DE10108205B4 - Method for locating liquids on a surface and use of the method - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Lokalisierung von Flüssigkeiten auf der Oberfläche (15) eines Körpers, wobei die Flüssigkeit im Bereich einer Auftragsfläche (10) auf die Oberfläche (15) des Körpers aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Aufbringen der Flüssigkeit in einem Randbereich der Auftragsfläche (10) mikroskalige Vertiefungen (11, 12) in die Oberfläche (15) des Körpers eingebracht werden, die die Auftragsfläche (10) zumindest weitgehend umgeben und die derart dimensioniert und angeordnet sind, dass sie einem Verfließen der Flüssigkeit über den Randbereich hinaus entgegenwirken oder ein solches verhindern.method for the localization of liquids on the surface (15) a body being the liquid in the area of an application area (10) on the surface (15) of the body is applied, characterized in that prior to application the liquid in an edge region of the application surface (10) micro-scale depressions (11, 12) in the surface (15) of the body introduced be the order surface (10) at least largely surrounded and dimensioned such and are arranged so that they flow out of the liquid beyond the edge region counteract or prevent such.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lokalisierung von Flüssigkeiten, insbesondere von flüssigen Klebstoffen, auf der Oberfläche eines Körpers nach der Gattung des Hauptanspruches sowie eine Verwendung des Verfahrens.The Invention relates to a method for the localization of liquids, in particular of liquid Adhesives, on the surface of a body the genus of the main claim and a use of the method.

Es ist bekannt, automatisch oder manuell Klebstoffe beispielsweise punktförmig auf die Oberfläche von zu verklebenden Körpern aufzutragen. Dabei tritt häufig die Schwierigkeit auf, lokal eng begrenzte Klebestellen, beispielsweise Klebepunkte, zu realisieren. Vielmehr kommt es vielfach durch ein Verfließen zu undefinierten Klebepunkten bzw. Klebeflächen, die unkontrollierbare Eigenschaften besitzen.It is known, automatically or manually adhesives, for example punctual on the surface of bodies to be bonded apply. It often occurs the difficulty on locally tightly limited splices, for example Glue dots to realize. Rather, it often comes through a flow to undefined Adhesive dots or adhesive surfaces, possess uncontrollable properties.

Eine etablierte Technik für eine Vorbehandlung, Modifizierung und Funktionalisierung von Oberflächen bietet die so genannte „Corona Technologie", auch als Atmosphären-Plasma-Entladung bezeichnet. So ist aus der Schrift „Corona-Technologie: Patentinformationen, Anwendungen, Mechanismen", Coating 3/2000, S. 86 ff., ein Verfahren zur Behandlung von Oberflächen bekannt, bei dem über die Corona-Technik die Oberflächenmorphologie des behandelten Bauelementes verändert wird. Insbesondere ist dort beschrieben, dass unter dem Einfluss von hochenergetischen Teilchen Vertiefungen in eine Oberfläche eingebracht und über eine derartige Behandlung die Haftungs- und Adhäsionseigenschaften für eine nachfolgende Beschichtung verändert werden können. In einer weiteren Schrift über „Die Corona-Behandlung von PE-Folien", Kunststoffe 69 (1979) 2, S. 71 ff., wird u. a. beschrieben, wie man durch eine Corona-Behandlung von Polyethylen-Folien deren Oberflächenenergie verändern kann, was die Benetzbarkeit beeinflusst. Über Anwendungsmöglichkeiten der Corona Technologie speziell in der Automobilindustrie berichtet die Schrift „Koronatechnik in der Automobilindustrie", mo 51 (1997) 4, S. 240 ff., wonach eine Korona-Behandlung bei Kunststoff- oder Metallteilen durchgeführt werden kann.A established technology for provides a pretreatment, modification and functionalization of surfaces the so-called "Corona Technology ", too referred to as atmospheric plasma discharge. So is from the writing "Corona Technology: patent information, Applications, Mechanisms ", Coating 3/2000, p. 86 et seq., A method for the treatment of surfaces known at the over the corona technique is the surface morphology changed the treated component becomes. In particular, there is described that under the influence of high-energy particles recesses introduced into a surface and over such a treatment the adhesion and adhesion properties for a subsequent Coating changed can be. In another paper on "The Corona Treatment of PE films ", plastics 69 (1979) 2, p. 71 ff., U. a. described how to go through a Corona treatment of polyethylene films whose surface energy change can, what affects the wettability. About applications the Corona technology specifically reported in the automotive industry the writing "Corona Technique in the automotive industry ", mo 51 (1997) 4, p 240 ff., After which a corona treatment in plastic or Metal parts performed can be.

In diesen bisher genannten Schriften über die Corona-Technologie zur Behandlung von Oberflächen ist eine ganzflächige Behandlung vorgesehen. Ein Verfahren zur Lokalisierung von Flüssigkeiten auf der Oberfläche eines Körpers ist nicht bekannt.In these previously mentioned writings on the corona technology for treatment of surfaces is a full-surface Treatment provided. A method for the localization of liquids on the surface of a body is not known.

Schließlich wird aus der DE 44 12 126 A1 ein Verfahren zur Herstellung eines Kunstharzproduktes vorgestellt, wobei das Vorfahren in einem Prozess-Schritt vorsieht, profilierte Kehlen in Oberflächen zu bilden, um zu beschichtende Bereiche von nicht zu beschichtenden Bereichen abzugrenzen. Hingegen sind mikroskalige Vertiefungen, die den Randbereich einer Auftragsfläche umgeben, auf die eine Flüssigkeit aufgebracht wird, nicht bekannt.Finally, from the DE 44 12 126 A1 to provide a method for producing a synthetic resin product, wherein the ancestor provides in a process step to form profiled throats in surfaces to delineate regions of non-coating areas to be coated. On the other hand, microscale depressions that surround the edge region of a application surface to which a liquid is applied are not known.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, eine gezielte, auf einen definierten Raum lokalisierte Aufbringung von Flüssigkeiten auf der Oberfläche eines Körpers zu erreichen, ohne dass es zu einem unkontrollierbaren Verfließen kommt.task The present invention was a targeted, to a defined Space localized application of liquids on the surface of a body reach without an uncontrollable flow.

Vorteile der ErfindungAdvantages of invention

Das erfindungsgemäße Verfahren hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass eine gleichmäßige Auftragung von Flüssigkeiten auf der Oberfläche eines Körpers realisierbar ist, wobei insbesondere erzeugte Klebepunkte gleichmäßige Volumina bzw. Form aufweisen, wobei durch die eingebrachten mikroskaligen, die Auftragsfläche zumindest weitgehend umgebenen Vertiefungen in der Oberfläche des Körpers ein Verfließen der Flüssigkeit bzw. des Klebestoffes weitgehend bzw. vollständig verhindert werden kann, so dass die aufgebrachte Flüssigkeit auch bei einer Schräglage der Oberfläche des Körpers haften und weitestgehend auf den gewünschten Bereich lokalisiert bleibt.The inventive method has opposite The prior art has the advantage that a uniform application of liquids on the surface of a body can be realized, in particular produced adhesive dots uniform volumes or form, wherein by the introduced micro-scale, the order area at least largely surrounded depressions in the surface of the body a flow the liquid or the adhesive can be largely or completely prevented, so that the applied liquid even with a tilt the surface of the body adhere and localized as far as possible to the desired area remains.

Weiter wird durch das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft erreicht, dass beim Verkleben von Oberflächen in einem Produktionsprozess weniger Schlechtteile bzw. Ausschuss erzeugt wird, der ansonsten durch ungleichmäßige Klebestellen oder verflossene Flüssigkeiten hervorgerufen wird.Further is achieved by the method according to the invention achieved in that advantageous when bonding surfaces in a production process produces less bad parts or rejects which is otherwise due to uneven splices or past liquids is caused.

Im Übrigen ist vorteilhaft, dass das erfindungsgemäße Verfahren schnell und einfach mit herkömmlichen Strukturierungsmethoden durchführbar ist, wobei auch keine Einschränkungen hinsichtlich der Form der Fläche bestehen, auf der die Flüssigkeit aufgebracht und/oder auf die sie begrenzt werden soll.Incidentally, is advantageous that the inventive method quickly and easily with conventional Structuring methods is feasible, although no restrictions in terms of the shape of the surface exist on which the liquid applied and / or to which it is to be limited.

Vorteilhafte Weiterbildungen in der Erfindung ergeben sich aus den in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen.advantageous Developments in the invention will become apparent from the recited in the dependent claims Activities.

So ist besonders vorteilhaft, dass sich die mikroskaligen Vertiefungen in einfacher Weise beispielsweise mittels Laserbearbeitung, Funkenerosion oder elektrochemischer Bearbeitung erzeugen lassen.So It is particularly advantageous that the micro-scale wells in a simple manner, for example by means of laser processing, spark erosion or electrochemical machining.

Weiter ist vorteilhaft, wenn die mikroskaligen Vertiefungen die Form von Rillen bzw. Nuten oder Mulden bzw. Näpfchen aufweisen.Further is advantageous if the micro-scale wells take the form of Have grooves or grooves or wells or wells.

Zeichnungendrawings

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt 1 als erstes Ausführungsbeispiel eine Draufsicht auf die Oberfläche eines Körpers mit darin eingebrachten mikroskaligen Vertiefungen, 2 ein zweites Ausführungsbeispiel, 3 einen Schnitt durch eine mikroskalige Vertiefung gemäß 1 und 4 einen Schnitt durch eine alternative Ausführungsform einer mikroskaligen Vertiefung gemäß 3.The invention will be explained in more detail with reference to the drawings and the description below. It shows 1 as a first embodiment, a plan view of the surface of a body having introduced therein micro-scale wells, 2 a second embodiment, 3 a section through a microsized well according to 1 and 4 a section through an alternative embodiment of a micro-scale recess according to 3 ,

Ausführungsbeispielembodiment

Um eine Lokalisierung von Flüssigkeiten, insbesondere von flüssigen Klebestoffen, auf der Oberfläche eines Körpers zu erreichen, wird gemäß 1 auf einer Oberfläche 15 einer beispielsweise metallischen Platte eine Vielzahl von muldenförmigen, mikroskaligen Vertiefungen 11 eingebracht, die eine Klebefläche 10 umschließen. Im erläuterten Beispiel weisen die muldenförmigen Vertiefungen 11 einen Durchmesser von 1 μm bis 20 μm, beispielsweise im Mittel ca. 5 μm, und eine Tiefe von 1 μm bis 10 μm, beispielsweise im Mittel ca. 3 μm auf. Ihr Abstand voneinander liegt ebenfalls im Bereich von einigen Mikrometern, d.h. im Mittel ca. 5 μm bis 40 μm.In order to achieve a localization of liquids, in particular liquid adhesives, on the surface of a body, is according to 1 on a surface 15 a metallic plate, for example, a plurality of trough-shaped, micro-scale depressions 11 introduced, which is an adhesive surface 10 enclose. In the illustrated example, the trough-shaped depressions 11 a diameter of 1 .mu.m to 20 .mu.m, for example, on average about 5 .mu.m, and a depth of 1 .mu.m to 10 .mu.m, for example, on average about 3 .mu.m. Their distance from each other is also in the range of a few micrometers, ie on average about 5 microns to 40 microns.

Die Anordnung der mikroskaligen Vertiefungen 11 gemäß 1 bewirkt, dass diese eine Barriere für einen im Bereich der Klebefläche 10 aufgebrachten flüssigen Klebestoff darstellen, wobei dieser Klebestoff manuell oder automatisch beispielsweise tropfenförmig in den Bereich der Klebefläche 10 eingebracht worden sein kann. Die durch die mikroskaligen Vertiefungen 11 erzielte Barriere bewirkt, dass die in derem Inneren, d.h. in dem Bereich der Klebefläche 10, aufgebrachte Flüssigkeit nicht über diese Barriere hinausfließen kann.The arrangement of microscale depressions 11 according to 1 This causes a barrier in the area of the adhesive surface 10 represent applied liquid adhesive, this adhesive manually or automatically, for example, drop-shaped in the region of the adhesive surface 10 may have been introduced. The through the microscale depressions 11 Achieved barrier causes those in the interior, ie in the area of the adhesive surface 10 , applied liquid can not flow beyond this barrier.

Dabei macht man sich zunutze, dass mikroskalige Vertiefungen 11 so kleine Adhäsionskräfte auf Flüssigkeiten ausüben, dass diese Flüssigkeiten sich, ähnlich wie beim sogenannten Lotusblumeneffekt, zusammenziehen, und eine wohldefinierte Form annehmen. Somit ist in diesem Fall die innere Spannung der Flüssigkeit größer als die Wechselwirkung zwischen der mit den mikroskaligen Vertiefungen versehenen Oberfläche 15 und der Flüssigkeit.It makes use of that micro-scale wells 11 Apply so small adhesion forces on liquids, that these liquids, similar to the so-called lotus flower effect, contract, and assume a well-defined form. Thus, in this case, the internal tension of the fluid is greater than the interaction between the surface provided with the microscale wells 15 and the liquid.

Insgesamt wird also durch die vorgenommenen mikroskaligen Vertiefungen 11 in einem Randbereich der Klebefläche 10 erreicht, dass die sich im Inneren befindliche Flüssigkeit zusammenzieht, während auf der Klebefläche 10 selbst keine Strukturierung vorhanden ist, so dass hier die Adhäsionskraft der aufgebrachten Flüssigkeit größer als die Kohäsionskraft dieser Flüssigkeit ist. Somit haftet die aufgebrachte Flüssigkeit im Bereich der Klebefläche 10 auf der Oberfläche 15.Overall, therefore, is made by the micro-scale wells 11 in an edge region of the adhesive surface 10 ensures that the inside liquid contracts while on the adhesive surface 10 itself no structuring is present, so that here the adhesion of the applied liquid is greater than the cohesive force of this liquid. Thus, the applied liquid adheres in the region of the adhesive surface 10 on the surface 15 ,

An dieser Stelle sei angemerkt, dass die innere Spannung der aufgebrachten Flüssigkeit nicht beliebig groß ist, d.h. ab einer bestimmten Menge an Flüssigkeit reicht deren Oberflächenspannung nicht mehr aus, um den Flüssigkeitstropfen zusammenzuhalten. Aus diesem Grund ist die Anordnung der eingebrachten mikroskaligen Vertiefungen und deren Dimensionierung an die Dosierung der aufgebrachten Flüssigkeit bzw. die Größe des Klebepunktes anzupassen.At It should be noted that the internal tension of the applied liquid is not arbitrarily large, i.e. from a certain amount of liquid ranges their surface tension no longer off to the liquid drop together. For this reason, the arrangement of the introduced micro-scale wells and their dimensioning to the dosage the applied liquid or the size of the glue dot adapt.

Gemäß 1 bestehen die einzelnen mikroskaligen Vertiefungen aus Mulden 11, die Dimensionen im unteren Mikrometerbereich aufweisen und die Klebefläche 10 umschließen. Bevorzugt sind gemäß 1 mehr als eine Reihe bzw. ein Ring von solchen muldenförmigen Vertiefungen 11 um die Klebestelle 10 herum vorgesehen, die die Klebefläche 10 in Form von näherungsweise konzentrischen Ringen umschließen, wobei diese Ringe dann einen Abstand von 5 μm bis 50 μm, insbesondere 20 μm, voreinander aufweisen.According to 1 The individual micro-scale depressions consist of hollows 11 , which have dimensions in the lower micrometer range and the adhesive surface 10 enclose. Preferred are according to 1 more than one row or a ring of such trough-shaped depressions 11 around the splice 10 provided around the adhesive surface 10 in the form of approximately concentric rings, these rings then have a distance of 5 microns to 50 microns, in particular 20 microns, before each other.

Die 2 erläutert ein alternatives Ausführungsbeispiel, wobei abweichend von 1 nunmehr nicht muldenförmige Vertiefungen 11, sondern rillenartige Vertiefungen 12 vorgesehen sind, die die Klebefläche 10 umschließen. Auch in diesem Fall sind bevorzugt mehrere solcher rillenartiger Vertiefungen 12 vorgesehen, die die Klebfläche 10 ringförmig umschließen und einen Abstand von 5 μm bis 50 μm voreinander aufweisen. Die Breite der einzelnen Rillen liegt ebenfalls im Bereich von 1 μm bis 20 μm, beispielsweise im Mittel ca. 5 μm. Ihre Tiefe beträgt 1 μm bis 10 μm, beispielsweise im Mittel ca. 3 μm.The 2 explains an alternative embodiment, wherein, differing from 1 now not trough-shaped depressions 11 but groove-like depressions 12 are provided, which are the adhesive surface 10 enclose. Also in this case, a plurality of such groove-like depressions are preferred 12 provided the adhesive surface 10 enclose annular and have a distance of 5 microns to 50 microns in front of each other. The width of the individual grooves is also in the range of 1 .mu.m to 20 .mu.m, for example, on average about 5 microns. Their depth is 1 micron to 10 microns, for example, on average about 3 microns.

Im Übrigen ist es gemäß 2 nicht erforderlich; dass die rillenartigen Vertiefungen 12 die Klebfläche 10 geschlossen umschließen, ebenso können auch nicht-geschlossene Rillen bzw. Nuten entsprechend 1 in dem Randbereich der Klebefläche 10 vorgesehen sein.Incidentally, it is according to 2 not mandatory; that the groove-like depressions 12 the adhesive surface 10 enclosed enclose, as well as non-closed grooves or grooves accordingly 1 in the edge region of the adhesive surface 10 be provided.

Schließlich ist es ohne Weiteres auch denkbar, rillenartige Vertiefungen 12 mit muldenartigen Vertiefungen 11 zu kombinieren.Finally, it is also conceivable, groove-like depressions 12 with trough-like depressions 11 to combine.

Darüber hinaus ist es nicht erforderlich, dass die rillenartigen Vertiefungen 12 bzw. muldenartigen Vertiefungen 11 völlig gleich ausgestaltet sind, d.h., es sind durchaus Variationen in deren Dimensionierungen auf einer Oberfläche 15 möglich.In addition, it is not necessary that the groove-like depressions 12 or trough-like depressions 11 are completely the same design, ie, there are certainly variations in their dimensions on a surface 15 possible.

Die 3 erläutert eine muldenartige Vertiefung 11 gemäß 1 im Schnitt, wobei zu erkennen ist, dass diese Mulden 11 bevorzugt scharfkantig berandet sind.The 3 explains a trough-like depression 11 according to 1 on average, it can be seen that these hollows 11 preferably sharp-edged be are randet.

Die 4 erläutert ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Mulde 11, wobei sich die Mulde 11 ausgehend von der Oberfläche 15 mit zunehmender Tiefe zunächst etwas aufweitet. Durch diese Form wird eine besonders scharfkantige Berandung der Mulde 11 erreicht.The 4 explains another embodiment of a trough 11 , where the trough 11 starting from the surface 15 with increasing depth first something expands. This shape is a particularly sharp edge of the trough 11 reached.

Abschließend sei erwähnt, dass das beschriebene Verfahren zur Lokalisierung von Flüssigkeiten auch mit Hilfe von andersartig geformte Mulden 11 oder rillenartigen Vertiefungen 12, beispielsweise in Draufsicht ellipsenförmigen Mulden, durchführbar ist.Finally, it should be mentioned that the described method for the localization of liquids with the help of differently shaped wells 11 or groove-like depressions 12 , For example, in plan view elliptical troughs, is feasible.

Hinsichtlich der Herstellung der muldenartigen Vertiefungen 11 bzw. der rillenartigen Vertiefungen 12 eignen sich verschiedene Strukturierungsverfahren, beispielsweise eine Laserstrukturierung, eine elektrochemische Strukturierung, ein Umformen oder auch eine Funkenerosion.With regard to the preparation of the trough-like depressions 11 or the groove-like depressions 12 Various structuring methods are suitable, for example laser structuring, electrochemical structuring, forming or even spark erosion.

Claims (7)

Verfahren zur Lokalisierung von Flüssigkeiten auf der Oberfläche (15) eines Körpers, wobei die Flüssigkeit im Bereich einer Auftragsfläche (10) auf die Oberfläche (15) des Körpers aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Aufbringen der Flüssigkeit in einem Randbereich der Auftragsfläche (10) mikroskalige Vertiefungen (11, 12) in die Oberfläche (15) des Körpers eingebracht werden, die die Auftragsfläche (10) zumindest weitgehend umgeben und die derart dimensioniert und angeordnet sind, dass sie einem Verfließen der Flüssigkeit über den Randbereich hinaus entgegenwirken oder ein solches verhindern.Method for localizing liquids on the surface ( 15 ) of a body, wherein the liquid in the region of an application surface ( 10 ) on the surface ( 15 ) is applied to the body, characterized in that prior to the application of the liquid in an edge region of the application surface ( 10 ) Microscale wells ( 11 . 12 ) into the surface ( 15 ) of the body are introduced, the order surface ( 10 ) are at least largely surrounded and which are dimensioned and arranged such that they counteract a flow of the liquid beyond the edge region or prevent such. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mikroskaligen Vertiefungen (11, 12) in Form von Rillen (12) und/oder Mulden (11) erzeugt werden.Method according to claim 1, characterized in that the microscale depressions ( 11 . 12 ) in the form of grooves ( 12 ) and / or troughs ( 11 ) be generated. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass scharf berandete mikroskalige Vertiefungen (11, 12) erzeugt werden.A method according to claim 1 or 2, characterized in that sharply bordered microscale depressions ( 11 . 12 ) be generated. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mikroskaligen Vertiefungen (11, 12) mittels Laserstrukturierung, Funkenerosion, Umformen oder elektrochemischer Strukturierung erzeugt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the microscale depressions ( 11 . 12 ) are produced by laser structuring, spark erosion, forming or electrochemical structuring. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mikroskaligen Vertiefungen mit einer Breite oder einem Durchmesser von 1 μm bis 20 μm und einer Tiefe von 1 μm bis 10 μm eingebracht werden und/oder in einem Abstand von 5 μm bis 40 μm voneinander erzeugt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the microscale depressions having a width or a diameter of 1 micron up to 20 μm and a depth of 1 μm up to 10 μm are introduced and / or at a distance of 5 microns to 40 microns apart be generated. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit ein flüssiger Klebstoff ist.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the liquid a liquid Glue is. Verwendung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche beim Verkleben von Oberflächen mit Flüssigklebstoffen.Use of the method according to one of the preceding claims when bonding surfaces with liquid adhesives.