DE10320297A1 - Article used e.g. as a nozzle for inkjet printers comprises a capillary as substrate and a plasma polymer coating formed on the capillary - Google Patents

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Peter Dr.-Ing. Krippner
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Abstract

Article comprises a capillary as substrate and a plasma polymer coating formed on the capillary.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Artikel mit einer plasmapolymeren Beschichtung sowie die Verwendung dieser Artikel.The The present invention relates to articles with a plasma polymer Coating as well as the use of these items.

In der DE 195 43 133 A1 wird ein Verfahren zur Erzeugung dünner, stark hydrophober Polymerschichten mittels Plasmapolymerisation beschrieben. Zur Plasmapolymerisation werden als Monomere Vinylmethylsilan und Vinyltrimethoxysilan angegeben, bei denen es sich um Monomere handelt, die mindestens eine Gruppe mit einer geringen Affinität zu Sauerstoff aufweisen und die sich unter weitgehendem Strukturerhalt plasmapolymerisieren lassen. Den genannten Monomeren können nichtpolymerisierbare Gase wie z.B. Edelgas, Stickstoff oder Wasserstoff als Hilfs- oder Trägergas zugesetzt sein, um die Homogenität des Plasmas zu verbessern und um den Druck in der Gasphase zu erhöhen.In the DE 195 43 133 A1 describes a method for producing thin, highly hydrophobic polymer layers by means of plasma polymerization. For the plasma polymerization, vinylmethylsilane and vinyltrimethoxysilane are given as monomers, which are monomers which have at least one group with a low affinity for oxygen and which can be plasma-polymerized with largely the same structure. Non-polymerizable gases such as noble gas, nitrogen or hydrogen can be added as auxiliary or carrier gas to the monomers mentioned in order to improve the homogeneity of the plasma and to increase the pressure in the gas phase.

In der WO 96/04123 A1 werden sogenannte selbstreinigende Oberflächen, von denen sich Schmutz leicht abspülen lässt, offenbart. Diese Oberflächen weisen eine Oberflächenstruktur aus Erhebungen und Vertiefungen auf, wobei der Abstand zwischen den Erhebungen dabei im Bereich von 5 bis 200 m und die Höhe der Erhebungen im Bereich von 5 bis 100 m liegen soll. Zumindest die Erhebungen sollen aus hydrophoben Polymeren oder haltbar hydrophobierten Materialien bestehen. Der Erfinder dieser Oberflächen, Wilhelm Barthlott, hat die Effekte in Anlehnung an die natürliche Lotusblüte, die bei Regen gereinigt wird, "Lotus-Effekt" genannt.In WO 96/04123 A1 describes so-called self-cleaning surfaces, of which easily wash off dirt leaves, disclosed. These surfaces have a surface structure from elevations and depressions, the distance between the surveys in the range of 5 to 200 m and the height of the surveys should be in the range of 5 to 100 m. At least the surveys are supposed to made of hydrophobic polymers or durable hydrophobic materials consist. The inventor of these surfaces, Wilhelm Barthlott, has the effects based on the natural lotus flower, the is cleaned in the rain, called "lotus effect".

In der DE 101 31 156 A1 wird offenbart, dass besonders hochwertige, d.h. besonders leicht zu reinigende (selbstreinigende) plasmapolymere Oberflächen auch ohne Vorsehen einer den Lotus-Effekt hervorrufenden Oberflächenstruktur aus Erhebungen und Vertiefungen erhältlich sind, wenn die Zusammensetzung und die Struktur der Oberfläche bestimmte Bedingungen erfüllt. Die in dieser Schrift offenbarten plasmapolymeren Beschichtungen weisen Stoffmengenverhältnisse in der plasmapolymeren Beschichtung von 1,1 : 1 < n(O) : n(Si) < 2,6 : 1 sowie 0,6 : 1 < n(C) : n(Si) < 2,2 : 1 und Rauwerte (nach DIN 4768) von unter 1 m auf.In the DE 101 31 156 A1 discloses that particularly high-quality, ie particularly easy-to-clean (self-cleaning) plasma polymer surfaces can be obtained from elevations and depressions even without the provision of a surface structure causing the lotus effect if the composition and the structure of the surface meet certain conditions. The plasma polymer coatings disclosed in this document have ratios of substance amounts in the plasma polymer coating of 1.1: 1 <n (O): n (Si) <2.6: 1 and 0.6: 1 <n (C): n (Si ) <2.2: 1 and roughness values (according to DIN 4768) of less than 1 m.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Anwendungsbereich mikrostrukturierbarer funktionaler Beschichtungen weiter auszudehnen und diese Oberflächen auch jenseits der Oberflächenveredelung zur besseren Reinigbarkeit nutzbar zu machen.The The present invention has for its object the scope microstructurable functional coatings to expand further and these surfaces also beyond surface finishing usable for better cleanability.

Es wurde nun gefunden, dass mikrostrukturierbare, feste funktionale Beschichtungen auch in komplexeren, z.B. mikrostrukturierten Systemen aufgebracht werden können und dadurch gezielt Kapillarkräfte oder die generelle Benetzbarkeit verstärkt oder vermindert werden können, ohne dass die Beschichtungen von den vorhandenen Fluiden abgelöst oder angegriffen werden.It has now been found to be microstructurable, solid functional Coatings also in more complex, e.g. microstructured systems can be applied and thereby targeted capillary forces or the general wettability can be increased or decreased can, without the coatings being detached from the existing fluids or to be attacked.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist in einer ersten Ausführungsform ein Artikel, umfassend ein Substrat und eine flächig mit dem Substrat verbundene plasmapolymere Beschichtung, wobei es sich bei dem Substrat um eine Kapillare handelt.object of the present invention is in a first embodiment an article comprising a substrate and a surface connected to the substrate plasma polymer coating, the substrate being a Capillary acts.

Der Begriff „Kapillare" kennzeichnet im Rahmen der vorliegenden Erfindung feine, meist langgestreckte Hohlräume, insbesondere Röhrchen mit kleinen Innendurchmessern. Erfindungsgemäß bevorzugte Artikel sind dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillare einen Innendurchmesser von 50 bis 900 μm, vorzugsweise von 75 bis 750 μm, besonders bevorzugt von 80 bis 600 μm und insbesondere von 85 bis 400 μm aufweist. Besonders bevorzugte Werte für den Innendurchmesser der erfindungsgemäßen Kapillare sind beispielsweise 90 μm, 100 μm, 110 μm, 120 μm, 130 μm, 140 μm, 150 μm, 160 μm, 170 μm, 180 μm, 190 μm, 200 μm, 210 μm, 220 μm, 230 μm,. 240 μm, 250 μm, 260 μm, 270 μm, 280 μm, 290 μm, 300 μm, 310 μm, 320 μm, 330 μm,. 340 μm, 350 μm, 360 μm, 370 μm, 380 μm, 390 μm.The The term "capillary" denotes in Within the scope of the present invention, fine, mostly elongated cavities, in particular tube with small inner diameters. Articles preferred according to the invention are thereby characterized that the capillary has an inner diameter of 50 up to 900 μm, preferably from 75 to 750 μm, particularly preferably from 80 to 600 μm and in particular from 85 to 400 μm. Particularly preferred values for the inner diameter of the capillary according to the invention are, for example 90 μm, 100 μm, 110 μm, 120 μm, 130 μm, 140 μm, 150 μm, 160 μm, 170 μm, 180 μm, 190 μm, 200 μm, 210 μm, 220 μm, 230 μm ,. 240 μm, 250 μm, 260 μm, 270 μm, 280 μm, 290 μm, 300 μm, 310 μm, 320 μm, 330 μm ,. 340 μm, 350 μm, 360 μm, 370 μm, 380 μm, 390 μm.

Die plasmapolymere Beschichtung ist flächig mit der Kapillare verbunden und kann auf jede Fläche der Kapillare aufgebracht werden. Bevorzugte erfindungsgemäße Artikel sind dadurch gekennzeichnet, dass die plasampolymere Beschichtung auf die Innenseite der Kapillare aufgebracht ist.The Plasma polymer coating is connected to the capillary over the entire area and can be applied to any surface of the Capillary are applied. Preferred articles according to the invention are characterized in that the plasma polymer coating is applied to the inside of the capillary.

Die Kapillare kann aus unterschiedlichen Materialien bestehen, beispielsweise aus Kunststoff, Metall, Keramik oder Glas. Das im Einzelfall ausgewählte Kapillarmaterial wird entweder unmittelbar, d.h. ohne Vorbehandlung, mit der plasmapolymeren Beschichtung versehen, oder es wird oberflächlich zuvor gereinigt und/oder aktiviert und/oder mit einem plasmapolymeren Haftvermittler versehen.The Capillary can consist of different materials, for example made of plastic, metal, ceramic or glass. The capillary material selected in the individual case is either immediately, i.e. without pretreatment, with the plasma polymer coating provided, or it becomes superficial beforehand cleaned and / or activated and / or with a plasma polymer Adhesion promoter provided.

Die erfindungsgemäßen Kapillaren eignen sich für die unterschiedlichsten Anwendungsbereiche, wobei ein Vorteil der vorliegenden Erfindung darin besteht, dass die plasmapolymere Beschichtung sowohl hydrophob als auch hydrophil ausgestaltet werden kann. Die physikalisch-chemische Polarität ist entscheidend für die Benetzbarkeit von Oberflächen mit Fluiden polarer oder aber unpolarer Natur. In vielen fluidischen Systemen und Sensoren ist die Benetzbarkeit der mit dem Fluid in Kontakt tretenden Oberflachen von entscheidender Bedeutung für die Funktionalität, die Spülbarkeit, die Sensitivität gegenüber Verschmutzungen oder aber die Selektivität für bestimmte Fluide. Dies gilt insbesondere bei der vehement betriebenen Miniaturisierung von Sensoren, Düsen, Trennfiltern und komplexeren fluidischen Gesamtsystemen. Als Beispiele können hier genannt werden: Fluidische Analysegeräte wie Gas- und Flüssigkeits-Chromatographen, Düsensysteme für Tintenstrahldrucker, fluidische Sensoren wie Wärmeleitfähigkeitsdetektoren oder Anemometer, Mikrokapillarsysteme z.B. für die molekularbiologische Analyse oder Gas- Flüssigkeitsmischeinheiten.The capillaries according to the invention are suitable for a very wide range of applications, one advantage of the present invention being that the plasma-polymeric coating can be designed to be both hydrophobic and hydrophilic. The physico-chemical polarity is decisive for the wettability of surfaces with fluids of a polar or non-polar nature. In many fluidic systems and sensors, the wettability of the surfaces that come into contact with the fluid is of crucial importance for the functionality, the flushability, the sensitivity to contamination or the selectivity for certain fluids. This applies particularly to the ve miniaturization of sensors, nozzles, separating filters and more complex overall fluid systems. Examples can be mentioned here: Fluidic analysis devices such as gas and liquid chromatographs, nozzle systems for inkjet printers, fluidic sensors such as thermal conductivity detectors or anemometers, microcapillary systems eg for molecular biological analysis or gas-liquid mixing units.

Die plasmapolymere Beschichtung auf den erfindungsgemäßen Artikeln kann in einem Plasma- Polymerisationsverfahren aus einem Precursor auf Oberflächen abgeschieden werden und durch Masken in Kombination mit geeigneten Ätzverfahren strukturiert werden. Die Schichten können selbst in der geringen Stärke von einigen 10 nm bis hin zu einigen Mikrometetern abgeschieden werden, wobei bevorzugte Kapillaren Beschichtungen aufweisen, die Stärken von 10 nm bis 5 μm, vorzugsweise von 20 nm bis 2,5 μm, besonders bevorzugt von 30 nm bis 1 μm und insbesondere von 50 nm bis 500 nm, aufweisen. Besonders bevorzugte Werte für die Stärke (Dicke) der plasmapolymeren Beschichtung der erfindungsgemäßen Artikel sind beispielsweise 60 nm, 70 nm, 80 nm, 90 nm, 100 nm, 110 nm, 120 nm, 130 nm, 140 nm, 150 nm, 160 nm, 170 nm, 180 nm, 190 nm, 200 nm, 210 nm, 220 nm, 230 nm,. 240 nm, 250 nm, 260 nm, 270 nm, 280 nm, 290 nm, 300 nm, 310 nm, 320 nm, 330 nm,. 340 nm, 350 nm, 360 nm, 370 nm, 380 nm, 390 nm, 400 nm, 410 nm, 420 nm, 430 nm,. 440 nm, 450 nm, 460 nm, 470 nm, 480 nm, 490 nm.The plasma polymer coating on the articles according to the invention can in a plasma polymerization process from a precursor on surfaces are deposited and structured by masks in combination with suitable etching processes become. The layers can even in low strength from a few 10 nm down to a few micrometers preferred capillaries have coatings that Strengthen from 10 nm to 5 μm, preferably from 20 nm to 2.5 μm, particularly preferably from 30 nm to 1 μm and in particular from 50 nm up to 500 nm. Particularly preferred values for the thickness the plasma polymer coating of the articles according to the invention are, for example, 60 nm, 70 nm, 80 nm, 90 nm, 100 nm, 110 nm, 120 nm, 130 nm, 140 nm, 150 nm, 160 nm, 170 nm, 180 nm, 190 nm, 200 nm, 210 nm, 220 nm, 230 nm ,. 240 nm, 250 nm, 260 nm, 270 nm, 280 nm, 290 nm, 300 nm, 310 nm, 320 nm, 330 nm ,. 340 nm, 350 nm, 360 nm, 370 nm, 380 nm, 390 nm, 400 nm, 410 nm, 420 nm, 430 nm ,. 440 nm, 450 nm, 460 nm, 470 nm, 480 nm, 490 nm.

Die Beschichtung der erfindungsgemäßen Kapillaren hat je nach Wahl der Precursor und des Prozesses wahlweise stark polare oder aber stark unpolare Eigenschaften. Polare Eigenschaften machen eine solche Oberfläche hydrophil, unpolare Eigenschaften hydrophob. Plasmapolymerisierte Hexamethyldisiloxan- (HMDSO-) oder Hexamethyldisilazan- (HMDSN-) Schichten oder aber auch amorphe Kohlenstoffschichten (Diamond Like Carbon, DLC) können durch die Prozessparameter derart eingestellt werden, dass sie starke unpolare Eigenschaften aufweisen, und z.B. Wasser oder Alkohole somit abweisen.The Coating the capillaries according to the invention has a strong choice depending on the choice of precursor and the process polar or strongly non-polar properties. Polar properties make such a surface hydrophilic, non-polar properties hydrophobic. plasmapolymerized Hexamethyldisiloxane (HMDSO-) or hexamethyldisilazane (HMDSN-) Layers or amorphous carbon layers (Diamond Like Carbon, DLC) can be set by the process parameters in such a way that they are strong have non-polar properties, and e.g. Water or alcohols thus reject.

Neben den flüssigen Organosilanen Hexamethyldisilazan (HMDSN) und Hexamethyldisiloxan (HMDSO) können auch Tetramethylsilan (TMS) und Tetramethoxysilan (TMOS) eingesetzt werden.Next the liquid Organosilanes hexamethyldisilazane (HMDSN) and hexamethyldisiloxane (HMDSO) can also used tetramethylsilane (TMS) and tetramethoxysilane (TMOS) become.

Bei bevorzugten erfindungsgemäßen Kapillaren, bei denen die Beschichtung mittels Plasmapolymerisation von HMDSO, HMDSN, TMS und/oder TMOS aufgebracht wird, beträgt das Stoffmengenverhältnis von Sauerstoff zu Silicium in der plasmapolymeren Beschichtung vorzugsweise 1,1 : 1 < n(O) : n(Si) < 2,6 : 1, besonders bevorzugt 1,4 : 1 < n(O) : n(Si) < 1,9 : 1, das Stoffmengenverhältnis von Kohlenstoff zu Silicium in der plasmapolymeren Beschichtung vorzugsweise 0,6 : 1 < n(C) : n(Si) < 2,2 : 1, besonders bevorzugt 1,2 : 1 < n(C) : n(Si) < 1,7 : 1, jeweils vermessen mit ESCA (Elektronenspektroskopie für die chemische Analyse) in Atomprozent.at preferred capillaries according to the invention, in which the coating by means of plasma polymerization of HMDSO, HMDSN, TMS and / or TMOS is applied, the molar ratio of Oxygen to silicon in the plasma polymeric coating is preferred 1.1: 1 <n (O): n (Si) <2.6: 1, particularly preferably 1.4: 1 <n (O) : n (Si) <1.9: 1, the molar ratio from carbon to silicon in the plasma polymer coating preferably 0.6: 1 <n (C) : n (Si) <2.2: 1, particularly preferred 1.2: 1 <n (C) : n (Si) <1.7: 1, each measured with ESCA (electron spectroscopy for the chemical Analysis) in atomic percent.

Bevorzugte plasmapolymere Beschichtungen in erfindungsgemäßen Kapillaren umfassen vorzugsweise 25 bis 50 (vorzugsweise 31 bis 47) Atomprozent Sauerstoff, 25 bis 50 (vorzugsweise 27 bis 44) Atomprozent Kohlenstoff und 22 bis 27 (vorzugsweise 23 bis 25) Atomprozent Silizium, bezogen auf die Gesamtatomzahl (ohne Wasserstoff) der Beschichtung.preferred Plasma polymeric coatings in capillaries according to the invention preferably comprise 25 to 50 (preferably 31 to 47) atomic percent oxygen, 25 to 50 (preferably 27 to 44) atomic percent carbon and 22 to 27 (preferably 23 to 25) atomic percent silicon, based on the total number of atoms (without hydrogen) of the coating.

Neben den genannten Elementen Sauerstoff, Kohlenstoff und Silizium umfasst die plasmapolymere Beschichtung vorzugsweise Wasserstoff und/oder Fluor.Next the elements mentioned include oxygen, carbon and silicon the plasma polymeric coating is preferably hydrogen and / or Fluorine.

Bei solchen bevorzugten Beschichtungen beträgt das Stoffmengenverhältnis von Wasserstoff bzw. Fluor zu Kohlenstoff in der plasmapolymeren Beschichtung vorzugsweise 1,8 : 1 < n(H und/oder F) :n(C) < 3,6 : 1, besonders bevorzugt 2,2 : 1 < n(H und/oder F) : n(C) < 3,3 : 1, jeweils vermessen mit ESCA (Elektronenspektroskopie für die chemische Analyse) in Atomprozent.at Such preferred coatings have a molar ratio of Hydrogen or fluorine to carbon in the plasma polymer coating preferably 1.8: 1 <n (H and / or F): n (C) <3.6 : 1, particularly preferably 2.2: 1 <n (H and / or F): n (C) <3.3 : 1, measured with ESCA (electron spectroscopy for chemical analysis) in atomic percent.

Die plasmapolymere Beschichtung kann beispielsweise mittels eines Nichtgleichgewichts-Plasmas auf die Oberfläche, vorzugsweise die Innenseite der erfindungsgemäßen Kapillaren aufgebracht werden. Sowohl Niederdruck- als auch Atmosphärendruckplasmen können eingesetzt werden. Zur Erzielung einer polaren oder unpolaren Oberfläche der Beschichtung, entsprechend einer hydrophilen oder hydrophoben Oberfläche in der Kapillare kann der Fachmann geeignete Precursor bzw. Precursormischungen (Gasverhältnisse) auswählen und geeignete Betriebsparameter der Plasmaanlage einstellen, insbesondere den Druck, die Durchflussrate des Precursors und die Leistung der elektrischen Entladung. Zur Abscheidung kohlenstoffreicher O-Si1-xCx : H(O,N)-Filme hat sich beispielsweise ein 40 kHz PECVD-Reaktor bewährt.The plasma-polymeric coating can be applied to the surface, preferably the inside of the capillaries according to the invention, for example by means of a non-equilibrium plasma. Both low pressure and atmospheric pressure plasmas can be used. To achieve a polar or non-polar surface of the coating, corresponding to a hydrophilic or hydrophobic surface in the capillary, the person skilled in the art can select suitable precursors or precursor mixtures (gas ratios) and set suitable operating parameters of the plasma system, in particular the pressure, the flow rate of the precursor and the performance of the electrical discharge. For example, a 40 kHz PECVD reactor has proven itself for the deposition of carbon-rich O-Si 1-x C x : H (O, N) films.

Eine mit einer plasmapolymerisierten Hexamethyldisiloxan- (HMDSO-) oder Hexamethyldisilazan- (HMDSN-) Schicht oder aber auch mit einer amorphen Kohlenstoffschicht (Diamond Like Carbon, DLC) ausgekleidete erfindungsgemäße Kapillare weist in ihrem Inneren starke unpolare Eigenschaften auf, und weist z.B. Wasser oder Alkohole somit ab. Eine solche Kapillare wird für polare Fluide eine stark verminderte Kapillarkraft aufweisen, wohingegen diejenigen Kapillarkräfte auf polare Fluide verstärkt werden. Gas/Wasser Mischsysteme, bei denen Gase durch Kapillardüsen in das Wasser geleitet werden, können damit bei stark vermindertem Einlassdruck arbeiten. Durch die wesentlich geringere Oberflächenspannung von Gasen können solche mikrostrukturierten Kapillarsysteme auch als funktionale Membran ausgebildet und zur Trennung einer gasförmigen von einer flüssigen Phase benutzt werden. Eine Einsatzmöglichkeit hierfür ist die Absonderung gasförmiger von flüssigen Phasen in unpolaren Fluiden, beispielsweise die Abtrennung flüssiger Phasen in Erdgas.A capillary according to the invention, which is lined with a plasma-polymerized hexamethyldisiloxane (HMDSO) or hexamethyldisilazane (HMDSN) layer or else with an amorphous carbon layer (diamond-like carbon, DLC), has strong non-polar properties in its interior and has, for example, water or alcohols thus from. Such a capillary will have a greatly reduced capillary force for polar fluids, whereas those capillary forces on polar fluids will be increased. Gas / water mixing systems in which gases are led into the water through capillary nozzles can work with greatly reduced inlet pressure. Due to the much lower surface tension of gases, such microstructured capillary systems can also be designed as a functional membrane and used to separate a gaseous from a liquid phase. One possible application for this is the separation of gaseous from liquid phases in non-polar fluids, for example the separation of liquid phases in natural gas.

Die vorstehend beschriebenen Beschichtungen besitzen den Vorteil, dass sie sich auch im Nachhinein wieder selber lateral durch maskenbasierte Prozesse strukturieren fassen. Herkömmliche hydrophobe Beschichtungen wie Öle und Wachse sind einerseits nicht mit gängigen maskenorientierten Prozessen mikrostrukturierbar und darüber hinaus leicht durch entsprechende Lösungsmittel ablösbar. Solche Beschichtungen sind mechanisch unbeständig und können in einem Analyseverfahren zur Verschmutzung des Analyten führen. Darüber hinaus sind sie meist nicht in einem Bereich von 200 bis 400°C temperaturbeständig – alle diese Nachteile werden durch die erfindungsgemäßen Artikel überwunden.The Coatings described above have the advantage that afterwards, they laterally themselves again through mask-based processes structure. conventional hydrophobic coatings such as oils On the one hand, waxes are not compatible with common mask-oriented processes microstructurable and above easy to remove by appropriate solvents. Such coatings are mechanically unstable and can lead to contamination of the analyte in an analysis process. Furthermore they are usually not temperature-resistant in a range of 200 to 400 ° C - all of these Disadvantages are overcome by the articles according to the invention.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung einer erfindungsgemäßen Kapillare als Düse für Tintenstrahldrucker.On Another object of the present invention is the use a capillary according to the invention as a nozzle for inkjet printers.

Wenn die Austrittsdüsen von Tintenstrahldruckern mit unpolaren funktionalen Schichten beschichtet werden, kann die Tinte dennoch unter erhöhtem Druck zum Durchtritt gezwungen werden. Beim Austritt aus der Düse hingegen werden sich durch den starken Unterschied an Polarität der Oberflächen von wasserbasierten Tinten gegenüber der Beschichtung der Kapillardüse, sofort kleine Tropfen von der Größe des Düsendurchmessers bilden und ablösen, eine für die Funktionalität der Tintendüse entscheidende Eigenschaft. Hierdurch lassen sich feinere Druckbilder erzeugen und der Tintenverbrauch reduzieren.If the outlet nozzles of ink jet printers coated with non-polar functional layers the ink can still be forced to pass under increased pressure become. When exiting the nozzle however, the strong difference in polarity of the surfaces of water based inks the coating of the capillary nozzle, immediately small drops the size of the nozzle diameter form and detach, one for the functionality crucial to the ink nozzle Property. This enables finer print images to be created and reduce ink consumption.

Bewährt haben sich erfindungsgemäße Kapillaren beispielsweise beim „Continuous Ink Jet"-Verfahren (auch Dauertintenstrahldrucker oder Farbstrahldrucker genannt). Hierbei tritt aus einer Düse mit einem Durchmesser von ca. 55-70 μm ein konstanter Tintenstrahl aus, der unter der Einwirkung von mechanischen Schwingungen in eine Folge von gleich großen Tropfen zerfällt.Have proven capillaries according to the invention for example with the “Continuous Ink Jet "process (also called continuous ink jet printer or color jet printer). This emerges from a nozzle with a diameter of approx. 55-70 μm a constant ink jet from under the influence of mechanical vibrations in a Sequence of equal sizes Drop disintegrates.

Diese Tropfen werden bei Bedarf einzeln elektrostatisch aufgeladen und in einem konstanten elektrischen Feld, je nach Ladung, abgelenkt. So kann mit einer Düse nicht nur ein Punkt, sondern eine Linie von Punkten berührungslos aufgetragen werden. Wird das zur Anwendung kommende Produkt senkrecht zur Tropfenablenkung bewegt, so kann man ein zweidimensionales Muster (Zeichen) erzeugen. Die für eine programmierte Beschriftung nicht benötigten Tropfen werden nicht aufgeladen und fliegen ohne Beeinflussung durch das elektrische Ablenkfeld in ein Fangrohr. Von dort gelangen die Tintentropfen zurück zum Tintensystem. Die Continuous-InkJet-Technologie ermöglicht eine schnelle und berührungslose Bedruckung ohne Beschädigung der Oberfläche. Es können glatte, unebene, raue und stufige Oberflächen auf den unterschiedlichsten Materialien, wie z.B. Metall, Kunststoff, Glas, Papier, Holz, Pressstoffe, Gummi, usw. zur Anwendung kommen.This If necessary, drops are charged electrostatically and individually deflected in a constant electric field, depending on the charge. So with a nozzle not just a point, but a line of points without contact be applied. The product being used becomes vertical moved to deflect drops, so you can make a two-dimensional pattern Generate (characters). The for A programmed label will not drop drops that are not required charged and fly without being affected by the electrical Deflection field in a collecting tube. From there the ink drops get back to the ink system. Continuous InkJet technology enables one fast and contactless Printing without damage the surface. It can smooth, uneven, rough and stepped surfaces on the most varied Materials such as Metal, plastic, glass, paper, wood, press materials, Rubber, etc. are used.

Durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Kapillaren kann die Genauigkeit auch hier verbessert werden, da die Größe der Tintentropfen deutlich genauer und homogener gesteuert werden kann.By the use of the capillaries according to the invention Accuracy can also be improved here because of the size of the ink drops can be controlled much more precisely and homogeneously.

In ähnlicher Weise kann eine in Benzin nicht lösbare polare Beschichtung von Kapillardüsen erheblich zur feinen Vernebelung von Benzintropfen genutzt werden. Treibstoffeinspritzdüsen in der Automobilindustrie können so in breiter Funktionalität zur Vernebelung des Treibstoffes im Brennraum verbessert werden. Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher die Verwendung eines erfindungsgemäßen Artikels als Kraftstoffeinspritzdüse.More like that For example, a polar coating of Capillary can be used for the fine atomization of petrol drops. fuel injectors in the automotive industry so in broad functionality can be improved to atomize the fuel in the combustion chamber. Another object of the present invention is therefore Use of an article according to the invention as a fuel injector.

Mikrostrukturierte fluidische Sensoren oder mikrostrukturierte fluidische Gesamtsysteme sind sehr empfindlich gegenüber Ablagerungen und Verschmutzungen, die durch den Analyten selbst eingebracht werden können. Eine an den Analyten angepasste funktionale Beschichtung des Mikrosystems oder Sensors mit entgegengesetzten polaren Eigenschaften vermeidet solche Ablagerungen, und erlaubt es, ein solches System wirkungsvoll zu spülen. Weitere Gegenstände der vorliegenden Erfindung sind daher die Verwendung eines erfindungsgemäßen Artikels als Trennsäule für fluidische Analysengeräte sowie die Verwendung eines erfindungsgemäßen Artikels als fluidischer Sensor. Beispiele für Trennsäulen sind solche, die in Flüssigkeits-Chromatographen eingesetzt werden, Beispiele für fluidische Sensoren sind Wärmeleitfähigkeitsdetektoren oder Anemometer.microstructured fluidic sensors or microstructured overall fluidic systems are very sensitive to Deposits and contamination caused by the analyte itself can be introduced. A functional coating of the microsystem or adapted to the analyte Sensors with opposite polar properties avoid such Deposits, and allows such a system to be effective do the washing up. Further objects the present invention is therefore the use of an article according to the invention as a separation column for fluidic analyzers and the use of an article according to the invention as a fluid Sensor. Examples of separation columns are those used in liquid chromatographs are used, examples of fluidic sensors are thermal conductivity detectors or anemometer.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung eines erfindungsgemäßen Artikels als Gas-/Flüssigkeits-Mischeinheit. Gas-Flüssigkeitsdiffusions-mischer können durch eine baumähnlich oder fingerähnlich strukturierte funktionale Schicht realisiert werden, wobei sich die Flüssigkeit lediglich auf der strukturierten und in ihren Eigenschaften (z.B. der Polarität) der Flüssigkeit angepassten funktionalen Schicht ausbreitet. Es kann dann ein Kapillarsystem aufgebaut werden, bei dem keine Wände sondern die funktionale Bodenschicht die Ausbildung von dünnen Flüssigkeitsstreifen mit großer Oberfläche zur Interdiffusion mit dem umgebenden Gas ausbildet. Ein Gasaustausch in die Flüssigkeit hinein wird möglich ohne dass Interdiffusionsmembranen zur Trennung des Gasraums und des Flüssigkeitsraums notwendig wären.Another object of the present invention is the use of an article according to the invention as a gas / liquid mixing unit. Gas-liquid diffusion mixers can be implemented by a tree-like or finger-like structured functional layer, the liquid only spreading over the structured functional layer and its properties (eg the polarity) of the liquid. A capillary system can then be built up, in which the functional bottom layer does not form walls, but rather the formation of thin strips of liquid large surface for interdiffusion with the surrounding gas. Gas exchange into the liquid is possible without the need for interdiffusion membranes to separate the gas space and the liquid space.

In Ähnlicher Weise können durch Strukturierung einer funktionalen Beschichtung Mikrodepots für Flüssigkeiten erzeugt werden, die durch einfache Benetzung mit der entsprechenden Flüssigkeit gefüllt werden können, jedoch keine Seitenwände benötigen. Solche Mikrodepots lassen sich in der Analytik der Biotechnologie einsetzen und in einfacher Weise nach einer Analyse reinigen, da hier keine "Behinderer" in das Substrat strukturiert wurden, in denen sich Reste absetzen können und nur schwer herauswaschen lassen. Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher die Verwendung eines erfindungsgemäßen Artikels Mikrodepot für Flüssigkeiten.More similar Way can by structuring a functional coating microdepots for liquids are generated by simple wetting with the appropriate liquid be filled can, however no side walls need. Such microdepots can be used in the analysis of biotechnology insert and clean in a simple manner after an analysis, because here no "handicap" in the substrate were structured in which residues can settle and difficult to wash out. Another subject of the present The invention is therefore the use of an article according to the invention Microdepot for Liquids.

Claims (9)

Artikel, umfassend ein Substrat und eine flächig mit dem Substrat verbundene plasmapolymere Beschichtung, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Substrat um eine Kapillare handelt.Article, comprising a substrate and a plasma polymer coating that is connected to the surface of the substrate, characterized in that the substrate is a capillary. Artikel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillare einen Innendurchmesser von 50 bis 900 μm, vorzugsweise von 75 bis 750 μm, besonders bevorzugt von 80 bis 600 μm und insbesondere von 85 bis 400 μm aufweist.Article according to claim 1, characterized in that the capillary has an inside diameter of 50 to 900 μm, preferably from 75 to 750 μm, especially preferably from 80 to 600 μm and in particular from 85 to 400 μm having. Artikel nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die plasmapolymere Beschichtung auf die Innenseite der Kapillare aufgebracht ist.Article according to one of claims 1 or 2, characterized in that that the plasma polymer coating on the inside of the capillary is applied. Verwendung eines Artikels nach einem der Ansprüche 1 bis 4 als Düse für Tintenstrahldrucker.Use of an article according to any one of claims 1 to 4 as a nozzle for inkjet printers. Verwendung eines Artikels nach einem der Ansprüche 1 bis 4 als Kraftstoffeinspritzdüse.Use of an article according to any one of claims 1 to 4 as a fuel injector. Verwendung eines Artikels nach einem der Ansprüche 1 bis 4 als Trennsäule für fluidische Analysengeräte.Use of an article according to any one of claims 1 to 4 as a separation column for fluidic Analyzers. Verwendung eines Artikels nach einem der Ansprüche 1 bis 4 als fluidischer Sensor.Use of an article according to any one of claims 1 to 4 as a fluidic sensor. Verwendung eines Artikels nach einem der Ansprüche 1 bis 4 als Gas/Flüssigkeits-Mischeinheit.Use of an article according to any one of claims 1 to 4 as a gas / liquid mixing unit. Verwendung eines Artikels nach einem der Ansprüche 1 bis 4 als Mikrodepot für Flüssigkeiten.Use of an article according to any one of claims 1 to 4 as a microdepot for Liquids.
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