DE19913601C1 - Apparatus for transporting or discharging hydrophilic liquids has hydrophobic peaks or recesses on the side facing the liquid - Google Patents

Apparatus for transporting or discharging hydrophilic liquids has hydrophobic peaks or recesses on the side facing the liquid

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Abstract

Apparatus for transporting or discharging hydrophilic liquids has peaks or recesses on the side facing the liquid. The distance between the peaks is 0.1-200 microns and the height of the peaks is 0.1-100 microns. The peaks are hydrophobic.

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zum verlustfreien Transport oder Entleeren von hydrophilen Flüssigkeiten.The present invention relates to an apparatus and a method for lossless transport or emptying of hydrophilic liquids.

Beim Transportieren, Lagern und Entleeren von Flüssigkeiten kommt es durch die Benetzung des Transport- oder Lagerbehältnisses zur Anhaftung der zu transportierenden Flüssigkeit am Behältnis. Dabei sind nicht nur die Verluste der Flüssigkeiten von relevant sondern insbesondere die für die Reinigung benötigte Zeit und die durch den Reinigungsvorgang entstehenden Kosten. Es ist daher sowohl ökonomisch als auch ökologisch wünschenswert, Flüssigkeiten möglichst verlustfrei zu transportieren.When transporting, storing and emptying liquids, it comes through the Wetting the transport or storage container to adhere to the transporting liquid on the container. It is not just the losses of the Liquids of relevance but especially the time required for cleaning and the costs of the cleaning process. It is therefore both economically and ecologically desirable, liquids as lossless as possible to transport.

Es sind verschiedene technische Lösungen bekannt, um die Benetzung von Oberflächen zu verringern.Various technical solutions are known for wetting Reduce surfaces.

So haben die Hersteller von Polymerfolien oder Polymerplatten versucht, dieses Problem zu lösen, indem sie möglichst glatte Oberflächen erzeugen und diese Oberflächen entweder extrem hydrophob oder extrem hydrophil gemacht haben. So the manufacturers of polymer films or polymer plates have tried this Solve problem by creating surfaces as smooth as possible and this Have made surfaces either extremely hydrophobic or extremely hydrophilic.  

Beispiele hierfür sind Oberflächen aus dem extrem hydrophoben Teflon oder die extrem hydrophilen "No-drop-Beschichtungen", auf denen Wasser tropfenfrei ablaufen kann.Examples of this are surfaces made of extremely hydrophobic Teflon or the extremely hydrophilic "no-drop coatings" on which water is drop-free can expire.

Die CH-PS-26 82 58 beschreibt wasserabstoßende Oberflächen, die mit Wasser einen Kontaktwinkel über 120° aufweisen. Sie werden gewonnen durch Aufbringen von Pulvern wie Kaolin, Talkum, Ton oder Silikagel auf einer Unterlage, wobei das Pulver zuvor hydrophobiert wird durch organische Siliciumverbindungen. Die Aufbringung erfolgt zusammen mit härtbaren Harzen oder aus Lösungen mit organischen Lösungsmitteln.The CH-PS-26 82 58 describes water-repellent surfaces that unite with water Have contact angles over 120 °. They are won by applying Powders such as kaolin, talc, clay or silica gel on a base, the Powder is previously hydrophobized by organic silicon compounds. The Application takes place together with hardenable resins or from solutions organic solvents.

Die US-P-3,354,022 beschreibt eine wasserabstoßende Oberfläche mit Erhöhungen und Vertiefungen und einem Luftgehalt von mindestens 60%, bei der sich ein Oberflächenkontaktwinkel von mehr als 90° einstellt.US-P-3,354,022 describes a water repellent surface with ridges and depressions and an air content of at least 60%, in which a Set surface contact angle of more than 90 °.

Die JP-A-62-191447 beschreibt ein Verfahren, um die Wasserabstoßung einer Oberfläche zu erhöhen. Dazu wird ein Plasmapolymerfilm aufgetragen, dieser durch Ätzen angerauht und ein zweiter Plasmapolymerfilm aufgetragen.JP-A-62-191447 describes a method to reduce water repellency Increase surface area. A plasma polymer film is applied, this through Etching roughened and a second plasma polymer film applied.

Die JP-A-3-174279 (Abstract) beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von matten, dekorativen Oberflächen auf Bögen oder Folien. Sie werden hergestellt durch Lacke, die mittels ionisierender Strahlen angehärtet und in welche in nicht spezifizierter Weise nicht näher spezifizierte Muster aufgeprägt werden. Sie werden dann durch weitere Bestrahlung völlig ausgehärtet.JP-A-3-174279 (abstract) describes a method for producing matt, decorative surfaces on sheets or foils. They are made by lacquers, which hardened by means of ionizing radiation and into which in unspecified Patterns not specified in more detail are imprinted. You will then be through further radiation fully cured.

Die WO-A-96/04123 beschreibt selbstreinigende Oberflächen von Gegenständen, die eine künstliche Oberflächenstruktur aus Erhebungen und Vertiefungen aufweisen, wobei der Abstand zwischen den Erhebungen im Bereich von 5 bis 200 µm und die Höhe der Erhebungen im Bereich von 5 bis 100 µm liegen.WO-A-96/04123 describes self-cleaning surfaces of articles which have an artificial surface structure consisting of elevations and depressions, the distance between the elevations in the range of 5 to 200 microns and the The elevations are in the range from 5 to 100 µm.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit der sich hydrophile Flüssigkeiten verlustfrei transportieren, lagern und entleeren lassen. Gelöst wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen zum verlustfreien Transport oder Entleeren von hydrophilen Flüssigkeiten sind dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung auf der der Flüssigkeit zugewandten Seite Erhebungen und Vertiefungen aufweist, wobei der Abstand zwischen den Erhebungen im Bereich von 0,1 bis 200 µm und die Höhe der Erhebungen im Bereich von 0,1 bis 100 µm liegt und zumindest die Erhebungen hydrophob sind.The object of the present invention is to provide a device places with which hydrophilic liquids can be transported, stored and let it empty. The task is solved by a device with the features of claim 1. The devices according to the invention for lossless Transport or emptying of hydrophilic liquids are characterized by that the device on the liquid-facing side elevations and Has depressions, the distance between the elevations in the range of 0.1 to 200 µm and the height of the elevations is in the range of 0.1 to 100 µm and at least the bumps are hydrophobic.

Typischerweise sind die erfindungsgemäßen Vorrichtungen auf der der Flüssigkeit zugewandten Seite gewölbt, so daß diese gewölbte Fläche ein Innenvolumen abgrenzt. Vorzugsweise sind die Vorrichtungen konkav gewölbt.The devices according to the invention are typically on the liquid facing side curved so that this curved surface delimits an internal volume. The devices are preferably curved concavely.

Bei den erfindungsgemäßen Vorrichtungen kann es sich um Rohre oder Rinnen handeln, durch die die hydrophile Flüssigkeit hindurch transportiert wird, um von einem Punkt A zu einem Punkt B zu gelangen. Es kann sich auch um einen Löffel oder um eine Kelle handeln, mit der eine hydrophile Flüssigkeit aus einem Vorrat entnommen und an einen anderen Ort transportiert werden kann. In diesem Fall ist es besonders vorteilhaft, wenn alle mit der Flüssigkeit in Kontakt kommenden Seiten der Vorrichtung die erfindungsgemäßen Erhebungen und Vertiefungen aufweisen.The devices according to the invention can be pipes or channels act through which the hydrophilic liquid is transported in order to to get from a point A to a point B. It can also be a spoon or a trowel with which a hydrophilic liquid from a supply can be removed and transported to another location. In this case it is particularly advantageous if all sides of the liquid coming into contact with the Device having elevations and depressions according to the invention.

Auch eine Schale, ein Tank oder ein Kanister in dem Flüssigkeiten aufbewahrt werden können, sind Gegenstand der Erfindung. Diese können durch Ausgießen entleert werden, wobei aufgrund der besonderen Oberflächenstruktur keine Reste der Flüssigkeit an den Vorrichtungen haften bleiben. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch ein Trichter sein, der während des Umfüllens einer Flüssigkeit verwendet wird. Alle diese Vorrichtungen haben den Vorteil, daß die Flüssigkeiten nicht haften bleiben, so daß zum Einen Verluste vermieden werden und zum Anderen Reinigungsschritte entfallen, so daß die erfindungsgemäßen Vorrichtungen besser für den wechselnden Transport verschiedenster Flüssigkeiten eingesetzt werden können. Geeignete hydrophile Flüssigkeiten sind z. B. Wasser, wässrige Lösungen, wässrige Suspensionen oder Dispersionen. Besonders geeignet sind viskose Flüssigkeiten, die bei herkömmlichen Vorrichtungen aufgrund der Anhaftung nur mit Schwierigkeiten transportiert werden können. Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen können zum Transport, zur Lagerung, zur Applikation und Dosierung von Flüssigkeiten, insbesondere von kleinen Flüssigkeitsmengen verwendet werden.Also a bowl, a tank or a canister in which liquids are kept can be the subject of the invention. These can be poured out be emptied, with no residues due to the special surface structure Liquid will stick to the devices. The device according to the invention can also be a funnel that is used during the transfer of a liquid becomes. All these devices have the advantage that the liquids do not adhere  remain, so that losses are avoided on the one hand and on the other hand Cleaning steps are omitted, so that the devices according to the invention are better for the changing transport of different liquids can be used. Suitable hydrophilic liquids are e.g. B. water, aqueous solutions, aqueous Suspensions or dispersions. Viscous liquids are particularly suitable with conventional devices only with difficulty due to the adhesion can be transported. The devices of the invention can Transport, storage, application and dosing of liquids, especially small amounts of liquid can be used.

Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen weisen bevorzugt einen Kontaktwinkel von über 150° mit der Flüssigkeit auf.The devices according to the invention preferably have a contact angle of over 150 ° with the liquid.

Derartige Vorrichtungen lassen sich herstellen entweder dadurch, daß die Oberflächenstrukturen bereits bei der Herstellung beispielsweise aus hydrophoben Polymeren geschaffen werden oder erst nachträglich geschaffen werden, und zwar entweder durch nachträgliches Prägen oder Ätzen oder durch Aufkleben eines Pulvers aus den hydrophoben Polymeren. Schließlich ist es möglich, derartige Oberflächen von Vorrichtungen zu schaffen durch nachträgliches haltbares Hydrophobieren von zuvor hergestellten Vorrichtungen mit den gewünschten Strukturen. Eine Möglichkeit zum nachträglichen haltbaren Hydrophobieren ist die nachträgliche Silanisierung von zuvor hergestellten Oberflächen mit den gewünschen Strukturen. Eine Silanisierung kann auf allen Materialien erfolgen, die von Natur aus hydrophil sind, aber in der Lage sind, mit den reaktiven Gruppen der Silane zu reagieren, so daß letztendlich die Oberfläche aus den hydrophoben Resten der Silane besteht.Such devices can be produced either in that the Surface structures already during manufacture, for example from hydrophobic Polymers are created or only created afterwards, namely either by subsequent embossing or etching or by sticking on a powder from the hydrophobic polymers. Finally, it is possible to have such surfaces of devices to create by subsequent durable waterproofing of previously manufactured devices with the desired structures. A possibility for the subsequent durable waterproofing is the subsequent silanization of previously produced surfaces with the desired structures. A silanization can be done on all materials that are naturally hydrophilic, but in which Are able to react with the reactive groups of the silanes, so that ultimately the Surface consists of the hydrophobic residues of the silanes.

Um die gewünschten Oberflächenstrukturen bereits bei der Herstellung aus hydrophoben Materialien zu schaffen, können die Gegenstände von vornherein in Formen hergestellt werden, die das Negativ der gewünschten Oberflächenstruktur aufweisen. Weiterhin ist es möglich, die hydrophoben Polymere in Form von Lösungen und/oder Dispersionen aufzutragen, die beim Antrocknen und Abbinden zu den gewünschten Oberflächenstrukturen führen. Derartige Strukturen entstehen bei­ spielsweise aus selbstorganisierenden Polymeren oder unter Bedingungen, wie sie von der Herstellung von Mattlackoberflächen prinzipiell bekannt sind.To get the desired surface structures from the manufacturing stage To create hydrophobic materials, the objects can be in from the start Shapes are made that have the negative of the desired surface texture  exhibit. It is also possible to use the hydrophobic polymers in the form of Apply solutions and / or dispersions to dry and set the desired surface structures. Such structures arise from for example from self-organizing polymers or under conditions such as those of the manufacture of matt lacquer surfaces are known in principle.

Sofern es nicht möglich oder nicht erwünscht ist, die gewünschten Oberflächenstrukturen von vornherein zu schaffen, kann dies auch nachträglich geschehen, und zwar beispielsweise durch nachträgliches Prägen oder Ätzen. Das Prägen kann beispielsweise durch geheizte oder heizbare Prägestempel erfolgen. Das Ätzen kann erfolgen mit den bekannten Mitteln der chemischen Ätzung oder durch physikalische Methoden wie der Ionenätzung mit Sauerstoff oder anderen Bestrahlungen, die zu einer Aufrauhung der Oberfläche und einer damit erfindungsgemäß brauchbaren Oberflächenstruktur führen.If not possible or not desired, the desired ones Creating surface structures from the start can also do this retrospectively happen, for example by subsequent embossing or etching. The Embossing can be done, for example, by heated or heatable stamps. The Etching can be carried out using the known chemical etching means or by physical methods such as ion etching with oxygen or others Irradiations that roughen the surface and thus surface structure usable according to the invention.

Weiterhin hat sich gezeigt, daß es auch möglich ist, die gewünschte Oberflächenstruktur zu erhalten durch Aufkleben eines Pulvers aus den hydrophoben Polymeren. Pulver von hydrophoben Polymeren mit der gewünschten Korngröße sind erhältlich. Optimale Ergebnisse werden aber nur erzielt, wenn man Pulver einsetzt mit relativ enger Korngrößenverteilung.Furthermore, it has been shown that it is also possible to choose the desired one Obtain surface structure by sticking a powder from the hydrophobic Polymers. Are powders of hydrophobic polymers with the desired grain size available. However, optimal results are only achieved if powder is used with relatively narrow grain size distribution.

Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen lassen sich in vielen Bereichen einsetzen. Beispielsweise können die Vorrichtungen als Pipettenspitzen zum Dosieren von kleinen Flüssigkeitsmengen in der Biotechnologie eingesetzt werden so um kleine Flüssigkeitsmengen verschiedener Zusammensetzung ohne Wechsel der Pipettenspitze zu pipettieren.The devices according to the invention can be used in many areas. For example, the devices can be used as pipette tips for dosing small amounts of liquid are used in biotechnology so small Amounts of liquid of different composition without changing the Pipette the pipette tip.

Als ein weiteres Beispiel könnten die erfindungsgemäßen Vorrichtungen auch zur Messung von Niederschlagsmengen eingesetzt werden. Aufgrund der besonderen Oberflächenstruktur der Vorrichtung kommt es nicht zum Anhaften von Flüssigkeiten aus der Luft, beispielsweise im Falle von Nebel, so daß eine exaktere Messung entsprechender Niederschlagsmengen möglich ist.As a further example, the devices according to the invention could also be used for Precipitation measurement can be used. Because of the special  The surface structure of the device does not adhere to liquids from the air, for example in the case of fog, so that a more precise measurement corresponding amounts of precipitation is possible.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich auch zum Transport von hochviskosen hydrophilen Klebstoffzubereitung oder Vorstufen davon durch Rohre im Rahmen des Herstellungsprozesses.The device according to the invention is also suitable for the transport of highly viscous hydrophilic adhesive preparation or precursors thereof through pipes within the scope of the Manufacturing process.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum verlustfreien Transport oder Entleerung von hydrophilen Flüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung auf der der Flüssigkeit zugewandten Seite Erhebungen und Vertiefungen aufweist, wobei der Abstand zwischen den Erhebungen im Bereich von 0,1 bis 200 µm und die Höhe der Erhebungen im Bereich von 0,1 bis 100 µm liegt und zumindest die Erhebungen hydrophob sind.1. Device for lossless transport or emptying of hydrophilic liquids, characterized in that the device has on the liquid-facing side elevations and depressions, the distance between the elevations in the range of 0.1 to 200 microns and the height of the elevations in Range is 0.1 to 100 microns and at least the elevations are hydrophobic. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Flüssigkeit zugewandte Seite konkav gewölbt ist.2. Device according to claim 1, characterized in that the liquid facing side is concave. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um ein Rohr, eine Rinne, einen Löffel, eine Schale, einen Tank, einen Kanister oder einen Trichter handelt.3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that it is a Pipe, a gutter, a spoon, a bowl, a tank, a canister or one Funnel acts. 4. Verfahren zum verlustfreien Transport von hydrophilen Flüssigkeiten, wobei die Flüssigkeit durch eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 transportiert wird.4. Process for the lossless transport of hydrophilic liquids, the Liquid transported by a device according to one of claims 1 to 3 becomes. 5. Verfahren zum verlustfreien Entleeren von hydrophilen Flüssigkeiten, wobei die Flüssigkeit aus einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 entleert wird.5. Process for lossless emptying of hydrophilic liquids, the Liquid is emptied from a device according to one of claims 1 to 3. 6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit viskos ist. 6. The method according to claim 4 or 5, characterized in that the liquid is viscous.   7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit wäßrig ist.7. The method according to any one of claims 4 to 6, characterized in that the Liquid is watery. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit eine Suspension oder Dispersion ist.8. The method according to any one of claims 4 or 7, characterized in that the Liquid is a suspension or dispersion. 9. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zur Applikation und Dosierung von Flüssigkeiten.9. Use of the device according to one of claims 1 to 3 for application and dosing of liquids.
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