DE202004001229U1

DE202004001229U1 - Device for reducing capillary forces

Info

Publication number: DE202004001229U1
Application number: DE200420001229
Authority: DE
Original assignee: Systec POS Technology GmbH
Current assignee: Systec POS Technology GmbH
Priority date: 2004-01-27
Filing date: 2004-01-27
Publication date: 2005-06-16
Anticipated expiration: 2014-01-28
Also published as: WO2005070544A2; WO2005070544A3

Abstract

Vorrichtung zur Verminderung von Kapillarkräften die von einem Feststoffkörper auf eine Flüssigkeit wirken,
wobei der Festkörper Materialeigenschaften aufweist, die auf Flüssigkeiten solche Adhäsionskräfte ausüben, die zum Entstehen von Kapillarwirkung zwischen einer ersten Oberfläche des Körpers und einer weiteren, der ersten Oberfläche benachbarten Oberfläche führen können
dadurch gekennzeichnet, dass
die Bereiche (2a, 3a) der Oberfläche des Feststoffkörpers (2, 3), die anderen Oberflächen (2a, 3a) benachbart sind, hydrophob oder oleophob ausgebildet sind.Apparatus for reducing capillary forces acting on a liquid from a solid body,
wherein the solid has material properties that exert on adhesion such adhesive forces on liquids that may result in capillary action between a first surface of the body and another surface adjacent the first surface
characterized in that
the regions (2a, 3a) of the surface of the solid body (2, 3) that are adjacent to other surfaces (2a, 3a) are hydrophobic or oleophobic.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.The The invention relates to a device according to the preamble of claim 1.

Bei bekannten Vorrichtungen der genannten Gattung treten zwischen einer Flüssigkeit, die mit Teilen der bekannten Vorrichtung in Kontakt kommt und der Vorrichtung Adhäsion genannte Grenzflächenkräfte auf. Innerhalb der Flüssigkeit wirken Kohäsion genannte Kräfte zwischen den Molekülen, die sich über ein zeitliches Mittel betrachtet in Betrag und Richtung gegenseitig aufheben. Die Kohäsionskräfte von oberflächennahen Molekülen heben sich nicht vollständig gegenseitig auf und es wirkt eine nicht verschwindende resultierende Kraft auf die oberflächennahen Moleküle.at known devices of the type mentioned occur between a Liquid, which comes into contact with parts of the known device and the Device adhesion called interface forces. Inside the liquid act called cohesion personnel between the molecules, which are over a temporal mean considers each other in amount and direction cancel. The cohesion forces of shallow molecules do not completely lift each other and it does not disappear Force on the near-surface Molecules.

Im Idealfall, ohne äussere Kräfte nimmt die Flüssigkeit die Gestalt einer Kugel ein. Bei einer Kugel ist die Oberfläche bezogen auf das Volumen minimiert., die Anzahl der oberflächennahen Moleküle, bei welchen die Kohäsionskräfte wie oben beschrieben im zeitlichen Mittel nicht kompensiert werden ist bei dieser Form am geringsten.in the Ideal case, without external personnel takes the liquid the shape of a sphere. For a sphere, the surface is covered minimized to the volume, the number of near-surface Molecules, at which the cohesion forces like described above can not be compensated in the time average is at least of all.

Jede Änderung der Form der Flüssigkeit in eine von dieser Kugel abweichende Form benötigt Kräfte, die auf die oberflächennahen Moleküle wirkten muss, denn durch die Formänderung nimmt die Zahl der oberflächennahen Moleküle zu.Every change the shape of the liquid in a form deviating from this sphere requires forces that are close to the surface molecules must work, because by the change in shape, the number of shallow molecules to.

Je größer die Adhäsion zwischen der Flüssigkeit und der mit der Flüssigkeit in Kontakt stehenden Oberfläche eines Festkörpers ist, desto mehr verformen diese Adhäsionskräfte die Form der Flüssigkeit.ever bigger the adhesion between the liquid and the one with the liquid in contact surface a solid is, the more these adhesion forces deform the shape of the liquid.

Wenn durch diese Adhäsionskräfte Flüssigkeiten zwischen zwei eng benachbarte Oberflächen eines Festkörpers "gesaugt" wird spricht man von Kapillarwirkung.If through these adhesion liquids it is said to be "sucked" between two closely adjacent surfaces of a solid of capillary action.

Diese Eigenschaft einer Flüssigkeit/Feststoffkombination ist in vielen Anwendungen nachteilig. Beispielsweise gelangt aufgrund der Kapillarkräfte Wasser durch Spalte und eng benachbarte Flächen eines Gehäuses in das Innere von Gehäusen.These Property of a liquid / solid combination is disadvantageous in many applications. For example, due to the capillary forces Water through column and closely adjacent surfaces of a housing in the interior of enclosures.

Es sind aus dem Stand der Technik Materialien bekannt, welche hydrophobe Eigenschaften aufweisen und bei denen die Flüssigkeit/Feststoffkombination von Wasser zwischen zwei benachbarten Oberflächen keine bzw. eine vernachlässigbar geringe Kapillarwirkung erzeugt.It are known from the prior art materials which are hydrophobic Have properties and where the liquid / solid combination of water between two adjacent surfaces none or negligible produced low capillary action.

Derartige Materialien sind jedoch aus verschiedenen Gründen, wie zum Beispiel Festigkeit oder Verarbeitungeigenschaften nicht für jeden Einsatz geeignet.such However, materials are for various reasons, such as strength or Processing properties not suitable for every application.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, bei welcher einerseits die bekannten Materialien zur Herstellung der Festkörper weiterhin verwendet werden können und anderseits die Oberflächen dieser Festkörper eine hydrophphobe Eigenschaft aufweisen mit dem Ziel, dass , Wasser zwischen zwei benachbarten Oberflächen keine bzw. eine vernachlässigbar geringe Kapillarwirkung auftritt.It The object of the present invention is to provide a device create, in which on the one hand the known materials for the production of solid can still be used and on the other hand the surfaces this solid one hydrophobic property with the aim that, water between two adjacent surfaces none or negligible low capillary action occurs.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1These Task is solved by the characterizing features of claim 1

Die Überlegungen, die zur Entstehung der vorliegenden Erfindung führten gehen davon aus, dass eine entsprechende Beschichtung der aus herkömmlichem Material gefertigten Festkörper mit einer dünnen Schicht eines hydrophoben Materials verhindert, dass die Adhäsionskräfte die Kohäsionskräfte so übersteigen, dass eine Kapillarwirkung entsteht Nachfolgend ist anhand einer Figur der prinzipielle Aufbau näher erläutert.The considerations, which led to the development of the present invention assume that a corresponding coating made of conventional material solid with a thin one Layer of a hydrophobic material prevents the adhesion forces the So exceed cohesion forces, that a capillary effect arises Figure the basic structure closer explained.

Die Figur zeigt einen vergrößerten Ausschnitt eines Gehäuses 1, wie er prinzipiell an der Berührungszone zwischen Grundgehäuse 2 und Deckel 3 des Gehäuses 1 vorkommen kann. Das im Bild nicht gezeigte Innere des Gehäuses 1 erstreckt sich zur rechten Seite hin.The figure shows an enlarged section of a housing 1 as he basically at the contact zone between the base housing 2 and lid 3 of the housing 1 can occur. The interior of the housing, not shown in the picture 1 extends to the right side.

Auf der Fläche 2a eines Grundgehäuses 2 und auf der Fläche 3a des Deckels 3 ist jeweils eine Schicht 2b bzw. 3b aus hydrophoben Material beispielsweise Polytetrafluorethylen (PTFE) aufgetragen. Die beiden Flächen 2a und 3a liegen eng benachbart zueinander, zwischen den beiden Flächen 2a und 3a. verbleibt noch ein Spalt 4 On the surface 2a a basic housing 2 and on the surface 3a of the lid 3 is each a layer 2 B respectively. 3b made of hydrophobic material such as polytetrafluoroethylene (PTFE) applied. The two surfaces 2a and 3a lie close together, between the two surfaces 2a and 3a , there is still a gap left 4

Das an der Aussenseite des Gehäuses 1 anliegende Wasser 5 kann erfindungsgemäß nicht in den Spalt 4 eindringen, weil zwischen dem Wasser 5 und den hydrophoben Schichten 2b und 3b materialbedingt keine so hohe Adhäsionskraft auftritt, die ausreichten würde, die Kohösionskraft von Wasser zu überwinden und das Wasser so zu verformen, dass es aufgrund der Kapillarwirkung durch den Spalt 4 in das Innere des Gehäuses gelangt.That on the outside of the case 1 adjacent water 5 can not according to the invention in the gap 4 penetrate, because between the water 5 and the hydrophobic layers 2 B and 3b Due to the nature of the material, such a high adhesive force would not be sufficient to overcome the cohesive force of water and to deform the water in such a way that due to capillary action through the gap 4 gets into the interior of the housing.

Die Schichten 2b und 3b können beispielsweise durch einen nachträglichen Auftrag von Polytetrafluorethylen (PTFE) oder durch spritztechnisches Verarbeiten von Polytetrafluorethylen (PTFE) in Form von PTFE-PA im Bereich der Flächen 2a und 3a erzeugt werden. Aufgrund der guten Haftung von Polytetrafluorethylen – Polyamid (PTFE-PA) auf Polyamid (PA) kann das Werkstück kostengünstig im Zweikomponenten Spritzgieß Verfahren hergestellt werden. Der überwiegende Teil des Werkstückes besteht aus PA und nur die Bereiche 2b, 3b besteht aus PTFE-PA.The layers 2 B and 3b For example, by a subsequent application of polytetrafluoroethylene (PTFE) or by injection molding of polytetrafluoroethylene (PTFE) in the form of PTFE-PA in the area of the surfaces 2a and 3a be generated. Due to the good adhesion of polytetrafluoroethylene - polyamide (PTFE-PA) to polyamide (PA), the workpiece can be inexpensively manufactured in a two-component injection molding process. The majority of the workpiece consists of PA and only the areas 2 B . 3b consists of PTFE-PA.

Auch ist es möglich, die hydrophoben Bereiche 2b, 3b durch den Einsatz von sogenannten Nanopartikeln zu erzeugen. Diese Nanopartikel lassen sich beispielsweise während des Spritzvorganges auf der Oberfläche anfügen, indem man die innere Oberfläche des Werkzeugs mit diesen Nanopartikeln belegt. Die Nanopartikel werden dann vom Werkzeug auf das Werkstück übertragen und bleiben in diesem fixiert.It is also possible to use the hydrophobic areas 2 B . 3b through the use of so-called nanoparticles. For example, these nanoparticles can be attached to the surface during the injection process by covering the inner surface of the tool with these nanoparticles. The nanoparticles are then transferred from the tool to the workpiece and remain fixed in it.

Eine Kombination der Verwendung von PTFE-PA und Nanopartikeln kann kostengünstig eine superhydrophobe Oberfläche ergeben. Eine solche Oberfläche ist gegebenenfalls selbstreinigend.A Combining the use of PTFE-PA and nanoparticles can cost a superhydrophobic surface result. Such a surface is optionally self-cleaning.

Im gezeigten Beispiel müßte das Wasser 5 auf dem Gehäuses 1 seine äussere Form ändern, um in den Spalt 4 zu gelangen. Diese Änderung der Gestalt ginge zwangsläufig einher mit einer Vergrößerung der Oberfläche und würde das Vorhandensein einer Adhäsionskraft erfordern. Da der Spalt 4 in erfinderischer Weise aus einem Material besteht, welches hydrophob ist, treten eben diese Adhäsionskräfte nicht stark genug auf und das Wasser wird nicht in den Spalt 4 gezogen.In the example shown, the water would have 5 on the case 1 change its outer shape to get into the gap 4 to get. This change in shape would necessarily be accompanied by an increase in surface area and would require the presence of an adhesive force. Because the gap 4 in an inventive way is made of a material which is hydrophobic, just these adhesion forces do not occur strong enough and the water is not in the gap 4 drawn.

Bei mechanisch wenig beanspruchten Flächen ist es gemäß des Erfindungsgedanken auch möglich, ein auf dem Grundmaterial des Körpers haftendes Spray mit hydrophoben Eigenschaften auf die Oberflächen 2a und 3a oder auch nur eine der beiden Oberflächen aufzusprühen.In the case of surfaces subjected to little mechanical stress, it is also possible according to the idea of the invention to apply a spray having hydrophobic properties adhering to the base material of the body to the surfaces 2a and 3a or to spray only one of the two surfaces.

Der Spalt 4 ist somit nicht durchlässig für Wasser in flüssiger Form wohl aber für Wasser in gasförmiger Form. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist daher darin zu sehen, dass der Spalt auch als Ventil für Schwitzwasser im Gehäuse einsetzbar ist.The gap 4 is therefore not permeable to water in liquid form but to water in gaseous form. Another advantage of the invention is therefore to be seen in the fact that the gap can also be used as a valve for condensation in the housing.

Das gleiche Prinzip kann auch angewendet werden, um oleophobe Oberflächen zu erhalten.The same principle can also be applied to oleophobic surfaces too receive.

Ein möglicher Einsatz ist es das Eindringen von Wasser hinter Anzeigescheiben wie beispielsweise Fahrplanhalter an freistehenden Haltestellen oder sonstige verglaste Werbeflächen zu verhindern.One potential Use it is the penetration of water behind display discs such as timetable holders on freestanding stops or other glazed advertising spaces to prevent.

Claims

A device for reducing capillary forces acting on a liquid from a solid body, the solid having material properties that exert on liquids such adhesion forces that can result in the creation of capillary action between a first surface of the body and another surface adjacent the first surface characterized in that the areas ( 2a . 3a ) of the surface of the solid body ( 2 . 3 ), the other surfaces ( 2a . 3a ) are adjacent, hydrophobic or oleophobic formed.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the areas ( 2a . 3a ) of the surface of the solid body ( 2 . 3 ), the other surfaces ( 2a . 3a ) are coated with a hydrophobic or oleophobic material.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the areas ( 2a . 3a ) of the surface of the solid body ( 2 . 3 ), the other surfaces ( 2a . 3a ) are made of a hydrophobic or oleophobic material ( 2 B . 3b ) consist.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the regions ( 2a . 3a ) of the surface of the solid body ( 2 . 3 ), the other surfaces ( 2a . 3a ), have a nanoparticle structure.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the regions ( 2a . 3a ) of the surface of the solid body ( 2 . 3 ), the other surfaces ( 2a . 3a ) are adjacent, have additional nanoparticles.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the regions ( 2a . 3a ) of the surface of the solid body ( 2 . 3 ), the other surfaces ( 2a . 3a ) are made of polytetrafluoroethylene polyamide (PTFE-PA).