Oberflächenstrukturierte Einbauten für MehrphasentrennapparateSurface-structured internals for multiphase separators
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Einbauten für Mehrphasentrennapparaturen, die eine künstliche, Oberflächenstruktur aus Erhebungen und Vertiefungen aufweisen, wodurch die Oberflächen dieser Einbauten schlecht benetzbar sind, ein Verfahren zu deren Herstellung sowie eine Mehrphasentrennapparatur und ein Verfahren in welchem diese eingesetzt wird.The present invention relates to internals for multiphase separators, which have an artificial, surface structure of elevations and depressions, as a result of which the surfaces of these internals are poorly wettable, a process for their production and a multiphase separator and a method in which they are used.
In Trennapparaten der thermischen Verfahrenstechnik erfolgt die Auftrennung der Komponenten durch Stoffübergang über eine fluide Phasengrenzfläche. Diese sind z. B. dampf-flüssig Grenzflächen bei der Destillation, gas-flüssig Grenzflächen bei der Absorption und flüssig-flüssig Grenzflächen bei der Extraktion. Die Erzeugung dieser Grenzflächen erfolgt üblicherweise durch Dispergierung der einen fluiden Phase mittels Energieeintrag über Rührer oder Verteiler. Der Erhalt bzw. die Erneuerung der Grenzflächen wird über Einbauten wie z. B. Böden, Füllkörperschüttungen oder strukturierte Packungen erzielt.In separation devices of thermal process engineering, the components are separated by mass transfer over a fluid phase interface. These are e.g. B. vapor-liquid interfaces in the distillation, gas-liquid interfaces in the absorption and liquid-liquid interfaces in the extraction. These interfaces are usually produced by dispersing the one fluid phase by means of energy input via stirrers or distributors. The preservation or renewal of the interfaces is done via internals such. B. floors, packing or structured packings.
Dabei ist bei vielen Anwendungen gewünscht, dass die Einbauten durch die dispergierte Phase benetzt werden (z. B. Destillationspackungen). Die Firma Rachig bietet z. B. Füllkörper aus Polymeren an, die durch eine hydrophilisierende Oberflächenbehandlung von wässrigen Lösungen vollständig benetzt werden können.In many applications, it is desirable that the internals are wetted by the dispersed phase (e.g. distillation packs). The Rachig company offers e.g. B. Packings made of polymers that can be completely wetted by a hydrophilizing surface treatment of aqueous solutions.
Manche Anwendungen erfordern aber auch, dass diese Teile nicht oder schlecht benetzbar sind. Diese sind z. B. Einbauten für Extraktionsapparate (z. B. Packungen, Plattenkoaleszenzhilfen, etc.). Dabei ist wichtig, dass diese schlechte Benetzbarkeit für die disperse Phase gilt. Im Falle von disperser wässriger Phase sollten die Einbauten hydrophob sein. Bei disperser organischer Phase sind hydrophile (lipophobe) Einbauten zu bevorzugen. Im Folgenden wird sich nur noch auf die hydrophobe Variante bezogen, obwohl beide gemeint sind.However, some applications also require that these parts are not or poorly wettable. These are e.g. B. internals for extraction apparatus (e.g. packs, plate coalescence aids, etc.). It is important that this poor wettability applies to the disperse phase. In the case of a disperse aqueous phase, the internals should be hydrophobic. In the case of a disperse organic phase, hydrophilic (lipophobic) internals are preferred. In the following, only the hydrophobic variant is referred to, although both are meant.
Es ist bekannt, dass zum Erzielen einer schlechten Benetzbarkeit einer technischen Oberfläche mit Wasser die Oberfläche eine sehr hydrophobe Oberfläche aufweisen muss. Solche hydrophobierten Einbauten sind bekannt. Diese hydrophobierten Einbauten haben aber den Nachteil, dass die Hydrophobie relativ schnell durch anhaftendes Material verloren geht.
Stand der Technik ist gemäß EP 0 933 388, dass für selbstreinigende Oberflächen ein Aspektverhältnis von > 1 und eine Oberflächenenergie von weniger als 20 raN/ra erforderlich ist. Das Aspektverhältnis ist hierbei definiert als der Quotient von Höhe zur Breite der Struktur. Vorgenannte Kriterien sind in der Natur, beispielsweise im Lotusblatt, realisiert. Die aus einem hydrophoben wachsartigen Material gebildete Oberfläche der Pflanze weist Erhebungen auf, die einige μm voneinander entfernt sind. Wassertropfen kommen im Wesentlichen nur mit diesen Spitzen in Berührung. Solche Wasser abstoßenden Oberflächen werden in der Literatur vielfach beschrieben.It is known that in order to achieve poor wettability of a technical surface with water, the surface must have a very hydrophobic surface. Such hydrophobized internals are known. However, these hydrophobized internals have the disadvantage that the hydrophobicity is lost relatively quickly through adhering material. State of the art according to EP 0 933 388 is that an aspect ratio of> 1 and a surface energy of less than 20 raN / ra is required for self-cleaning surfaces. The aspect ratio is defined as the quotient of the height and the width of the structure. The aforementioned criteria are realized in nature, for example in the lotus leaf. The surface of the plant formed from a hydrophobic wax-like material has elevations that are a few μm apart. Water drops essentially only come into contact with these tips. Such water-repellent surfaces have been widely described in the literature.
CH-PS-268 258 beschreibt ein Verfahren, bei dem durch Aufbringen von Pulvern wie Kaolin, Talkum, Ton oder Silicagel strukturierte Oberflächen erzeugt werden. Die Pulver werden durch Öle und Harze auf Basis von Organosiliziumverbindungen auf der Oberfläche fixiert (Beispiele 1 bis 6). Diese Patentschrift beschreibt allerdings nicht, wie die Korngrößenverteilung ist und wie die Partikel in die Matrix eingebracht werden.CH-PS-268 258 describes a method in which structured surfaces are produced by applying powders such as kaolin, talc, clay or silica gel. The powders are fixed on the surface by oils and resins based on organosilicon compounds (Examples 1 to 6). However, this patent does not describe what the grain size distribution is and how the particles are introduced into the matrix.
EP 0 909 747 AI lehrt ein Verfahren zur Erzeugung einer selbstreinigenden Oberfläche. Die Oberfläche weist hydrophobe Erhebungen mit einer Höhe von 5 bis 200 μm auf. Hergestellt wird eine derartige Oberfläche durch Aufbringen einer Dispersion von Pulverpartikeln und einem inerten Material in einer Siloxan-Lösung und anschließendem Aushärten. Die strukturbildenden Partikel werden also durch ein Hilfsmedium am Substrat fixiert.EP 0 909 747 AI teaches a method for producing a self-cleaning surface. The surface has hydrophobic elevations with a height of 5 to 200 μm. Such a surface is produced by applying a dispersion of powder particles and an inert material in a siloxane solution and then curing. The structure-forming particles are thus fixed to the substrate by an auxiliary medium.
Verfahren zur Herstellung strukturierter Oberflächen in Polymeren sind ebenfalls bekannt. Neben der detailgetreuen Abformung dieser Strukturen durch einer Masterstruktur im Spritzguss oder Prägeverfahren sind auch Verfahren bekannt, die das Aufbringen von Partikeln auf eine Oberfläche nutzen wie z. B. in US 5 599 489 beschrieben. Auch dieses Verfahren benutzt wieder eine haftvermittelnde Schicht zwischen Partikeln und Bulkmaterial. Zur Ausbildung der Strukturen eignen sich Ätz- und Beschichtungsverfahren zum Aufkleben der strukturbildenden Pulver sowie Formgebungsverfahren unter Einsatz entsprechend strukturierter Negativformen.Methods for producing structured surfaces in polymers are also known. In addition to the detailed reproduction of these structures by a master structure in injection molding or embossing processes, methods are also known which use the application of particles to a surface, such as. B. described in US 5,599,489. This method also uses an adhesion-promoting layer between particles and bulk material. For the formation of the structures, etching and coating processes for gluing the structure-forming powders and shaping processes using appropriately structured negative molds are suitable.
In keinem dieser Dokumente wird beschrieben, dass solche selbstreinigenden Oberflächen auf
Einbauten von Mehrphasentrennapparaturen eingesetzt werden.None of these documents describe such self-cleaning surfaces Installations of multi-phase separators can be used.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es Einbauten für Mehrphasentrennapparate bereitzustellen, die nicht oder schlecht benetzbar sind und die Nachteile einer reinen Hydrophobierung umgehen.The object of the present invention was to provide internals for multiphase separators which are not or poorly wettable and avoid the disadvantages of pure hydrophobization.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass durch die Ausrüstung der Einbauten in Mehrphasentrennapparaturen mit Oberflächenstruktur aus Erhebungen und Vertiefungen die Oberflächen dieser Einbauten schlecht benetzbar sind.Surprisingly, it was found that by equipping the internals in multi-phase separators with a surface structure consisting of elevations and depressions, the surfaces of these internals are poorly wettable.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind deshalb schlecht benetzbare Einbauten für Mehrphasentrennapparaturen gemäß Anspruch 1, die dadurch gekennzeichnet sind, dass die Einbauten eine künstliche, Oberflächenstruktur aus Erhebungen und Vertiefungen aufweisen, wobei die Erhebungen auf der Oberfläche der Einbauten einen Abstand von 20 nm bis 100 μm und eine Höhe von 20 nm bis 100 μm aufweisen.The present invention therefore relates to poorly wettable internals for multi-phase separation apparatus according to claim 1, which are characterized in that the internals have an artificial, surface structure of elevations and depressions, the elevations on the surface of the internals a distance of 20 nm to 100 microns and have a height of 20 nm to 100 μm.
Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren gemäß Anspruch 10 zur Herstellung von Einbauten gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Oberflächenstruktur, die Erhebungen und Vertiefungen aufweist, auf der Oberfläche der Einbauten hergestellt wird.The present invention also relates to a method according to claim 10 for producing internals according to one of claims 1 to 9, which is characterized in that a surface structure having elevations and depressions is produced on the surface of the internals.
Außerdem ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung eine Mehrphasentrennapparatur gemäß Anspruch 22 die Einbauten aufweist, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass sie Einbauten mit strukturierten Oberflächen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweisen.The present invention also relates to a multiphase separating apparatus according to claim 22 which has internals, which is characterized in that they have internals with structured surfaces according to one of claims 1 to 9.
Zusätzlich ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Verfahren gemäß Anspruch 23 zur Trennung eine Mehrphasensystems, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass das Verfahren in einer Mehrphasentrennapparatur durchgeführt wird, die Einbauten gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweist.In addition, the present invention relates to a method according to claim 23 for separating a multiphase system, which is characterized in that the method is carried out in a multiphase separating apparatus which has internals according to one of claims 1 to 9.
Die erfindungsgemäßen Einbauten haben den Vorteil, dass sich auf Ihnen wesentlich langsamer
Ablagerungen durch eingetragene oder im Apparat entstehende Partikel bilden als bei herkömmlichen Einbauten, da eine Selbstreinigung der Oberflächenstruktur der Einbauten durch den Kontakt mit der fluiden Phasengrenzfläche erfolgt.The internals according to the invention have the advantage that they are much slower Deposits due to particles or particles formed in the apparatus form than with conventional internals, since the surface structure of the internals is self-cleaning through contact with the fluid phase interface.
Insbesondere bei Einbauten in Extraktionsapparaturen, wie z. B. Packungen oder Plattenkoaleszenzhilfen, ermöglicht die schlechte Benetzbarkeit der Oberfläche der erfindungsgemäßen Einbauten eine stärkere Durchmischung bzw. eine vereinfachte Trennung der beiden Phasen.Especially for installations in extraction equipment, such as. B. packs or plate coalescence aids, the poor wettability of the surface of the internals according to the invention enables greater mixing or a simplified separation of the two phases.
Die erfindungsgemäßen Einbauten können insbesondere zur Extraktion, insbesondere flüssigflüssig Extraktion oder zur Absorption, insbesondere gas-flüssig Absorption, wie z. B. bei Abluftwäschen eingesetzt werden.The internals of the invention can in particular for extraction, in particular liquid-liquid extraction or for absorption, in particular gas-liquid absorption, such as. B. used in exhaust air washes.
Nachfolgend werden die erfindungsgemäßen Einbauten beispielhaft beschrieben, ohne dass diese auf die hier geschilderten Ausführungsformen beschränkt sein sollen.The internals according to the invention are described below by way of example, without any intention that they should be limited to the embodiments described here.
Die erfindungsgemäßen Einbauten für Mehrphasentrennapparaturen, weisen eine künstliche Oberflächenstruktur aus Erhebungen und Vertiefungen auf, wodurch die Oberfläche dieser Einbauten schlecht benetzbar ist. Man spricht bei solchen Oberflächen häufig auch von selbstreinigenden Oberflächen. Die Mehrphasentrennapparaturen sind übliche Trennapparaturen, in denen die Auftrennung der Komponenten durch Stoffübergang über eine fluide Phasengrenzfläche erfolgt, wie z. B. Destillationsapparate oder Extraktionsapparate sein. Diese Phasengrenzflächen sind z. B. dampf-flüssig Grenzflächen bei der Destillation, gasflüssig Grenzflächen bei der Absorption und flüssig-flüssig Grenzflächen bei der Extraktion. Die Erzeugung dieser Grenzflächen erfolgt üblicherweise durch Dispergierung einer fluiden Phase in der anderen mittels Energieeintrag über Rührer oder Verteiler. Der Erhalt bzw. die Erneuerung der Grenzflächen wird über die Einbauten erzielt.The internals for multiphase separators according to the invention have an artificial surface structure of elevations and depressions, as a result of which the surface of these internals is poorly wettable. Such surfaces are often referred to as self-cleaning surfaces. The multiphase separators are customary separators in which the components are separated by mass transfer over a fluid phase interface, e.g. B. distillers or extractors. These phase interfaces are e.g. B. vapor-liquid interfaces in the distillation, gas-liquid interfaces in the absorption and liquid-liquid interfaces in the extraction. These interfaces are usually produced by dispersing one fluid phase in the other by means of energy input via stirrers or distributors. The maintenance or renewal of the interfaces is achieved through the internals.
Die erfindungsgemäßen Einbauten in den Mehrphasentrennapparaturen können übliche Einbauten, wie z. B. solche, die ausgewählt sind, aus der Gruppe der Böden, der Platten, der strukturierten Packungen oder Schüttungen bzw. Füllkörperschüttungen sein. Die Einbauten
können aus den verschiedenen für Einbauten bekannten Werkstoffen, wie z. B. Kunststoffen, wie z. B. Poly(vinylidenfluorid), Poly(ethylen), Teflon oder Poly(propylen), Metalle, wie z. B. Edelstahl, Keramiken, wie z. B. Al2O3, Steingut, Glas, Kohlenstoff oder ähnlichen Materialien sowie Materialverbünden aufgebaut sein. Ganz besonders bevorzugt sind die erfindungs- gemäßen Einbauten aus zumindest einem Material, ausgewählt aus der Gruppe der Edelstahle oder Keramiken aufgebaut. Es kann vorteilhaft sein, wenn die Einbauten Beschichtungen aus Glas oder Kunststoff aufweisen.The internals according to the invention in the multi-phase separators can be conventional internals, such as. B. those that are selected from the group of floors, plates, structured packings or fillings or packed beds. The internals can from the various materials known for internals, such as. B. plastics such. B. poly (vinylidene fluoride), poly (ethylene), Teflon or poly (propylene), metals such as. B. stainless steel, ceramics such. B. Al 2 O 3 , earthenware, glass, carbon or similar materials and composite materials. The internals according to the invention are very particularly preferably constructed from at least one material selected from the group of stainless steels or ceramics. It can be advantageous if the internals have coatings made of glass or plastic.
Unter schlecht benetzbaren Einbauten werden insbesondere solche verstanden, die einen Fortschreit- und Rückzugswinkel von mehr als 140 °, vorzugsweise mehr als 145 ° und ganz besonders bevorzugt von mehr als 150 ° aufweisen.Poorly wettable internals are understood to mean in particular those which have an advancing and retracting angle of more than 140 °, preferably more than 145 ° and very particularly preferably more than 150 °.
Die schlecht benetzbaren Einbauten für Mehrphasentrennapparaturen gemäß der Erfindung sind dadurch gekennzeichnet, dass die Einbauten eine künstliche, Oberflächenstruktur aus Erhebungen und Vertiefungen aufweisen, wobei die Erhebungen auf der Oberfläche der Einbauten einen Abstand von 20 nm bis 100 μm und eine Höhe von 20 nm bis 100 μm aufweisen. Zur Erzielung der selbstreinigenden Wirkung kann es besonders vorteilhaft sein, wenn die Erhebungen auf der Oberfläche der Einbauten einen Abstand von 50 nm bis 25 μm, vorzugsweise 100 nm bis 10 μm und ganz besonders bevorzugt 500 nm bis 1 μm aufweisen. Unter dem Abstand der Erhebungen wird in der vorliegenden Erfindung der Abstand der Spitzen bzw. höchsten Erhebungen der Erhebungen verstanden. Ebenso vorteilhaft ist es, wenn die Erhebungen auf der Oberfläche der Einbauten eine Höhe von 50 nm bis 25 μm, vorzugsweise 100 nm bis 10 μm und ganz besonders bevorzugt 500 nm bis 1 μm aufweisen. Die Erhebungen können die verschiedensten Formen aufweisen. Vorzugsweise weisen die Erhebungen die Form von Pyramiden, Kegeln, Nadeln, Halbkugeln, Kugeln oder Graten auf.The poorly wettable internals for multi-phase separation apparatuses according to the invention are characterized in that the internals have an artificial, surface structure of elevations and depressions, the elevations on the surface of the internals being a distance of 20 nm to 100 μm and a height of 20 nm to 100 µm. To achieve the self-cleaning effect, it may be particularly advantageous if the elevations on the surface of the internals are at a distance of 50 nm to 25 μm, preferably 100 nm to 10 μm and very particularly preferably 500 nm to 1 μm. In the present invention, the distance between the elevations is understood to mean the distance between the peaks or highest elevations of the elevations. It is also advantageous if the elevations on the surface of the internals have a height of 50 nm to 25 μm, preferably 100 nm to 10 μm and very particularly preferably 500 nm to 1 μm. The elevations can have a wide variety of shapes. The elevations preferably have the shape of pyramids, cones, needles, hemispheres, spheres or ridges.
Die Erhebungen können auf die Oberfläche aufgebrachte Strukturen sein oder durch zwischen Vertiefungen, die in die Oberfläche eingebracht wurden, sich erhebende Erhebungen sein. Das Einbringen der Vertiefungen in die Oberfläche kann insbesondere durch Prägen oder Abformen erfolgt sein.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einbauten werden die Erhebungen und Vertiefungen dadurch gebildet, dass die Einbauten auf ihrer Oberfläche Partikel aufweisen.The elevations can be structures applied to the surface or can be elevations between recesses that have been made in the surface. The indentations can be introduced into the surface in particular by embossing or molding. In a particularly preferred embodiment of the internals according to the invention, the elevations and depressions are formed in that the internals have particles on their surface.
Als Partikel können Partikel eingesetzt werden, die zumindest ein Material, ausgewählt aus Silikaten, dotierten oder pyrogenen Silikaten, Mineralien, Metalloxiden, Kieselsäuren. Metallen oder Polymeren aufweisen. Vorzugsweise werden Partikel eingesetzt, die einen Partikeldurchmesser von 0,02 bis 100 μm, besonders bevorzugt von 0,2 bis 50 μm und ganz besonders bevorzugt von 0,3 bis 30 μm aufweisen. Die Oberflächen der erfindungsgemäßen Einbauten weisen die einzelnen Partikel auf der Oberfläche vorzugsweise in Abständen von 0 bis 10 Partikeldurchmesser, besonders bevorzugt in Abständen von 2 bis 8 Partikeldurchmesser, insbesondere von 4 bis 8 oder 2 bis 3 Partikeldurchmesser, auf.Particles which can be used are particles which comprise at least one material selected from silicates, doped or pyrogenic silicates, minerals, metal oxides, silicas. Have metals or polymers. Preferably particles are used which have a particle diameter of 0.02 to 100 μm, particularly preferably from 0.2 to 50 μm and very particularly preferably from 0.3 to 30 μm. The surfaces of the internals according to the invention have the individual particles on the surface preferably at intervals of 0 to 10 particle diameter, particularly preferably at intervals of 2 to 8 particle diameter, in particular from 4 to 8 or 2 to 3 particle diameter.
Die Partikel können auch als Aggregate oder Agglomerate vorliegen, wobei gemäß DIN 53 206 unter Aggregaten flächig oder kantenformig aneinander gelagerte Primärteilchen (Partikel) und unter Agglomeraten punktförmig aneinander gelagerte Primärteilchen (Partikel) verstanden werden. Als Partikel können auch solche eingesetzt werden, die sich aus Primärteilchen zu Agglomeraten oder Aggregaten mit einer Größe von 0,2 - 100 μm zusammenlagern.The particles can also be present as aggregates or agglomerates, whereby according to DIN 53 206, aggregates are understood to be flat or edge-shaped primary particles (particles) and agglomerates of primary particles (particles). As particles it is also possible to use particles which aggregate from primary particles to form agglomerates or aggregates with a size of 0.2-100 μm.
Es kann vorteilhaft sein, wenn die eingesetzten Partikel eine strukturierte Oberfläche haben. Vorzugsweise werden Partikel, die eine unregelmäßige Feinstruktur im Nanometerbereich auf der Oberfläche aufweisen, eingesetzt. Die Feinstruktur der Partikel ist vorzugsweise eine zerklüftete Struktur mit Erhebungen und/oder Vertiefungen im Nanometerbereich. Vorzugsweise weisen die Erhöhungen im Mittel eine Höhe von 20 bis 500 nm, besonders bevorzugt von 50 bis 200 nm auf. Der Abstand der Erhöhungen bzw. Vertiefungen auf den Partikeln beträgt vorzugsweise weniger als 500 nm, ganz besonders bevorzugt weniger als 200 nm.It can be advantageous if the particles used have a structured surface. Particles which have an irregular fine structure in the nanometer range on the surface are preferably used. The fine structure of the particles is preferably a jagged structure with elevations and / or depressions in the nanometer range. The elevations preferably have an average height of 20 to 500 nm, particularly preferably 50 to 200 nm. The distance between the elevations or depressions on the particles is preferably less than 500 nm, very particularly preferably less than 200 nm.
Als Partikel, insbesondere als Partikel, die eine unregelmäßige Feinstruktur im Nanometer- bereich an der Oberfläche aufweisen, werden vorzugsweise solche Partikel eingesetzt, die zumindest eine Verbindung, ausgewählt aus pyrogener Kieselsäure, Aluminiumoxid,
Siliziumoxid, pyrogenen Silikaten oder pulverformige Polymeren oder Metallen aufweisen. Es kann vorteilhaft sein, wenn die eingesetzten Partikel hydrophobe Eigenschaften aufweisen. Ganz besonders eignen sich als Partikel unter anderem hydrophobierte pyrogene Kieselsäuren, so genannte Aerosile.As particles, in particular as particles which have an irregular fine structure in the nanometer range on the surface, those particles are preferably used which contain at least one compound selected from pyrogenic silica, aluminum oxide, Have silicon oxide, pyrogenic silicates or powdered polymers or metals. It can be advantageous if the particles used have hydrophobic properties. Particularly suitable particles are, inter alia, hydrophobicized pyrogenic silicas, so-called aerosils.
Es kann vorteilhaft sein, wenn die Einbauten Partikel aufweisen, die hydrophobe Eigenschaften aufweisen. Die hydrophoben Eigenschaften der Partikel können durch das verwendete Material der Partikel inhärent vorhanden sein. Es können aber auch hydrophobierte Partikel eingesetzt werden, die z. B. durch eine Behandlung mit zumindest einer Verbindung aus der Gruppe der Alkylsilane, Perfluoralkylsilane, Paraffine, Wachse, Fettsäureestern, funktionalisierte langkettige Alkanderivate oder Alkyldisilazane, hydrophobe Eigenschaften aufweisen.It may be advantageous if the internals have particles that have hydrophobic properties. The hydrophobic properties of the particles may be inherent due to the material used for the particles. However, hydrophobized particles can also be used, which, for. B. by treatment with at least one compound from the group of alkylsilanes, perfluoroalkylsilanes, paraffins, waxes, fatty acid esters, functionalized long-chain alkane derivatives or alkyldisilazanes, have hydrophobic properties.
Die erfindungsgemäßen Einbauten werden vorzugsweise durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung dieser Einbauten hergestellt. Bei diesem Verfahren wird eine Oberflächenstruktur, die Erhebungen oder Vertiefungen aufweist, auf der Oberfläche der Einbauten hergestellt. Als Ausgangsmaterial zur Herstellung der erfindungsgemäßen Einbauten können standardmäßige Einbauten, wie sie oben beschrieben werden, eingesetzt werden.The internals according to the invention are preferably produced by the method according to the invention for producing these internals. In this method, a surface structure, which has elevations or depressions, is produced on the surface of the internals. Standard internals, as described above, can be used as the starting material for producing the internals according to the invention.
Es kann vorteilhaft sein, wenn die Oberfläche der Einbauten zumindest teilweise hydrophobiert wird. Dieses teilweise Hydrophobieren der Oberfläche kann z. B. durch eine Behandlung mit zumindest einer Verbindung aus der Gruppe der Alkylsilane, Perfluoralkylsilane, Paraffine, Wachse, Fettsäureestern, funktionalisierte langkettige Alkanderivate oder Alkyldisilazane, erfolgen.It can be advantageous if the surface of the internals is at least partially hydrophobized. This partial hydrophobization of the surface can e.g. B. by treatment with at least one compound from the group of alkylsilanes, perfluoroalkylsilanes, paraffins, waxes, fatty acid esters, functionalized long-chain alkane derivatives or alkyldisilazanes.
In Abhängigkeit vom Verwendungszweck der Einbauten kann es ebenso vorteilhaft sein, wenn die Oberfläche der Einbauten hydrophiliert wird. Dies kann insbesondere dann der Fall sein, wenn die Einbauten in einer Extraktionsapparatur eingesetzt werden sollen, in welcher disperse organische Phasen aufgetrennte werden sollen. Durch die Hydrophilierung werden besonders hohe Rückzugswinkel für die organischen Phasen erzielt und damit eine besonders gute selbstreinigende Wirkung bzw. eine besonders schlechte Benetzbarkeit erreicht. Die Oberfläche kann insbesondere durch eine Behandlung mit zumindest einer Verbindung aus der Gruppe der
Alkoholate von Übergangsmetallen, der Chelate von Übergangsmetallalkoholaten oder Alkoxysilanen, zumindest teilweise hydrophiliert werden.Depending on the intended use of the internals, it can also be advantageous if the surface of the internals is hydrophilized. This can be the case in particular if the internals are to be used in an extraction apparatus in which disperse organic phases are to be separated. Due to the hydrophilization, particularly high retraction angles for the organic phases are achieved and thus a particularly good self-cleaning effect or particularly poor wettability is achieved. The surface can in particular be treated with at least one compound from the group of Alcoholates of transition metals, the chelates of transition metal alcoholates or alkoxysilanes, are at least partially hydrophilized.
Die Oberflächenstruktur kann auf der Oberfläche der Einbauten selbst erzeugt werden. Dies kann z. B. dadurch erfolgen, dass durch Aufbringen und Fixieren von Partikeln auf der Oberfläche der Einbauten eine Oberflächenstruktur erzeugt wird. Das Aufbringen und Fixieren der Partikel kann durch Kleben, Einprägen, Einwalzen oder Einlagern an bzw. in die Oberfläche der Einbauten erfolgen. Verschiedene neuere Fixierungs- bzw. Prägemethoden, die hier nicht näher ausgeführt werden sollen, finden sich unter anderem in den Patentanmeldungen DE 10129116.7, DE 10138036.4 und DE 10134477.5 beschrieben.The surface structure can be created on the surface of the internals themselves. This can e.g. B. done in that a surface structure is generated by applying and fixing particles on the surface of the internals. The particles can be applied and fixed by gluing, embossing, rolling or storing on or in the surface of the internals. Various newer fixing or embossing methods, which are not to be described in more detail here, can be found, inter alia, in patent applications DE 10129116.7, DE 10138036.4 and DE 10134477.5.
Im Folgenden werden diese Methoden kurz beschrieben:These methods are briefly described below:
In DE 10129116 werden die Partikel während des Spinnprozesses nach Austritt der Polymerschmelze aus der Spinndüse mittels eines Gasstromes in die Oberfläche des Polymeren eingebracht. Die Partikel werden durch Erstarren der Polymeren an den polymeren Fasern fixiert. Dem Fachmann ergeben sich leicht ähnliche Fixierungsmethoden, bei denen die Partikel in eine viskose Oberfläche eingebracht oder auf eine viskose Oberfläche aufgebracht werden, und die viskose Oberfläche durch Abkühlen, Verdampfen von Lösemittel oder durch chemische Reaktion, erstarrt.In DE 10129116, the particles are introduced into the surface of the polymer during the spinning process after the polymer melt has emerged from the spinneret by means of a gas stream. The particles are fixed to the polymer fibers by solidification of the polymers. Fixation methods are similar to those skilled in the art, in which the particles are introduced into a viscous surface or applied to a viscous surface, and the viscous surface solidifies by cooling, evaporation of solvents or by chemical reaction.
In DE 10134477 wird ein Verfahren zur Herstellung von selbstreinigenden Oberflächen mit selbstregenerierendem Selbstreinigungseffekt beschrieben, bei dem eine geeignete, zumindest teilweise hydrophobe Oberflächenstruktur durch Fixieren von Partikeln mittels eines Trägers auf einer Oberfläche geschaffen wird, wobei als Träger ein Gemisch aus Partikeln und Binder eingesetzt wird. Natürlich ist auch der Einsatz eines Trägers der keine Partikel enthält denkbar, was dann einem normalen Aufklebeprozess entspricht. In Analogie zur in der Anmeldung DE 10134477.5 genannten Methode können die eine zumindest teilweise hydrophobe Oberfläche aufweisenden Partikel je nach Verwendungszweck durch zumindest teilweise hydrophile Partikel ersetzt werden.DE 10134477 describes a method for producing self-cleaning surfaces with a self-regenerating self-cleaning effect, in which a suitable, at least partially hydrophobic surface structure is created by fixing particles on a surface by means of a carrier, a mixture of particles and binder being used as the carrier. Of course, the use of a carrier that does not contain any particles is also conceivable, which then corresponds to a normal adhesive process. In analogy to the method mentioned in the application DE 10134477.5, the particles having an at least partially hydrophobic surface can be replaced by at least partially hydrophilic particles depending on the intended use.
Als Partikel können Partikel eingesetzt werden, die zumindest ein Material, ausgewählt aus
Silikaten, dotierten oder pyrogenen Silikaten, Mineralien, Metalloxiden, Kieselsäuren. Metallen oder Polymeren aufweisen. Vorzugsweise werden Partikel eingesetzt, die einen Partikeldurchmesser von 0,02 bis 100 μm, besonders bevorzugt von 0,2 bis 50 μm und ganz besonders bevorzugt von 0,3 bis 30 μm aufweisen.Particles can be used as particles which are at least one material selected from Silicates, doped or pyrogenic silicates, minerals, metal oxides, silicas. Have metals or polymers. Preferably particles are used which have a particle diameter of 0.02 to 100 μm, particularly preferably from 0.2 to 50 μm and very particularly preferably from 0.3 to 30 μm.
Die Partikel können auch als Aggregate oder Agglomerate vorliegen, wobei gemäß DIN 53 206 unter Aggregaten flächig oder kantenförmig aneinander gelagerte Primärteilchen (Partikel) und unter Agglomeraten punktförmig aneinander gelagerte Primärteilchen (Partikel) verstanden werden. Als Partikel können auch solche eingesetzt werden, die sich aus Primärteilchen zu Agglomeraten oder Aggregaten mit einer Größe von 0,2 - 100 μm zusammenlagern.The particles can also be in the form of aggregates or agglomerates, in accordance with DIN 53 206 being understood as aggregates of primary particles (particles) which are arranged flat or edge-to-edge, and agglomerates of primary particles (particles) which are connected at points. As particles it is also possible to use particles which aggregate from primary particles to form agglomerates or aggregates with a size of 0.2-100 μm.
Es kann vorteilhaft sein, wenn die eingesetzten Partikel eine strukturierte Oberfläche haben. Vorzugsweise werden Partikel, die eine unregelmäßige Feinstruktur im Nanometerbereich auf der Oberfläche aufweisen, eingesetzt. Die Feinstruktur der Partikel ist vorzugsweise eine zerklüftete Struktur mit Erhebungen und/oder Vertiefungen im Nanometerbereich. Vorzugsweise weisen die Erhöhungen im Mittel eine Höhe von 20 bis 500 nm, besonders bevorzugt von 50 bis 200 nm auf. Der Abstand der Erhöhungen bzw. Vertiefungen auf den Partikeln beträgt vorzugsweise weniger als 500 nm, ganz besonders bevorzugt weniger als 200 nm.It can be advantageous if the particles used have a structured surface. Particles which have an irregular fine structure in the nanometer range on the surface are preferably used. The fine structure of the particles is preferably a jagged structure with elevations and / or depressions in the nanometer range. The elevations preferably have an average height of 20 to 500 nm, particularly preferably 50 to 200 nm. The distance between the elevations or depressions on the particles is preferably less than 500 nm, very particularly preferably less than 200 nm.
Als Partikel, insbesondere als Partikel, die eine unregelmäßige Feinstruktur im Nanometerbereich an der Oberfläche aufweisen, werden vorzugsweise solche Partikel eingesetzt, die zumindest eine Verbindung, ausgewählt aus pyrogener Kieselsäure, Aluminiumoxid, Siliziumoxid, pyrogenen Silikaten oder pulverformige Polymeren oder Metallen aufweisen. Es kann vorteilhaft sein, wenn die eingesetzten Partikel hydrophobe Eigenschaften aufweisen. Ganz besonders eignen sich als Partikel unter anderem hydrophobierte pyrogene Kieselsäuren, so genannte Aerosile.As particles, in particular as particles which have an irregular fine structure in the nanometer range on the surface, those particles are preferably used which have at least one compound selected from pyrogenic silica, aluminum oxide, silicon oxide, pyrogenic silicates or powdery polymers or metals. It can be advantageous if the particles used have hydrophobic properties. Particularly suitable particles are, inter alia, hydrophobicized pyrogenic silicas, so-called aerosils.
Es kann vorteilhaft sein, wenn die Einbauten Partikel aufweisen, die hydrophobe Eigenschaften aufweisen. Die hydrophoben Eigenschaften der Partikel können durch das verwendete Material der Partikel inhärent vorhanden sein. Es können aber auch hydrophobierte Partikel eingesetzt
werden, die z. B. durch eine Behandlung mit zumindest einer Verbindung aus der Gruppe der Alkylsilane, Perfluoralkylsilane, Paraffine, Wachse, Fettsäureestern, funktionalisierte langkettige Alkanderivate oder Alkyldisilazane, hydrophobe Eigenschaften aufweisen.It may be advantageous if the internals have particles that have hydrophobic properties. The hydrophobic properties of the particles may be inherent due to the material used for the particles. However, hydrophobized particles can also be used be the z. B. by treatment with at least one compound from the group of alkylsilanes, perfluoroalkylsilanes, paraffins, waxes, fatty acid esters, functionalized long-chain alkane derivatives or alkyldisilazanes, have hydrophobic properties.
Es im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens auch möglich, dass die Partikel auf der Oberfläche der Einbauten mit hydrophoben Eigenschaften ausgestattet werden. Auch in diesem Fall werden die Partikel vorzugsweise durch eine Behandlung mit zumindest einer Verbindung aus der Gruppe der Alkylsilane, Perfluoralkylsilane, Paraffine, Wachse, Fettsäureestern, funktionalisierte langkettige Alkanderivate oder Alkyldisilazane mit hydrophoben Eigen- schaften ausgestattet.It is also possible within the scope of the method according to the invention that the particles on the surface of the internals are provided with hydrophobic properties. In this case too, the particles are preferably provided with hydrophobic properties by treatment with at least one compound from the group of the alkylsilanes, perfluoroalkylsilanes, paraffins, waxes, fatty acid esters, functionalized long-chain alkane derivatives or alkyldisilazanes.
In einer anderen Ausführungsart des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Oberflächenstrukturen ebenfalls auf der Oberfläche der Einbauten selbst erzeugt. Bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Oberflächenstruktur durch Veränderung der Oberfläche der Einbauten erzeugt werden.In another embodiment of the method according to the invention, the surface structures are also produced on the surface of the internals themselves. In this embodiment of the method according to the invention, the surface structure can be produced by changing the surface of the internals.
Die Formgebung oder Strukturierung der Oberfläche kann durch Prägen/Walzen oder gleichzeitig beim makroskopischen Formen der Einbauten wie z. B. Gießen, Spritzgießen oder anderen formgebenden Verfahren erfolgen. Hierzu sind die entsprechenden Negativformen der erwünschten Struktur erforderlich.The shaping or structuring of the surface can be done by embossing / rolling or at the same time in the macroscopic shaping of the internals such. B. casting, injection molding or other molding processes. The corresponding negative forms of the desired structure are required for this.
Negativformen lassen sich industriell z. B. mit der Ligatechnik (R. Wechsung in Mikroelektronik, 9, 1995, S. 34 ff.) herstellen. Hier werden zunächst eine oder mehrere Masken durch Elektronenstrahllithographie mit den Dimensionen der gewünschten Erhebungen hergestellt. Diese Masken dienen zur Belichtung einer Photoresistschicht durch Röntgentiefenlithographie, wodurch eine Positivform erhalten wird. Die Zwischenräume im Photoresist werden anschließend durch galvanische Abscheidung eines Metalls aufgefüllt. Die so erhaltene Metallstruktur stellt eine Negativform für die gewünschte Struktur dar.Negative forms can be used industrially e.g. B. with the Ligatechnik (R. Wechsung in Mikroelektronik, 9, 1995, p. 34 ff.). Here, one or more masks are first produced by electron beam lithography with the dimensions of the desired elevations. These masks are used to expose a layer of photoresist by means of deep X-ray lithography, whereby a positive shape is obtained. The gaps in the photoresist are then filled by electrodeposition of a metal. The metal structure thus obtained is a negative form for the desired structure.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Oberflächenstruktur als eine Folie oder auf einer Folie erzeugt, die auf die Oberfläche der
Einbauten übertragen wird. Die Herstellung solcher Folien wird z. B. in EP 0 933 388 oder spezieller in DE 10138036.4 beschrieben. Die in DE 10138036 beschriebenen strukturierten Oberflächen, deren Struktur von Erhebungen gebildet wird, zeichnen sich dadurch aus, dass benachbarte Erhebungen durch Grate verbunden sind, die eine geringere mittlere Höhe als die durch sie verbundenen Erhebungen aufweisen. In DE 10138036.4 wird z. B. ein Verfahren zur Herstellung von strukturierten Oberflächen durch Abformen einer Negativform auf eine unstrukturierte Oberfläche, bei welchem die Negativform eine Oberfläche aus Teilen von Kugeln oder abgerundeten Pyramidenstümpfen und zwischen den Kugelteilen talfbrmige Einschnitte aufweist. Durch die die Erhebungen verbindenden Grate wird eine deutlich höhere Stabilität der Strukturen erreicht. Auch jede andere Negativform, mit der Erhebungen der geforderten Dimension hergestellt werden können, sind einsetzbar. Das Abprägen kann durch Prägen oder Walzen oder beim makroskopischen Formen des Einbauten durch Gießen, Spritzgießen oder In Mold Decoration (IMD) auf die Oberfläche erfolgen.In a further embodiment of the method according to the invention, the surface structure is produced as a film or on a film which is on the surface of the Internals is transferred. The production of such films is e.g. B. in EP 0 933 388 or more specifically described in DE 10138036.4. The structured surfaces described in DE 10138036, the structure of which is formed by elevations, are distinguished by the fact that adjacent elevations are connected by ridges which have a lower average height than the elevations connected by them. In DE 10138036.4 z. B. a process for the production of structured surfaces by molding a negative shape onto an unstructured surface, in which the negative shape has a surface made up of parts of spheres or rounded truncated pyramids and valley-shaped incisions between the spherical parts. The ridges connecting the surveys achieve a significantly higher stability of the structures. Any other negative form with which surveys of the required dimensions can be produced can also be used. The embossing can be done by embossing or rolling or, in the case of macroscopic shaping of the internals, by casting, injection molding or in mold decoration (IMD) onto the surface.
Es kann vorteilhaft sein, die Einbauten, die mit der Oberflächenstruktur ausgestattet worden sind, nachträglich nochmals zu hydrophobieren. Dies kann durch die Behandlung der Einbauten mit den für die Hydrophobierung der Partikel angegebenen Verbindungen erfolgen. Ebenso vorteilhaft kann es sein, wenn die Oberfläche bzw. Oberflächenstruktur der Einbauten zur Verbesserung der chemischen Beständigkeit mit einem entsprechenden Material, wie z. B. Gold beschichtet wird. Eine solche Beschichtung muß allerdings auf eine Weise erfolgen, dass die Oberflächenstruktur erhalten bleibt. Eine solche Möglichkeit zur Beschichtung stellen z. B. das Verfahren der chemischen Dampfabscheidung (CVD) oder das Sputtern dar.It can be advantageous to subsequently hydrophobize the internals that have been equipped with the surface structure. This can be done by treating the internals with the compounds specified for the hydrophobization of the particles. It can be just as advantageous if the surface or surface structure of the internals to improve the chemical resistance with an appropriate material, such as. B. Gold is coated. However, such a coating must be carried out in such a way that the surface structure is retained. Such a possibility for coating z. B. the process of chemical vapor deposition (CVD) or sputtering.
Die erfindungsgemäßen Einbauten können in Mehrphasentrennapparaturen der bekannten Art eingesetzt werden.The internals according to the invention can be used in multiphase separators of the known type.
Unter den erfindungsgemäßen Gegenstand fallen auch alle anderen Verfahren zur Trennung von Mehrphasensystemen, die dadurch gekennzeichnet sind, dass die Verfahren in einer Mehrphasentrennapparatur durchgeführt werden, die Einbauten gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweisen. Insbesondere Verfahren zur Trennung eines Mehrphasensystems in einer Mehrphasentrennapparatur, die Einbauten gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweisen, sind
bevorzugt, bei denen einer oder mehrere der Eintrittsströme des Mehrphasensystems Partikel enthalten, deren Ablagerung auf der Oberfläche der Einbauten aufgrund der selbstreinigenden Wirkung reduziert oder vermieden wird. Ebenso eignen sich die erfindungsgemäßen Einbauten für die Durchführung von Verfahren zur Trennung einέ Mehrphasensystems in einem Mehrphasentrennapparat, wobei sich im Apparat Partikel bilden, deren Ablagerung auf der Oberfläche der erfindungsgemäßen Einbauten aufgrund der selbstreinigenden Wirkung reduziert oder vermieden wird.The subject matter according to the invention also includes all other methods for separating multiphase systems, which are characterized in that the methods are carried out in a multiphase separating apparatus which have internals according to one of claims 1 to 9. In particular, methods for separating a multiphase system in a multiphase separating apparatus, which have internals according to one of claims 1 to 9 preferred, in which one or more of the inlet streams of the multiphase system contain particles whose deposition on the surface of the internals is reduced or avoided due to the self-cleaning effect. Likewise, the internals according to the invention are suitable for carrying out processes for separating a multiphase system in a multiphase separator, particles forming in the apparatus, the deposition of which on the surface of the internals according to the invention is reduced or avoided due to the self-cleaning effect.
Die vorliegende Erfindung wird an Hand der nachfolgenden Beispiele näher erläutert, ohne dass die Erfindung auf diese Ausführungsarten beschränkt sein soll.The present invention is explained in more detail with the aid of the following examples, without the invention being restricted to these embodiments.
Beispiel 1 :Example 1 :
Einbauten können z. B. durch ein Spritzgussverfahren in Kombination mit einem durch LIGA-Built-ins can e.g. B. by an injection molding process in combination with a by LIGA
Verfahren hergestellten, konventionellem Spritzgusswerkzeug hergestellt werden. Das LIGA- Verfahren ist ein Strukturierungsverfahren, das auf Grundprozessen der Röntgen-LIthographie, Galvanik und Abformung beruht. Das Verfahren unterscheidet sich von der Mikromechanik dadurch, dass die Strukturen nicht durch ein Ätzprozess im Grundmaterial erzeugt werden sondern über ein Werkzeug im Spritzgussverfahren kostengünstig abgeformt werden. Nach der lithografischen Resistbelichtung (strahlungsempfindliches Polymer) und Entwicklung wird die so erzeugte Lackstruktur als Form für einen Galvanikprozess verwendet, bei dem in die freigelegten Zwischenräume eine Metalllegierung abgeschieden wird. Anschließend wird die Lackstruktur entfernt und die übrig gebliebene Metallstruktur wird zum Abformwerkzeug benutzt (G. Gerlach, W. Dötzel "Grundlagen der Mikrostystemtechnik" Carl Hanser Verlag München, 1997, Seite 60f).Process manufactured, conventional injection mold. The LIGA process is a structuring process that is based on the basic processes of X-ray lithography, electroplating and molding. The method differs from micromechanics in that the structures are not produced by an etching process in the base material but are inexpensively molded using a tool in the injection molding process. After the lithographic resist exposure (radiation-sensitive polymer) and development, the lacquer structure produced in this way is used as a form for an electroplating process in which a metal alloy is deposited in the exposed spaces. Then the lacquer structure is removed and the remaining metal structure is used for the impression tool (G. Gerlach, W. Dötzel "Fundamentals of micro system technology" Carl Hanser Verlag Munich, 1997, page 60f).
Einbauten aus Poly(propylen) wurden beim Spritzguss mit einer mikrostrukturierten Oberfläche, mit Hilfe eines oben beschriebenen Werkzeugs versehen. Der Abstand der MikroStrukturen betrug hierbei im Mittel 4 μm bei einer Höhe von mindestens 4 μm und einer Halbwertsbreite von 2 μm. Geometrisch hatten die Strukturelemente die Form eines Kegels.Internals made of poly (propylene) were provided with a micro-structured surface during injection molding using a tool described above. The distance between the microstructures was on average 4 μm with a height of at least 4 μm and a half-width of 2 μm. Geometrically, the structural elements had the shape of a cone.
Anschließend wurden die Einbauten einer UV-Strahlung von 254 nm für zwei Minuten aus-
gesetzt um Bindungen an der Oberfläche aufzubrechen. Anschließend wird auf diese Oberflächen thermisch Fluoralkyacrylat (Acrylsäure 1H, 1H, HH-Perfluoroundecyl Ester der Firma Lancaster) aufgepfropft (Grafting-from). Durch diese Vorgehensweise wurde die Oberflächenenergie von etwa 28 mN/ra auf weniger als 15 raN/m reduziert .Then the built-in UV radiation of 254 nm was removed for two minutes. set to break bonds on the surface. Then fluoroalkyl acrylate (acrylic acid 1H, 1H, HH-perfluoroundecyl ester from Lancaster) is grafted thermally onto these surfaces (grafting-from). This procedure reduced the surface energy from approximately 28 mN / ra to less than 15 raN / ra.
Auf dieser Struktur wird mit Hilfe einer verstellbaren schiefen Ebene derjenige Winkel bestimmt, bei dem ein Tropfen Wasser gerade nicht mehr abrollt. Der sich ergebende Abrollwinkel von 0,1° ist signifikant kleiner als ohne strukturierte Oberfläche, bei der ein Abrollwinkel von mehr als 55° erhalten wurde.On this structure, with the help of an adjustable inclined plane, the angle is determined at which a drop of water is no longer rolling. The resulting roll angle of 0.1 ° is significantly smaller than without a structured surface, in which a roll angle of more than 55 ° was obtained.
Die verstellbare schiefe Ebene mit dieser Struktur wird in das mit Wasser begrenzt mischbare Lösungsmittel n-Hexan getaucht. Auf die von dem Hexan bedeckte Oberfläche wird ein Wassertropfen aufgetragen. Wiederum wird für den aufgetragenen Wassertropfen derjenige Winkel bestimmt, bei dem der Tropfen gerade nicht mehr abrollt. Der sich ergebende Abroll- winkel von 0,1 ist ebenfalls signifikant kleiner als bei einer nicht strukturierten Oberfläche, bei der der Winkel 20° beträgt.The adjustable inclined plane with this structure is immersed in the water-miscible solvent n-hexane. A drop of water is applied to the surface covered by the hexane. Again, the angle at which the drop no longer rolls is determined for the applied water drop. The resulting roll angle of 0.1 is also significantly smaller than that of a non-structured surface where the angle is 20 °.
Im Vergleich zu unstrukturierten Oberflächen ließ sich bei erfindungsgemäß strukturierten Oberflächen außerdem in Hexan bei gleichem Winkel der schiefen Ebene ein wesentlich schnelleres Abrollen des Wassertropfens von der Oberfläche feststellen. Bei einem Neigungswinkel der schiefen Ebene von 8° rollte ein 10 μl Tropfen in 1,2 Sekunden, eine 4 cm lange Strecke auf einer strukturierten Oberfläche hinunter. Auf einer nicht strukturierten Oberfläche blieb der Tropfen hängen. Daraus wird ersichtlich, dass die strukturierten Oberflächen die Wirkung von Einbauten deutlich verbessern können.In comparison to unstructured surfaces, in the case of surfaces structured according to the invention, in hexane at the same angle of the inclined plane, a much faster rolling of the water drop from the surface was found. With an inclination of 8 ° on the inclined plane, a 10 μl drop rolled down a 4 cm distance on a structured surface in 1.2 seconds. The drop got stuck on an unstructured surface. This shows that the structured surfaces can significantly improve the effect of internals.
Beispiel 2:Example 2:
Wie in Beispiel 1 beschriebene Einbauten wurden mit Russ bestäubt. Diese Modellverunreinigungen konnten durch Beregnen mit Wasser fast vollständig von der Oberfläche der Einbauten entfernt werden. Dabei wird Russ durch die abrollenden Wassertropfen von der Oberfläche entfernt.
Beispiel 3 :Internals as described in Example 1 were dusted with soot. These model impurities were almost completely removed from the surface of the internals by water sprinkling. Soot is removed from the surface by the rolling water drops. Example 3:
Auf der Unterseite strukturierte Einbauten, wie sie in Beispiel 1 beschrieben wurden, wurden von unten mit Wassertröpfchen besprüht. Es ergibt im Vergleich zu unstrukturierten Einbauten eine signifikant geringere Menge an anhaftenden Tropfen. Die schlechte Benetzbarkeit der Oberfläche der erfindungsgemäßen Einbauten ermöglicht eine stärkere Durchmischung bzw. eine vereinfachte Trennung zweier Phasen.Internals structured on the underside, as described in Example 1, were sprayed with water droplets from below. Compared to unstructured internals, it results in a significantly lower amount of adhering drops. The poor wettability of the surface of the internals according to the invention enables greater mixing or simplified separation of two phases.
In den Figuren 1 und 2 werden rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen (REM- Aufnahmen) erfindungsgemäßer oberflächenstrukturierter Einbauten wiedergegeben. Fig. 1 zeigt die REM- Aufnahme einer mikrostrukturierten Folie mit einer kegelförmigen Struktur für Einbauten. In Fig. 2 ist eine REM-Aufhahme einer periodischen MikroStruktur für Einbauten wiedergegeben.
1 and 2 show scanning electron microscopic images (SEM images) of surface-structured internals according to the invention. 1 shows the SEM image of a microstructured film with a conical structure for internals. 2 shows an SEM image of a periodic microstructure for internals.