WO2016124321A1 - Passive, directed transport of liquid perpendicular to a surface - Google Patents

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liquid transport
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Helga KRIEGER
Thomas Gries
Sabrina JANDREY
Anna-Christin JOEL
Ingo Scholz
Philipp COMANNS
Werner Baumgartner
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Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule (Rwth) Aachen
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Definitions

  • the present invention relates to a device for unidirectional liquid transport substantially perpendicular to a surface, a method for producing the device according to the invention, and the use of such a device.
  • a passive directed liquid transport has already been observed in the animal world in humid lizards. With their scale structure, they can collect even the smallest amounts of water from the environment and wet their skin with it. A network of fine capillaries in their surface then transports the water to the mouth of the lizards (Beilstein Journal of Nanotechnology, 20 1, Issue 2, pp. 204-214, Zoomorphology, 2007, Issue 126, pp. 89-102, Journal of Herpetology, 1993, Issue 27, No. 3, pp. 265 to 270). In this process, the special property of a capillary is exploited. Their fine, elongated cavity can outweigh any surface effects of liquid contained therein from viscosity and inertial effects.
  • the resulting transport of a liquid is determined by the surface tension of the liquid itself and the interfacial tension between the liquid and the solid surface.
  • the liquid in a capillary rises until the capillary force equals the counteracting gravity of the liquid.
  • This special property of capillaries for directional liquid transport has already been exploited in the prior art, for example in the patent application DE 10 2012 021 603 A1. It describes the use of at least two capillaries that are connected to one another via at least one passage channel, so that an at least partially passive directed capillary transport of a liquid takes place along a surface or along a fiber through the at least two capillaries.
  • the present invention is therefore based on the object to provide a device for unidirectional liquid transport, which has a directional transport of a liquid substantially perpendicular to a surface.
  • a device for unidirectional liquid transport which has at least one layer of a base material (1), wherein at least partially narrowing capillaries (2) from a first main surface (3) of the respective layer to a second main surface (4) extend the respective layer, and wherein the capillaries (2) are formed such that a passive directed capillary Trans- Port of a liquid through the at least partially narrowing capillaries is substantially perpendicular to the Hauptoberfikieen (3, 4) of the respective layer (s).
  • the term "unidirectional liquid transport” means that there is no or greatly reduced transport in the apparatus of the present invention against the preferred direction of the liquid, that is, the liquid is substantially from the first major surface toward the second major surface of each
  • the term “essentially” is understood to mean that at least 51%, preferably at least 60% or 70%, particularly preferably at least 80% or 90% and most preferably at least 95% of the transported liquid per unit time in the preferred direction is transported.
  • first main surface of the respective layer refers to the boundary surface of a layer into which the liquid to be transported enters, for example by the geometry of the capillary opening, a coating or by means of a liquid from a capillary
  • second main surface of the respective layer denotes the boundary surface of the same layer opposite the first main surface, in the direction of which the liquid is transported through the capillaries and through which the liquid optionally exits.
  • the main surfaces are characterized in that the first main surface has capillary openings with a larger cross section and the second main surface has capillary openings with a smaller cross section.
  • capillaries is understood to mean fine, usually elongated cavities which extend from the first main surface to the second main surface of the respective layer.
  • narrowing in accordance with the present invention means that the Cross-sectional area of the respective capillaries in the longitudinal course, ie from the first main surface in the direction of the second main surface of the respective layer, reduced. According to the present invention, this constriction of the capillaries is formed at least in sections from the first main surface in the direction of the second main surface of the respective layer.
  • the term "at least in sections” is understood to mean that the cross-sectional area in the direction of the second main surface does not have to reduce continuously or steadily, but a narrowing of the cavity to at least 51%, preferably at least 60% or at least 70%, particularly preferably at least 80% or at least 90%, based on the capillary transport path, is required because of the constriction of the capillary, at least in sections, in a preferential direction of the liquid transport in the direction of the narrowing capillary
  • a constriction present over the entire capillary transport path lies, for example, in a funnel-shaped 7, (5)), for example, however, it is also possible to carry out liquid transport in the preferred direction if a constriction of the capillary is not continuous but at least abs is present chnittlutter within each layer (see Figure 7, (6) to (18)).
  • a partial widening of the cavity of the capillary to, for example, at most 49%, at most 40%, at most 30% or at most 20%, based on the capillary transport path, are present.
  • the expansion can also include the boundary to the room, starting from the capillary.
  • a slow liquid transport or the complete stopping of a liquid transport can be overcome for example with a liquid from a spatially close interconnection / cross connection.
  • the slow transport or the stopped transport can be used selectively by a targeted adjustment of constriction and widening of the cavity, taking advantage of the relationship of the ratio of the contact angle of the liquid to the angle of the capillary inner wall, locally the transport direction is reversed.
  • a liquid transport can take place counter to the at least partially narrowing capillary (ie from the second main surface in the direction of the first main surface) and thus a particularly efficient control of the liquid transport, for example to keep the liquid within one layer or between several layers.
  • the liquid transported in the device according to the invention is not subject to any particular restriction.
  • the liquid is selected from the group consisting of water, aqueous emulsions, aqueous liquids, aqueous solutions, in particular body fluids, liquid long-chain hydrocarbons, organic solvents and mixtures thereof.
  • body fluids according to the present invention is not particularly limited and includes, for example, liquids such as blood, sacs, cerebrospinal fluid, secretions, saliva and urine.
  • the term "liquid long-chain hydrocarbons” includes, for example, lipophilic substances such as oils, lubricants, Plant active ingredients, essential oils and flavorings.
  • the base material in the device according to the invention is not subject to any particular restriction.
  • the base material may contain a single component or consist of a mixture of different components.
  • Examples of components usable for the base material according to the present invention are polymers, metals, ceramics, glasses, etc.
  • the term "polymer” according to the present invention is not particularly limited and includes, for example, biopolymers and synthetic polymers
  • Biopolymers are cellulose, starch and polylactide
  • the base material comprises a plastic or a plastic mixture
  • plastics are acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS), polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), polyethylene terephthalate (PET), Polyolefins, such as polyethylene (PE) or polypropylene (PP), polyurethane (PU), polystyrene (PS), polyamide (PA), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinyl chloride (PVC) and modifications of such plastics such as a plastic supplemented with a composite material , as well as copolymers or mixtures thereof.
  • ABS acrylonitrile-butadiene-styrene
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • PC polycarbonate
  • PET polyethylene
  • the base material is also subject to no particular restriction, as long as this allows a liquid transport as mentioned above.
  • the base material can be present as a film or a plate, as a fiber or wire or in the form of particles.
  • the base material consists of substantially parallel asymmetric fibers, a film and / or particles.
  • film is not limited thereto and includes films of various thicknesses, including plates and blocks,
  • substantially parallel means that at least 60%, preferably at least 70%, or at least 80%, especially preferably at least 90% of the asymmetric fibers are aligned parallel to each other.
  • parallel here includes not only a completely parallel orientation of the longitudinal edges of the asymmetrical fibers relative to one another, but also a deviation of, for example, at most 25 ° or at most 20 °, preferably at most 15 ° or at most 10 ° preferably at most 5 °, from this fully parallel orientation.
  • asymmetric fiber according to the present invention is not particularly limited and includes all fiber forms having such cross-sections which, by their shape and / or arrangement with one another, allow capillaries to form in a layer according to the present invention
  • asymmetric includes not only cross-sectional shapes that are completely asymmetrical but also those that have some symmetry.
  • asymmetric fiber also includes the use of asymmetric cross-section wires in that the wires can have very different dimensions with regard to their length and their cross section, as long as the capillary structure according to the invention can be obtained by a corresponding arrangement.
  • Another embodiment relates to a device as defined above, wherein the cross-sectional shape of the asymmetric fiber is selected from a group consisting of triangular to trilobate, quadrangular to trapezoidal, pentagonal or otherwise polygonal, star-shaped, freeform and semicircular, or any combination of at least two of these shapes.
  • the cross-sectional shape of the asymmetric fiber is selected from a group consisting of triangular to trilobate, quadrangular to trapezoidal, pentagonal or otherwise polygonal, star-shaped, freeform and semicircular, or any combination of at least two of these shapes.
  • a structured arrangement of such asymmetrical fibers can lead directly to the formation of capillaries in the position (cf., for example, FIGS. 2 to 4).
  • the shape of the capillaries can be adjusted in an advantageous manner by the cross section of the fibers used.
  • the shape of the particles is selected from a group consisting of truncated pyramidal, kugelseg- mentförmig, triangular pyramidal, quadrangular-pyramidal, drop-shaped or completely asymmetric.
  • a structured arrangement of such particles can lead directly to the formation of capillaries in the position.
  • the shape of the capillaries can be adjusted by the choice and arrangement of the particles in an advantageous manner.
  • the base material may be selected according to the purpose of use of the corresponding device.
  • a layer consists exclusively of a base material, for example in the form of a plate, a film or arranged particles or fibers (textile) or wire.
  • the layer may comprise, in addition to the base material, further components which may influence the properties such as wetting behavior, dimensional stability, durability, etc. of the layer.
  • the transition from a constriction to an expansion in the course of the capillary may for example be discontinuous (see Figure 7, (16)) or continuous (see Figure 7, (17) and (18)).
  • the longitudinal cross-section of the capillary is not necessarily rotationally symmetric.
  • the dimensions, ie the capillary length and the number of capillaries per unit area of the device according to the invention are not subject to any particular restriction, with both parameters influencing, for example, the transport speed and transport quantity.
  • the minimum and maximum cross-sectional area is limited insofar as capillary liquid transport must be enabled.
  • the term "passive directed capillary transport of a liquid through the at least partially narrowing capillaries substantially perpendicular to the main surfaces of the respective layer (s)" means that a transport of a liquid without the use of external energy sources (eg. Temperature) is generated substantially perpendicular to the above-described main surfaces of the respective layer (s) by the capillaries.
  • the device defined above has at least two layers which are arranged parallel to one another.
  • a further embodiment of the invention relates to the above-defined device with at least three layers, at least four layers or at least five layers which are arranged parallel to one another.
  • the layers are preferably arranged in such a way that the constriction of the capillaries present at least in sections within a respective layer (starting from the first main surface in the direction of the second main surface) is oriented in the same direction in all layers.
  • the sheets are stacked so that the second main surface of an upper layer and the first main surface of the adjacent lower layer are aligned with each other.
  • the ply stack of the present invention may in this case be produced using various measures known in the art, for example by gluing, fusing, sewing, welding or pressing individual layers.
  • the connection of the layers takes place in such a way that a liquid transport through the layer stack while retaining respective capillary paths through the individual layers is still possible.
  • capillary paths also includes the volume between two layers in which the liquid can collect, whereby the transition of the capillary cavity to the volume located between two layers also constitutes a widening in the sense of the invention
  • top and bottom according to the invention are not limiting in terms of space, but merely to be understood in terms of a relative arrangement of two adjacent layers relative to one another Stacking of multiple layers, a device can be provided, which allows a relation to a single layer more efficient liquid transport with further reduced reflux.
  • a discontinuity occurs between two adjacent layers, ie at the transition of a second main surface of an upper layer to a first main surface of a lower layer due to abrupt widening of the capillary cross-sectional areas (see Figure 3, (8)).
  • such a point of discontinuity is also present in the transition region of the second main surface to the space, that is to say, for example, when using a single layer.
  • a further embodiment of the present invention relates to the device as defined above, wherein two adjacent layers are arranged offset to one another.
  • the adjacent layers are displaced relative to one another in such a way that the capillaries have a lateral offset in their arrangement relative to one another in adjacent layers (cf., for example, FIG. 4, left-hand illustration).
  • adjacent layers form a rotational offset relative to one another (cf., for example, FIG. 4, right illustration). This rotational offset is not particularly limited in its extent and may for example be in the range of less than 1 ° to nearly 360 °. If the device according to the invention is in the form of a layer stack, then each individual layer can have a different lateral offset and / or a different rotational offset relative to the preceding layer.
  • the device comprises a functional material.
  • the arrangement of the functional material in the device is in no particular way restricted and may be present in sections.
  • the functional material may be on the first major surface, on the second major surface or on the opening of the capillaries be arranged in the respective main surfaces, in the capillary interior or at any combination of the aforementioned locations.
  • a preferred embodiment of the present invention relates to a device as defined above which has at least two layers arranged parallel to one another, further comprising a functional material arranged at the transition of a second main surface of an upper layer to the first main surface of a lower layer ,
  • the said functional material can be arranged, for example, on the second main surface of the upper layer, on the first main surface of the lower layer, on the opening of the capillaries of these main surfaces or on any combination of the aforementioned points.
  • the liquid to be transported can more effectively overcome the discontinuity, or the liquid can be collected by means of the functional material.
  • the functional material may be provided, for example, by modifying the base material or by adding another material to the base material.
  • the base material for example, chemically, mechanically or thermally modified by coating, structuring or plasma treatment or supplemented by the additionally introduced or applied material to functions.
  • the functional material comprises, for example, lacquers, nanocoatings, plasma coatings, adhesives, nanoparticles, superabsorbers, microstructures and / or nanostructures.
  • a defined wettability of the base material or a defined roughness of the base material can be provided by the functional material or the base material can be modified in its magnetic property.
  • a wettable material in the device according to the invention is advantageous in that the liquid can overcome the above-mentioned point of discontinuity by wetting the wettable material.
  • the functional material can ensure the entry of the liquid into the capillary opening of a first main surface and / or the exit of the liquid from the capillary opening of a second main surface.
  • the arrangement of the base material in layers in the manufacturing process can be facilitated in an advantageous manner.
  • a bicomponent fiber may be used which may have the above-described functional material.
  • the term "bicomponent fiber” is understood to mean a fiber which has two components, ie a first component and a second component, whereby the division of the fiber into the two components is likewise not restricted
  • the preferred embodiment is such that a first component forms the first main surface of the respective layer and a second component forms the second main surface of the respective layer
  • the respective components can be selected with regard to the desired properties of the layer (s) thus obtained Selection of the respective components is not restricted and may include those components which improve the transport of the desired liquid through the layer (s), increase the physical integrity of the layers and / or the adhesion of the layers to one another or the production simplify or allow the device itself.
  • the components may be selected such that transport improves with respect to the desired liquid, but transport with respect to one or more undesired liquids
  • the bicomponent fiber may include electrostatic material and / or paramagnetic material, such as nanoferrite, in a lower portion of the fiber, thereby using an electric field or a magnetic field Magnetic field, the fibers can be arranged to form a layer (see, for example, Figure 5).
  • the first and second components of the bicomponent fiber may comprise thermoplastics with different melting points or a thermoplastic and a non-thermoplastic material to allow a controlled point melting or melting.
  • the first component, the second component or both components may comprise the functional material.
  • only one of the components comprises a functional material.
  • the base material may also be present in the form of a bicomponent film, the division of the respective film into the two components and the property of said components corresponding to those of the above-defined bicomponent fiber.
  • Another embodiment of the present invention relates to a device as defined above comprising a base material having particles, wherein a particle may comprise two components (bicomponent particles).
  • a particle may comprise two components (bicomponent particles).
  • layers of the same or different material and structure can be combined with each other.
  • the respective layers of the device according to the invention can be constructed, for example, only of asymmetrical fibers or wire, only of particles, only of films or plates, or any combination thereof, wherein the respective layers independently of one another may have a functional material as mentioned above.
  • one or both of the main surfaces of one or more layers are at least partially coated with the functional material.
  • the device according to the invention comprises a layer which is arranged on the first main surface of the first (i.e., uppermost) layer or on the second main surface of the final (i.e., lowest) layer.
  • layers which allow a transport parallel to the surface, spacer layers, which maintain any necessary intervals, or layers comprising an absorbent material.
  • two devices according to the invention can be arranged in a system against each other.
  • they can be arranged, for example, such that a liquid is transported in and collected in the space located between the two devices. The collected liquid can then be held there, further transported or otherwise processed.
  • the devices can be arranged such that a liquid located between the devices is transported to the outside through the devices bordering this space.
  • a further aspect of the present invention relates to a method for producing the device according to the invention, comprising the steps:
  • step (iii) optionally placing a plurality of the sheets obtained in step (ii) into a sheet stack;
  • step (B) introducing holes into the film, wherein a layer is produced with at least partially narrowing capillaries, and (c) optionally arranging a plurality of the layers obtained in step (b) into a layer stack; or
  • step (3) optionally, arranging a plurality of the sheets obtained in step (2) into a sheet stack
  • the preparation or provision of the asymmetric fibers in step (i) of the process according to the invention is not subject to any particular restriction.
  • the asymmetric fibers are prepared by melt spinning, solvent spinning, electrospinning, wet spinning, rolling, pressing or by a 3D printing process.
  • Asymmetric fibers with a wide variety of cross-sectional shapes such as, for example, fibers with a triangular to trilobal, quadrangular to trapezoidal, pentagonal to polygonal, star-shaped and semicircular cross-section, freeform or a combination thereof can be provided by the abovementioned methods.
  • the preparation or provision of the asymmetric fibers for example, by melt spinning or solvent spinning, not only in terms of the fiber form almost arbitrarily configurable, but also with regard to the fiber composition is not limited in any particular way.
  • the provision of the asymmetric fibers may involve the preparation of asymmetric bicomponent fibers by melt spinning.
  • both the asymmetrical fiber and the asymmetric bicomponent fiber can have a functional material.
  • the functional material can be introduced or applied as described above.
  • the step (i) of providing asymmetric fibers comprises the substantially parallel arrangement of the respective fibers relative to each other.
  • the functional material for this purpose may comprise, for example, an electrostatic material or paramagnetic material, whereby by means of an electric or magnetic field, a uniform orientation or an essentially parallel arrangement of the respective asymmetric fibers to each other favors or supported.
  • the fibers can be pulled to align, for example via a rail.
  • the arrangement / joining of the asymmetric fibers to a layer according to step (ii) of the method according to the invention is likewise subject to no particular restriction.
  • the asymmetrical fibers are joined together to form a scrim, fabric, knitted fabric, knitted fabric, fleece, spunbonded fabric, braid, tapestry or leno fabric.
  • the asymmetric fibers are thermally bonded together, for example by laser welding, or by gluing.
  • steps (i) and (ii) are carried out simultaneously, for example by means of a 3D printing process, wherein the fibers are produced as desired and arranged according to the present invention.
  • step (ii) of the process as defined above in optional step (iii) is not particularly limited.
  • the respective layers are preferably joined together, for example by a chemical compound (eg gluing), a mechanical connection (for example sewing or pressing) or a thermal connection (for example welding or fusion).
  • the provision or provision of a film in step (a) is not subject to any particular restriction.
  • the film is produced by calendering, casting, injection molding or 3D printing.
  • the introduction of holes into the film in step (b) of the method according to the invention as defined above is not subject to any particular restriction and can be realized by any method known to the person skilled in the art.
  • the holes can be introduced into the film by means of embossing rollers, punching, a laser, using correspondingly profiled needles or by etching.
  • steps (a) and (b) can also be carried out simultaneously by means of an original molding process, for example by injection molding.
  • steps (a) and (b) may be carried out simultaneously by means of a 3D printing process.
  • step (b) in optional step (c) of the process according to the invention is likewise subject to no particular restriction.
  • the respective layers are preferably joined together, for example by gluing, fusing, sewing or pressing, etc.
  • the provision of particles in step (1) is not particularly limited.
  • the particles are prepared by polymerization, milling, machining (grinding), spraying, cutting fibers or by means of a 3D printing process.
  • the arrangement of the particles to a layer according to step (2) of the method according to the invention is not subject to any particular restriction.
  • the particles are individually targeted to layers by self-organization, shaking, shaking, laser sintering or in the case of a bicomponent particle with electrostatic or magnetic material by means of an electric or magnetic field.
  • the arrangement of the particles can be fixed, for example by means of sintering or laser sintering.
  • steps (1) and (2) are carried out simultaneously, for example by means of a 3D printing process, wherein the particles are produced as desired and arranged according to the present invention.
  • the arrangement of the layers obtained in step (2) in optional step (3) of the method according to the invention is likewise subject to no particular restriction.
  • the respective layers are preferably connected to one another, for example by gluing, fusing, sewing or pressing, etc.
  • a further aspect of the present invention relates to the use of the device according to the invention for unidirectional liquid transport for transporting a liquid away from and / or holding the liquid on the target side.
  • the device according to the invention can also be used to evaporate, transport or otherwise process the liquid transported on the destination side.
  • the device according to the invention is advantageous when used in a diesel fuel filter.
  • biodiesel serves as a blend component with a share of 7 to 12% by volume for conventional diesel fuel.
  • the water contained in the biodiesel causes corrosion on the engine components and hydrolytic decomposition of the fuel.
  • filters have the disadvantages that they have only a low water absorption capacity, have no water-conducting properties and often need to be changed. Due to the advantageous use of the device according to the invention, directed water transport is possible, so that the water is separated and transported to a collecting container, which can be emptied.
  • the use of the device of the invention in a diesel fuel filter allows the reduction of filter changes, resulting in lower costs for car manufacturers and motorists.
  • the device according to the invention can alternatively serve as an impregnation aid for fiber composite plastics (FRP).
  • FRP fiber composite plastics
  • high pressures and long process times are required to complete the component with a thermoplastic, Duromer, metal or monomer to soak.
  • the advantageous use of the device according to the invention in the form of an auxiliary layer the material could be distributed quickly and selectively, so that advantageously also air pockets can be avoided.
  • the device according to the invention is advantageous, for example, when used as an incontinence product, since the body fluid can be transported away from the skin and held on the target side, so that a barrier is created between the liquid-filled device and the skin.
  • the disadvantageous use of superabsorbers in conventional incontinence products can be reduced or avoided by the advantageous functionality of the device according to the invention, so that the use of the device according to the invention reduces or substantially eliminates the occurrence of superabsorbers as hazardous waste.
  • FIG. 1 shows a base material (1) of the device according to the invention.
  • the base material takes the form of an asymmetric fiber, in particular the shape of a triangular or trapezoidal fiber.
  • Figure 2 shows the structure of a layer comprising a base material (1) with narrowing capillaries (2), the capillaries extending from the first major surface (3) of the layer to the second major surface (4) of the layer. Such an arrangement results in a preferred direction for the liquid transport (5).
  • Figure 3 shows the construction of a device consisting of two layers of a base material (1) with narrowing capillaries (2) with the preferred direction for liquid transport (5), wherein the transition between the second main surface of the upper layer (6) to the first main surface the lower layer (7) has a discontinuity (8) at which the capillary of the upper layer widens.
  • Figure 4 shows mutually staggered layers (9) with Kapiiiaren having a lateral offset, or two adjacent layers, which form a rotation sversatz with each other (10).
  • FIG. 5 shows examples of bicomponent fibers (11) with a first component (12) and a second component (13).
  • Figure 6 shows examples of shapes of the particles (14).
  • a particle is, for example, truncated pyramidal or has a spherical segment shape, the shape of a pyramid with a triangular base or the shape of a pyramid with a quadrangular base.
  • FIG. 7 shows examples of shapes of the capillaries narrowing at least in sections.
  • the shape is, for example, funnel-shaped (15) and both capillary openings have a different size. But the capillary openings can also be the same size and the capillary can narrow and widen in sections ((6) to (18)).
  • the present invention provides an apparatus that enables unidirectional, passive liquid transport substantially perpendicular to a surface.
  • the unidirectional transport allows the transport of a liquid to and fro and / or the holding of the liquid on the target side. Due to this special property, the device according to the invention has a high application potential, for example as a diesel fuel filter, wound dressing or incontinence product.
  • the production method of the device according to the invention advantageously makes use of established and cost-effective production methods.

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Abstract

The present invention relates to a device for unidirectional transport of liquid substantially perpendicular to a surface, to a method for producing the device according to the invention, and to the use of such a device.

Description

"Passiver gerichteter Flüssigkeitstransport senkrecht zu einer Oberfläche"  "Passively directed liquid transport perpendicular to a surface"
Beschreibung description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum unidirektionalen Flüssigkeitstransport im Wesentlichen senkrecht zu einer Oberfläche, ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, sowie die Verwendung einer solchen Vor- richtung. The present invention relates to a device for unidirectional liquid transport substantially perpendicular to a surface, a method for producing the device according to the invention, and the use of such a device.
Die Entwicklung von Vorrichtungen zum unidirektionalen Flüssigkeitstransport für die Verwendung in unterschiedlichen Anwendungsgebieten, z.B. als Dieselkraftstofffilter, Wundaufläge, Inkontinenzprodukt oder zur Trennung von beispielsweise Emulsionen, ist Gegenstand erheblichen wirtschaftlichen Interesses. Besonders vorteilhaft wäre diesbezüglich ein Produkt, welches im Allgemeinen einen gerichteten, passiven Flüssigkeitstransport, insbesondere einen Transport im Wesentlichen senkrecht zu einer Materialoberfläche, erlaubt, so dass eine Flüssigkeit gerichtet hin- oder wegtransportiert und/oder auf einer Zielseite gehalten werden kann. Beispielsweise kann durch eine Wundauflage mit gerichtetem Abtransport der Wundflüssigkeit ein krankhaftes Aufweichen des wunden Gewebes vermieden werden. The development of unidirectional liquid transport devices for use in a variety of applications, e.g. As a diesel fuel filter, Wundaufläge, incontinence product or for the separation of, for example, emulsions, is the subject of considerable economic interest. Particularly advantageous in this respect would be a product which generally permits a directed, passive liquid transport, in particular a transport substantially perpendicular to a material surface, so that a liquid can be conveyed towards or away and / or held on a target side. For example, can be avoided by a wound dressing with directed removal of the wound fluid a pathological softening of the sore tissue.
Ein passiver gerichteter Flüssigkeitstransport wurde bereits in der Tierwelt bei feuch- tigkeitserntenden Echsen beobachtet. Mit ihrer Schuppenstruktur können sie selbst kleinste Wassermengen aus der Umgebung sammeln und ihre Haut damit benetzen. Ein Netzwerk feiner Kapillaren in ihrer Oberfläche transportiert dann das Wasser zum Maul der Echsen (Beilstein Journal of Nanotechnology, 20 1 , Ausgabe 2, S. 204 bis 214; Zoomorphology, 2007, Ausgabe 126, S. 89 bis 102; Journal of Herpetology, 1993, Ausgabe 27, Nr. 3, S. 265 bis 270). In diesem Prozess wird die besondere Eigenschaft einer Kapillare ausgenutzt. Durch ihren feinen, langgestreckten Hohlraum können Oberflächeneffekte einer darin enthaltenen Flüssigkeit gegenüber Viskositäts- und Trägheitseffekten überwiegen. Der dabei resultierende Transport einer Flüssigkeit wird durch die Oberflächenspannung der Flüssigkeit selbst und der Grenzflächenspannung zwischen Flüssigkeit und der festen Oberfläche hervorgerufen. Im Fall einer vertikalen Orientierung steigt die Flüssigkeit in einer Kapillare dabei so lange, bis die Kapillarkraft gleich der entgegenwirkenden Schwerkraft der Flüssigkeit ist. Diese besondere Eigenschaft von Kapillaren zum gerichteten Flüssigkeitstransport wurde bereits im Stand der Technik, bspw. in der Patentanmeldung DE 10 2012 021 603 A1 ausgenutzt. Darin wird die Verwendung mindestens zweier Kapillaren beschrieben, die über mindestens einen Durchtrittskanal miteinander verbunden sind, so dass ein zumindest abschnittsweise passiver gerichteter kapillarer Transport einer Flüssigkeit entlang einer Oberfläche oder entlang einer Faser durch die mindestens zwei Kapillaren erfolgt. Allerdings erfordert eine derartige Vorrichtung, die einen Flüssigkeitstransport entlang einer Oberfläche (d.h. im Wesentlichen parallel dazu) ermöglicht, eine kosten- und zeitintensive Herstellung bzw. Bearbeitung der erforderlichen komplexen Oberflächenstruktur. Darüber hinaus verlangen die eingangs beschriebe- nen Anwendungsgebiete den Hin- bzw. Wegtransport einer Flüssigkeit im Wesentlichen senkrecht zu einer Oberfläche, welche gemäß des erwähnten Stands der Technik nicht realisierbar ist. A passive directed liquid transport has already been observed in the animal world in humid lizards. With their scale structure, they can collect even the smallest amounts of water from the environment and wet their skin with it. A network of fine capillaries in their surface then transports the water to the mouth of the lizards (Beilstein Journal of Nanotechnology, 20 1, Issue 2, pp. 204-214, Zoomorphology, 2007, Issue 126, pp. 89-102, Journal of Herpetology, 1993, Issue 27, No. 3, pp. 265 to 270). In this process, the special property of a capillary is exploited. Their fine, elongated cavity can outweigh any surface effects of liquid contained therein from viscosity and inertial effects. The resulting transport of a liquid is determined by the surface tension of the liquid itself and the interfacial tension between the liquid and the solid surface. In the case of a vertical orientation, the liquid in a capillary rises until the capillary force equals the counteracting gravity of the liquid. This special property of capillaries for directional liquid transport has already been exploited in the prior art, for example in the patent application DE 10 2012 021 603 A1. It describes the use of at least two capillaries that are connected to one another via at least one passage channel, so that an at least partially passive directed capillary transport of a liquid takes place along a surface or along a fiber through the at least two capillaries. However, such a device, which allows a liquid transport along a surface (ie substantially parallel thereto), requires a costly and time-consuming preparation or processing of the required complex surface structure. In addition, the fields of application described at the outset require transporting a liquid substantially perpendicularly to a surface, which according to the cited prior art is not feasible.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum unidirektionalen Flüssigkeitstransport bereitzustellen, die einen gerichteten Transport einer Flüssigkeit im Wesentlichen senkrecht zu einer Oberfläche aufweist. The present invention is therefore based on the object to provide a device for unidirectional liquid transport, which has a directional transport of a liquid substantially perpendicular to a surface.
Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen gekennzeichneten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gelöst. This object is achieved by the embodiments of the present invention characterized in the claims.
Gemäß eines ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird insbesondere eine Vorrichtung zum unidirektionalen Flüssigkeitstransport bereitgestellt, welche mindestens eine Lage eines Basismaterials (1 ) aufweist, wobei sich mindestens abschnittsweise verengende Kapillaren (2) von einer ersten Hauptoberfläche (3) der jeweiligen Lage zu einer zweiten Hauptoberfläche (4) der jeweiligen Lage erstrecken, und wobei die Kapillaren (2) derart ausgebildet sind, dass ein passiver gerichteter kapillarer Trans- port einer Flüssigkeit durch die sich mindestens abschnittsweise verengenden Kapillaren im Wesentlichen senkrecht zu den Hauptoberfiächen (3, 4) der jeweiligen Lage(n) erfolgt. Unter dem hierin verwendeten Begriff„unidirektionaler Flüssigkeitstransport" wird verstanden, dass in der erfindungsgemäßen Vorrichtung kein bzw. ein stark reduzierter Transport entgegen der Vorzugsrichtung der Flüssigkeit auftritt. Dies bedeutet, dass die Flüssigkeit im Wesentlichen von der ersten Hauptoberfläche in Richtung der zweiten Hauptoberfläche einer jeweiligen Lage transportiert wird. Dabei wird unter dem Begriff „im Wesentlichen" verstanden, dass mindestens 51 %, bevorzugt mindestens 60% oder 70%, besonders bevorzugt mindestens 80% oder 90% und am meisten bevorzugt mindestens 95% der transportierten Flüssigkeit pro Zeiteinheit in Vorzugsrichtung transportiert wird. Unter dem Begriff„erste Hauptoberfläche der jeweiligen Lage" wird erfindungsgemäß die Begrenzungsfläche einer Lage verstanden, in welche die zu transportierende Flüssigkeit eintritt. Dabei kann das Eindringen der Flüssigkeit in die Kapillare beispielsweise durch die Geometrie der Kapillaröffnung, eine Beschichtung oder mithilfe einer Flüssigkeit aus einer räumlich nahegelegenen Verschaltung bzw. Querverbindung er- folgen. Der Begriff „zweite Hauptoberfläche der jeweiligen Lage" bezeichnet die der ersten Hauptoberfläche entgegengesetzte Begrenzungsfläche derselben Lage, in deren Richtung der Flüssigkeitstransport durch die Kapillaren erfolgt und durch die die Flüssigkeit gegebenenfalls austritt. Gemäß einer besonderen Ausführungsform sind die Hauptoberflächen dadurch gekennzeichnet, dass die erste Hauptoberfläche Kapil- laröffnungen mit größerem Querschnitt aufweist und die zweite Hauptoberfläche Kapillaröffnungen mit geringerem Querschnitt aufweist. According to a first aspect of the present invention, in particular, a device for unidirectional liquid transport is provided, which has at least one layer of a base material (1), wherein at least partially narrowing capillaries (2) from a first main surface (3) of the respective layer to a second main surface (4) extend the respective layer, and wherein the capillaries (2) are formed such that a passive directed capillary Trans- Port of a liquid through the at least partially narrowing capillaries is substantially perpendicular to the Hauptoberfiächen (3, 4) of the respective layer (s). As used herein, the term "unidirectional liquid transport" means that there is no or greatly reduced transport in the apparatus of the present invention against the preferred direction of the liquid, that is, the liquid is substantially from the first major surface toward the second major surface of each The term "essentially" is understood to mean that at least 51%, preferably at least 60% or 70%, particularly preferably at least 80% or 90% and most preferably at least 95% of the transported liquid per unit time in the preferred direction is transported. According to the invention, the term "first main surface of the respective layer" refers to the boundary surface of a layer into which the liquid to be transported enters, for example by the geometry of the capillary opening, a coating or by means of a liquid from a capillary The term "second main surface of the respective layer" denotes the boundary surface of the same layer opposite the first main surface, in the direction of which the liquid is transported through the capillaries and through which the liquid optionally exits. According to a particular embodiment, the main surfaces are characterized in that the first main surface has capillary openings with a larger cross section and the second main surface has capillary openings with a smaller cross section.
Unter dem Begriff„Kapillaren" werden erfindungsgemäß feine, üblicherweise langgestreckte Hohlräume verstanden, welche sich von der ersten Hauptoberfläche zur zwei- ten Hauptoberfläche der jeweiligen Lage erstrecken. According to the invention, the term "capillaries" is understood to mean fine, usually elongated cavities which extend from the first main surface to the second main surface of the respective layer.
Der Begriff „verengend" bedeutet gemäß der vorliegenden Erfindung, dass sich die Querschnittsfläche der jeweiligen Kapillaren im Längsverlauf, d.h. von der ersten Hauptoberfläche in Richtung der zweiten Hauptoberfläche der jeweiligen Lage, verringert. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist diese Verengung der Kapillaren mindestens abschnittsweise von der ersten Hauptoberfläche in Richtung der zweiten Haupt- Oberfläche der jeweiligen Lage ausgebildet. Dabei wird unter dem Begriff„mindestens abschnittsweise" verstanden, dass sich die Querschnittsfläche in Richtung der zweiten Hauptoberfläche nicht kontinuierlich bzw. stetig verringern muss, sondern eine Verengung des Hohlraums auf mindestens 51 %, bevorzugt mindestens 60% oder mindestens 70%, besonders bevorzugt mindestens 80% oder mindestens 90%, bezogen auf die kapillare Transportstrecke, vorliegen muss. Durch die sich mindestens abschnittsweise Verengung der Kapillare wird eine Vorzugsrichtung des Flüssigkeitstransports in Richtung der sich verengenden Kapillare bedingt. Eine über die gesamte kapillare Transportstrecke vorhandene Verengung liegt beispielsweise bei einer trichterförmigen Kapillare vor, die unterschiedlich große Kapillaröffnungen an den Hauptoberflä- chen aufweist (siehe Figur 7, ( 5)). Beispielsweise kann jedoch auch ein Flüssigkeitstransport mit Vorzugsrichtung ermöglicht werden, wenn eine Verengung der Kapillare nicht kontinuierlich aber zumindest abschnittsweise innerhalb der jeweiligen Lage vorliegt (siehe Figur 7, ( 6) bis (18)). Dabei kann eine partielle Aufweitung des Hohlraums der Kapillare auf beispielsweise höchstens 49%, höchstens 40%, höchstens 30% oder höchstens 20%, bezogen auf die kapillare Transportstrecke, vorliegen. Die Aufweitung kann dabei auch die Grenze zum Raum, ausgehend von der Kapillaröffnung, umfassen. The term "narrowing" in accordance with the present invention means that the Cross-sectional area of the respective capillaries in the longitudinal course, ie from the first main surface in the direction of the second main surface of the respective layer, reduced. According to the present invention, this constriction of the capillaries is formed at least in sections from the first main surface in the direction of the second main surface of the respective layer. Here, the term "at least in sections" is understood to mean that the cross-sectional area in the direction of the second main surface does not have to reduce continuously or steadily, but a narrowing of the cavity to at least 51%, preferably at least 60% or at least 70%, particularly preferably at least 80% or at least 90%, based on the capillary transport path, is required because of the constriction of the capillary, at least in sections, in a preferential direction of the liquid transport in the direction of the narrowing capillary A constriction present over the entire capillary transport path lies, for example, in a funnel-shaped 7, (5)), for example, however, it is also possible to carry out liquid transport in the preferred direction if a constriction of the capillary is not continuous but at least abs is present chnittsweise within each layer (see Figure 7, (6) to (18)). In this case, a partial widening of the cavity of the capillary to, for example, at most 49%, at most 40%, at most 30% or at most 20%, based on the capillary transport path, are present. The expansion can also include the boundary to the room, starting from the capillary.
Durch das partielle Aufweiten wird der Flüssigkeitstransport verlangsamt. Bei einer starken Aufweitung kommt der Fiüssigkeitstransport zum Erliegen. Ein langsamer Flüssigkeitstransport bzw. das vollständige Stoppen eines Flüssigkeitstransports kann beispielsweise mit einer Flüssigkeit aus einer räumlich nahgelegenen Verschal- tung/Querverbindung überwunden werden. Alternativ kann der langsame Transport bzw. der gestoppte Transport gezielt genutzt werden, indem durch eine gezielte Ein- Stellung von Verengung und Aufweitung des Hohlraums, unter Ausnutzen der Abhängigkeit des Verhältnisses vom Kontaktwinkel der Flüssigkeit zum Winkel der Kapillar- innenwand, lokal die Transportrichtung umgekehrt wird. Dadurch kann lokal ein Flüssigkeitstransport entgegen der sich mindestens abschnittsweise verengenden Kapillare (d.h. von der zweiten Hauptoberfläche in Richtung der ersten Hauptoberfläche) und so eine besonders effiziente Steuerung des Flüssigkeitstransports erfolgen, um bspw. die Flüssigkeit innerhalb einer Lage oder zwischen mehreren Lagen zu halten. The partial expansion slows down the liquid transport. With a strong expansion of Fiüssigkeittransport comes to a standstill. A slow liquid transport or the complete stopping of a liquid transport can be overcome for example with a liquid from a spatially close interconnection / cross connection. Alternatively, the slow transport or the stopped transport can be used selectively by a targeted adjustment of constriction and widening of the cavity, taking advantage of the relationship of the ratio of the contact angle of the liquid to the angle of the capillary inner wall, locally the transport direction is reversed. As a result, locally a liquid transport can take place counter to the at least partially narrowing capillary (ie from the second main surface in the direction of the first main surface) and thus a particularly efficient control of the liquid transport, for example to keep the liquid within one layer or between several layers.
Die in der erfindungsgemäßen Vorrichtung transportierte Flüssigkeit unterliegt hierbei keiner besonderen Einschränkung. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Flüssigkeit aus der Gruppe, bestehend aus Wasser, wässrigen Emulsionen, wässrigen Flüs- sigkeiten, wässrigen Lösungen, insbesondere Körperflüssigkeiten, flüssigen langketti- gen Kohlenwasserstoffen, organischen Lösungsmitteln und Gemischen davon, ausgewählt. Dabei ist der Begriff „Körperflüssigkeiten" gemäß der vorliegenden Erfindung nicht besonders eingeschränkt und schließt beispielsweise Flüssigkeiten wie Blut, Wundwasser, Liquor, Sekrete, Speichel und Urin ein. Weiterhin umfasst der Begriff „flüssige langkettige Kohlenwasserstoffe" beispielsweise lipophile Stoffe, wie Öle, Schmierstoffe, Pflanzen Wirkstoffe, ätherische Öle und Aromastoffe. The liquid transported in the device according to the invention is not subject to any particular restriction. According to the present invention, the liquid is selected from the group consisting of water, aqueous emulsions, aqueous liquids, aqueous solutions, in particular body fluids, liquid long-chain hydrocarbons, organic solvents and mixtures thereof. The term "body fluids" according to the present invention is not particularly limited and includes, for example, liquids such as blood, sacs, cerebrospinal fluid, secretions, saliva and urine.Furthermore, the term "liquid long-chain hydrocarbons" includes, for example, lipophilic substances such as oils, lubricants, Plant active ingredients, essential oils and flavorings.
Das Basismaterial in der erfindungsgemäßen Vorrichtung unterliegt keiner besonderen Einschränkung. Dabei kann das Basismaterial eine einzelne Komponente enthal- ten oder aus einem Gemisch verschiedener Komponenten bestehen. Beispiele für gemäß der vorliegenden Erfindung verwendbare Komponenten für das Basismaterial sind Polymere, Metalle, Keramiken, Gläser, etc. Dabei ist der Begriff„Polymer" gemäß der vorliegenden Erfindung nicht besonders eingeschränkt und schließt beispielsweise Biopolymere und synthetische Polymere (Kunststoffe) ein. Beispiele für Biopolymere sind Cellulose, Stärke und Polylactid. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Basismaterial einen Kunststoff oder ein Kunststoffgemisch. Beispiele für derartige Kunststoffe sind Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polycarbonat (PC), Polyethylenterephthalat (PET), Polyolefine, wie beispielsweise Polyethylen (PE) oder Polypropylen (PP), Polyurethan (PU), Polystyrol (PS), Polyamid (PA), Polyvinylidenfluorid (PVDF), Polyvinylchlorid (PVC) und Modifizierungen derartiger Kunststoffe wie beispielsweise ein mit einem Kompositmaterial ergänzter Kunststoff, sowie Copolymere oder Gemische davon. Die Form, in welcher das Basismaterial vorliegt, unterliegt dabei ebenfalls keiner besonderen Einschränkung, solange dies einen wie vorstehend erwähnten Flüssigkeitstransport ermöglicht. Beispielsweise kann das Basismaterial als Folie bzw. Platte, als Faser bzw. Draht oder in Form von Partikeln vorliegen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorstehend definierten Vorrichtung besteht das Basismaterial aus im Wesentlichen parallel ausgerichteten asymmetrischen Fasern, einer Folie und/oder Partikeln. Der hierin verwendete Begriff„Folie" ist dabei nicht eingeschränkt zu verstehen und umfasst Folien verschiedenster Dicken, einschließlich Platten und Blöcke. Unter dem Ausdruck„im Wesentlichen parallel" wird verstanden, dass mindestens 60%, bevorzugt mindestens 70% oder mindestens 80%, besonders bevorzugt mindestens 90% der asymmetrischen Fasern zueinander parallel ausgerichtet sind. Der Begriff „parallel" umfasst dabei beispielsweise nicht nur eine vollständig parallele Ausrichtung der in Längsrichtung vorliegenden Kanten der asymmetrischen Fasern zuei- nander, sondern auch eine Abweichung von beispielsweise höchstens 25° oder höchstens 20°, bevorzugt höchstens 15° oder höchstens 10°, besonders bevorzugt höchstens 5°, von dieser vollständig parallelen Ausrichtung. The base material in the device according to the invention is not subject to any particular restriction. In this case, the base material may contain a single component or consist of a mixture of different components. Examples of components usable for the base material according to the present invention are polymers, metals, ceramics, glasses, etc. Here, the term "polymer" according to the present invention is not particularly limited and includes, for example, biopolymers and synthetic polymers Biopolymers are cellulose, starch and polylactide According to a preferred embodiment, the base material comprises a plastic or a plastic mixture Examples of such plastics are acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS), polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), polyethylene terephthalate (PET), Polyolefins, such as polyethylene (PE) or polypropylene (PP), polyurethane (PU), polystyrene (PS), polyamide (PA), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinyl chloride (PVC) and modifications of such plastics such as a plastic supplemented with a composite material , as well as copolymers or mixtures thereof. The form in which the base material is also subject to no particular restriction, as long as this allows a liquid transport as mentioned above. For example, the base material can be present as a film or a plate, as a fiber or wire or in the form of particles. According to a preferred embodiment of the device defined above, the base material consists of substantially parallel asymmetric fibers, a film and / or particles. As used herein, the term "film" is not limited thereto and includes films of various thicknesses, including plates and blocks, The term "substantially parallel" means that at least 60%, preferably at least 70%, or at least 80%, especially preferably at least 90% of the asymmetric fibers are aligned parallel to each other. For example, the term "parallel" here includes not only a completely parallel orientation of the longitudinal edges of the asymmetrical fibers relative to one another, but also a deviation of, for example, at most 25 ° or at most 20 °, preferably at most 15 ° or at most 10 ° preferably at most 5 °, from this fully parallel orientation.
Darüber hinaus ist der Begriff„asymmetrische Faser" gemäß der vorliegenden Erfin- dung nicht besonders eingeschränkt und umfasst alle Faserformen mit derartigen Querschnitten, die durch ihre Form und/oder ihrer Anordnung zueinander die Ausbildung von Kapillaren in einer Lage gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglichen. Somit beinhaltet der Ausdruck "asymmetrisch" wie hierin verwendet nicht nur Querschnittsformen, die vollständig asymmetrisch sind, sondern auch solche, die eine ge- wisse Symmetrie aufweisen. Gemäß der vorliegenden Erfindung schließt der Begriff „asymmetrische Faser" auch die Verwendung von Drähten mit asymmetrischem Querschnitt ein, wobei die Drähte verschiedenste Dimensionen bezüglich ihrer Länge und ihres Querschnitts aufweisen können, solange durch eine entsprechende Anordnung die erfindungsgemäße Kapillarstruktur erhalten werden kann. Moreover, the term "asymmetric fiber" according to the present invention is not particularly limited and includes all fiber forms having such cross-sections which, by their shape and / or arrangement with one another, allow capillaries to form in a layer according to the present invention As used herein, the term "asymmetric" includes not only cross-sectional shapes that are completely asymmetrical but also those that have some symmetry. In accordance with the present invention, the term "asymmetric fiber" also includes the use of asymmetric cross-section wires in that the wires can have very different dimensions with regard to their length and their cross section, as long as the capillary structure according to the invention can be obtained by a corresponding arrangement.
Eine weitere Ausführungsform betrifft eine wie vorstehend definierte Vorrichtung, wobei die Querschnittsform der asymmetrischen Faser aus einer Gruppe, bestehend aus dreieckig bis trilobat, viereckig bis trapezförmig, fünfeckig bzw. anderweitig vieleckig, sternförmig, Freiform und halbrund, oder einer beliebigen Kombination von mindestens zwei dieser Formen, ausgewählt ist. Dabei kann eine strukturierte Anordnung derartiger asymmetrischer Fasern aufgrund der geometrischen Ausgestaltung unmittelbar zu einer Ausbildung von Kapillaren in der Lage führen (vgl. beispielsweise Figuren 2 bis 4). Die Form der Kapillaren kann dabei durch den Querschnitt der verwendeten Fasern in vorteilhafter Weise eingestellt werden. Another embodiment relates to a device as defined above, wherein the cross-sectional shape of the asymmetric fiber is selected from a group consisting of triangular to trilobate, quadrangular to trapezoidal, pentagonal or otherwise polygonal, star-shaped, freeform and semicircular, or any combination of at least two of these shapes. In this case, due to the geometric configuration, a structured arrangement of such asymmetrical fibers can lead directly to the formation of capillaries in the position (cf., for example, FIGS. 2 to 4). The shape of the capillaries can be adjusted in an advantageous manner by the cross section of the fibers used.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Form der Partikel aus einer Gruppe, bestehend aus pyramidenstumpfförmig, kugelseg- mentförmig, dreieckig-pyramidal, viereckig-pyramidal, tropfenförmig oder vollständig asymmetrisch ausgewählt. Dabei kann eine strukturierte Anordnung derartiger Partikel aufgrund der geometrischen Ausgestaltung unmittelbar zu einer Ausbildung von Kapillaren in der Lage führen. Die Form der Kapillaren kann dabei durch die Wahl und Anordnung der Partikel in vorteilhafter Weise eingestellt werden. According to a further embodiment of the device according to the invention, the shape of the particles is selected from a group consisting of truncated pyramidal, kugelseg- mentförmig, triangular pyramidal, quadrangular-pyramidal, drop-shaped or completely asymmetric. In this case, due to the geometric configuration, a structured arrangement of such particles can lead directly to the formation of capillaries in the position. The shape of the capillaries can be adjusted by the choice and arrangement of the particles in an advantageous manner.
Das Basismaterial kann je nach Anwendungszweck der entsprechenden Vorrichtung ausgewählt werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform besteht eine Lage ausschließlich aus einem Basismaterial, beispielsweise in Form einer Platte, einer Folie oder aus angeordneten Partikeln oder Fasern (Textil) oder Draht. Gemäß einer weiteren spezifischen Ausführungsform kann die Lage zusätzlich zu dem Basismaterial weitere Komponenten umfassen, welche die Eigenschaften wie Benetzungsverhalten, Dimensionsstabilität, Haltbarkeit, usw. der Lage beeinflussen können. Der Übergang von einer Verengung zu einer Aufweitung im Verlauf der Kapiiiare kann beispielsweise unstetig erfolgen (siehe Figur 7, (16)) oder stetig sein (siehe Figur 7, (17) und (18)). Der Längsquerschnitt der Kapillare ist nicht zwingend rotationssymmetrisch. Die Abmessungen, d.h. die Kapillarlänge und die Anzahl der Kapillaren pro Flächeneinheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung unterliegen keiner besonderen Ein- schränkung, wobei beide Parameter beispielsweise die Transportgeschwindigkeit sowie Transportmenge beeinflussen. Die minimale und maximale Querschnittsfläche ist insofern limitiert, als dass ein kapillarer Flüssigkeitstransport ermöglicht werden muss. Erfindungsgemäß wird unter dem Ausdruck„passiver gerichteter kapillarer Transport einer Flüssigkeit durch die sich mindestens abschnittsweise verengenden Kapillaren im Wesentlichen senkrecht zu den Hauptoberflächen der jeweiligen Lage(n)" verstan- den, dass ein Transport einer Flüssigkeit ohne Einsatz äußerer Energiequellen (bspw. Druck, Temperatur) im Wesentlichen senkrecht zu den zuvor beschriebenen Hauptoberflächen der jeweiligen Lage(n) durch die Kapillaren erzeugt wird. The base material may be selected according to the purpose of use of the corresponding device. According to another embodiment, a layer consists exclusively of a base material, for example in the form of a plate, a film or arranged particles or fibers (textile) or wire. According to a further specific embodiment, the layer may comprise, in addition to the base material, further components which may influence the properties such as wetting behavior, dimensional stability, durability, etc. of the layer. The transition from a constriction to an expansion in the course of the capillary may for example be discontinuous (see Figure 7, (16)) or continuous (see Figure 7, (17) and (18)). The longitudinal cross-section of the capillary is not necessarily rotationally symmetric. The dimensions, ie the capillary length and the number of capillaries per unit area of the device according to the invention are not subject to any particular restriction, with both parameters influencing, for example, the transport speed and transport quantity. The minimum and maximum cross-sectional area is limited insofar as capillary liquid transport must be enabled. According to the invention, the term "passive directed capillary transport of a liquid through the at least partially narrowing capillaries substantially perpendicular to the main surfaces of the respective layer (s)" means that a transport of a liquid without the use of external energy sources (eg. Temperature) is generated substantially perpendicular to the above-described main surfaces of the respective layer (s) by the capillaries.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die vorstehend definierte Vorrichtung mindestens zwei Lagen auf, die parallel zueinander angeordnet sind. Eine weitere Ausführungsform der Erfindung betrifft die vorstehend definierte Vorrichtung mit mindestens drei Lagen, mindestens vier Lagen oder mindestens fünf Lagen, die parallel zueinander angeordnet sind. Die Lagen sind dabei vorzugsweise derart angeordnet, dass die innerhalb einer jeweiligen Lage mindestens abschnittsweise vorliegende Ver- engung der Kapillaren (ausgehend von der ersten Hauptoberfläche in Richtung zweiter Hauptoberfläche) in sämtlichen Lagen in dieselbe Richtung orientiert ist. Gemäß der vorstehend erwähnten Ausführungsform werden die Lagen derart gestapelt, dass die zweite Hauptoberfläche einer oberen Lage und die erste Hauptoberfläche der benachbarten unteren Lage zueinander ausgerichtet bzw. miteinander in Kontakt gebracht sind. Der Lagenstapel der vorliegenden Erfindung kann hierbei unter Verwendung verschiedener im Stand der Technik bekannter Maßnahmen erzeugt werden, beispielsweise durch Verkleben, Verschmelzen, Vernähen, Verschweißen oder Verpressen einzelner Lagen. Dabei erfolgt die Verbindung der Lagen derart, dass ein Flüssigkeitstransport durch den Lagenstapel unter Beibehaltung jeweiliger Kapillarwege durch die einzelnen Lagen nach wie vor ermöglicht wird. Dabei schließt der Begriff „Kapiliar- wege" auch das Volumen zwischen zwei Lagen mit ein, in dem sich die Flüssigkeit sammeln kann. Dabei stellt der Übergang des Kapillarhohlraums zu dem zwischen zwei Lagen befindlichen Volumen auch eine Aufweitung im Sinne der Erfindung dar. Dabei sind die Begriffe„oben" und„unten" erfindungsgemäß räumlich nicht einschränkend, sondern lediglich im Sinne einer relativen Anordnung zweier benachbarter Lagen zueinander zu verstehen. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann durch eine Stapelung mehrerer Lagen eine Vorrichtung bereitgestellt werden, welche einen gegenüber einer Einzellage effizienteren Flüssigkeitstransport mit weiter verringertem Rückfluss ermöglicht. Aus einer wie vorstehend definierten Anordnung mehrerer Lagen zu einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt sich (jedoch) zwischen zwei jeweils benachbarten Lagen, also am Übergang einer zweiten Hauptoberfläche einer oberen Lage zu einer ersten Hauptoberfläche einer unteren Lage, durch abrupte Aufweitung der Kapillarquerschnittsflächen an diesem Übergang eine Unstetigkeitsstelle (vgl. Figur 3, (8)). Darüber hinaus liegt gemäß der vorliegenden Erfindung auch im Übergangsbereich der zweiten Hauptoberfläche zum Raum, also auch bspw. bei Verwendung einer Einzellage, eine solche Unstetigkeitsstelle vor. According to a further embodiment, the device defined above has at least two layers which are arranged parallel to one another. A further embodiment of the invention relates to the above-defined device with at least three layers, at least four layers or at least five layers which are arranged parallel to one another. The layers are preferably arranged in such a way that the constriction of the capillaries present at least in sections within a respective layer (starting from the first main surface in the direction of the second main surface) is oriented in the same direction in all layers. According to the above-mentioned embodiment, the sheets are stacked so that the second main surface of an upper layer and the first main surface of the adjacent lower layer are aligned with each other. The ply stack of the present invention may in this case be produced using various measures known in the art, for example by gluing, fusing, sewing, welding or pressing individual layers. In this case, the connection of the layers takes place in such a way that a liquid transport through the layer stack while retaining respective capillary paths through the individual layers is still possible. The term "capillary paths" also includes the volume between two layers in which the liquid can collect, whereby the transition of the capillary cavity to the volume located between two layers also constitutes a widening in the sense of the invention The terms "top" and "bottom" according to the invention are not limiting in terms of space, but merely to be understood in terms of a relative arrangement of two adjacent layers relative to one another Stacking of multiple layers, a device can be provided, which allows a relation to a single layer more efficient liquid transport with further reduced reflux. From an arrangement of a plurality of layers as defined above to form a device according to the invention, a discontinuity occurs between two adjacent layers, ie at the transition of a second main surface of an upper layer to a first main surface of a lower layer due to abrupt widening of the capillary cross-sectional areas (see Figure 3, (8)). Moreover, in accordance with the present invention, such a point of discontinuity is also present in the transition region of the second main surface to the space, that is to say, for example, when using a single layer.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft die Vorrichtung wie vorstehend definiert, wobei zwei benachbarte Lagen zueinander versetzt angeordnet sind. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die benachbarten Lagen zueinander derart verschoben, dass die Kapillaren in ihrer Anordnung zueinander in benachbarten Lagen einen seitlichen Versatz aufweisen (vgl. beispielsweise Figur 4, linke Abbildung). Gemäß einerweiteren Ausführungsform bilden benachbarte Lagen zueinander einen Rotationsversatz (vgl. beispielsweise Figur 4, rechte Abbildung). Dieser Rotationsversatz ist hinsichtlich seines Ausmaßes nicht besonders eingeschränkt und kann beispielsweise im Bereich von unter 1 ° bis nahezu 360° liegen. Liegt die erfindungsgemäße Vorrichtung in Form eines Lagenstapels vor, so kann jede einzelne Lage bezogen auf die vorhergehende Lage einen unterschiedlichen seitlichen Versatz und/oder einen unterschiedlichen Rotationsversatz aufweisen. A further embodiment of the present invention relates to the device as defined above, wherein two adjacent layers are arranged offset to one another. According to a further preferred embodiment, the adjacent layers are displaced relative to one another in such a way that the capillaries have a lateral offset in their arrangement relative to one another in adjacent layers (cf., for example, FIG. 4, left-hand illustration). According to another embodiment, adjacent layers form a rotational offset relative to one another (cf., for example, FIG. 4, right illustration). This rotational offset is not particularly limited in its extent and may for example be in the range of less than 1 ° to nearly 360 °. If the device according to the invention is in the form of a layer stack, then each individual layer can have a different lateral offset and / or a different rotational offset relative to the preceding layer.
Gemäß einerweiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Vorrichtung ein funktionelles Material auf. Die Anordnung des funktionellen Materials in der Vorrichtung ist dabei in keiner besonderen Weise eingeschränkt und kann etwa ab- schnittsweise vorliegen. Beispielsweise kann das funktionelle Material an der ersten Hauptoberfläche, an der zweiten Hauptoberfläche oder an der Öffnung der Kapillaren in den jeweiligen Hauptoberflächen, im Kapillarinneren oder an einer beliebigen Kombination der vorher genannten Stellen angeordnet sein. According to another embodiment of the present invention, the device comprises a functional material. The arrangement of the functional material in the device is in no particular way restricted and may be present in sections. For example, the functional material may be on the first major surface, on the second major surface or on the opening of the capillaries be arranged in the respective main surfaces, in the capillary interior or at any combination of the aforementioned locations.
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft eine wie vorste- hend definierte Vorrichtung, welche mindestens zwei Lagen aufweist, die parallel zueinander angeordnet sind, weiter aufweisend ein funktionelles Material, welches am Übergang einer zweiten Hauptoberfläche einer oberen Lage zur ersten Hauptoberfläche einer unteren Lage angeordnet ist. Dabei kann das besagte funktionelle Material beispielsweise an der zweiten Hauptoberfläche der oberen Lage, an der ersten Haupt- Oberfläche der unteren Lage, an der Öffnung der Kapillaren dieser Hauptoberflächen oder an einer beliebigen Kombination der vorher genannten Stellen angeordnet sein. A preferred embodiment of the present invention relates to a device as defined above which has at least two layers arranged parallel to one another, further comprising a functional material arranged at the transition of a second main surface of an upper layer to the first main surface of a lower layer , In this case, the said functional material can be arranged, for example, on the second main surface of the upper layer, on the first main surface of the lower layer, on the opening of the capillaries of these main surfaces or on any combination of the aforementioned points.
Durch Verwendung eines funktionellen Materials kann beispielsweise die zu transportierende Flüssigkeit die Unstetigkeitsstelle effizienter überwinden oder die Flüssigkeit kann mittels des funktionellen Materials gesammelt werden. By using a functional material, for example, the liquid to be transported can more effectively overcome the discontinuity, or the liquid can be collected by means of the functional material.
Das funktionelle Material kann beispielsweise durch Modifizieren des Basismaterials oder durch das Hinzufügen eines weiteren Materials zum Basismaterial bereitgestellt werden. Dabei kann das Basismaterial beispielsweise chemisch, mechanisch oder thermisch durch Beschichtung, Strukturierung oder Plasmabehandlung modifiziert oder durch das zusätzlich eingebrachte oder aufgebrachte Material um Funktionen ergänzt werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst das funktionelle Material beispielsweise Lacke, Nanobeschichtungen, Plasmabeschichtungen, Kleber, Nano- partikel, Superabsorber, Mikro- und/oder Nanostrukturierungen. Beispielsweise kann durch das funktionelle Material eine definierte Benetzbarkeit des Basismaterials oder eine definierte Rauheit des Basismaterials bereitgestellt oder das Basismaterial in seiner magnetischen Eigenschaft modifiziert werden. Der Einsatz von beispielsweise einem benetzbaren Material in der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dahingehend vorteilhaft, dass die Flüssigkeit durch Benetzung des benetzbaren Materials die vorste- hend erwähnten Unstetigkeitsstelle(n) überwinden kann. Hierdurch wird ermöglicht, die Fähigkeiten der jeweiligen Lagen zum passiven kapillaren Flüssigkeitstransport zu kombinieren und somit einen besonders effektiven Flüssigkeitstransport bereitzustellen. Dabei kann bspw. das funktionelle Material den Eintritt der Flüssigkeit in die Kapillaröffnung einer ersten Hauptoberfläche und/oder den Austritt der Flüssigkeit aus der Kapillaröffnung einer zweiten Hauptoberfläche gewährleisten. Weiterhin kann durch die Modifizierung der magnetischen Eigenschaft des Basismaterials mittels des funktionellen Materials die Anordnung des Basismaterials in Lagen im Herstellungs- prozess auf vorteilhafte Weise erleichtert werden. The functional material may be provided, for example, by modifying the base material or by adding another material to the base material. In this case, the base material, for example, chemically, mechanically or thermally modified by coating, structuring or plasma treatment or supplemented by the additionally introduced or applied material to functions. According to the present invention, the functional material comprises, for example, lacquers, nanocoatings, plasma coatings, adhesives, nanoparticles, superabsorbers, microstructures and / or nanostructures. For example, a defined wettability of the base material or a defined roughness of the base material can be provided by the functional material or the base material can be modified in its magnetic property. The use of, for example, a wettable material in the device according to the invention is advantageous in that the liquid can overcome the above-mentioned point of discontinuity by wetting the wettable material. This makes it possible to increase the capabilities of the respective layers for passive capillary liquid transport combine and thus provide a particularly effective liquid transport. In this case, for example, the functional material can ensure the entry of the liquid into the capillary opening of a first main surface and / or the exit of the liquid from the capillary opening of a second main surface. Furthermore, by modifying the magnetic property of the base material by means of the functional material, the arrangement of the base material in layers in the manufacturing process can be facilitated in an advantageous manner.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann als vor- stehend erwähnte asymmetrische Faser beispielsweise eine Bikomponentenfaser verwendet werden, welche das zuvor beschriebene funktionelle Material aufweisen kann. Erfindungsgemäß wird unter dem nicht besonders eingeschränkten Begriff„Bikomponentenfaser" eine Faser verstanden, welche zwei Komponenten, d.h. eine erste Komponente und eine zweite Komponente, aufweist. Dabei unterliegt die Einteilung der Faser in die zwei Komponenten ebenfalls keiner Einschränkung. Allerdings ist die Bikomponentenfaser gemäß einer bevorzugten Ausführungsform derart aufgeteilt, dass eine erste Komponente die erste Hauptoberfläche der jeweiligen Lage und eine zweite Komponente die zweite Hauptoberfläche der jeweiligen Lage bildet. Die jeweiligen Komponenten können mit Hinblick auf die gewünschten Eigenschaften der somit er- haltenen Lage(n) ausgewählt werden. Die Auswahl der jeweiligen Komponenten ist dabei nicht eingeschränkt und kann solche Komponenten enthalten, die den Transport der gewünschten Flüssigkeit durch die Lage(n) verbessern, die physikalische Integrität der Lagen und/oder die Haftung der Lagen untereinander erhöhen oder die Herstellung der Vorrichtung an sich vereinfachen bzw. ermöglichen. Gemäß eines weiteren Bei- spiels der vorliegenden Erfindung können die Komponenten derart ausgewählt sein, dass der Transport hinsichtlich der gewünschten Flüssigkeit verbessert, der Transport hinsichtlich einer oder mehrerer unerwünschter Flüssigkeiten jedoch verringert wird. According to a particular embodiment of the present invention, as the above-mentioned asymmetric fiber, for example, a bicomponent fiber may be used which may have the above-described functional material. According to the invention, the term "bicomponent fiber" is understood to mean a fiber which has two components, ie a first component and a second component, whereby the division of the fiber into the two components is likewise not restricted The preferred embodiment is such that a first component forms the first main surface of the respective layer and a second component forms the second main surface of the respective layer The respective components can be selected with regard to the desired properties of the layer (s) thus obtained Selection of the respective components is not restricted and may include those components which improve the transport of the desired liquid through the layer (s), increase the physical integrity of the layers and / or the adhesion of the layers to one another or the production simplify or allow the device itself. According to a further example of the present invention, the components may be selected such that transport improves with respect to the desired liquid, but transport with respect to one or more undesired liquids is reduced.
Gemäß einem weiteren Beispiel kann die Bikomponentenfaser elektrostatisches Ma- terial und/oder paramagnetisches Material wie Nanoferrit in einem unteren Abschnitt der Faser enthalten, wodurch unter Verwendung eines elektrischen Feldes oder eines Magnetfeldes die Fasern zu einer Lage angeordnet werden können (vgl. beispielsweise Figur 5). As another example, the bicomponent fiber may include electrostatic material and / or paramagnetic material, such as nanoferrite, in a lower portion of the fiber, thereby using an electric field or a magnetic field Magnetic field, the fibers can be arranged to form a layer (see, for example, Figure 5).
Gemäß einer besonderen Ausführungsform können die erste und zweite Komponente der Bikomponentenfaser Thermoplasten mit unterschiedlichen Schmelzpunkten oder ein thermoplastisches und ein nichtthermoplastisches Material umfassen, um eine kontrollierte punktuelle Ver- bzw. Aufschmelzung zu ermöglichen. According to a particular embodiment, the first and second components of the bicomponent fiber may comprise thermoplastics with different melting points or a thermoplastic and a non-thermoplastic material to allow a controlled point melting or melting.
Gemäß einer spezifischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen vorstehend defi- nierten Vorrichtung kann die erste Komponente, die zweite Komponente oder können beide Komponenten das funktionelle Material aufweisen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst nur eine der Komponenten ein funktionelles Material. According to a specific embodiment of the above-defined device according to the invention, the first component, the second component or both components may comprise the functional material. According to a preferred embodiment, only one of the components comprises a functional material.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Basis- material auch in Form einer Bikomponentenfolie vorliegen, wobei die Aufteilung der jeweiligen Folie in die zwei Komponenten und die Eigenschaft besagter Komponenten denen der vorstehend definierten Bikomponentenfaser entspricht. According to a further embodiment of the present invention, the base material may also be present in the form of a bicomponent film, the division of the respective film into the two components and the property of said components corresponding to those of the above-defined bicomponent fiber.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft eine wie vorstehend definierte Vorrichtung mit einem Basismaterial, welches Partikel aufweist, wobei ein Partikel zwei Komponenten umfassen kann (Bikomponentenpartikel). Bei der Verwendung solcher Bikomponentenpartikel entspricht die Aufteilung der jeweiligen Partikel in die zwei Komponenten und die Eigenschaft besagter Komponenten denen der vorstehend definierten Bikomponentenfaser. Another embodiment of the present invention relates to a device as defined above comprising a base material having particles, wherein a particle may comprise two components (bicomponent particles). When using such bicomponent particles, the distribution of the respective particles into the two components and the property of said components corresponds to those of the bicomponent fiber defined above.
Gemäß der vorliegenden erfindungsgemäßen Vorrichtung können Lagen eines gleichen oder voneinander verschiedenen Materials und Aufbaus miteinander kombiniert werden. Die jeweiligen Lagen der erfindungsgemäßen Vorrichtung können beispielsweise nur aus asymmetrischen Fasern bzw. Draht, nur aus Partikeln, nur aus Folien bzw. Platten, oder einer beliebigen Kombination hieraus aufgebaut sein, wobei die jeweiligen Lagen unabhängig voneinander ein wie vorstehend erwähntes funktionelles Material aufweisen können. Einer bevorzugten Ausführungsform der vorstehend definierten Vorrichtung entsprechend, ist eine oder sind beide der Hauptoberflächen jeweils einer oder mehrerer Lage(n) mindestens abschnittsweise mit dem funktionellen Material beschichtet. According to the present inventive device, layers of the same or different material and structure can be combined with each other. The respective layers of the device according to the invention can be constructed, for example, only of asymmetrical fibers or wire, only of particles, only of films or plates, or any combination thereof, wherein the respective layers independently of one another may have a functional material as mentioned above. According to a preferred embodiment of the device defined above, one or both of the main surfaces of one or more layers are at least partially coated with the functional material.
Einer weiteren Ausführungsform entsprechend, weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Schicht auf, die an der ersten Hauptoberfläche der ersten (d.h. obersten) Lage oder an der zweiten Hauptoberfläche der abschließenden (d.h. untersten) Lage angeordnet ist. Beispiele für derartige Schichten sind Schichten, die einen Transport parallel zur Oberfläche ermöglichen, Distanzschichten, die gegebenenfalls notwendige Abstände aufrechterhalten, oder Schichten, die ein Absorptionsmaterial umfassen. According to another embodiment, the device according to the invention comprises a layer which is arranged on the first main surface of the first (i.e., uppermost) layer or on the second main surface of the final (i.e., lowest) layer. Examples of such layers are layers which allow a transport parallel to the surface, spacer layers, which maintain any necessary intervals, or layers comprising an absorbent material.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform können zwei erfindungsgemäße Vorrichtungen in einem System gegeneinander angeordnet sein. Dabei können sie beispiels- weise derart angeordnet sein, dass eine Flüssigkeit in den zwischen den beiden Vorrichtungen befindlichen Raum hineintransportiert und gesammelt wird. Die gesammelte Flüssigkeit kann dann dort gehalten, weiter transportiert oder anderweitig prozessiert werden. Weiterhin können die Vorrichtungen derart angeordnet sein, dass eine zwischen den Vorrichtungen befindliche Flüssigkeit durch die diesen Raum be- grenzenden Vorrichtungen nach außen transportiert wird. According to a further embodiment, two devices according to the invention can be arranged in a system against each other. In this case, they can be arranged, for example, such that a liquid is transported in and collected in the space located between the two devices. The collected liquid can then be held there, further transported or otherwise processed. Furthermore, the devices can be arranged such that a liquid located between the devices is transported to the outside through the devices bordering this space.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, umfassend die Schritte: A further aspect of the present invention relates to a method for producing the device according to the invention, comprising the steps:
(i) Bereitstellen von asymmetrischen Fasern,  (i) providing asymmetric fibers,
(ii) Anordnen und/oder Verbinden der asymmetrischen Fasern zu einer Lage, wobei sich mindestens abschnittsweise verengende Kapillaren erzeugt werden, und (ii) arranging and / or joining the asymmetric fibers into a layer, at least partially narrowing capillaries being produced, and
(iii) gegebenenfalls Anordnen mehrerer der in Schritt (ii) erhaltenen Lagen zu einem Lagenstapel; oder  (iii) optionally placing a plurality of the sheets obtained in step (ii) into a sheet stack; or
(a) Bereitstellen einer Folie, (a) providing a film,
(b) Einbringen von Löchern in die Folie, wobei eine Lage mit sich mindestens abschnittsweise verengenden Kapillaren erzeugt wird, und (c) gegebenenfalls Anordnen mehrerer der in Schritt (b) erhaltenen Lagen zu einem Lagenstapel; oder (B) introducing holes into the film, wherein a layer is produced with at least partially narrowing capillaries, and (c) optionally arranging a plurality of the layers obtained in step (b) into a layer stack; or
(1 ) Bereitstellen von Partikeln,  (1) providing particles,
(2) Anordnen der Partikel zu einer Lage, wobei sich mindestens abschnittsweise verengende Kapillaren erzeugt werden, und  (2) arranging the particles into a layer, wherein at least partially narrowing capillaries are produced, and
(3) gegebenenfalls Anordnung mehrerer der in Schritt (2) erhaltenen Lagen zu einem Lagenstapel  (3) optionally, arranging a plurality of the sheets obtained in step (2) into a sheet stack
Das Her- bzw. Bereitstellen der asymmetrischen Fasern in Schritt (i) des erfindungs- gemäßen Verfahrens unterliegt keiner besonderen Einschränkung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die asymmetrischen Fasern durch Schmelzspinnen, Lösungsmittelspinnen, Elektrospinnen, Nassspinnen, Walzen, Pressen oder mittels eines 3D-Druck-Verfahrens hergestellt. Durch die genannten Verfahren können dabei asymmetrische Fasern mit verschiedensten Quer- schnittsformen wie beispielsweise Fasern mit dreieckigem bis trilobalem, viereckigem bis trapezförmigem, fünfeckigem bis vieleckigem, sternförmigem und halbrundem Querschnitt, mit Freiform oder einer Kombination daraus bereitgestellt werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Her- bzw. Bereitstellen der asymmetrischen Fasern bspw. durch Schmelzspinnen bzw. Lösungsmittelspinnen, nicht nur hinsichtlich der Fa- serform nahezu beliebig konfigurierbar, sondern auch mit Hinblick auf die Faserzusammensetzung in keiner besonderen Weise eingeschränkt. Beispielsweise kann das Bereitstellen der asymmetrischen Fasern die Herstellung von asymmetrischen Bikom- ponentenfasern durch Schmelzspihnen bzw. Lösungsmittelspinnen umfassen. Dabei kann sowohl die asymmetrische Faser ais auch die asymmetrische Bikomponentenfa- ser ein funktionelles Material aufweisen. Das funktionelle Material kann dabei wie vorgehend beschrieben eingebracht bzw. aufgebracht werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Schritt (i) des Bereitstellens von asymmetrischen Fasern das im Wesentlichen parallele Anordnen derjeweiligen Fasern zueinander. Wie bereits erwähnt, kann das funktionelle Material hierzu beispielsweise ein elektrostatisches Ma- terial oder paramagnetisches Material umfassen, wodurch mittels eines elektrischen bzw. magnetischen Feldes eine einheitliche Orientierung bzw. eine im Wesentlichen parallele Anordnung der jeweiligen asymmetrischen Fasern zueinander begünstigt bzw. unterstützt wird. Dabei können die Fasern zum Ausrichten beispielsweise über eine Schiene gezogen werden. The preparation or provision of the asymmetric fibers in step (i) of the process according to the invention is not subject to any particular restriction. According to a preferred embodiment of the present invention, the asymmetric fibers are prepared by melt spinning, solvent spinning, electrospinning, wet spinning, rolling, pressing or by a 3D printing process. Asymmetric fibers with a wide variety of cross-sectional shapes, such as, for example, fibers with a triangular to trilobal, quadrangular to trapezoidal, pentagonal to polygonal, star-shaped and semicircular cross-section, freeform or a combination thereof can be provided by the abovementioned methods. According to the present invention, the preparation or provision of the asymmetric fibers, for example, by melt spinning or solvent spinning, not only in terms of the fiber form almost arbitrarily configurable, but also with regard to the fiber composition is not limited in any particular way. For example, the provision of the asymmetric fibers may involve the preparation of asymmetric bicomponent fibers by melt spinning. In this case, both the asymmetrical fiber and the asymmetric bicomponent fiber can have a functional material. The functional material can be introduced or applied as described above. According to a preferred embodiment, the step (i) of providing asymmetric fibers comprises the substantially parallel arrangement of the respective fibers relative to each other. As already mentioned, the functional material for this purpose may comprise, for example, an electrostatic material or paramagnetic material, whereby by means of an electric or magnetic field, a uniform orientation or an essentially parallel arrangement of the respective asymmetric fibers to each other favors or supported. The fibers can be pulled to align, for example via a rail.
Das Anordnen/Verbinden der asymmetrischen Fasern zu einer Lage gemäß Schritt (ii) des erfindungsgemäßen Verfahrens unterliegt ebenfalls keiner besonderen Einschränkung. Gemäß einer spezifischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die asymmetrischen Fasern miteinander zu einem Gelege, Gewebe, Gestrick, Gewirk, Vlies, Spinnvlies, Geflecht, Tapegelege oder Drehergewebe verbunden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden die asymmetrischen Fasern thermisch, beispielsweise mittels Laserverschweißen, oder durch Kleben miteinander verbunden. The arrangement / joining of the asymmetric fibers to a layer according to step (ii) of the method according to the invention is likewise subject to no particular restriction. According to a specific embodiment of the method according to the invention, the asymmetrical fibers are joined together to form a scrim, fabric, knitted fabric, knitted fabric, fleece, spunbonded fabric, braid, tapestry or leno fabric. According to a further embodiment, the asymmetric fibers are thermally bonded together, for example by laser welding, or by gluing.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden die Schritte (i) und (ii) simultan, beispielsweise mittels eines 3D-Druckverfahrens, durchgeführt, worin die Fasern wie ge- wünscht hergestellt und gemäß der vorliegenden Erfindung angeordnet werden. According to a further embodiment, steps (i) and (ii) are carried out simultaneously, for example by means of a 3D printing process, wherein the fibers are produced as desired and arranged according to the present invention.
Das Anordnen mehrerer der in Schritt (ii) des vorstehend definierten Verfahrens erhaltenen Lagen im optionalen Schritt (iii) unterliegt keiner besonderen Einschränkung. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die jeweiligen Lagen vorzugsweise mitei- nander verbunden, beispielsweise durch eine chemische Verbindung (beispielsweise Kleben), eine mechanische Verbindungen (beispielsweise Nähen oder Verpressen) oder eine thermische Verbindung (beispielsweise Verschweißen oder Verschmelzen). The arrangement of several of the layers obtained in step (ii) of the process as defined above in optional step (iii) is not particularly limited. According to the present invention, the respective layers are preferably joined together, for example by a chemical compound (eg gluing), a mechanical connection (for example sewing or pressing) or a thermal connection (for example welding or fusion).
Gemäß einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens un- terliegt auch das Her- bzw. Bereitstellen einer Folie in Schritt (a) keiner besonderen Einschränkung. Beispielsweise wird die Folie durch Kalandrieren, Gießen, Spritzguss oder 3D-Druck her- bzw. bereitgestellt. According to an alternative embodiment of the method according to the invention, the provision or provision of a film in step (a) is not subject to any particular restriction. For example, the film is produced by calendering, casting, injection molding or 3D printing.
Das Einbringen von Löchern in die Folie in Schritt (b) des vorstehend definierten erfin- dungsgemäßen Verfahrens unterliegt keiner besonderen Einschränkung und kann mittels jedem, dem Fachmann bekannten Verfahren realisiert werden. Beispielsweise können die Löcher mittels Prägewalzen, Stanzen, eines Lasers, unter Einsatz entsprechend profilierter Nadeln oder mittels Ätzverfahren in die Folie eingebracht werden. The introduction of holes into the film in step (b) of the method according to the invention as defined above is not subject to any particular restriction and can be realized by any method known to the person skilled in the art. For example The holes can be introduced into the film by means of embossing rollers, punching, a laser, using correspondingly profiled needles or by etching.
Alternativ können Schritte (a) und (b) auch simultan mittels Urformverfahren, beispiels- weise durch Spritzguss, durchgeführt werden. Gemäß einer besonderen Ausführungsform können die Schritte (a) und (b) simultan mittels eines 3D-Druck-Verfahrens durchgeführt werden. Alternatively, steps (a) and (b) can also be carried out simultaneously by means of an original molding process, for example by injection molding. According to a particular embodiment, steps (a) and (b) may be carried out simultaneously by means of a 3D printing process.
Das Anordnen der in Schritt (b) erhaltenen Folien im optionalen Schritt (c) des erfin- dungsgemäßen Verfahrens unterliegt ebenfalls keiner besonderen Einschränkung. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die jeweiligen Lagen vorzugsweise miteinander verbunden, beispielsweise durch Verkleben, Verschmelzen, Vernähen oder Verpressen, etc. Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens unterliegt auch das Bereitstellen von Partikeln in Schritt (1 ) keiner besonderen Einschränkung. Beispielsweise werden die Partikel durch Polymerisation, Mahlen, Zerspanen (Schleifen), Zersprühen, Schneiden von Fasern oder mittels eines 3D-Druckverfahrens her- bzw. bereitgestellt. The arrangement of the films obtained in step (b) in optional step (c) of the process according to the invention is likewise subject to no particular restriction. According to the present invention, the respective layers are preferably joined together, for example by gluing, fusing, sewing or pressing, etc. According to a further embodiment of the method according to the invention, the provision of particles in step (1) is not particularly limited. For example, the particles are prepared by polymerization, milling, machining (grinding), spraying, cutting fibers or by means of a 3D printing process.
Das Anordnen der Partikel zu einer Lage gemäß Schritt (2) des erfindungsgemäßen Verfahrens unterliegt keiner besonderen Einschränkung. Gemäß einer spezifischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Partikel durch Selbstorganisation, Schütteln, Rütteln, Lasersintern oder im Falle eines Bikomponen- tenpartikels mit elektrostatischem oder magnetischem Material mittels eines elektrischen bzw. magnetischen Feldes einzeln gezielt zu Schichten angeordnet. Dabei kann die Anordnung der Partikel beispielsweise mittels Sintern oder Lasersintern fixiert werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden die Schritte (1) und (2) simultan, beispielsweise mittels eines 3D-Druck-Verfahrens, durchgeführt, worin die Partikel wie gewünscht hergestellt und gemäß der vorliegenden Erfindung angeordnet werden. Das Anordnen der in Schritt (2) erhaltenen Lagen im optionalen Schritt (3) des erfindungsgemäßen Verfahrens unterliegt ebenfalls keiner besonderen Einschränkung. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die jeweiligen Lagen vorzugsweise mitei- nander verbunden, beispielsweise durch Verkleben, Verschmelzen, Vernähen oder Verpressen, etc. The arrangement of the particles to a layer according to step (2) of the method according to the invention is not subject to any particular restriction. According to a specific embodiment of the method according to the invention, the particles are individually targeted to layers by self-organization, shaking, shaking, laser sintering or in the case of a bicomponent particle with electrostatic or magnetic material by means of an electric or magnetic field. In this case, the arrangement of the particles can be fixed, for example by means of sintering or laser sintering. According to a further embodiment, steps (1) and (2) are carried out simultaneously, for example by means of a 3D printing process, wherein the particles are produced as desired and arranged according to the present invention. The arrangement of the layers obtained in step (2) in optional step (3) of the method according to the invention is likewise subject to no particular restriction. According to the present invention, the respective layers are preferably connected to one another, for example by gluing, fusing, sewing or pressing, etc.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum unidirektionalen Flüssigkeitstransport zum Hin- bzw. Weg- transport einer Flüssigkeit und/oder Halten der Flüssigkeit auf der Zielseite. A further aspect of the present invention relates to the use of the device according to the invention for unidirectional liquid transport for transporting a liquid away from and / or holding the liquid on the target side.
Insbesondere kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch verwendet werden, um die auf die Zielseite transportierte Flüssigkeit zu verdampfen, weiter zu transportieren oder diese anderweitig zu prozessieren. In particular, the device according to the invention can also be used to evaporate, transport or otherwise process the liquid transported on the destination side.
Beispielsweise ist die erfindungsgemäße Vorrichtung vorteilhaft bei der Verwendung in einem Dieselkraftstofffilter. In vielen Ländern dient Biodiesel als Blendkomponente mit einem Anteil von 7 bis 12 Vol.-% für herkömmlichen Dieselkraftstoff. Jedoch führt das im Biodiesel enthaltene Wasser zu Korrosion an den Motorkomponenten und zu einer hydrolytischen Zersetzung des Kraftstoffs. Derzeit eingesetzte Filter weisen die Nachteile auf, dass sie nur über eine geringe Wasseraufnahmekapazität verfügen, keine wasserleitenden Eigenschaften aufweisen und oft gewechselt werden müssen. Durch die vorteilhafte Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein gerichteter Wassertransport möglich, so dass das Wasser abgetrennt und zu einem Auffang- behälter transportiert wird, der geleert werden kann. Somit ermöglicht die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Dieselkraftstofffilter die Reduktion von Filterwechseln, was zu geringeren Kosten für die Automobilhersteller und Autofahrer führt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann alternativ als Tränkhilfe für Faserverbundkunststoffe (FVK) dienen. Im Herstellungsprozess von FVK sind hohe Drücke und lange Prozesszeiten erforderlich, um das Bauteil vollständig mit einem Thermoplast, Duromer, Metall oder Monomer zu tränken. Durch den vorteilhaften Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Form einer Hilfsschicht könnte das Material schnell und gezielt verteilt werden, so dass vorteilhafterweise auch Lufteinschlüsse vermieden werden können. For example, the device according to the invention is advantageous when used in a diesel fuel filter. In many countries biodiesel serves as a blend component with a share of 7 to 12% by volume for conventional diesel fuel. However, the water contained in the biodiesel causes corrosion on the engine components and hydrolytic decomposition of the fuel. Currently used filters have the disadvantages that they have only a low water absorption capacity, have no water-conducting properties and often need to be changed. Due to the advantageous use of the device according to the invention, directed water transport is possible, so that the water is separated and transported to a collecting container, which can be emptied. Thus, the use of the device of the invention in a diesel fuel filter allows the reduction of filter changes, resulting in lower costs for car manufacturers and motorists. The device according to the invention can alternatively serve as an impregnation aid for fiber composite plastics (FRP). In the manufacturing process of FRP high pressures and long process times are required to complete the component with a thermoplastic, Duromer, metal or monomer to soak. The advantageous use of the device according to the invention in the form of an auxiliary layer, the material could be distributed quickly and selectively, so that advantageously also air pockets can be avoided.
Weiterhin ist die erfindungsgemäße Vorrichtung beispielsweise vorteilhaft bei der Verwendung als Inkontinenzprodukt, da die Körperflüssigkeit von der Haut wegtransportiert und auf der Zielseite gehalten werden kann, so dass eine Barriere zwischen flüssigkeitsgefüllter Vorrichtung und Haut hergestellt wird. Der nachteilige Einsatz von Su- perabsorbern in herkömmlichen Inkontinenzprodukten kann durch die vorteilhafte Funktionalität der erfindungsgemäßen Vorrichtung reduziert bzw. vermieden werden, so dass durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung das Anfallen von Superabsorbern als Sondermüll verringert bzw. weitestgehend vermieden werden kann. Furthermore, the device according to the invention is advantageous, for example, when used as an incontinence product, since the body fluid can be transported away from the skin and held on the target side, so that a barrier is created between the liquid-filled device and the skin. The disadvantageous use of superabsorbers in conventional incontinence products can be reduced or avoided by the advantageous functionality of the device according to the invention, so that the use of the device according to the invention reduces or substantially eliminates the occurrence of superabsorbers as hazardous waste.
Die Figuren zeigen: The figures show:
Figur 1 zeigt ein Basismaterial (1 ) der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Dabei nimmt das Basismaterial beispielsweise die Form einer asymmetrischen Faser, im Speziellen die Form einer dreieckigen oder trapezförmigen Faser, an. FIG. 1 shows a base material (1) of the device according to the invention. For example, the base material takes the form of an asymmetric fiber, in particular the shape of a triangular or trapezoidal fiber.
Figur 2 zeigt den Aufbau einer Lage, die ein Basismaterial (1 ) mit sich verengenden Kapillaren (2) aufweist, wobei sich die Kapillaren von der ersten Hauptoberfläche (3) der Lage zur zweiten Hauptoberfläche (4) der Lage erstrecken. Eine derartige Anord- nung ergibt eine Vorzugsrichtung für den Flüssigkeitstransport (5). Figure 2 shows the structure of a layer comprising a base material (1) with narrowing capillaries (2), the capillaries extending from the first major surface (3) of the layer to the second major surface (4) of the layer. Such an arrangement results in a preferred direction for the liquid transport (5).
Figur 3 zeigt den Aufbau einer Vorrichtung, bestehend aus zwei Lagen eines Basismaterials (1 ) mit sich verengenden Kapillaren (2) mit der Vorzugsrichtung für den Flüssigkeitstransport (5), wobei der Übergang zwischen der zweiten Hauptoberfläche der oberen Lage (6) zur ersten Hauptoberfläche der unteren Lage (7) eine Unstetig keits- stelle (8) aufweist, an der sich die Kapillare der oberen Lage aufweitet. Figur 4 zeigt zueinander versetzt angeordnete Lagen (9) mit Kapiiiaren, die einen seitlichen Versatz aufweisen, bzw. zwei benachbarte Lagen, die einen Rotation sversatz miteinander bilden (10). Figur 5 zeigt Beispiele für Bikomponentenfasern (11 ) mit einer ersten Komponente (12) und einer zweiten Komponente (13). Figure 3 shows the construction of a device consisting of two layers of a base material (1) with narrowing capillaries (2) with the preferred direction for liquid transport (5), wherein the transition between the second main surface of the upper layer (6) to the first main surface the lower layer (7) has a discontinuity (8) at which the capillary of the upper layer widens. Figure 4 shows mutually staggered layers (9) with Kapiiiaren having a lateral offset, or two adjacent layers, which form a rotation sversatz with each other (10). FIG. 5 shows examples of bicomponent fibers (11) with a first component (12) and a second component (13).
Figur 6 zeigt Beispiele für Formen der Partikel (14). Dabei ist ein Partikel beispielsweise pyramidenstumpfförmig oder weist eine Kugelsegmentform, die Form einer Py- ramide mit dreieckiger Grundfläche oder die Form einer Pyramide mit viereckiger Grundfläche auf. Figure 6 shows examples of shapes of the particles (14). In this case, a particle is, for example, truncated pyramidal or has a spherical segment shape, the shape of a pyramid with a triangular base or the shape of a pyramid with a quadrangular base.
Figur 7 zeigt Beispiele für Formen der sich mindestens abschnittsweise verengenden Kapillaren. Dabei ist die Form beispielsweise trichterförmig (15) und beide Kapillaröff- nungen weisen eine unterschiedliche Größe auf. Die Kapillaröffnungen können aber auch gleich groß sein und die Kapillare kann sich abschnittsweise verengen und aufweiten (( 6) bis (18)). FIG. 7 shows examples of shapes of the capillaries narrowing at least in sections. The shape is, for example, funnel-shaped (15) and both capillary openings have a different size. But the capillary openings can also be the same size and the capillary can narrow and widen in sections ((6) to (18)).
Die vorliegende Erfindung stellt eine Vorrichtung bereit, die einen unidirektionalen, passiven Flüssigkeitstransport im Wesentlichen senkrecht zu einer Oberfläche ermöglicht. Der unidirektionale Transport ermöglicht den Hin- oder Wegtransport einer Flüssigkeit und/oder das Halten der Flüssigkeit auf der Zielseite. Durch diese besondere Eigenschaft besitzt die erfindungsgemäße Vorrichtung ein hohes Anwendungspotential, beispielsweise als Dieselkraftstofffilter, Wundauflage oder Inkontinenzprodukt. Zu- dem wird beim Herstellungsverfahren der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorteilhafterweise auf etablierte und kostengünstige Herstellungsverfahren zurückgegriffen. The present invention provides an apparatus that enables unidirectional, passive liquid transport substantially perpendicular to a surface. The unidirectional transport allows the transport of a liquid to and fro and / or the holding of the liquid on the target side. Due to this special property, the device according to the invention has a high application potential, for example as a diesel fuel filter, wound dressing or incontinence product. In addition, the production method of the device according to the invention advantageously makes use of established and cost-effective production methods.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Basismaterial 1 base material
2 Kapillare 3 erste Hauptoberfläche 2 capillaries 3 first main surface
4 zweite Hauptoberfläche  4 second main surface
5 Vorzugsrichtung für Flüssigkeitstransport  5 preferred direction for liquid transport
6 zweite Hauptoberfläche einer oberen Lage  6 second main surface of an upper layer
7 erste Hauptoberfläche einer unteren Lage  7 first main surface of a lower layer
8 Unstetigkeitsstelle  8 discontinuity
9 versetzt angeordnete Lagen  9 staggered layers
10 mit Rotations versatz angeordnete Lagen  10 with rotational offset arranged layers
11 Bikomponentenfaser  11 bicomponent fiber
12 erste Komponente  12 first component
13 zweite Komponente  13 second component
14 Partikel  14 particles
15 trichterförmiger Kapillarquerschnitt  15 funnel-shaped capillary cross section
16 Kapillarquerschnitt mit unstetigem Aufweitungsbereich 16 Capillary cross-section with discontinuous widening area
17 Kapillarquerschnitt mit stetigem Aufweitungsbereich17 Capillary cross-section with continuous expansion area
18 Kapillarquerschnitt mit Freiform 18 Capillary cross section with free form

Claims

Patentansprüche claims
Vorrichtung zum unidirektionalen Flüssigkeitstransport, aufweisend mindestens eine Lage eines Basismaterials (1 ), wobei sich mindestens abschnittsweise verengende Kapillaren (2) von einer ersten Hauptoberfläche (3) der jeweiligen Lage zu einer zweiten Hauptoberfläche (4) der jeweiligen Lage erstrecken, und Device for unidirectional liquid transport, comprising at least one layer of a base material (1), at least partially narrowing capillaries (2) extending from a first main surface (3) of the respective layer to a second main surface (4) of the respective layer, and
wobei die Kapillaren (2) derart ausgebildet sind, dass ein passiver gerichteter kapillarer Transport einer Flüssigkeit durch die sich mindestens abschnittsweise verengenden Kapillaren im Wesentlichen senkrecht zu den Hauptoberflächen (3, 4) der jeweiligen Lage(n) erfolgt. wherein the capillaries (2) are formed such that a passive directed capillary transport of a liquid through the at least partially narrowing capillaries is substantially perpendicular to the main surfaces (3, 4) of the respective layer (s).
Vorrichtung zum unidirektionalen Flüssigkeitstransport nach Anspruch 1 , welches mindestens zwei Lagen aufweist, die parallel zueinander angeordnet sind. A device for unidirectional liquid transport according to claim 1, which has at least two layers which are arranged parallel to one another.
Vorrichtung zum unidirektionalen Flüssigkeitstransport nach Anspruch 1 oder 2, wobei zwei benachbarte Lagen zueinander versetzt angeordnet sind. A device for unidirectional liquid transport according to claim 1 or 2, wherein two adjacent layers are arranged offset to one another.
Vorrichtung zum unidirektionalen Fiüssigkeitstransport nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Basismaterial (1 ) aus im Wesentlichen parallel ausgerichteten asymmetrischen Fasern, einer Folie und/oder Partikeln besteht. Device for unidirectional liquid transport according to one of claims 1 to 3, wherein the base material (1) consists of substantially parallel aligned asymmetric fibers, a film and / or particles.
Vorrichtung zum unidirektionalen Flüssigkeitstransport nach Anspruch 4, wobei die Querschnittsform der asymmetrischen Faser aus einer Gruppe, bestehend aus dreieckig bis trilobal, viereckig bis trapezförmig, fünfeckig bis vieleckig, sternförmig, halbrund, Freiform, oder einer beliebigen Kombination daraus, ausgewählt ist. A device for unidirectional liquid transport according to claim 4, wherein the cross-sectional shape of the asymmetric fiber is selected from a group consisting of triangular to trilobal, quadrangular to trapezoidal, pentagonal to polygonal, star-shaped, semicircular, freeform, or any combination thereof.
6. Vorrichtung zum unidirektionalen Flüssigkeitstransport nach einem der Ansprüche 1 bis 5, weiter aufweisend ein funktionelles Material. 6. A device for unidirectional fluid transport according to any one of claims 1 to 5, further comprising a functional material.
7. Vorrichtung zum unidirektionalen Flüssigkeitstransport nach Anspruch 6, wobei die asymmetrische Faser eine Bikomponentenfaser (11 ) ist, die Folie eine Bikomponentenfolie ist und die Partikel Bikomponentenpartikel sind, welche das funktionelle Material aufweisen. The unidirectional liquid transport device of claim 6, wherein the asymmetric fiber is a bicomponent fiber (11), the film is a bicomponent film, and the particles are bicomponent particles comprising the functional material.
8. Vorrichtung zum unidirektionalen Flüssigkeitstransport nach Anspruch 6 oder 7, wobei eine oder beide der Hauptoberflächen (3, 4) jeweils einer oder mehrerer Lage(n) mindestens abschnittsweise mit dem funktionellen Material beschichtet sind. 8. A device for unidirectional liquid transport according to claim 6 or 7, wherein one or both of the main surfaces (3, 4) in each case one or more layer (s) at least partially coated with the functional material.
9. Vorrichtung zum unidirektionalen Flüssigkeitstransport nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei das funktionelle Material einem modifizierten Anteil des Basismaterials oder einem zusätzlich zum Basismaterial eingebrachten Material entspricht. 9. A device for unidirectional liquid transport according to any one of claims 6 to 8, wherein the functional material corresponds to a modified portion of the base material or in addition to the base material introduced material.
10. Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung zum unidirektionalen Flüssigkeitstransport nach einem der Ansprüche 1 bis 9, umfassend die Schritte 10. A method for producing the device for unidirectional liquid transport according to one of claims 1 to 9, comprising the steps
(i) Bereitstellen von asymmetrischen Fasern,  (i) providing asymmetric fibers,
(ii) Anordnen und/oder Verbinden der asymmetrischen Fasern zu einer Lage, wobei sich mindestens abschnittsweise verengende Kapillaren erzeugt werden, und  (ii) arranging and / or joining the asymmetric fibers into a layer, at least partially narrowing capillaries being produced, and
(iii) gegebenenfalls Anordnen mehrerer der in Schritt (ii) erhaltenen Lagen zu einem Lagenstapel; oder  (iii) optionally placing a plurality of the sheets obtained in step (ii) into a sheet stack; or
(a) Bereitstellen einer Folie,  (a) providing a film,
(b) Einbringen von Löchern in die Folie, wobei eine Lage mit sich mindestens abschnittsweise verengenden Kapillaren erzeugt wird, und (B) introducing holes into the film, wherein a layer is produced with at least partially narrowing capillaries, and
(c) gegebenenfalls Anordnen mehrerer der in Schritt (b) erhaltenen Lagen zu einem Lagenstapel; oder (c) optionally arranging a plurality of the layers obtained in step (b) into a layer stack; or
(1 ) Bereitstellen von Partikeln,  (1) providing particles,
(2) Anordnen der Partikel zu einer Lage, wobei sich mindestens abschnittsweise verengende Kapillaren erzeugt werden, und (3) gegebenenfalls Anordnung mehrerer der in Schritt (2) erhaltenen gen zu einem Lagenstapel. (2) arranging the particles into a layer, wherein at least partially narrowing capillaries are produced, and (3) optionally, arranging a plurality of the gene obtained in step (2) into a sheet stack.
Verwendung der Vorrichtung zum unidirektionalen Fiüssigkeitstransport nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zum Hin- bzw. Wegtransport einer Flüssigkeit und/oder Halten der Flüssigkeit auf der Zielseite. Use of the device for unidirectional liquid transport according to one of claims 1 to 9 for transporting a liquid away from and / or keeping the liquid on the target side.
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