WO2006097307A1 - Verfahrenstechnisches funktionselement aus einem folienstapel - Google Patents

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Thomas Bieber
Rolf Dahlbeck
Marcel Dierselhuis
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Definitions

  • the invention relates to a process-engineering functional element (so-called "unit operation") comprising a stack of films or plates provided with microstructures, in particular a microrealctor for chemical, pharmaceutical or biotechnological processes Reactor building block, but also includes z.
  • a process-engineering functional element comprising a stack of films or plates provided with microstructures, in particular a microrealctor for chemical, pharmaceutical or biotechnological processes Reactor building block, but also includes z.
  • heat exchangers heaters, mixers, separators or combined miniaturized operational elements, d. H. Combinations of z.
  • the function of these operating elements is monitored by integrated or external sensors (eg flow sensors, temperature sensors, pressure sensors, pH sensors, conductivity sensors, turbidity sensors, particle sensors) and controlled by integrated or external actuators (eg valves).
  • DE 199 59 249 A 1 describes films which are stacked on top of each other and strongly pressed together. A fluidic seal between the foils is achieved by appropriate fit; sometimes. In addition, a graphite foil seal or an inserted sealing element is used. According to DE 197 46 583 A1, the fluidic sealing takes place by compressing the finely machined surfaces and / or seals, for example O-ring seals or flat gaskets.
  • These processes have the disadvantage that either the sealing effect in the case of gases, in particular in the case of small molecule size or in the case of low-viscosity liquids (eg pentane, dimethyl ether, dichloromethane), is insufficient, especially at relatively high pressures, or that complicated positioning of the Sealing elements is necessary.
  • the films or plates are not protected against aggressive media.
  • Correspondingly resistant materials eg Hastelloy or tantalum
  • have to be produced in an expensive and expensive process eg laser trulcturization, micro-milling or eroding.
  • a surface seal is applied to a wafer by a screen printing method and / or stencil printing method and / or dispensing method.
  • These thick-film methods are not suitable for microreactors with structure sizes of the order of 10 ⁇ m.
  • no thin layers can be applied with these methods, in particular no geometry coating can be achieved, ie the microstructures are "washed out”.
  • the invention is therefore based on the object to realize a cost-effective seal between the films and at the same time to ensure protection of the stacked films or plates against aggressive media.
  • the thin-film coating between the individual films achieves a reliable seal and, by forming the thin-film coating into the microstructures, at the same time protection of the film material against aggressive media is ensured.
  • hydrophobic or hydrophilic eg., By an appropriate plasma treatment
  • the object of the invention is also to solve the problem of providing a process-engineering functional element with films having particularly fine mileage structures (eg less than 50 ⁇ m) with a high aspect ratio without the need for expensive microstructures (eg the LIGA process) have to.
  • the thin film coating 2 advantageously consists of an organic, in particular a high molecular weight organic compound, or of an inorganic compound.
  • the thin-film coating consists in particular of poly-para-xylylene, (-CH 2 -C 6 BU-CH 2 -) ,!
  • a part of the aryl body means, for example, 10%, 50% or 90% of the aryl body, wherein the substitution content can be adjusted continuously from 0% to 100%.
  • This coating is characterized by the fulfillment of the given task because, depending on the substitution or surface treatment, it has a profile-maintaining and uniform layer thickness, allows layer thicknesses of 10 .mu.m and less, o pinhole is free, o is biocompatible, o is a very allows good coating of small spaces, o has very good lubricity properties, o has good thermal stability, o serves as a gas barrier, o strong resistance to most aggressive chemicals (eg
  • Acids, bases and solvents o can exhibit both hydrophobic or hydrophilic properties and o due to the mechanical and elastic properties at the same time as
  • the thin film coatings are polytetrafluoroethylene (PTFE), a polysiloxane, or graphite.
  • Fig. 4 shows the arrangement of a thin-film temperature sensor
  • Fig. 5 in a view corresponding to Fig. 1 shows a modified embodiment.
  • FIG. 1 schematically shows a thin-film coating 2 on a structured film 1.
  • a process-technical functional element results by stacking a plurality of identically and / or differently structured films or plates 1 one above the other.
  • This foil or plate stack 4 is z. B. in a housing of a Prozeßleitmoduls 7 used, as is known from DE 10 2004 037 059.1.
  • the thin film coating 2 extends in the embodiment according to Fig. 1 over the entire surface of the film 1 including the Mikrostrulcturen Ia 5 so that the material of the film 1 completely from the thin film coating 2 is wrapped. On the top and bottom of the film 1, this results in a sealing effect between the stacked films through the thin film coating 2 and by surrounding the Milcrostrulcturen by the thin film coating effective protection of the material of the film 1 is achieved against aggressive media flowing through the Milcro strig , As a foil or plate material, a simple, easy-to-pattern stainless steel can be used because the coating 2 effectively prevents attack by aggressive media on the film or plate material. However, it is also possible to use titanium, glass or ceramic material for the plates 1, but these materials are more difficult to structure to form the microstructures. The coating 2 makes it possible to use an easily etchable material for the sheets or plates 1 which is not corrosion resistant.
  • the foil or plate stack 4 in FIG. 2 is fixed in the housing 7 via a pressing device, so that a fluid-tight connection between the individual foils or plates 1 on the one hand and between the foil or plate stack 4 and the housing 7 on the other hand arises.
  • a pressing device an eccentric lever 5 is shown in Fig. 2, which acts on a stamp 6 on the foil or plate stack 4. Die AusNFung 5 ist in Fig. 2 hinder. But other pressing devices are possible, such. As frames, brackets or compression via screw.
  • the individual films or plates 1 are stacked and guided via fixing elements.
  • 3 shows by way of example the use of fixing pins 8.
  • These fixing pins 8 are dimensioned such that the individual foils or plates guided by the pins 8 can be pulled apart in the stacking direction without losing their association with one another. In this form they can be conveniently subjected to cleaning, for example in a medium with ultrasound treatment.
  • the foil or plate stacks 4 can also be used without an additional housing.
  • the thin-film coating 2 can simultaneously serve as the base layer for a further coating 3 (eg polytetrafluoroethylene), as shown in FIG entire surface of the thin-film coating 2 extends, so also in the MiloOsfrukturen Ia, the Mil ⁇ o Jardin are covered over the entire surface.
  • a further coating 3 eg polytetrafluoroethylene
  • the thin film coating 2 is additionally or exclusively used to geometrically reduce the Milrostrulcturen Ia. It is very complicated and inexpensive methods (eg., Wet chemical etching) not possible to produce fine microstructures having a channel width less than 50 microns at a Channel depth greater than 100 microns have. As FIG. 1 shows schematically, the coating 2 is applied in such a way that the coarser microstructures are reproduced exactly by the coating. This results in a true-to-angle coating of the structures.
  • the thin-film coating 2 is used in order to protect sensor elements or actuator elements embedded in the milieu structure against aggressive media flowing through the microstructures. In this way, these elements can come into much closer contact with the medium. Therefore, the temperature of a medium can be measured much more accurately and with higher dynamics than with a temperature sensor mounted outside the fluid channel.
  • FIG. 4 shows the positioning of a thin-film temperature sensor 9 embedded in the film 1 under the thin-layer coating 2.
  • B. heating elements are installed in microreactors.
  • the thin film coating 2 other than the CVD method may be sputtering, plasma or vapor deposition or plasma polymerization or combinations of these methods.
  • the sol-gel method is suitable.
  • FIG. 5 shows an embodiment in which the thin-film coating 2 is applied only on one side of the film 1 such that the thin-film coating 2 extends from the coated side into the microstructures 1a and also the surfaces of the films perpendicular to or offset from the coating planes Microstructures covers.
  • a layer of the thin-film coating 2 forms a seal between the individual sheets 1 and protects their material in that the sheet material is surrounded on all sides by the protective thin-film coating 2 by the stacking.
  • the thin-film coating 2 is applied by one of the methods mentioned, even microstructures which have undercuts can be covered over the whole area.
  • the application of the thin film coating is according to the invention also used to reduce the dimensions of Milro Modellen in films or plates in a cost effective manner.
  • a conformal, ie the microstructure imaging thin film coating is applied to the microstructures.
  • This type of diminution of the dimensions of microstructures can also regardless of the structure of procedural functional elements on films or plates or other components, such as a microreactor made.
  • the application of the coating 2 to reduce the fluidic channels of the microstructures can also be used with a corrosion-resistant material for the films or plates 1, which need no coating in terms of corrosion resistance.
  • the coating for reducing the size of the microstructures has the advantage that costly milk-correction processes do not have to be used, in particular in the case of materials which are difficult to etch.
  • the coating especially extremely small nozzle structures can be formed by the z. B. very fine emulsions can be produced.

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Abstract

Für ein verfahrenstechnisches Funktionselement, das aus einem Stapel von mit Mikrostrukturen versehenen Folien oder Platten ausgebildet ist, wird zumindest auf einer Seite der Folien eine Dünnfilmbeschichtung vorgesehen, die sich von der beschichteten Seite aus in die Mikrostrukturen hinein erstreckt, so dass die Dünnfilmbeschichtung sowohl eine Flächendichtung zwischen aufeinanderliegenden Folien bildet als auch eine Schutzschicht für das Material der Folien gegen aggressive Medien.

Description

Verfahrenstechnisches Funktionselement aus einem Folienstapel
Die Erfindung betrifft ein verfahrenstechnisches Funktionselement (sog. „unit Operation") aus einem Stapel von Folien oder Platten, die mit Mikrostrukturen versehen sind, insbesondere einen Mikrorealctor für chemische, pharmazeutische oder biotechnologische Prozesse. Dabei ist der Begriff „Mikroreaktor" nicht begrenzt auf einen Reaktorbaustein, sondern umfasst auch z. B. Wärmetauscher, Heizer, Mischer, Separatoren oder kombinierte miniaturisierte Operationselemente, d. h. Kombinationen aus z. B. Heizer, Mischer, Wärmetauscher, Reaktoren, Separatoren. Die Funktion dieser Operationselemente wird in diesem Zusammenhang durch integrierte oder externe Sensoren (z. B. Durchflusssensoren, Temperatursensoren, Drucksensoren, pH-Sensoren, Leitfähigkeitssensoren, Trübungssensoren, Partikelsensoren) überwacht und durch integrierte oder externe Aktoren (z. B. Ventile) gesteuert.
DE 199 59 249 A 1 beschreibt Folien, die aufeinander gestapelt und stark miteinander verpresst. Eine fluidische Abdichtung zwischen den Folien wird durch entsprechende Passung erreicht; ggfls. wird zusätzlich eine Graphitfoliendichtung oder ein eingeschobenes Dichtelement verwendet. Nach DE 197 46 583 A 1 erfolgt die fluidische Abdichtung durch Zusammenpressen der fein bearbeiteten Oberflächen und/oder Dichtungen, beispielsweise O- Ring-Dichtungen oder Flachdichtungen. Diese Verfahren weisen den Nachteil auf, dass entweder die Dichtwirkung bei Gasen, insbesondere bei kleiner Molekülgröße, bzw. bei niedrig viskosen Flüssigkeiten (z. B. Pentan, Dimethylether, Dichlormethan), gerade bei höheren Drücken ungenügend ist, oder dass eine aufwändige Positionierung der Dichtelemente notwendig ist. Zudem werden die Folien bzw. Platten nicht gegen aggressive Medien geschützt. Folien- bzw. Plattenmaterialien, die sich z. B. durch chemisches Ätzen leicht strukturieren lassen, sind aber auch anfällig gegen einen korrosiven Angriff von aggressiven Medien, wie sie in chemischen Prozessen häufig vorkommen. Entsprechend widerstandsfähige Materialien (z. B. Hastelloy oder Tantal) müssen hingegen in einem teuren und aufwändigen Verfahren (z. B. Laserstrulcturierung, Mikrofräsen oder Erodieren) hergestellt werden. In DE 102 03 212 A 1 wird eine Flächendichtung auf einen Wafer durch ein Siebdruckverfahren und/oder Schablonendruckverfahren und/oder Dispensierverfahren aufgebracht. Diese Dickschichtverfahren eignen sich nicht für Mikroreaktoren mit Strukturgrößen in der Größenordnung von 10 μm. Zudem können mit diesen Verfahren keine dünnen Schichten aufgebracht werden, insbesondere kann keine Geometrie Beschichtung erreicht werden, d. h. die Mikrostrukturen werden „verwaschen".
Alternative Verfahren zur fluidischen Abdichtung bestehen darin, die Folien bzw. Platten durch Diffusionslöten bzw. Diffusionsschweißen miteinander zu verbinden. Dies verhindert jedoch ein nachträgliches Trennen der Folien bzw. Platten z. B. zum Zwecke der Reinigung.
Der Erfindung liegt infolge dessen die Aufgabe zu Grunde, eine kostengünstige Abdichtung zwischen den Folien zu realisieren und gleichzeitig einen Schutz der gestapelten Folien bzw. Platten gegen aggressive Medien zu gewährleisten.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Anspruch 1 gelöst. Durch die Dünnfilmbeschichtung zwischen den einzelnen Folien wird eine zuverlässige Abdichtung erreicht und durch Ausbilden der Dünnfilmbeschichtung in die Mikrostrukturen hinein wird gleichzeitig ein Schutz des Folienmaterials gegen aggressive Medien gewährleistet.
Es ist möglich, die Oberfläche an verschiedene Anforderungen anzupassen, z. B. sie hydrophob bzw. hydrophil (z. B. durch eine entsprechende Plasmabehandlung) auszurüsten zum Vermeiden des Festsetzens von Feststoffablagerungen oder zur Verbesserung von Gleiteigenschaften der verwendeten Medien oder als biokompatible Beschichtung. Damit wird gleichzeitig erreicht, dass auch einfache und preiswert zu strukturierende Materialien für die Folien bzw. Platten verwendet werden können.
Zudem ist es möglich, die Beschichtung biokompatibel auszugestalten.
Mit der Erfindung soll zudem die Aufgabe gelöst werden, ein verfahrenstechnisches Funktionselement mit Folien mit besonders feinen Milαostrukturen (z. B. kleiner 50 μm) mit hohem Aspektverhältnis bereitzustellen, ohne dass aufwändige Mikrostrukturierungen (z. B. das LIGA- Verfahren) zur Anwendung kommen müssen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale in den Ansprüchen 10 und 11 gelöst. Aufgrund einer konformen Beschichtung können einfach herzustellende Strulcturabmessungen von größer als 50 μm kostengünstig auf Dimensionen von wesentlich weniger als 50 μm reduziert werden. Auf diese Weise können z. B. Düsenstrakturen für Milcroemulgator-Vorrichtungen erzeugt werden. Verwendung finden dünne Folien oder Platten, die bevorzugt durch ein Ätzverfahren mindestens auf einer Seite mit Mikrostrukturen versehen sind. Unter Milαostrukturen sind in diesem Zusammenhang Strukturen zu verstehen, die mindestens in einer Dimension kleiner als 1 mm sind. Diese Mikrostrukturen können insbesondere die Form von Kanälen, Bohrungen, Durchbrüchen oder Kammern haben und dienen der Handhabung von Fluiden. Fluide, wie sie in diesem Zusammenhang genannt werden, sind sehr weit zu verstehen und beschränken sich nicht nur auf Flüssigkeiten, sondern umfassen auch Gase, Emulsionen, Dispersionen, Mischungen der verschiedensten Art, mehrphasige Flüssigkeitssysteme, überkritische Medien etc..
Diese strukturierten Folien oder Platten werden mindestens auf einer Seite mit einer sich in die Mikrostrukturen hinein erstreckenden dünnen und flexiblen Beschichtung z. B. in einem CVD-Prozess (CVD: chemical vapor deposition) versehen. Die Dünnfilmbeschichtung 2 besteht vorteilhafterweise aus einer organischen, insbesondere einer hochmolekularen organischen Verbindung, oder aus einer anorganischen Verbindung. Die Dünnfilmbeschichtung besteht insbesondere aus Poly-para-Xylylen, (-CH2-C6BU-CH2-),!, oder substituiertem Poly-para-Xylylen, bei dem alle oder ein Teil der Methylengruppen ganz oder teilweise und/oder alle oder ein Teil der Arylkörper (-C6H4-) ganz oder teilweise substituiert sind (z. B. mit -F, -Cl, -NH2, -CH2NH2).
Ein Teil der Arylkörper meint z.B. 10%, 50% oder 90% der Arylkörper, wobei der Substitutionsanteil stufenlos von 0% bis 100 % eingestellt werden kann. Beispiel: Eine 10%- ige Substitution der Arylkörper mit Fluor (-F) bedeutet dann ((-CH2-C6H4-CH2-)X(-CH2- C6H3F-CH2-)y)n mit x=9 und y=l.
Diese Beschichtung zeichnet sich für die Erfüllung der gegebenen Aufgabe aus, weil sie je nach vorgenommener Substitution oder Oberflächenbehandlung o eine Profil erhaltende und gleichmäßige Schichtdicke aufweist, o Schichtdicken von 10 μm und kleiner ermöglicht, o Pinhole frei ist, o biokompatibel ist, o eine sehr gute Beschichtung von kleinen Zwischenräumen ermöglicht, o sehr gute Gleitfähigkeitseigenschaften besitzt, o eine gute thermische Stabilität besitzt, o als Gasbarriere dient, o eine starke Resistenz gegen die meisten aggressiven Chemikalien (z. B.
Säuren, Basen und Lösungsmittel) aufweist, o sowohl hydrophobe oder auch hydrophile Eigenschaften vorweisen kann und o aufgrund der mechanischen und elastischen Eigenschaften gleichzeitig als
Flächendichtung wirkt.
So ergibt beispielsweise eine teilweise Substitution der Arylkörper durch Aminogruppen (- NH2) oder aminogruppenhaltige Substituenten eine biokompatible Oberfläche.
In einer weiteren Ausführungsform bestehen die Dünnfilmbeschichtungen aus Polytetrafluoroethylen (PTFE), einem Polysiloxan oder Graphit.
Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 eine einzelne Folie mit Mikrostrulcturen im Querschnitt,
Fig.2 einen Folienstapel in einer Presseinrichtung,
Fig. 3 die Führung der Folien auf Fixierstiften,
Fig. 4 die Anordnung eines Dünnschicht-Temperatursensors, und
Fig. 5 in einer Ansicht entsprechend Fig. 1 eine abgewandelte Ausführungsform.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Dünnfilmbeschichtung 2 auf einer strukturierten Folie 1. Ein verfahrenstechnisches Funktionselement ergibt sich, indem mehrere gleichartig und/oder unterschiedlich strukturierten Folien oder Platten 1 übereinander gestapelt werden. Dieser Folien- bzw. Plattenstapel 4 wird z. B. in ein Gehäuse eines Prozessleitmoduls 7 eingesetzt, wie es aus DE 10 2004 037 059.1 bekannt ist.
Die Dünnfilmbeschichtung 2 erstreckt sich bei der Ausfuhrungsform nach Fig. 1 über die gesamte Oberfläche der Folie 1 einschließlich der Mikrostrulcturen Ia5 so dass das Material der Folie 1 vollständig von der Dünnfilmbeschichtung 2 umhüllt ist. Auf der Ober- und Unterseite der Folie 1 ergibt sich dadurch eine Abdichtwirkung zwischen den gestapelten Folien durch die Dünnfilmbeschichtung 2 und durch das Umschließen der Milcrostrulcturen durch die Dünnfilmbeschichtung wird ein wirksamer Schutz des Materials der Folie 1 gegen aggressiven Medien erreicht, das durch die Milcrostruktur strömt. Als Folien- oder Plattenmaterial kann ein einfacher, leicht zu strukturierender Edelstahl verwendet werden, weil die Beschichtung 2 einen Angriff von aggressiven Medien auf das Folien- oder Plattenmaterial wirksam verhindert. Es ist aber auch möglich, Titan, Glas oder keramisches Material für die Platten 1 zu verwenden, wobei aber diese Materialien zur Ausbildung der Mikrostrukturen schwieriger zu strukturieren sind. Die Beschichtung 2 ermöglicht, ein leicht zu ätzendes Material für die Folien oder Platten 1 zu verwenden, das nicht korrosionsbeständig ist.
Der Folien- bzw. Plattenstapel 4 in Fig. 2 wird über eine Pressvorrichtung in dem Gehäuse 7 fixiert, so dass eine fluiddichte Verbindung zwischen den einzelnen Folien oder Platten 1 einerseits und zwischen dem Folien- bzw. Plattenstapel 4 und dem Gehäuse 7 andererseits entsteht. Als Beispiel für eine Pressvorrichtung ist in Abb. 2 ein Excenterhebel 5 dargestellt, der über einen Stempel 6 auf den Folien- oder Plattenstapel 4 einwirkt. Aber auch andere Pressvorrichtungen sind möglich, wie z. B. Rahmen, Klammern oder eine Verpressung über Schraubverbindungen.
In vorteilhafter Weise werden die einzelnen Folien bzw. Platten 1 über Fixierelemente gestapelt und geführt. Fig. 3 zeigt in beispielhafter Weise die Verwendung von Fixierstiften 8. Diese Fixierstifte 8 sind derart dimensioniert, dass die einzelnen Folien bzw. Platten geführt von den Stiften 8 in Stapelrichtung auseinander gezogen werden können, ohne dass sie ihre Zuordnung zueinander verlieren. In dieser Form können sie komfortabel einer Reinigung unterzogen werden, beispielsweise in einem Medium mit Ultraschallbehandlung.
Vorteilhaft können die Folien- bzw. Plattenstapel 4 auch ohne ein zusätzliches Gehäuse verwendet werden.
Für die Anwendungen, in denen die Eigenschaften der Dünnfilmbeschichtung nicht ausreichen, kann in einer vorteilhaften Ausführungsform die Dünnfilmbeschichtung 2 zugleich als Basisschicht für eine weitere Beschichtung 3 dienen (z. B. Polytetrafluorethylen), wie in Fig. 1 gezeigt, die sich vorzugsweise über die gesamte Oberfläche der Dünnfilmbeschichtung 2 erstreckt, also auch in die MiloOsfrukturen Ia hinein, wobei die Milαostrukturen vollflächig abgedeckt werden.
Da mit den üblichen Ätzverfahren nur kleinste Milcrostrulcturabmessungen in der Größenordnung der Foliendicke möglich sind, wird die Dünnfilmbeschichtung 2 zusätzlich oder auch ausschließlich benutzt, um die Milcrostrulcturen Ia geometrisch zu verkleinern. Es ist sehr aufwendig und mit preiswerten Verfahren (z. B. nasschemischem Ätzen) nicht möglich, feine Mikrostrukturen herzustellen, die eine Kanalbreite kleiner als 50 μm bei einer Kanaltiefe von größer als 100 μm aufweisen. Wie Fig. 1 schematisch zeigt, wird die Beschichtung 2 so aufgebracht, dass die gröberen Mikrostrulcturen durch die Beschichtung exakt nachgebildet werden. Es ergibt sich eine winkelgetreue Beschichtung der Strukturen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird die Dünnfilmbeschichtung 2 verwendet, um in die Mil<xostruktur eingebettete Sensorelemente oder Aktorelemente gegen aggressive Medien zu schützen, die durch die Mikrostrulcturen fließen. Auf diese Weise können diese Elemente in einen wesentlich engeren Kontakt zum Medium kommen. Daher kann die Temperatur eines Mediums wesentlich genauer und mit einer höheren Dynamik gemessen werden als mit einem Temperatursensor, der außerhalb des Fluidkanals angebracht ist. Fig. 4 zeigt als Beispiel die Positionierung eines in die Folie 1 eingelassenen Dünnschicht- Temperatursensors 9 unter der Dünnschichtbeschichtung 2. In analoger Weise können auch z. B. Heizelemente in Mikroreaktoren eingebaut werden.
Weitere Verfahren zum Aufbringen der Dünnfilmbeschichtung 2 außer dem CVD-Verfahren, können Sputter-, Plasma- oder Aufdampfverfahren oder Plasmapolymerisationsverfahren sein oder Kombinationen dieser Verfahren. Zudem bietet sich das Sol-Gel-Verfahren an.
Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Dünnfilmbeschichtung 2 nur auf einer Seite der Folie 1 aufgebracht ist derart, dass sich die Dünnfilmbeschichtung 2 von der beschichteten Seite aus in die Mikrostrukturen Ia erstreckt und auch die senkrecht oder versetzt zu den Beschichtungsebenen liegenden Flächen der Mikrostrulcturen abdeckt. Wenn Folien dieser Art übereinander gestapelt werden, bildet eine Lage der Dünnfilmbeschichtung 2 eine Abdichtung zwischen den einzelnen Folien 1 und sie schützt deren Material dadurch, dass durch die Stapelung das Folienmaterial allseitig von der schützenden Dünnfilmbeschichtung 2 umgeben ist.
Dadurch, dass die Dünnfilmbeschichtung 2 durch eines der genannten Verfahren aufgebracht wird, können auch Mikrostrukturen vollflächig abgedeckt werden, die Hinterschneidungen aufweisen.
Das Aufbringen der Dünnfilmbeschichtung wird erfmdungsgemäß auch dazu eingesetzt, die Abmessungen von Milcrostrulcturen in Folien oder Platten auf kostengünstige Weise zu verringern. Hierbei wird unabhängig von der Beschichtung einer oder beider Seiten einer Folie durch eines der genannten Verfahren, wie beispielsweise durch Aufdampfen, eine konforme, d. h. die Mikrostrulctur abbildende Dünnfilmbeschichtung an den Mikrostrulcturen aufgebracht. Diese Art der Verringerung der Abmessungen von Milcrostrulcturen kann auch unabhängig von dem Aufbau von verfahrenstechnischen Funktionselementen an Folien oder Platten oder anderen Bauteilen, beispielsweise eines Mikroreaktors, vorgenommen werden.
Das Aufbringen der Beschichtung 2 zur Verkleinerung der fluidischen Kanäle der Milcrostrukturen kann auch bei einem korrosionsbeständigen Material für die Folien oder Platten 1 verwendet werden, die hinsichtlich Korrosionsbeständigkeit keiner Beschichtung bedürfen. Durch die Beschichtung zur Verkleinerung der Mikrostrukturen ergibt sich der Vorteil, dass aufwendige Milαosixukturierungsverfahren insbesondere bei schwer zu ätzenden Materialien nicht verwendet werden müssen. Durch die Beschichtung können vor allem extrem kleine Düsenstrulcturen ausgebildet werden, durch die z. B. sehr feine Emulsionen erzeugt werden können.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahrenstechnisches Funktionselement, das aus einem Stapel (4) von mit Mikrostrukturen (Ia) versehenen Folien oder Platten (1) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Folien oder Platten (1) zumindest auf einer Seite mit einer Dünnfilmbeschichtung (2) versehen sind, die sich von der beschichteten Seite aus in die Mikrostrukturen hinein erstreckt, so das die Dünnfilmbeschichtung (2) sowohl eine Flächendichtung zwischen aufeinanderliegenden Folien bildet als auch eine Schutzschicht für das Material der Folien gegenüber aggressiven Medien, die durch die Milcrostrukturen fließen.
2. Funktionselement nach Anspruch 1, wobei die Dünnfilmbeschichtung (2) auf beiden Seiten der Folie (1) ausgebildet ist und das Folienmaterial allseitig umschließt.
3. Funktionselement nach Anspruch 1 , wobei die Dünnfilmbeschichtung (2) aus einer organischen Verbindung, insbesondere einer hochmolekularen organischen Verbindung, oder einer anorganischen Verbindung besteht.
4. Funktionselement nach Anspruch 3, wobei die Dünnfilmbeschichtung (2) aus PoIy- para-Xylylen oder substituiertem Poly-para-Xylylen besteht, bei dem alle oder ein Teil der Methylengruppen ganz oder teilweise und/oder alle oder ein Teil der Arylkörper (- C6H4-) ganz oder teilweise substituiert sind.
5. Funktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Dünnfilmbeschichtung (2) hydrophob oder hydrophil ausgebildet ist, um das Ablagern von Feststoffen zu verhindern.
6. Funktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Dünnfilmbeschichtung (2) durch die Substitution mit Aminogruppen oder aminogruppenhaltigen Substituenten biokompatibel ausgebildet ist.
7. Funktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Dünnfilmbeschichtung (2) eine Basisschicht für eine weitere Beschichtung (3) bildet.
8. Funktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Dünnfilmbeschichtung (2) oder die weitere Beschichtung ( 3) durch ihre Funktionalisierung zur Anbindung eines Katalysators dient.
9. Funktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei unter der Dünnfilmbeschichtung (2) Sensorelemente (9) oder Aktorelemente in die Folie (1) integriert sind, die von der Dünnfilmbeschichtung abgedeckt werden.
10. Verfahren zur Verringerung der Abmessungen von Mikrostrulcturen (Ia) in Folien oder Platten (1), die insbesondere für verfahrenstechnische Funktionselemente verwendet werden, wobei eine Dünnfilmbeschichtung (2) auf der MiloOStruktur aufgetragen wird.
11. Folien oder Platten mit MiloOStrukturen (Ia)5 wobei zumindest bei einzelnen Mikrostrukturen eine konforme bzw. diese abbildende Dünnfilmbeschichtung (2) zur Verringerung der Abmessungen der Mikrostruktur aufgebracht ist.
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