EP2480386A1 - Partially perforated microstructured molded body and method for producing the same - Google Patents

Partially perforated microstructured molded body and method for producing the same

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EP2480386A1
EP2480386A1 EP10709454A EP10709454A EP2480386A1 EP 2480386 A1 EP2480386 A1 EP 2480386A1 EP 10709454 A EP10709454 A EP 10709454A EP 10709454 A EP10709454 A EP 10709454A EP 2480386 A1 EP2480386 A1 EP 2480386A1
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EP
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film
pores
regions
areas
microstructures
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EP10709454A
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Andreas Schober
Jörg HAMPL
Frank Weise
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Technische Universitaet Ilmenau
Original Assignee
Technische Universitaet Ilmenau
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Publication date
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Abstract

The invention relates to a partially perforated microstructured molded body (01) such as it can for example be used to cultivate biological cells or for use as a sieve structure. The invention further relates to a method for producing a molded body (01) of the above type. The method according to the invention comprises a first step during which a deformable film (01) is made available. In a second step, the film (01) is partially stretched, thereby forming stretched sections (02; 03) in which the film (01) has a reduced thickness. Limitation of the stretching to some sections (02; 03) of the film (01) results in undeformed sections (07) of the film (01) remaining. The method according to the invention further comprises a step during which microstructures (03) are formed in at least some of the thinner stretching sections (02; 03) of the film. Pores are produced in at least one of the thinner stretching sections (03) of the film (01), while at least some of the undeformed sections (07) remain impermeable. The undeformed sections (07) of the film (01) remain impermeable since no continuous pores are produced in said sections.

Description

Teilweise perforierter mikrostrukturierter Formkörper und Verfahren zu dessen Herstellung  Partially perforated microstructured molding and process for its production
Die vorliegende Erfindung betrifft einen teilweise perforier¬ ten mikrostrukturierten Formkörper, wie er beispielsweise zur Kultivierung von biologischen Zellen oder als Siebstruktur verwendet werden kann. Im Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Formkörpers. The present invention relates to a partially perforated ¬ th microstructured molded body, such as can be used for example for the cultivation of biological cells or as a sieve structure. Furthermore, the invention relates to a method for producing such a shaped body.
Die DE 102 03 250 Cl zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Mikrostrukturierung von Polymerfolien. Die zu strukturierende Folie wird auf eine Temperatur unterhalb des Glaspunktes des Folienmaterials vorgeheizt und zusammen mit zumindest einer eine Prägestruktur aufweisenden Werkzeugplatte zwischen zwei auf eine Temperatur oberhalb des Glaspunktes aufgeheizten Walzen hindurchgeführt. Die Walzen werden gleichzeitig gegen¬ einander gedrückt, um die Prägestruktur in die Folie einzuprä¬ gen. Die Werkzeugplatte wird nach einer Abkühlung wieder von der Folie getrennt. DE 102 03 250 C1 shows a method and a device for microstructuring polymer films. The film to be structured is preheated to a temperature below the glass point of the film material and passed together with at least one die plate having an embossed structure between two rollers heated to a temperature above the glass point. The rollers are pressed simultaneously against ¬ each other to the embossed structure einzuprä ¬ gene into the film. The tooling plate is separated after cooling again from the film.
Aus der DE 10 2007 050 976 AI ist ein Verfahren zur Umformung einer Folie bekannt, bei welchem die umzuformende Folie fest mit einer Formkulisse, die mindestens einen Durchbruch From DE 10 2007 050 976 AI a method for forming a film is known in which the film to be formed firmly with a mold backdrop, the at least one breakthrough
aufweist, verbunden wird. Anschließend werden Bereiche der umzuformenden Folie einer physikalischen oder chemischen Modifikation unterworfen. Die mit der Formkulisse verbundene Folie wird in ein Formwerkzeug eingelegt und mit einem Druckmedium beaufschlagt, welches die Folie in den Durchbruch der Formku- lisse einformt. has, is connected. Subsequently, portions of the film to be formed are subjected to a physical or chemical modification. The film connected to the mold is placed in a mold and subjected to a pressure medium, which molds the film into the opening of the moldings.
Die DE 10 2004 035 267 B3 zeigt einen mikrostrukturierten Formkörper und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Der Form- körper besteht aus einer Folie, in die mindestens eine Hohl¬ struktur eingebracht ist. Die Hohlstruktur weist bevorzugt eine Omega-Struktur auf. Der gesamte Formkörper, d. h. sowohl die Folie als auch die Hohlstrukturen weisen eine Vielzahl von Poren auf, deren Durchmesser bevorzugt einen Wert zwischen 10 nm und 10 ym annimmt. Die Poren sind statistisch über den gesamten Formkörper, d. h. über die Folie und die Hohlstruktu¬ ren verteilt, wobei es vorkommen kann, dass sich einzelne Poren überlappen. Die Fig. 7 der DE 10 2004 035 267 B3 lässt deutlich erkennen, dass die Poren sowohl in der Hohlstruktur als auch in unverformten Bereichen der Folie ausgebildet sind. Zur Einbringung der Poren wird die Folie mit einer ionisierenden Strahlung beaufschlagt. Die Ionen hinterlassen latent vorhandene Spuren, welche durch einen Ätzvorgang zu Poren führen. Ein Nachteil dieser Lösung besteht zunächst darin, dass die Poren im gesamten Formkörper ausgebildet sind. Um zu verhindern, dass die Poren im gesamten Formkörper gebildet werden, wird ferner vorgeschlagen, eine Maske zu verwenden, um die Bestrahlung mit Ionen auf bestimmte Bereiche der Folie zu begrenzen. Die Maske muss die mit Poren zu versehenden Berei¬ che exakt abbilden, wodurch ein erhöhter Aufwand erforderlich ist . DE 10 2004 035 267 B3 shows a microstructured molding and a process for its production. The form- body consists of a film, at least one hollow ¬ structure is introduced into the. The hollow structure preferably has an omega structure. The entire shaped body, ie both the film and the hollow structures, have a multiplicity of pores whose diameter preferably assumes a value between 10 nm and 10 μm. The pores are randomly distributed over the entire ie molded body over the foil and the Hohlstruktu ¬ reindeer, wherein it may happen that individual pore overlap. FIG. 7 of DE 10 2004 035 267 B3 clearly shows that the pores are formed both in the hollow structure and in undeformed regions of the film. To introduce the pores, the film is exposed to ionizing radiation. The ions leave latent traces, which lead to pores through an etching process. A disadvantage of this solution consists initially in the fact that the pores are formed in the entire molded body. In order to prevent the pores from being formed in the entire shaped body, it is further proposed to use a mask in order to limit the irradiation of ions to certain areas of the foil. The mask must map the exact to be provided with pores preparation ¬ che, whereby an increased effort.
Die Aufgabe der Erfindung besteht ausgehend vom Stand der Technik darin, einen mikrostrukturierten Formkörper sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung bereitzustellen, welcher nur teilweise perforiert ist und aufwandsarm herstellbar ist. The object of the invention, starting from the prior art, is to provide a microstructured molding and a process for its production which is only partially perforated and can be produced with little effort.
Die genannte Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung eines teilweise perforierten mikrostrukturierten Formkörpers gemäß dem beigefügten Anspruch 1 gelöst. Die Aufgabe wird weiterhin durch einen mikrostrukturierten Formkörper gemäß dem beigefügten nebengeordneten Anspruch 6 gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren dient der Herstellung eines mikrostrukturierten Formkörpers, welcher beispielsweise zur Kultivierung von biologischen Zellen oder als Siebstruktur verwendet werden kann. Der herzustellende Formkörper ist teil¬ weise perforiert, d. h. dass nur einige Bereiche des Formkör¬ pers Poren aufweisen. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst zunächst einen Schritt, bei welchem eine verformbare Folie bereitgestellt wird. Die Dicke der Folie kann weitgehend beliebig gewählt werden, beispielsweise im Bereich zwischenThe above object is achieved by a method for producing a partially perforated microstructured shaped body according to the appended claim 1. The object is further achieved by a microstructured molding according to the attached independent claim 6. The method according to the invention serves to produce a microstructured shaped body which can be used, for example, for culturing biological cells or as a sieve structure. The produced molding is part ¬ be perforated, ie having only some areas of the Formkör ¬ pers pores. The method according to the invention initially comprises a step in which a deformable film is provided. The thickness of the film can be chosen largely arbitrarily, for example in the range between
1 ym und 1 mm. In einem weiteren Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Folie partiell verstreckt, beispielsweise dadurch, dass einige Bereiche der Folie ausgedehnt werden, indem diese Bereiche in eine auszufüllende Hohlform gepresst werden. Es entstehen Verstreckungsbereiche, in denen die Folie eine verringerte Dicke aufweist. Die verringerte Dicke wird in vielen Fällen innerhalb des Verstreckungsbereiches nicht konstant sein, sondern sich hin zu einem Bereich der maximalen Verstreckung verringern. Das Beschränken des Verstreckens auf einige Bereiche der Folie führt dazu, dass unverformte Berei¬ che der Folie erhalten bleiben. In diesen unverformten Bereichen hat sich die Dicke der Folie nicht oder nur unwesentlich verändert. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst weiterhin einen Schritt, bei welchem Mikrostrukturen in zumindest eini- gen der verdünnten Verstreckungsbereiche der Folie ausgeformt werden. Bei den Mikrostrukturen kann es sich beispielsweise um Omega-Strukturen oder um Kanäle handeln. Das partielle 1 ym and 1 mm. In a further step of the method according to the invention, the film is partially stretched, for example by expanding some areas of the film by pressing these areas into a hollow mold to be filled. There are drawing areas in which the film has a reduced thickness. The reduced thickness will in many cases not be constant within the drafting range but will decrease toward a range of maximum draw. Restricting stretching to some areas of the film leads to unformed preparation ¬ che the film remain. In these undeformed areas, the thickness of the film has not or only slightly changed. The method according to the invention furthermore comprises a step in which microstructures are formed in at least some of the thinned draw regions of the film. The microstructures may be, for example, omega structures or channels. The partial
Verstrecken der Folie und das Ausformen von Mikrostrukturen können gemeinsam erfolgen, beispielsweise indem die Folie in eine auszufüllende Hohlform gepresst wird. Erfindungsgemäß werden Poren in zumindest einem der verdünnten Verstreckungsbereiche der Folie erzeugt, während zumindest einige der unverformten Bereiche undurchlässig bleiben. Die unverformten Bereiche der Folie bleiben undurchlässig, da in diesen Berei¬ chen keine durchgehenden Poren erzeugt werden. Bevorzugt bleiben alle unverformten Bereiche der Folie undurchlässig. Auch werden die Poren bevorzugt in allen der verdünnten Verstre- ckungsbereiche der Folie erzeugt, insofern diese Bereiche eineStretching of the film and the formation of microstructures can be done together, for example by pressing the film into a hollow mold to be filled. According to the invention, pores are produced in at least one of the thinned draw regions of the film, while at least some of the undeformed regions remain impermeable. The undeformed Regions of the film remain opaque, since no continuous pores are generated in this preparation ¬ chen. Preferably, all undeformed areas of the film remain impermeable. Also, the pores are preferably formed in all of the thinned stretch regions of the film insofar as these areas are one
Dicke aufweisen, die kleiner als eine Grenzdicke ist, und insofern diese Bereiche nicht verdeckt oder in anderer Weise unzugänglich sind. Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass ein partielles Perforieren, d. h. ein beschränktes Erzeugen von Poren, allein dadurch ermöglicht ist, dass die Folie partiell verstreckt wird, wodurch die Folie Bereiche mit unterschiedlichen Dicken aufweist. Die Unterschiedlichkeit der Dicke der Folie wird ausgenutzt, um die Perforation der Folie auf einige Bereiche der Folie zu beschränken. Hingegen bleiben die unverformten Bereiche der Folie nahezu oder vollständig undurchlässig. Das Erzeugen der Poren in dem zumindest einen der verdünntenHave thickness that is smaller than a limit thickness, and inasmuch as these areas are not covered or otherwise inaccessible. A particular advantage of the method according to the invention is that a partial perforation, i. H. limited production of pores is made possible only by partially stretching the film, whereby the film has areas of different thicknesses. The difference in thickness of the film is exploited to limit the perforation of the film to some areas of the film. By contrast, the undeformed areas of the film remain almost or completely impermeable. Generating the pores in the at least one of the diluted ones
Vollstreckungsbereiche erfolgt bevorzugt dadurch, dass ein Perforationsverfahren zur Erzeugung von Poren auf zumindest einige der unverformten Bereiche und auf zumindest einige der verdünnten Verstreckungsbereiche der Folie angewendet wird, wobei Parameter des Perforationsverfahrens so gemessen werden, dass Poren in den unverformten Bereichen nicht entstehen. Das Perforationsverfahren wird bevorzugt auf die gesamte Folie angewendet. Ein oder mehrere Parameter des Perforationsverfahrens, wie beispielsweise eine Intensität oder eine Kraft werden so bemessen, dass vollständige Poren nur in Bereichen der Folie entstehen, deren Dicke kleiner als die Grenzdicke ist. Bereiche der Folie, die eine Dicke aufweisen, die mindes¬ tens so groß wie die Grenzdicke ist, können durch das Perfora- tionsverfahren mit den gewählten Parametern nicht oder zumindest nicht vollständig durchstoßen werden, sodass keine durch¬ gehenden Poren entstehen. Bei dem Perforationsverfahren kann es sich um ein beliebiges mechanisches oder chemisches Verfah- ren handeln, welches zur Erzeugung von Poren einer Folie geeignet ist und derart eingestellt werden kann, dass die Porenentstehung von der Dicke der Folie abhängig ist. Enforcement areas are preferably performed by applying a perforation method to create pores on at least some of the undeformed areas and on at least some of the thinned stretch areas of the film, with parameters of the perforation method being measured so as not to create voids in the undeformed areas. The perforation method is preferably applied to the entire film. One or more parameters of the perforation process, such as intensity or force, are calculated so that complete pores are formed only in regions of the film whose thickness is less than the limit thickness. Regions of the film which have a thickness which is Minim ¬ least as large as the limit thickness can be obtained by the Perfora- tion process with the selected parameters are not, or at least not completely pierced, so that no continuous pores created by ¬. The perforation process can be any mechanical or chemical process which is suitable for producing pores of a film and can be adjusted such that the pore formation is dependent on the thickness of the film.
Das Perforationsverfahren umfasst bevorzugt einen Teilschritt, bei welchem die einigen der unverformten Bereiche und der zumindest eine der verdünnten Verstreckungsbereiche der Folie mit einer ionisierenden Strahlung bestrahlt werden, wodurch Ionendurchschüsse in der Folie erzeugt werden. Die Intensität der ionisierenden Strahlung wird so bemessen, dass nur in den der Bestrahlung ausgesetzten verdünnten Verstreckungsbereichen vollständige Ionendurchschüsse entstehen. In den unverformten Bereichen der Folie, deren Dicke größer als die Grenzdicke ist, gelangen die Ionen nicht vollständig durch die Folie, sodass keine durchgängigen Ionendurchschüssen entstehen. Die Ionen werden bereits in der Oberfläche der Folie oder in einem mittleren Bereich der Folie aufgehalten, sodass allenfalls Ioneneinschüsse entstehen. Die Ionendurchschüsse führen dazu, dass eine Struktur des Werkstoffs der Folie im Bereich des jeweiligen Ionendurchschusses über die gesamte Dicke der Folie zerstört wird. In einem weiteren Schritt des Perforationsverfahrens wird die Folie geätzt, beispielsweise dadurch, dass die Folie in ein Ätzbad gelegt wird. Das Ätzen der Folie führt dazu, dass der Werkstoff der Folie im Bereich der Ionendurchschüsse entfernt wird, sodass durchgängige Poren mit einem Durchmesser von beispielsweise 2 ym entstehen. The perforation method preferably comprises a substep in which the some of the undeformed regions and the at least one of the thinned stretch regions of the film are irradiated with ionizing radiation, thereby producing ion transmission holes in the film. The intensity of the ionizing radiation is so dimensioned that complete ion transmission only occurs in the dilute stretching regions exposed to the irradiation. In the undeformed areas of the film whose thickness is greater than the limit thickness, the ions do not fully pass through the film, so that no continuous ion transmission occurs. The ions are already held up in the surface of the film or in a central region of the film, so that at most ion shots arise. The ion shots cause a structure of the material of the film in the region of the respective ion penetration is destroyed over the entire thickness of the film. In a further step of the perforation process, the film is etched, for example by placing the film in an etching bath. The etching of the film leads to the material of the film being removed in the region of the ion passages, so that continuous pores with a diameter of, for example, 2 μm are formed.
Bei einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird beim Bestrahlen der Folie die Folie mit einer Maske bedeckt, um die mit Poren zu versehenden Bereiche zusätzlich zu beschränken. Mit der Maske kann beispielsweise verhindert werden, dass Poren in ausgewählten der verdünnten Verstreckungsbereiche, die eine Dicke aufweisen, die kleiner als die Grenzdicke ist, entstehen. Die Maske ist erfindungs¬ gemäß jedoch nicht notwendig, um zu gewährleisten, dass Poren in den unverformten Bereichen der Folie nicht entstehen. In a particular embodiment of the method according to the invention when irradiating the film, the film with a Mask covered to additionally limit the areas to be provided with pores. For example, the mask can be used to prevent pores from forming in selected ones of the thinned draw regions having a thickness that is less than the limit thickness. The mask is in accordance with Inventive ¬ but not necessary, to ensure that the pores in the undeformed regions of the film not arise.
Das partielle Verstrecken und das Ausformen der Mikrostruktu- ren in der Folie erfolgt bevorzugt durch einen thermoplasti¬ schen Verformungsvorgang. Der thermoplastische Verformungsvorgang erfordert, dass ein Thermoplast als Material für die Folie verwendet wird. Die Folie ist zwischen eine erste Form¬ hälfte und eine zweite Formhälfte zu legen. Die zweite Form- hälfte weist eine makrostrukturierte Hohlform auf, in welcher mikrostrukturierte Hohlforen ausgebildet sind. Die erste Form¬ hälfte ist gegenüber der Folie abzudichten, wodurch ein abgetrennter Hohlraum zwischen der ersten Formhälfte und der Folie entsteht. Die erste Formhälfte und die zweite Formhälfte sind mit der dazwischen befindlichen Folie zusammenzupressen. DasThe partial stretching and shaping of the microstructures in the film is preferably carried out by a rule thermoplasti ¬ deformation process. The thermoplastic deformation process requires that a thermoplastic be used as the material for the film. The film is to be placed between a first mold ¬ half and a second mold half. The second mold half has a macrostructured hollow shape in which microstructured hollow fores are formed. The first mold half is ¬ seal against the foil, whereby a separated space between the first mold half and the film is formed. The first mold half and the second mold half are to be pressed together with the film in between. The
Abdichten der ersten Formhälfte gegenüber der Folie und das Zusammenpressen der ersten Formhälfte und der zweiten Formhälfte können gemeinsam erfolgen, beispielsweise dadurch, dass die Folie gegen eine Dichtung auf der ersten Formhälfte gepresst wird. In einem weiteren Teilschritt wird die Folie bis mindestens zu einer Glasübergangstemperatur des Thermo- plasts erwärmt, sodass die Folie thermoplastisch verformbar wird. Es wird ein Überdruck zwischen der ersten Formhälfte und der Folie erzeugt, wodurch die Folie in die makrostrukturierte Hohlform und in die mikrostrukturierten Hohlformen gepresst wird. Dies führt gleichzeitig dazu, dass die Folie verstreckt wird. Die Verstreckung ergibt sich insbesondere durch die Makrostruktur, die zu einer deutlichen Dehnung der Folie führt. Die makrostrukturierte Hohlform kann im einfachsten Fall quaderförmig ausgebildet sein, wobei das Ausformen der Quaderform insbesondere dazu dient, die zu verformenden Berei¬ che der Folie aus der ursprünglichen Position herauszuziehen, wodurch die zu verformenden Bereiche gedehnt und verstreckt werden, sodass es zu einer Ausdünnung kommt. Bereiche der Folie, die außerhalb der makrostrukturierten Hohlform angeordnet sind, werden nicht verformt. Dabei kann es sich beispiels¬ weise um einen rechteckartigen Begrenzungsrahmen handeln, welcher die quaderförmige Hohlform begrenzt. In einem weiterenSealing the first mold half to the film and compressing the first mold half and the second mold half can be done together, for example, by pressing the film against a seal on the first mold half. In a further substep, the film is heated to at least a glass transition temperature of the thermoplastic, so that the film becomes thermoplastically deformable. An overpressure is created between the first mold half and the film, which presses the film into the macrostructured mold and into the microstructured molds. At the same time this results in the film being stretched. The stretching results in particular from the macrostructure, which leads to a significant elongation of the film leads. The macro-structured hollow shape may be cuboid in the simplest case, the forming of the parallelepipedic shape serves, in particular, the pull is to be deformed preparation ¬ surface of the film from the original position, thereby stretched to be deformed areas and drawn, so that there is a thinning , Regions of the film that are located outside the macrostructured mold are not deformed. In this case, it may be, for example, a rectangular-type delimiting frame which delimits the cuboidal mold. In another
Teilschritt ist die Folie abzukühlen, sodass die Temperatur der Folie unter die Glasübergangstemperatur des Thermoplasts sinkt und die Folie ihre erhaltene Form beibehält. Partial step is to cool the film so that the temperature of the film falls below the glass transition temperature of the thermoplastic and the film retains its preserved shape.
Der erfindungsgemäße mikrostrukturierte Formkörper umfasst zunächst eine Folie, aus welcher er im einfachsten Fall voll¬ ständig gebildet ist. Die Folie ist in unverformte Bereiche und in verdünnte Verstreckungsbereiche geteilt. Die Folie kann beispielsweise eine rechteckige Grundform aufweisen, deren Rahmen unverformt ist, während ein rechteckförmiger Innenbe¬ reich verstreckt ist und eine geringere Dicke aufweist. Zumin¬ dest in einigen der verdünnten Verstreckungsbereiche sind Mikrostrukturen ausgebildet. Beispielsweise können die Mikro¬ strukturen matrixartig im rechteckförmigen Innenbereich der Folie angeordnet sein. Zumindest in einem der verdünnten The microstructured molding according to the invention initially comprises a film, from which it is fully formed ¬ constantly in the simplest case. The film is divided into undeformed areas and thinned draw areas. The film may for example have a rectangular basic shape, the frame is undeformed, while a rectangular Innenbe ¬ rich is stretched and has a smaller thickness. ¬ at least some of the diluted Verstreckungsbereiche microstructures are formed. For example, the micro ¬ structures may be arranged in a matrix in the rectangular inner area of the film. At least in one of the diluted ones
Verstreckungsbereiche sind Poren ausgebildet. Bei den Poren handelt es sich um Löcher, welche beispielsweise einen Durch- lass von Gasen oder Flüssigkeiten ermöglichen. Zumindest einige der unverformten Bereiche weisen keine Poren auf und sind dadurch undurchlässig. Bevorzugt weist keiner der unver¬ formten Bereiche Poren auf, wodurch die unverformten Bereiche sämtlich undurchlässig sind. Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen mikrostrukturierten Formkörpers besteht darin, dass er in einem hohen Maße an die vorgesehene Anwendung angepasst sein kann, insbesondere dadurch, dass er nur dort Poren aufweist, wo diese erforderlich sind, und folglich keine Poren dort aufweist, wo sie ggf. die vorgesehene Anwendung beeinträchtigen. Drawing areas are formed pores. The pores are holes, which allow, for example, a passage of gases or liquids. At least some of the undeformed areas have no pores and are therefore impermeable. Preferably, none of the non ¬ formed regions on pores, resulting in the non-deformed areas are all opaque. A particular advantage of the microstructured shaped body according to the invention is that it can be adapted to a large extent to the intended application, in particular by having pores only where they are required, and consequently no pores where they possibly affect the intended application.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen mikrostrukturierten Formkörpers ist die Verdünnung in den Verstreckungsbereichen der Folie beginnend an den Rändern der unverformten Bereiche bis in die Mikrostrukturen zunehmend ausgebildet. Die Poren sind nur in denjenigen Regionen der verdünnten Verstreckungsbereiche vorhanden, die eine Dicke aufweisen, die kleiner als die Grenzdicke ist. Folglich kann es auch Regionen der verdünnten Verstreckungsbereiche geben, die keine Poren aufweisen, da die Dicke der Folie in diesen Regionen mindestens so groß wie die Grenzdicke ist. Es kann weiterhin Regionen der verdünnten Verstreckungsbereiche geben, die eine Dicke aufweisen, die kleiner als die Grenzdicke ist, jedoch keine Poren aufweisen, da diese Regionen beispielsweise verdeckt angeordnet sind. Je nach gewähltem Herstellungsverfahren können die unverformten Bereiche und diejenigen Regionen der verdünnten Verstreckungsbereiche, die keine Poren aufweisen, Ansätze von Poren, beispielsweise in Form von winzigen Kratern aufweisen. Die Ansätze der Poren bilden jedenfalls keine durchgängigen Poren aus. In a preferred embodiment of the microstructured shaped body according to the invention, the dilution in the drawing regions of the film is increasingly formed beginning at the edges of the undeformed regions into the microstructures. The pores are present only in those regions of the thinned draw regions which have a thickness that is less than the limit thickness. Consequently, there may also be regions of the thinned stretch regions which have no pores, since the thickness of the film in these regions is at least as large as the boundary thickness. There may also be regions of thinned stretch regions having a thickness that is less than the boundary thickness but that does not have pores, for example, because these regions are concealed. Depending on the manufacturing process chosen, the undeformed regions and those regions of the thinned stretch regions that do not have pores may have pores, for example in the form of tiny craters. In any case, the pores do not form continuous pores.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen mikrostrukturierten Formkörpers weisen nur einige Teilbereiche der Mikrostrukturen Poren auf. Dies ist dadurch bedingt, dass diese Teilbereiche der Mikrostrukturen eine Dicke aufweisen, die kleiner als die Grenzdicke ist, während andere Teilberei¬ che der Mikrostrukturen eine Dicke aufweisen, die mindestens so groß wie die Grenzdicke ist. Bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen mikrostrukturierten Formkörpers sind die Poren nur in denjenigen Teilbereichen der Mikrostrukturen vorhanden, in denen sie für die beabsichtigte Anwendung benö- tigt werden. In a preferred embodiment of the microstructured shaped body according to the invention, only a few subregions of the microstructures have pores. This is due to the fact that these portions of the microstructures have a thickness which is less than the limit thickness, while other part preparation ¬ surface of the microstructures have a thickness which is at least as large as the limit thickness is. In this embodiment of the microstructured shaped body according to the invention, the pores are present only in those partial areas of the microstructures in which they are required for the intended application.
Der erfindungsgemäße mikrostrukturierte Formkörper ist bevor¬ zugt derart ausgeführt, dass Teilbereiche der Mikrostrukturen, die durch andere Teilbereiche der Mikrostrukturen verdeckt sind, undurchlässig sind, da sie keine Poren aufweisen. DieThe microstructured molding of the invention is before Trains t ¬ carried out such that portions of the microstructures that are obscured by other portions of the microstructures that are opaque, since they have no pores. The
Ausbildung der Mikrostrukturen führt dazu, dass die verschiedenen Teilbereiche der Mikrostrukturen unterschiedliche Orientierungen aufweisen. Einige der Teilbereiche weisen eine Forming the microstructures leads to the different subareas of the microstructures having different orientations. Some of the sections have one
Orientierung senkrecht zur Orientierung der gesamten Folie auf. Aus einem Blickwinkel senkrecht zur Haupterstreckungs- fläche der Folie sind daher nicht alle Teilbereiche der Mikro¬ strukturen erkennbar, da sie beispielsweise wegen der senkrecht ausgerichteten Orientierung oder auch durch andere Teilbereiche der Mikrostrukturen verdeckt sind. Die verdeckten Teilbereiche der Mikrostrukturen weisen keine Poren auf, was einerseits durch die Herstellung bedingt sein kann und ande¬ rerseits einer individuell an die vorgesehene Anwendung ange- passten Ausführung dienen kann. Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen mikrostrukturierten Formkörpers sind die verdünnten Verstre- ckungsbereiche innerhalb einer Makrostruktur der Folie ausge¬ bildet. Die Makrostruktur kann beispielsweise die Form eines Quaders oder eines Zylinders aufweisen, wobei die verdünnten Verstreckungsbereiche insbesondere im Bereich der Grundfläche des Quaders bzw. des Zylinders ausgebildet sind. Die Makro¬ struktur kann insbesondere dazu dienen, den mikrostrukturierten Formkörper in einen unverformten Bereich außerhalb der Makrostruktur und in einen verdünnten Verstreckungsbereich innerhalb der Makrostruktur zu teilen. Orientation perpendicular to the orientation of the entire film. Not all portions of the micro ¬ structure therefore can be seen from an angle perpendicular to the surface of the film Haupterstreckungs- because they are obscured, for example, due to the vertically aligned orientation, or by other portions of the microstructures. The hidden parts of the microstructures have no pores, which can be caused firstly by the production and at the other hand, ¬ can be used individually adapted to the intended application fit design. In a preferred embodiment of the microstructured molding of the invention, the diluted Verstre- are ckungsbereiche within a macro-structure of the film being formed ¬. The macrostructure may, for example, have the shape of a cuboid or a cylinder, the thinned drawing regions being formed in particular in the region of the base surface of the cuboid or of the cylinder. The macro ¬ structure can serve in particular to the microstructured molded body in an undeformed area outside the Macrostructure and to divide into a dilute stretch region within the macrostructure.
Weitere Vorteile, Einzelheiten und Weiterbildungen der Erfin- dung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrererFurther advantages, details and developments of the invention will become apparent from the following description of several
Ausführungsformen der Erfindung, unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen: Embodiments of the invention, with reference to the drawing. Show it:
Fig. 1: eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungs- gemäßen mikrostrukturierten Formkörpers in einer1 shows a preferred embodiment of a microstructured shaped body according to the invention in one
Schnittansieht ; Cut looks;
Fig. 2: ein Detail des in Fig. 1 gezeigten mikrostrukturierten Formkörpers; FIG. 2 shows a detail of the microstructured shaped body shown in FIG. 1; FIG.
Fig. 3: eine Mikrostruktur des in Fig. 1 gezeigten Formkör- pers; FIG. 3 shows a microstructure of the shaped body shown in FIG. 1; FIG.
Fig. 4: ein Detail der in Fig. 3 gezeigten Mikrostruktur mit 4 shows a detail of the microstructure shown in FIG
Poren;  pores;
Fig. 5: ein Detail der in Fig. 3 gezeigten Mikrostruktur mit FIG. 5 shows a detail of the microstructure shown in FIG. 3. FIG
Kratern; Fig. 6: ein erster Schritt einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines teilweise perforierten mikrostrukturierten Formkörpers ;  craters; 6 shows a first step of a preferred embodiment of the method according to the invention for producing a partially perforated microstructured shaped body;
Fig. 7: ein zweiter Schritt der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens; 7 shows a second step of the preferred embodiment of the method according to the invention;
Fig. 8: ein dritter Schritt der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens; 8 shows a third step of the preferred embodiment of the method according to the invention;
Fig. 9: ein vierter Schritt der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens; Fig. 10: ein fünfter Schritt der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens; 9 shows a fourth step of the preferred embodiment of the method according to the invention; 10 shows a fifth step of the preferred embodiment of the method according to the invention;
Fig. 11: ein sechster Schritt der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens; 11 shows a sixth step of the preferred embodiment of the method according to the invention;
Fig. 12: ein siebter Schritt der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens; und FIG. 12 shows a seventh step of the preferred embodiment of the method according to the invention; FIG. and
Fig. 13: ein achter Schritt der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungs¬ gemäßen mikrostrukturierten Formkörpers 01 in einer Schnittansicht. Der erfindungsgemäße mikrostrukturierte Formkörper 01 ist durch eine Folie aus Polycarbonat gebildet. Der mikro¬ strukturierte Formkörper 01 weist eine Makrostruktur 02 und Mikrostrukturen 03 auf. Die einzelnen Mikrostrukturen 03 bilden Kavitäten aus, die matrixförmig angeordnet sind. Die durch die Mikrostrukturen 03 gebildeten Kavitäten dienen der Kultivierung von biologischen Zellen. Die Makrostruktur 02 führt dazu, dass der Bereich der Mikrostrukturen 03 versetzt angeordnet ist. Ein durch einen Kreis gekennzeichnetes Detail13 shows an eighth step of the preferred embodiment of the method according to the invention. Fig. 1 shows a preferred embodiment of a fiction, modern ¬ microstructured molded body 01 in a sectional view. The microstructured shaped body 01 according to the invention is formed by a film of polycarbonate. The micro-structured form ¬ body 01 has a macrostructure 02 and microstructures 03. The individual microstructures 03 form cavities which are arranged in the form of a matrix. The cavities formed by the microstructures 03 are used for the cultivation of biological cells. The macrostructure 02 leads to the area of the microstructures 03 being offset. A detail marked by a circle
06 des erfindungsgemäßen mikrostrukturierten Formkörpers 01 ist in Fig. 2 gezeigt. Der mikrostrukturierte Formkörper 01 weist außerhalb der Makrostruktur 02 und außerhalb der Mikro¬ strukturen 03 einen unverformten Bereich 07 auf. 06 of the microstructured shaped body 01 according to the invention is shown in FIG. 2. The microstructured mold body 01 has a non-deformed area 07 outside of the macrostructure 02 and outside the micro ¬ structures 03.
Fig. 2 zeigt das Detail 06 des in Fig. 1 gezeigten mikrostrukturierten Formkörpers 01. Im unverformten Bereich 07 weist die den mikrostrukturierten Formkörper 01 bildende Folie eine Dicke von etwa 100 ym auf. Die Folie 01 ist durch die Makro- struktur 02 und durch die die Mikrostrukturen 03 bildendenFIG. 2 shows the detail 06 of the microstructured shaped body 01 shown in FIG. 1. In the undeformed area 07, the film forming the microstructured shaped body 01 has a thickness of approximately 100 μm. The film 01 is formed by the macrostructure 02 and by the microstructures 03 forming
Kavitäten verstreckt, wodurch die Dicke der Folie 01 beginnend von dem unverformten Bereich 07 über die Makrostruktur 02 bis in die Kavitäten 03 hinein kontinuierlich abnimmt. In einem unteren Bereich 08 der gezeigten Kavität 03, welcher zur Cavities stretched, whereby the thickness of the film 01, starting from the undeformed area 07 on the macrostructure 02 to into the cavities 03 continuously decreases. In a lower region 08 of the cavity 03 shown, which for
Veranschaulichung durch eine schraffierte Fläche markiert ist, beträgt die Dicke der Folie 01 nur einen Bruchteil der Dicke der Folie 01 im unverformten Bereich 07. Illustrated by a hatched area, the thickness of the film 01 is only a fraction of the thickness of the film 01 in the undeformed area 07th
Fig. 3 zeigt die in Fig. 2 gezeigte Mikrostruktur 03 in einer weiteren Detailansicht. Die Dicke der Folie 01 nimmt auch noch innerhalb der Kavität 03 deutlich ab. Ein durch einen Kreis markierter Bereich 09 der Kavität 03 ist im Detail in Fig. 4 gezeigt. Ein durch einen Kreis markierter Bereich 11 der Kavität 03 ist im Detail in Fig. 5 gezeigt. FIG. 3 shows the microstructure 03 shown in FIG. 2 in a further detailed view. The thickness of the film 01 also decreases significantly even within the cavity 03. An area 09 of the cavity 03 marked by a circle is shown in detail in FIG. 4. A region 11 of the cavity 03 marked by a circle is shown in detail in FIG. 5.
Fig. 4 zeigt den Bereich 09 der in Fig. 3 gezeigten Kavität 03 im Detail. Die Folie 01 ist in einem Bereich der Kavität 03 imFIG. 4 shows the region 09 of the cavity 03 shown in FIG. 3 in detail. The film 01 is in a region of the cavity 03 in
Schnitt gezeigt, in welchem die Dicke der Folie 01 minimal ist. In diesem Bereich weist die Folie 01 eine Vielzahl an Poren 12 auf. Die Poren 12 können beispielsweise dem Durchlass von Gasen oder Flüssigkeiten dienen. Die Poren 12 weisen einen Durchmesser von etwa 2 ym auf. Section shown in which the thickness of the film 01 is minimal. In this area, the film 01 has a plurality of pores 12. The pores 12 may serve, for example, the passage of gases or liquids. The pores 12 have a diameter of about 2 ym.
Fig. 5 zeigt den Bereich 11 der in Fig. 3 gezeigten Kavität 03 im Detail. In dem Bereich 11 besitzt die Folie 01 eine in der Kavität 03 maximal auftretende Dicke. In dem Bereich 11 sind Krater 13 ausgebildet, welche durch Ansätze von Poren gebildet sind. Jedenfalls sind die Krater 13 nicht durchgängig, sodass Flüssigkeiten oder Gase, welche in die Krater 13 eintreten, nicht durch die Folie 01 gelangen können. Fig. 6 zeigt einen ersten Schritt einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines teilweise perforierten mikrostrukturierten Formkörpers. Im ersten Schritt der bevorzugten Ausführungsform des erfin- dungsgemäßen Verfahrens werden eine erste Formhälfte 21 und eine zweite Formhälfte 22 sowie eine verformbare Folie 23 bereitgestellt. Die ersten Formhälfte 21 und die zweite Form¬ hälfte 22 bestehen aus einem festen temperaturbeständigen Material, wie beispielsweise Glas oder Metall. Die erste Form¬ hälfte 21 weist gegenüber der Folie 23 eine Ausnehmung 24 auf, um einen Hohlraum zwischen der Folie 23 und der ersten Formhälfte 21 schaffen zu können. Dieser durch die Ausnehmung 24 gebildete Hohlraum kann mithilfe von Dichtelementen 26 gegenüber der Folie 23 abgedichtet werden. In der ersten Formhälfte 21 ist ein erster Kanal 27 ausgebildet, welcher vom äußeren der ersten Formhälfte 21 zur Ausnehmung 24 führt. Die zweite Formhälfte 22 weist eine durch eine Ausnehmung gebildete makrostrukturierte Hohlform 28 auf. Die makrostrukturierte Hohlform 28 weist im Wesentlichen die Form eines flachen FIG. 5 shows the region 11 of the cavity 03 shown in FIG. 3 in detail. In the area 11, the film 01 has a maximum thickness occurring in the cavity 03. In the region 11 craters 13 are formed, which are formed by projections of pores. In any case, the craters 13 are not continuous, so that liquids or gases which enter the craters 13 can not pass through the film 01. FIG. 6 shows a first step of a preferred embodiment of the method according to the invention for producing a partially perforated microstructured shaped body. In the first step of the preferred embodiment of the invention According to the invention, a first mold half 21 and a second mold half 22 and a deformable film 23 are provided. The first mold half 21 and the second mold ¬ half 22 are made of a solid temperature-resistant material, such as glass or metal. The first mold ¬ half 21 has opposite the film 23 has a recess 24 in order to create a cavity between the film 23 and the first mold half 21. This cavity formed by the recess 24 can be sealed with respect to the film 23 by means of sealing elements 26. In the first mold half 21, a first channel 27 is formed, which leads from the outer of the first mold half 21 to the recess 24. The second mold half 22 has a macrostructured hollow mold 28 formed by a recess. The macrostructured hollow mold 28 has essentially the shape of a flat
Quaders auf. Innerhalb der makrostrukturierte Hohlform 28, nämlich in einer Grundfläche der Quaderform der makrostrukturierte Hohlform 28 sind mikrostrukturierte Hohlformen 29 ausgebildet. Die makrostrukturierte Hohlform 28 und die mikro¬ strukturierten Hohlformen 29 bilden eine Negativform des herzustellenden mikrostrukturierten Formkörpers. Bei den mikrostrukturierten Hohlformen 29 handelt es sich um Vertiefungen mit einem Durchmesser von etwa 300 ym. Übliche Mikrostrukturen weisen Abmessungen im Bereich von einigen ym bis einigen mm auf. In der zweiten Formhälfte 22 ist ein zweiter Kanal 31 ausgebildet, welcher vom äußeren der zweiten Formhälfte 22 zu einem mit der Folie 23 in Kontakt tretenden Cuboid on. Within the macrostructured hollow mold 28, namely in a base area of the cuboid shape of the macrostructured hollow mold 28, microstructured hollow molds 29 are formed. The macro-structured hollow form 28 and the micro-structured ¬ molds 29 form a negative shape of the microstructured molding. The microstructured molds 29 are recesses with a diameter of about 300 ym. Typical microstructures have dimensions in the range of a few ym to a few mm. In the second mold half 22, a second channel 31 is formed, which from the outer of the second mold half 22 to one coming into contact with the film 23 in contact
Bereich der zweiten Formhälfte 22 führt. Area of the second mold half 22 leads.
Die Folie 23 besteht aus Polycarbonat . Als Material für die Folie 23 eignen sich auch andere thermoplastische Polymere. Fig. 7 zeigt einen zweiten Schritt der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die erste Formhälfte 21 und die zweite Formhälfte 22 werden mit der dazwi¬ schen angeordneten Folie 23 aufeinander zu gepresst. Hierdurch wird die Folie 23 gegen die Abdichtung 26 gepresst, wodurch in der Ausnehmung 24 ein abgedichteter Hohlraum entstanden ist. Über den Kanal 27 wird ein großer Unterdruck in dem in der Ausnehmung 24 gebildeten Hohlraum erzeugt, sodass dort ein technisches Vakuum vorhanden ist. In gleicher Weise wird über den zweiten Kanal 31 ein großer Unterdruck zwischen der zweiten Formhälfte 22 und der Folie 23 geschaffen, wodurch in der durch eine Ausnehmung gebildeten Makrostruktur 28 ebenfalls ein technisches Vakuum vorhanden ist. Die erste Formhälfte 21 und die zweite Formhälfte 22 werden erwärmt, wodurch auch die Folie 23 erwärmt wird. The film 23 is made of polycarbonate. As a material for the film 23, other thermoplastic polymers are suitable. Fig. 7 shows a second step of the preferred embodiment of the method according to the invention. The first mold half 21 and the second mold half 22 to be pressed against each other with the rule ¬ Between the seats arranged foil 23rd As a result, the film 23 is pressed against the seal 26, whereby in the recess 24, a sealed cavity is formed. Via the channel 27, a large negative pressure is generated in the cavity formed in the recess 24, so that there is a technical vacuum exists. In the same way, a large negative pressure between the second mold half 22 and the film 23 is created via the second channel 31, whereby in the macrostructure 28 formed by a recess also a technical vacuum is present. The first mold half 21 and the second mold half 22 are heated, whereby the film 23 is heated.
Fig. 8 zeigt einen dritten Schritt der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Durch das Erwärmen der ersten Formhälfte 21 und der zweiten Formhälfte 22 hat dieFig. 8 shows a third step of the preferred embodiment of the method according to the invention. By heating the first mold half 21 and the second mold half 22 has the
Folie 23 eine Temperatur erreicht, welche über der Glasüber¬ gangstemperatur des Polycarbonats von etwa 160°C liegt. Die Folie 23 ist damit in einen fließfähigen Zustand überführt. Das zuvor in dem durch die Ausnehmung 24 gebildeten Hohlraum vorhandene technische Vakuum ist nunmehr abgebaut und statt¬ dessen wird durch den ersten Kanal 27 ein Gasstrom in den durch die Ausnehmung 24 gebildeten Hohlraum geleitet, welcher einen hohen dynamischen Druck aufweist. Hierdurch wirkt auf die Folie 23 ein Druckimpuls, welcher über eine Zeitdauer von einigen Sekunden aufrechterhalten wird. Der Druckimpuls führt dazu, dass die Folie 23 in Richtung der makrostrukturierten Hohlform 28 und in Richtung der mikrostrukturierte Hohlformen 29 gepresst wird. Fig. 9 zeigt einen vierten Schritt der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Nachdem der über den ersten Kanal 27 eingeleitete Gasstrom dazu geführt hat, dass ein Druckimpuls über mehrere Sekunden auf die Folie 23 wirkte, wurde die Folie 23 vollständig durch die makrostruktu¬ rierte Hohlform 28 und durch die mikrostrukturierten Hohlformen 29 ausgeformt. Die Folie 23 hat nunmehr vollständig die Form der zweiten Formhälfte 22 angenommen. Film 23 reaches a temperature which is above the glass transition temperature of the polycarbonate ¬ of about 160 ° C. The film 23 is thus converted into a flowable state. The previously existing in the cavity formed by the recess 24 technical vacuum is now degraded and instead of ¬ a gas stream is passed through the first channel 27 into the cavity formed by the recess 24, which has a high dynamic pressure. As a result, acts on the film 23, a pressure pulse, which is maintained over a period of a few seconds. The pressure impulse causes the film 23 to be pressed in the direction of the macrostructured hollow mold 28 and in the direction of the microstructured hollow molds 29. Fig. 9 shows a fourth step of the preferred embodiment of the method according to the invention. After the introduced via the first channel 27 the gas stream has led to a pressure pulse had a period of several seconds on the film 23, the film was completely formed by the makrostruktu ¬ tured cavity mold 28 and through the micro-structured hollow molds 29 23rd The film 23 has now completely adopted the shape of the second mold half 22.
Nachdem die Folie 23 vollständig ausgeformt wurde, werden die erste Formhälfte 21 und die zweite Formhälfte 22 abgekühlt, beispielsweise dadurch, dass keine weitere Wärme zugeführt wird. Die erste Formhälfte 21 und die zweite Formhälfte 22 können zum Zwecke des Abkühlens der Umgebungstemperatur oder auch einem Kühlmittel ausgesetzt werden. After the film 23 has been completely formed, the first mold half 21 and the second mold half 22 are cooled, for example by no further heat being supplied. The first mold half 21 and the second mold half 22 may be exposed to ambient temperature or to a coolant for the purpose of cooling.
Fig. 10 zeigt einen fünften Schritt der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Der über den ersten Kanal 27 eingeleitete Gasstrom wurde eingestellt. Über den ersten Kanal 27 und über den zweiten Kanal 31 erfolgt nunmehr eine Belüftung, wodurch das Abkühlen der ersten Formhälfte 21, der zweiten Formhälfte 22 und der Folie 23 10 shows a fifth step of the preferred embodiment of the method according to the invention. The introduced via the first channel 27 gas flow was adjusted. Via the first channel 27 and via the second channel 31 is now aeration, whereby the cooling of the first mold half 21, the second mold half 22 and the film 23rd
beschleunigt wird. is accelerated.
Fig. 11 zeigt einen sechsten Schritt der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die erste Formhälfte 21 und die zweite Formhälfte 22 werden voneinander getrennt, sodass die ausgeformte Folie 23 entnommen werden kann. Die ausgeformte Folie 23 hat nunmehr eine Temperatur erreicht, die unter der Glasübergangstemperatur liegt, sodass eine plastische Verformung der Folie 23 vorliegt. Die Folie 23 weist nunmehr eine Makrostruktur 32 und Mikrostrukturen 33 auf . Fig. 11 shows a sixth step of the preferred embodiment of the method according to the invention. The first mold half 21 and the second mold half 22 are separated from each other, so that the formed film 23 can be removed. The formed film 23 has now reached a temperature which is below the glass transition temperature, so that a plastic deformation of the film 23 is present. The film 23 now has a macrostructure 32 and microstructures 33.
Um das Herausnehmen der ausgeformten Folie 23 zu erleichtern, kann, nachdem die erste Formhälfte 21 von der zweiten Formhälfte 22 entfernt wurde, ein leichter Gasdruck über den zweiten Kanal 31 geleitet werden, sodass die ausgeformte Folie 23 von der zweiten Formhälfte 22 weggepresst wird. Auch kann die Folie 23 in einen Spannrahmen (nicht gezeigt) eingespannt sein, wodurch die Entnahme aus der ersten Formhälfte 21 und aus der zweiten Formhälfte 22 vereinfacht ist. To facilitate removal of the formed film 23, after the first mold half 21 has been removed from the second mold half 22, a slight gas pressure may be passed over the second channel 31 such that the formed film 23 is pressed away from the second mold half 22. Also, the film 23 can be clamped in a clamping frame (not shown), whereby the removal of the first mold half 21 and the second mold half 22 is simplified.
Die in den Figuren 6 bis 11 gezeigten Schritte des erfindungs¬ gemäßen Verfahrens können alternativ auch in einem so genann- ten Roll-to-Roll-Betrieb organisiert werden. Eine die Folie 23 aufnehmende Rolle (nicht gezeigt) weist hierfür bevorzugt Abstandshalter auf, um eine Zerstörung der Mikrostrukturen 33 zu verhindern, wenn die Folie 23 aufgerollt wird. Fig. 12 zeigt einen siebten Schritt der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Bei diesem Schritt werden die Mikrostrukturen 33 der Folie 23 einer Schwerionen- strahlung 34 ausgesetzt. Hierfür eignet sich beispielsweise ein Synchrotron (nicht gezeigt) , aus welchem Schwerionen, insbesondere Goldionen in einem definierten Winkel auf dieThe steps of the method according ¬ invention shown in Figures 6 to 11 may alternatively be organized in a so-called roll-to-roll operation. A film receiving roll (not shown) preferably has spacers therefor to prevent destruction of the microstructures 33 when the film 23 is rolled up. Fig. 12 shows a seventh step of the preferred embodiment of the method according to the invention. In this step, the microstructures 33 of the film 23 are exposed to heavy ion radiation 34. For this purpose, for example, a synchrotron (not shown) from which heavy ions, in particular gold ions at a defined angle to the
Mikrostrukturen 33 geschossen werden können. Die Schwerionen der Schwerionenstrahlung 34 verfügen über eine diskrete Energie, die es ihnen erlaubt, ein Hindernis mit einer diskreten Dicke zu durchdringen. Ist die Dicke des Hindernisses zu groß, treten die Schwerionen nicht durch das Material hindurch. Die durch die Mikrostrukturen 33 der Folie 23 hindurch tretenden Schwerionen zerstören die Kristallstruktur des Polycarbonats auf den Bahnen der Schwerionen. Teilbereiche der Mikrostruktu- ren 33, die eine größere Dicke aufweisen, werden von den Microstructures 33 can be shot. The heavy ions of heavy ion radiation 34 have a discrete energy that allows them to penetrate an obstacle of discrete thickness. If the thickness of the obstacle is too large, the heavy ions will not pass through the material. The heavy ions passing through the microstructures 33 of the film 23 destroy the crystal structure of the polycarbonate on the tracks of heavy ions. Subareas of the microstructure Ren 33, which have a greater thickness, are of the
Schwerionen nicht durchdrungen. Heavy ions not penetrated.
Die Mikrostrukturen 33 der Folie 23 sind mit einer Maske 36 bedeckt, sodass die Schwerionen der Schwerionenstrahlung 34 nur ausgewählte Teilbereiche der Mikrostrukturen 33 erreichen. Die Maske 36 ist für das erfindungsgemäße Verfahren nicht unbedingt erforderlich. Mithilfe der Maske 36 können die The microstructures 33 of the film 23 are covered with a mask 36, so that the heavy ions of the heavy ion radiation 34 only reach selected subregions of the microstructures 33. The mask 36 is not absolutely necessary for the method according to the invention. Using the mask 36, the
Krater 13 (gezeigt in Fig. 5) in den Teilbereichen der Folie 23, welche eine größere Dicke aufweisen, vermieden werden. Crater 13 (shown in Fig. 5) in the portions of the film 23, which have a greater thickness can be avoided.
Fig. 13 zeigt einen achten Schritt der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die ausgeformte und mit Schwerionen bestrahlte Folie 23 wird in ein Ätzbad 37 gelegt. Als Flüssigkeit für das Ätzbad 37 eignet sich Fig. 13 shows an eighth step of the preferred embodiment of the method according to the invention. The molded film 23 irradiated with heavy ions is placed in an etching bath 37. As a liquid for the etching 37 is suitable
beispielsweise eine 5-molare Natriumlauge mit 10% Methanol, welche auf eine Temperatur von 45°C erhitzt wurde. An denjeni¬ gen Stellen der Folie 23, die von den Schwerionen der Schwerionenstrahlung 34 (gezeigt in Fig. 12) durchschossen wurden, entstehen durchgängige Poren 12 (gezeigt in Fig. 4) . Die Größe der Poren 12 kann über die Ätzzeit eingestellt werden. For example, a 5 molar sodium hydroxide with 10% methanol, which was heated to a temperature of 45 ° C. An denjeni ¬ gen areas of the film 23 that have been shot through (shown in Fig. 12) 34 of the heavy ions of heavy ion irradiation, continuous pores are formed 12 (shown in Fig. 4). The size of the pores 12 can be adjusted via the etching time.
Beispielsweise beträgt der Durchmesser der Poren 12 ca. 2 ym nach einer Ätzzeit von 30 Minuten. Abschließend ist die ausgeformte und geätzte Folie 23 aus demFor example, the diameter of the pores 12 is about 2 ym after an etching time of 30 minutes. Finally, the formed and etched foil 23 is made of
Ätzbad 37 herauszunehmen und zu spülen. Es liegt nunmehr ein teilweise perforierter mikrostrukturierter Formkörper vor, welcher durch die Folie 23 gebildet wird. Bezugszeichenliste Remove etching bath 37 and rinse. There is now a partially perforated microstructured shaped body, which is formed by the film 23. LIST OF REFERENCE NUMBERS
01 mikrostrukturierter Formkörper (Folie)01 microstructured shaped body (foil)
02 Makrostruktur 02 Macrostructure
03 Mikrostruktur (Kavitäten)  03 microstructure (cavities)
04  04
05  05
06 Detail  06 detail
07 unverformter Bereich  07 undeformed area
08 unterer Bereich der Kavität  08 lower area of the cavity
09 Bereich mit minimaler Dicke  09 area with minimum thickness
10  10
11 Bereich mit maximaler Dicke  11 area with maximum thickness
12 Poren  12 pores
13 Krater  13 craters
21 erste Formhälfte  21 first half of the mold
22 zweite Formhälfte  22 second mold half
23 Folie (mikrostrukturierter Formkörper) 24 Ausnehmung  23 foil (microstructured shaped body) 24 recess
25  25
26 Dichtelemente  26 sealing elements
27 erster Kanal  27 first channel
28 makrostrukturierte Hohlform  28 macrostructured mold
29 mikrostrukturierte Hohlformen  29 microstructured molds
30  30
31 zweiter Kanal  31 second channel
32 Makrostruktur  32 macrostructure
33 Mikrostrukturen  33 microstructures
34 Schwerionenstrahlung  34 heavy ion radiation
35  35
36 Maske  36 mask
37 Ätzbad  37 etching bath

Claims

Patentansprüche  claims
1. Verfahren zur Herstellung eines teilweise perforierten 1. Process for the preparation of a partially perforated
mikrostrukturierten Formkörpers (Ol; 23), die folgenden Schritte umfassend:  microstructured shaped body (Ol; 23) comprising the following steps:
- Bereitstellen einer verformbaren Folie (Ol; 23);  - Providing a deformable film (Ol; 23);
- partielles Verstrecken der Folie (Ol; 23), wodurch  - Partially stretching the film (Ol; 23), whereby
verdünnte Verstreckungsbereiche (02; 03; 32; 33) der Folie (01; 23) entstehen und unverformte Bereiche (07) der Folie (01; 23) erhalten bleiben;  thinned draw areas (02, 03, 32, 33) of the film (01, 23) are formed and undeformed areas (07) of the film (01, 23) are preserved;
- Ausformen von Mikrostrukturen (03; 33) in zumindest  - Forming of microstructures (03, 33) in at least
einigen der verdünnten Verstreckungsbereiche (02; 03; 32; 33) der Folie (01; 23); und  some of the thinned draw areas (02, 03, 32, 33) of the film (01, 23); and
- Erzeugen von Poren (12) in zumindest einem der verdünnten Verstreckungsbereiche (03; 33) der Folie (01; 23), wobei zumindest einige der unverformten Bereiche (07) der Folie (01; 23) undurchlässig bleiben.  - Producing pores (12) in at least one of the thinned draw areas (03; 33) of the film (01; 23), wherein at least some of the undeformed areas (07) of the film (01; 23) remain impermeable.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Erzeugen der Poren (12) in dem zumindest einen der 2. The method according to claim 1, characterized in that generating the pores (12) in the at least one of
verdünnten Verstreckungsbereiche (03; 33) dadurch erfolgt, dass ein Perforationsverfahren zur Erzeugung von Poren (12) auf zumindest einige der unverformten Bereiche (07) und auf zumindest einige der verdünnten Verstreckungsbereiche (02; 03; 32; 33) der Folie (01; 23) angewendet wird, wobei  in that a perforation method for producing pores (12) is applied to at least some of the undeformed regions (07) and to at least some of the thinned draw regions (02; 03; 32; 33) of the film (01; 23) is applied, wherein
Parameter des Perforationsverfahrens so bemessen werden, dass Poren (12) in den unverformten Bereichen (07) nicht entstehen . Parameters of the perforation method are dimensioned so that pores (12) do not arise in the undeformed areas (07).
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Perforationsverfahren die folgenden Teilschritte umfasst:3. The method according to claim 2, characterized in that the perforation method comprises the following substeps:
- Bestrahlen der einigen der unverformten Bereiche (07) und den einigen der verdünnten Verstreckungsbereiche (02; 03; 32; 33) der Folie (01; 23) mit einer - Irradiating the some of the undeformed areas (07) and the some of the thinned drawing areas (02, 03, 32, 33) of the film (01, 23) with a
ionisierenden Strahlung (34) zur Erzeugung von  ionizing radiation (34) for generating
Ionendurchschüssen in der Folie (01; 23), wobei die Intensität der ionisierenden Strahlung (34) so bemessen wird, dass nur in den der Bestrahlung (34) ausgesetzten verdünnten Verstreckungsbereichen (03; 33)  Iondurchschüssen in the film (01, 23), wherein the intensity of the ionizing radiation (34) is dimensioned so that only in the irradiation (34) exposed dilute stretching regions (03, 33)
Ionendurchschüsse entstehen; und  Ion penetration occurs; and
- Ätzen der Folie, wodurch aus den Ionendurchschüssen  - Etching the foil, resulting in the ion shots
durchgängige Poren (12) entstehen.  continuous pores (12) arise.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass beim Bestrahlen der Folie (01; 23) diese mit einer Maske (36) bedeckt wird. 4. The method according to claim 3, characterized in that when irradiating the film (01, 23), this is covered with a mask (36).
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized
gekennzeichnet, dass das partielle Verstrecken und das Ausformen der Mikrostrukturen (03; 33) die folgenden  characterized in that the partial stretching and shaping of the microstructures (03; 33) are the following
Teilschritte umfasst:  Sub-steps includes:
- Verwenden eines Thermoplasts als Material für die Folie (01; 23);  - Using a thermoplastic as a material for the film (01, 23);
- Einlegen der Folie (01; 23) zwischen eine erste  - Inserting the film (01, 23) between a first
Formhälfte (21) und eine zweite Formhälfte (22), wobei die zweite Formhälfte (22) eine makrostrukturierte  Mold half (21) and a second mold half (22), wherein the second mold half (22) has a macrostructured
Hohlform (28) aufweist, in welcher mikrostrukturierte Hohlformen (29) ausgebildet sind;  Hollow mold (28), in which microstructured molds (29) are formed;
- Abdichten der ersten Formhälfte (21) gegenüber der Folie (01; 23); - Zusammenpressen der ersten Formhälfte (21) und der zweiten Formhälfte (22) mit der dazwischen befindlichen Folie (Ol; 23); - Sealing the first mold half (21) relative to the film (01, 23); - compressing the first mold half (21) and the second mold half (22) with the film (Ol; 23) therebetween;
- Erwärmen der Folie (Ol; 23) bis mindestens zu einer  - Heating the film (Ol; 23) to at least one
Glasübergangstemperatur des Thermoplasts;  Glass transition temperature of the thermoplastic;
- Erzeugen eines Überdruckes zwischen der ersten  - Generating an overpressure between the first
Formhälfte (21) und der Folie (Ol; 23), wodurch die Folie (Ol; 23) in die makrostrukturierte Hohlform (28) und in die mikrostrukturierten Hohlformen (29) gepresst und gleichzeitig verstreckt wird; und  Mold half (21) and the film (Ol; 23), whereby the film (Ol; 23) in the macrostructured mold (28) and in the microstructured molds (29) is pressed and simultaneously stretched; and
- Abkühlen der Folie (01; 23) .  - cooling the film (01, 23).
Mikrostrukturierter Formkörper (01; 23), umfassend eine Folie (01; 23), die in unverformte Bereiche (07) und verdünnte Verstreckungsbereiche (02; 03; 32; 33) geteilt ist, wobei zumindest in einigen der verdünnten A microstructured molding (01; 23) comprising a film (01; 23) divided into undeformed regions (07) and thinned orientation regions (02; 03; 32; 33), at least some of which are thinned
Verstreckungsbereichen (03; 33) Mikrostrukturen (03; 33) ausgebildet sind, wobei Poren (12) zumindest in einem der verdünnten Verstreckungsbereiche (03; 33) ausgebildet sind, und wobei zumindest einige der unverformten Bereiche (07) undurchlässig sind. Drawing areas (03; 33), wherein pores (12) are formed in at least one of the thinned drawing areas (03; 33), and wherein at least some of the undeformed areas (07) are impermeable.
Mikrostrukturierter Formkörper (01; 23) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdünnung in den Verstreckungsbereichen (02; 03; 32; 33) der Folie (01; 23) beginnend an Rändern der unverformten Bereiche (07) bis die Mikrostrukturen (03; 33) zunehmend ausgebildet ist, wobei die Poren (12) nur in Regionen (08) der verdünnten Verstreckungsbereiche (03; 33) vorhanden sind, die eine Dicke aufweisen, die kleiner als eine Grenzdicke ist. Microstructured shaped body (01; 23) according to claim 6, characterized in that the dilution in the stretching regions (02; 03; 32; 33) of the film (01; 23) begins at edges of the undeformed regions (07) until the microstructures (03 33), the pores (12) being present only in regions (08) of the thinned draw regions (03; 33) having a thickness that is less than a limit thickness.
8. Mikrostrukturierter Formkörper (Ol; 23) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass einige Teilbereiche (08) der Mikrostrukturen (03; 33) eine Dicke aufweisen, die kleiner als die Grenzdicke ist, wobei andere Teilbereiche (11) der Mikrostrukturen (03; 33) eine Dicke aufweisen, die 8. Microstructured shaped body (Ol; 23) according to claim 7, characterized in that some subregions (08) of the microstructures (03; 33) have a thickness which is smaller than the limit thickness, whereby other subregions (11) of the microstructures (03 33) have a thickness which
mindestens so groß wie die Grenzdicke ist.  at least as large as the limit thickness.
9. Mikrostrukturierter Formkörper (01; 23) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Teilbereiche der 9. Microstructured shaped body (01; 23) according to claim 8, characterized in that subregions of the
Mikrostrukturen (03; 33), die durch andere Teilbereiche der Mikrostrukturen (03; 33) verdeckt sind, undurchlässig sind.  Microstructures (03, 33), which are covered by other portions of the microstructures (03, 33) are impermeable.
10. Mikrostrukturierter Formkörper (01; 23) nach einem der 10. Microstructured shaped body (01, 23) according to one of
Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die  Claims 6 to 9, characterized in that the
verdünnten Verstreckungsbereiche (02; 03; 32; 33) in einer Makrostruktur (02; 32) der Folie (01; 23) ausgebildet sind.  thinned draw regions (02, 03, 32, 33) are formed in a macrostructure (02, 32) of the film (01, 23).
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