body according to claim 12, wherein the additional surface structuring of the second
Oberfläche eine Strukturgröße im Mikrometerbereich aufweist.Surface has a structure size in the micrometer range.
14. Körper gemäß Anspruch 12 oder 13, bei dem die zusätzliche Oberflächenstrukturierung der zweiten Oberfläche als eine richtungsabhängige Oberflächenstrukturierung eingerichtet ist.14. Body according to claim 12 or 13, wherein the additional surface structuring of the second surface is set up as a direction-dependent surface structuring.
15. Körper gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, bei dem die Strukturgröße der ersten Oberflächenstrukturierung zwischen ungefähr 10 μm und ungefähr 1 mm beträgt.15. Body according to one of claims 1 to 14, wherein the structure size of the first surface structuring is between approximately 10 μm and approximately 1 mm.
16. Körper gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, bei dem die Strukturgröße der zweiten16. Body according to one of claims 1 to 15, wherein the structure size of the second
Oberflächenstrukturierung zwischen ungefähr 0,5 μm und ungefähr 1 mm beträgt.Surface structuring is between approximately 0.5 μm and approximately 1 mm.
17. Körper gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, bei dem die zweite Oberflächenstrukturierung an das zweite Medium angepasst ist, wobei das zweite Medium ein gegenüber dem ersten Medium anderes Medium ist17. Body according to one of claims 1 to 16, in which the second surface structuring is adapted to the second medium, the second medium being a different medium from the first medium
18. Körper gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17, bei dem die erste Oberfläche und die zweite Oberfläche eine gemeinsame Oberfläche bilden, in der die erste Oberflächenstrukturierung und die zweite Oberflächenstrukturierung angeordnet ist.18. Body according to one of claims 1 to 17, in which the first surface and the second surface form a common surface in which the first surface structuring and the second surface structuring are arranged.
19. Körper gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18, eingerichtet als eine der folgenden Vorrichtungen:19. Body according to one of claims 1 to 18, set up as one of the following devices:
• Gleitelement-Träger,• sliding element carrier,
• Gleitelement-Box, • Fahrzeug-Fahrradträger,• sliding element box, • vehicle bike rack,
• Fahrzeug-Lastenträger,• vehicle load carrier,
• Sporteinrichtung, insbesondere Ball-Schlägereinrichtung und/oder Ball.• Sports facility, in particular ball racket facility and / or ball.
20. Körper gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18, eingerichtet als Gleitelement.20. Body according to one of claims 1 to 18, arranged as a sliding element.
21. Körper gemäß Anspruch 20 , bei dem an dem Gleitelement mindestens eine zusätzliche Einrichtung angebracht ist, welche an ihrer Oberfläche mindestens teilweise die zweite Oberflächenstrukturierung aufweist.21. Body according to claim 20, in which at least one additional device is attached to the sliding element, which has at least partially the second surface structuring on its surface.
22. Körper gemäß Anspruch 21, bei der die zusätzliche Einrichtung eine der folgenden Einrichtungen ist:22. The body of claim 21, wherein the additional device is one of the following:
• Gleitelement-Bremse,• sliding element brake,
• Gleitelement-Bindung,• sliding element binding,
• Gleitelement-Bindungs-Erhöhungsplatte, oder Gleitelement-Schuhe . • sliding element binding elevation plate, or Sliding element shoes.
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