DE102008024494A1

DE102008024494A1 - Mehrschichtiger Kleber zum thermischen reversiblen Verbinden von Substraten

Info

Publication number: DE102008024494A1
Application number: DE200810024494
Authority: DE
Inventors: Tao Troy Xie; Xingcheng Madison Heights Xiao; Ruomiao Warren Wang; Hamid G. Bloomfield Hills Kia; Jessica A. Sterling Heights Schroeder; Todd E. Warren Durocher
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2007-05-23
Filing date: 2008-05-21
Publication date: 2008-12-24
Anticipated expiration: 2028-05-22
Also published as: US8012292B2; DE102008024494B4; US20110311783A1; US8354167B2; CN101629056B; US20080292848A1; CN101629056A

Abstract

Eine Ausführungsform der Erfindung umfasst ein mehrschichtiges Trockenklebersystem, das in der Lage ist, starre Substrate reversibel zu verbinden.

Description

Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen der provisorischen US-Anmeldung Nr. 60/939 680, eingereicht am 23. Mai 2007.
Technisches Gebiet
Das Gebiet, auf das sich die Offenlegung allgemein bezieht, umfasst mehrschichtige Kleber, Produkte, die diese umfassen, und Verfahren zum Herstellen und Verwenden von mehrschichtigen Klebern.
Hintergrund
Geckofußballen, die Nanohaarstrukturen daran aufweisen, sind Beispiele für intelligente Trockenkleber. Das Funktionsprinzip der Geckohaftung besteht darin, dass die Nanohaarstruktur es dem Fußballen erlaubt, einen maximalen Kontakt mit einer Gegenfläche herzustellen, unabhängig von ihrer Rauigkeit oder chemischen Zusammensetzung. Dies wird durch Nanohaare bewerkstelligt, die relativ lang sind und von dem Fußballen unter einem Winkel vorstehen, sodass benachbarte Nanohaare die Gegenfläche unabhängig von ihrer Topographie berühren können. Der maximale Kontakt lässt ferner die Akkumulation von Millionen von Van-der-Waals-Wechselwirkungen (im Bereich von Mikronewton) zwischen dem Geckofußballen und der Gegenfläche zu, was zu einer Gesamthaftkraft (Abziehkraft) von etwa 10 N/cm² führt. Wenn jedoch die Trennkraft in einem Abschälmodus verwendet wird, wird die vollständige Trennung erreicht, indem kleine Haftkräfte allmählich überwunden werden, die sehr kleinen Flächen entsprechen. Somit wird die Haftung einfach umgekehrt. Alles in allem liegt die Attraktivität der Geckohaftung in der Kombination des Haftvermögens (10 N/cm²), der Umkehrbarkeit und der Fähigkeit, sich an eine Vielfalt von Oberflächen im Hinblick auf sowohl die Oberflächenrauigkeit als auch -zusammensetzung anzupassen. Die obigen einzigartigen Merkmale der Geckohaftung haben wissenschaftliche Forschungsbemühungen angeregt, um synthetische, intelligente Trockenkleber herzustellen, die mithilfe desselben Prinzips arbeiten wie die Geckofüße. Bis jetzt zeigen die beiden besten synthetischen Geckokleber eine maximale Haftzugfestigkeit von 3 und 10 N/cm² gegenüber Glas. Beide Kleber besitzen den Nachteil eines deutlichen Haftungsverlusts nach nur einem oder zwei Haft/Trennzyklen infolge eines Bruchs oder eines seitlichen Zusammenklappens der Nanostrukturen, wobei letztere die Verbindung von benachbarten Nanohaaren betrifft. Darüber hinaus ahmen typische synthetische Geckokleber die Funktion des Geckofußballens lediglich nach und funktionieren eher wie Klebebänder. Die mechanische Trennung des Fußballens durch die Geckozehen ist ein Merkmal, das in typischen synthetischen Geckoklebern nicht zu finden ist. Wenn ein doppelseitiger, bandartiger, synthetischer Geckokleber verwendet wird, um zwei starre Substrate zu verbinden, ist die Verbindung auf Grund der Einschränkung der starren Stützschichten auf beiden Seiten nicht reversibel.
Zusammenfassung beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung
Eine Ausführungsform der Erfindung umfasst ein thermoreversibles, mehrschichtiges Trockenklebersystem, das in der Lage ist, starre Substrate zu verbinden.
Weitere beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden aus der hierin nachfolgend bereitgestellten detaillierten Beschreibung offensicht lich. Es sollte einzusehen sein, dass die detaillierte Beschreibung und die speziellen Beispiele, während sie beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung offenbaren, lediglich Illustrationszwecken dienen sollen und den Umfang der Erfindung nicht einschränken sollen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden aus der detaillierten Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen besser verständlich.
1 zeigt ein Verfahren zum Anbringen eines ersten Substrats an einem zweiten Substrat unter Verwendung eines mehrschichtigen Klebers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
2 zeigt ein Verfahren zum Anbringen eines ersten Substrats an einem zweiten Substrat unter Verwendung eines mehrschichtigen Klebers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
3 zeigt ein Verfahren zum Anbringen eines ersten Substrats an einem zweiten Substrat unter Verwendung eines mehrschichtigen Klebers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Detaillierte Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen
Die nachfolgende Beschreibung der Ausführungsform/en ist lediglich beispielhaft und soll die Erfindung, ihre Anwendung oder ihre Verwendungen in keiner Weise einschränken.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf die 1–2 umfasst eine Ausführungsform der Erfindung ein Produkt mit einem thermoreversiblen, mehrschichtigen Klebstoff 14 mit einer Formgedächtnispolymer(SMP)-Schicht 18, einer ersten Trockenkleberschicht 16 und einer zweiten Trockenkleberschicht 20. Die erste Trockenkleberschicht 16 kann über der Formgedächtnispolymerschicht 18 liegen und die zweite Trockenkleberschicht 20 kann unter der Formgedächtnispolymerschicht 18 liegen. In einer Ausführungsform der Erfindung weisen die erste Trockenkleberschicht 16 und die zweite Trockenkleberschicht 20 verschiedene Profile auf. In einer Ausführungsform kann die erste Trockenkleberschicht 16 dünner sein als die zweite Trockenkleberschicht 20. In einer Ausführungsform kann der mehrschichtige Kleber 14 ein Dreifachschichtkleber sein.
Wie in 1 gezeigt, kann eine Ausführungsform der Erfindung ein Verfahren zum Anbringen eines ersten Substrats 10 an einem zweiten Substrat 12 unter Verwendung des mehrschichtigen Klebers 14 umfassen. In einer Ausführungsform weist die erste Trockenkleberschicht 16 eine Dicke auf, die kleiner ist als die zweite Trockenkleberschicht 20.
In einer Ausführungsform wird der mehrschichtige Kleber 14 zwischen dem ersten Substrat 10 und dem zweiten Substrat 12 angeordnet. Dann wird der mehrschichtige Kleber 14 über die Glasübergangstemperatur (T_g) der Formgedächtnispolymerschicht 18 erwärmt und unter einer Belastung abgekühlt, sodass das erste Substrat 10 an dem zweiten Substrat 12 angebracht wird. Danach können das erste Substrat 10 und das zweite Substrat 12 voneinander getrennt werden, indem der mehrschichtige Kleber 14 über die Glasübergangstemperatur (T_g) der Formgedächtnispolymerschicht 18 erwärmt wird. Da die Dicke der Trockenkleberschichten 16 und 20 verschieden sein kann, kann der asymmetrische, mehrschichtige Kleber eine Krümmung aufweisen, wobei die gekrümmte Trockenkleberober fläche in dieselbe Richtung zeigt wie in 1 gezeigt. Zum Beispiel weist die äußere Fläche sowohl der ersten Trockenkleberschicht 16 als auch der zweiten Trockenkleberschicht 20 eine allgemein konkave Form auf. Beim Erwärmen und Abkühlen unter einer Belastung verformt sich der mehrschichtige Kleber und eine maximale Haftzugfestigkeit kann erreicht werden. Beim Erwärmen der Formgedächtnispolymerschicht 18 über die T_g davon zeigt die Formgedächtnispolymerschicht 18 die Tendenz, zu ihrer ursprünglichen Krümmung zurückzukehren, was im Prinzip eine Abschälkraft erzeugen würde, um die zweite Trockenkleberschicht 20 von dem zweiten Substrat 12 zu trennen. In Wirklichkeit würde dieses Abschälen des Trockenklebers 20 von dem Substrat 12 das spontane Trennen des ersten Trockenklebers 16 von dem Substrat 10 erfordern, was durch den Abschältrennmodus, der durch die spezielle Geometrie in 1 gegeben ist, nicht zugelassen wird. Dies bedeutet, dass das Trennen des Trockenklebers 16 von dem Substrat 10 gegen die starke Haftzugfestigkeit zwischen dem Substrat 10 und der ersten Trockenkleberschicht 16 arbeiten wird müssen. Solch ein Trennmechanismus ist nicht zu bevorzugen und nur möglich, wenn die Formwiederherstellungskraft der Formgedächtnispolymerschicht 18 stärker ist als die Haftzugfestigkeit der ersten Trockenkleberschicht 16.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf 2 umfasst eine weitere Ausführungsform der Erfindung den mehrschichtigen Kleber 14 mit einer Geometrie, bei der die Krümmung der ersten und der zweiten Kleberschicht 16, 20 in entgegengesetzte Richtungen zeigen. Zum Beispiel weist die äußere Fläche sowohl der ersten Trockenkleberschicht 16 als auch der zweiten Trockenkleberschicht 20 eine allgemein konvexe Form auf. Als solches besitzt die Formgedächtnispolymerschicht 18 eine Konfiguration, in der der mittlere Abschnitt davon der dickste ist und sich zu den äußeren Rändern der Formgedächtnispolymerschicht 18 hin verschmälert oder ver jüngt. Der mehrschichtige Kleber 14 wird zwischen dem ersten Substrat 10 und dem zweiten Substrat 12 angeordnet und dann unter einer Last erwärmt und abgekühlt, um das erste Substrat 10 an dem zweiten Substrat 12 anzubringen. Das erste Substrat 10 und das zweite Substrat 12 können durch Erwärmen des mehrschichtigen Klebers 14 voneinander getrennt werden. Beim Erwärmen würde diese spezielle geometrische Konstruktion des mehrschichtigen Klebers 14 im Prinzip den thermoaktivierten Abschältrennmodus auf beiden Kleberseiten zulassen, was mit der Konstruktion in 1 nicht möglich ist. Sowohl die erste als auch die zweite Trockenkleberschicht 16 und 20 schälen sich von den Substraten 10 bzw. 12 zuerst von nahe den äußeren Rändern 22 und 24 und dann zu einem Zentrum 26 hin voranschreitend ab. Wenngleich die Konstruktion in 2 ein Abschälen auf beiden Seiten für eine Klebertrennung zulässt, würde die Klebeverbindung eine sehr große Belastung erfordern, um den mehrschichtigen Kleber 14 zu verformen, da die Verformung der zweiten Formgedächtnispolymerschicht 18 während des Verbindens kompressiv ist.
In einer Ausführungsform können das erste Substrat 10 und das zweite Substrat 12 flach sein und der mehrschichtige Kleber 14 kann gekrümmt sein. In einer weiteren Ausführungsform können das erste Substrat 10 und das zweite Substrat 12 gekrümmt sein und der mehrschichtige Kleber 14 kann flach sein.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf 3 umfasst eine weitere Ausführungsform der Erfindung den mehrschichtigen Kleber 14, der die Formgedächtnispolymerschicht 18, die erste Trockenkleberschicht 16 und die zweite Trockenkleberschicht 20 aufweist. Der mehrschichtige Kleber besitzt eine Geometrie, bei der die Krümmung der ersten und der zweiten Kleberschicht 16, 20 in die entgegengesetzten Richtungen zeigt. Zum Bei spiel weist die äußere Fläche sowohl der ersten Trockenkleberschicht 16 als auch der zweiten Trockenkleberschicht 20 eine allgemein konvexe Form auf. Die erste und die zweite Kleberschicht 16, 20 treffen einander an den äußeren Rändern 22 und 24. Die Formgedächtnispolymerschicht 18 umfasst einen ersten Abschnitt 15 benachbart zu der ersten Kleberschicht 16 und einen zweiten Abschnitt 17 benachbart zu der zweiten Kleberschicht 20 und ein Hohlraum 19 ist zwischen dem ersten Abschnitt 15 und dem zweiten Abschnitt 17 ausgebildet. In einer Ausführungsform weist die Formgedächtnispolymerschicht 18 eine Geometrie auf, die am dicksten in dem mittleren Abschnitt des Formgedächtnispolymers ist und sich zu den äußeren Rändern davon verjüngt. Auch die Dicke des Hohlraums 19 kann in dem mittleren Abschnitt am größten sein und sich zu den äußeren Rändern davon verjüngen.
In einer Ausführungsform wird der mehrschichtige Kleber 14 zwischen dem ersten Substrat 10 und dem zweiten Substrat 12 angeordnet und über die T_g des Formgedächtnispolymers 18 erwärmt und dann unter einer Belastung abgekühlt, um das erste Substrat 10 an dem zweiten Substrat 12 anzubringen. Beim Abkühlen unter der Belastung kann der Hohlraum 19 sehr klein werden oder kann insgesamt verschwinden. Das erste Substrat 10 und das zweite Substrat 12 können durch Erwärmen des mehrschichtigen Klebers 14 über die T_g des Formgedächtnispolymers 18 voneinander getrennt werden. Beim Erwärmen schälen sich sowohl die erste als auch die zweite Trockenkleberschicht 16 und 20 von den Substraten 10 bzw. 12 zuerst von nahe den äußeren Rändern 22 und 24 und dann zu einem Zentrum 26 hin voranschreitend ab. Beim Erwärmen bildet sich der Hohlraum 19 zwischen dem ersten Abschnitt 15 und dem zweiten Abschnitt 17 der Formgedächtnispolymerschicht 18. Die in 3 gezeigte Konstruktion lässt das Abschälen auf beiden Seiten des mehrschichtigen Klebers 14 zu und die Verbindung erfordert keine sehr große Belastung, da die Verformung des Formgedächtnispolymers 18 während des Verbindens eine natürliche Biegung ist.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung umfasst ein Verfahren mit den Schritten, dass der mehrschichtige, thermoreversible Trockenkleber 14 mit der Formgedächtnispolymerschicht 18, der ersten Trockenkleberschicht 16 und der zweiten Trockenkleberschicht 20 erwärmt wird, und wobei der mehrschichtige Kleber 14 eine gekrümmte Struktur bei Raumtemperatur aufweist, und eine Belastung auf den Kleber aufgebracht wird, sodass der Kleber an einem darunter liegenden Substrat haftet, sodass der haftende Kleber eine Abziehhaftkraft von mehr als 10 N/cm² aufweist, und danach der Kleber getrennt wird, was umfasst, dass der Kleber auf eine Temperatur über der T_g des Formgedächtnispolymers 18 erwärmt wird, um zu bewirken, dass der Kleber zu einer gekrümmten Struktur zurückkehrt.
Die Trockenkleberschichten 16 und 20 können eine kontinuierliche Kontaktfläche bereitstellen oder die Trockenkleberschichten können eine Vielzahl von beabstandeten Fingern umfassen, die jeweils eine relativ kleine Kontaktfläche bereitstellen, sodass die Gesamtkontaktfläche der Kleberschicht nicht kontinuierlich ist.
Eine Ausführungsform umfasst ein mehrschichtiges Trockenklebersystem, das in der Lage ist, starre Substrate reversibel zu verbinden, und eine Abziehhaftkraft zum Verbinden aufweist, die wesentlich größer ist als eine Abschälkraft zum Trennen.
In verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung können zahlreiche Formgedächtnispolymere verwendet werden. Zum Beispiel wird, ausgehend von einem typischen aromatischen Diepoxid/Diaminsystem mit ei ner T_g von etwa 90°C, die aromatische Epoxidkomponente systematisch durch ein aliphatisches Diepoxid ersetzt, um eine Reihe von Epoxid-Formgedächtnispolymeren mit T_gs im Bereich von 3°C bis 90°C zu erzielen. Als solches kann ein Formgedächtnispolymer zur Verwendung mit einem Trockenkleber nach Wunsch für eine bestimmte Anwendung, die innerhalb bestimmter Temperaturbereiche bedient wird, maßgeschneidert werden. Als solches kann die Trockenkleberschicht eine T_g aufweisen, die im Bereich von –90°C bis 200°C liegt und das Formgedächtnispolymer kann eine T_g aufweisen, die im Bereich von 25°C bis 200°C liegt.
Einige Ausführungsformen beziehen sich auf einen mehrschichtigen Epoxid-Trockenkleber. Es sollte einzusehen sein, dass mehr als zwei Schichten verwendet werden können. Es können zum Beispiel zwei oder mehr Schichten der Formgedächtnispolymerschicht vorhanden sein, die in einer Seite-an-Seite-Beziehung oder einer übereinanderliegenden Beziehung stehen können. Ebenso können zwei oder mehr Trockenkleberschichten in einer Seite-an-Seite-Beziehung oder einer übereinanderliegenden Beziehung stehen. Als solches kann eine Vorrichtung mit kundenspezifischen oder maßgeschneiderten Eigenschaften hergestellt werden.
In verschiedenen Ausführungsformen können die Trockenkleberschichten ein Epoxid-Elastomer-Trockenkleber sein. In verschiedenen Ausführungsformen kann das Formgedächtnispolymer ein Epoxid sein. In verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung kann eine beliebige Kombination aus einem Formgedächtnispolymer und einem Trockenkleber verwendet werden. Die nachfolgenden Beispiele von Formgedächtnispolymeren und Trockenklebern dienen lediglich Illustrationszwecken.
In verschiedenen Ausführungsformen können die Komponenten des Trockenklebers oder die Komponenten des Formgedächtnispolymers ein star res Epoxid und ein flexibles Epoxid umfassen. Der Bereich der möglichen Vernetzungschemie, die verwendet werden kann, um einen Trockenkleber oder ein Formgedächtnispolymer herzustellen, kann Alpha, Omega-Diaminoalkane, organische Polycarbonsäure-, Anhydrid- oder katalytische (imidazolartige) Vernetzungsreaktionen umfassen. Es gibt viele verschiedene Arten, die geeigneten Beziehungen zwischen den molekularen Eigenschaften zu erzielen. Zum Beispiel können die Trockenkleber oder Formgedächtnispolymere ein starres Epoxid, einen Epoxid-Extender und ein Vernetzungsmittel; oder ein starres Epoxid, ein flexibles Vernetzungsmittel und ein flexibles Epoxid; oder ein starres Epoxid, ein starres Vernetzungsmittel und ein flexibles Epoxid; oder ein starres Epoxid, ein flexibles Epoxid und einen katalytischen Härter; oder ein starres Epoxid, ein Vernetzungsmittel, und ein Verdünnungsmittel; oder ein flexibles Epoxid, ein Vernetzungsmittel und ein Verdünnungsmittel; oder ein starres Epoxid und ein flexibles Vernetzungsmittel; oder ein flexibles Epoxid und einen katalytischen Harter; oder ein flexibles Epoxid und ein Vernetzungsmittel umfassen; und wobei das starre Epoxid ein aromatisches Epoxid mit mindestens zwei Epoxidgruppen ist, das flexible Epoxid ein aliphatisches Epoxid mit mindestens zwei Epoxidgruppen ist, der Epoxid-Extender eine Epoxidgruppe aufweist und das Vernetzungsmittel eines von einem Polyamin, einer organischen Polykarbonsäure oder einem Anhydrid ist und das Verdünnungsmittel ein Monoamin oder eine Monokarbonsäure ist. In verschiedenen Ausführungsformen fördert der katalytische Härter (oder das katalytische Härten) die Epoxid/Epoxid- oder Epoxid/Hydroxyl-Reaktionen. Der katalytische Härter kann tertiäre Amine, Aminsalze, Bortrifluorid-Komplexe oder Aminborate umfassen, ist jedoch nicht darauf beschränkt. In einer Ausführungsform können die Komponenten des Trockenklebers in einer Menge vorhanden sein, die ausreicht, um beim Aushärten der Zusammensetzung einen Trockenkleber mit einer Glasübergangstemperatur von –90°C bis 200°C und mit einer Haftzugfestigkeit von 1–200 N/cm² von einem Substrat vorzusehen. In einer Ausführungsform können die Komponenten der Formgedächtnispolymerzusammensetzung in einer Menge vorhanden sein, die ausreicht, um beim Aushärten der Zusammensetzung ein Epoxid-Formgedächtnispolymer vorzusehen, das eine Änderung des Speichermoduls von 2 bis 3 Größenordnungen vor und nach seinem Glasübergang aufweist.
Eine Ausführungsform der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Herstellen eines mehrschichtigen, thermoreversiblen Trockenklebers, umfassend, dass 3,6 g EPON 826 (ein Epoxidharz auf der Basis von Bisphenol A) auf etwa 75°C erwärmt wird und dieses mit 2,16 g Neopentyl-Glykoldiglycidilether (NGDE) und 2,3 g eines Diamins wie z. B. Jeffamine D-230 gemischt wird. Jeffamine D-230 ist ein Polyetheramin, das ein di-funktionales primäres Amin mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von etwa 230 ist. Die primären Amingruppen sind an sekundären Kohlenstoffen am Ende der aliphatischen Polyetherkette angeordnet. Jeffamine ist von Huntsman erhältlich.
Das Gemisch kann dann in einer speziell konstruierten Form ausgehärtet werden, um eine Epoxid-Formgedächtnispolymerschicht mit der in 3 gezeigten Geometrie zu erzeugen. Die Aushärtungsbedingungen sind 100°C für 1,5 Stunden. Dann wird ein Gemisch aus 2,16 g NGDE und 1,15 g eines Amins wie z. B. Jeffamine D-230 auf der äußeren Fläche der Formgedächtnispolymerschicht für 1,5 Stunden bei 100°C ausgehärtet. In einem dritten Schritt kann die Ofentemperatur für ein Nachhärten etwa eine Stunde lang auf 130°C erhöht werden. Am Ende des Nachhärtens kann das ausgehärtete mehrschichtige Epoxid aus der Form genommen werden. Insgesamt wird die in 3 gezeigte, bevorzugte gekrümmte Struktur durch Gießen erzeugt. Wie nachfolgend deutlich wird, ist die ge krümmte Struktur vorteilhaft, um eine Umkehrbarkeit der Haftung bereitzustellen.
Zahlreiche Formgedächtnispolymere können in verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden. Zum Beispiel wird, ausgehend von einem typischen aromatischen Diepoxid/Diaminsystem mit einer T_g von etwa 90°C, die aromatische Epoxidkomponente systematisch durch ein aliphatisches Diepoxid ersetzt, um eine Reihe von Epoxid-Formgedächtnispolymeren mit T_gs im Bereich von 3°C bis 90°C zu erzielen. Als solches kann ein Formgedächtnispolymer zur Verwendung mit einem Trockenkleber nach Wunsch für eine bestimmte Anwendung, die innerhalb bestimmter Temperaturbereiche bedient wird, maßgeschneidert werden.
Es folgt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die ein Verfahren zum Herstellen eines Formgedächtnispolymers vorsieht. EPON 826 wurde in eine Glasflasche eingewogen und in einen auf 70°C voreingestellten Ofen zum Schmelzen angeordnet. Das Schmelzen dauerte etwa 1 Stunde. Unmittelbar danach wurde die das EPON 826 enthaltende Flasche aus dem Ofen genommen und eingewogenes Jeffamine D-230 und NGDE wurden der Flasche zugesetzt. Anschließend wurde die Flasche etwa zehn Sekunden lang mit der Hand kräftig geschüttelt, um die Komponenten zu mischen. Die detaillierten Formulierungen der gemäß dem Verfahren hergestellten fünf Epoxid-SMP-Proben sind in Tabelle 1 zusammengefasst. Tabelle 1. Formulierungen der Epoxidproben 1–5

Probe # EPON 826 (mol) NGDE (mol) Jeffamine D-230 (mol)

1 0 0,02 0,01

2 0,005 0,015 0,01

3 0,01 0,01 0,01

4 0,015 0,005 0,01

5 0,02 0 0,01
Als Nächstes wurde das Gemisch in eine Form gegossen. Die Epoxidproben wurden bei 100°C 1,5 Stunden lang thermisch gehärtet und bei 130°C 1 Stunde lang nachgehärtet. Nach dem Ende der Aushärtung wurden die Epoxidproben aus der Form genommen. Die Geometrie der erhaltenen Formgedächtnispolymerschicht ist durch die verwendete Form bestimmt.
In einer weiteren Ausführungsform besteht das System aus EPON 826, Jeffamine D-230 als Vernetzungsmittel und Decylamin als das Monoamin. Wie in Tabelle 2 gezeigt, wird der Anteil des Vernetzungsmittels von Probe 6 bis 11 systematisch reduziert, während die Gesamtbeträge der Epoxidfunktionalität und der Aktivwasserstofffunktionalität an den Aminen gleich gehalten werden. Von diesen Proben wurde die Probe 11 als eine Referenzprobe verwendet, da sie kein Vernetzungsmittel enthält und nicht zu erwarten ist, dass sie Formgedächtniseigenschaften besitzt. Die Formgedächtnis-Epoxidpolymere gemäß den Formulierungen in Tabelle 2 weisen T_gs von 25°C bis 90°C auf. Tabelle 2. Formulierungen der Epoxidproben 6–11

Probe # EPON 826 (mol) Jeffamine D-230 (mol) Decylamin (mol)

6 0,02 0,01 0

7 0,02 0,0075 0,005

8 0,02 0,005 0,01

9 0,02 0,0025 0,015

10 0,02 0,0005 0,019

11 0,02 0 0,02
Die obige Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung ist lediglich von beispielhafter Natur und Abwandlungen davon sind daher nicht als Abweichung von dem Geist und Umfang der Erfindung zu betrachten.

Claims

Produkt, umfassend ein mehrschichtiges Trockenklebersystem, das in der Lage ist, starre Substrate reversibel zu verbinden, und eine Abziehhaftkraft zum Verbinden aufweist, die wesentlich größer ist als eine Abschälkraft zum Trennen.
Produkt nach Anspruch 1, wobei das mehrschichtige Trockenklebersystem eine erste äußere Schicht und eine zweite äußere Schicht, die jeweils einen Trockenkleber umfassen, und eine mittlere Schicht umfasst, die ein Formgedächtnispolymer umfasst.
Produkt nach Anspruch 2, wobei die erste und die zweite äußere Schicht entgegengesetzte Krümmungen aufweisen.
Produkt nach Anspruch 2, wobei das Formgedächtnispolymer eine Geometrie aufweist, die am dicksten in dem mittleren Abschnitt des Formgedächtnispolymers ist und sich zu den äußeren Rändern davon verjüngt.
Produkt nach Anspruch 2, wobei der Trockenkleber umfasst: zumindest eines von einem starren Epoxid oder einem flexiblen Epoxid; und zumindest eines von einem Vernetzungsmittel oder einem katalytischen Härter; wobei das starre Epoxid ein aromatisches Epoxid mit mindestens zwei Epoxidgruppen ist, das flexible Epoxid ein aliphatisches Epoxid mit mindestens zwei Epoxidgruppen ist und das Vernetzungsmittel eines von einem Polyamin, einer organischen Polycarbonsäure oder einem Anhydrid ist.
Produkt nach Anspruch 2, wobei das Formgedächtnispolymer umfasst: zumindest eines von einem starren Epoxid oder einem flexiblen Epoxid; und zumindest eines von einem Vernetzungsmittel oder einem katalytischen Härter; wobei das starre Epoxid ein aromatisches Epoxid mit mindestens zwei Epoxidgruppen ist, das flexible Epoxid ein aliphatisches Epoxid mit mindestens zwei Epoxidgruppen ist und das Vernetzungsmittel eines von einem Polyamin, einer organischen Polycarbonsäure oder einem Anhydrid ist.
Produkt nach Anspruch 1, wobei das mehrschichtige Trockenklebersystem eine erste Trockenkleberschicht, eine zweite Trockenkleberschicht und eine Formgedächtnispolymerschicht umfasst, die einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt mit einem Hohlraum dazwischen umfasst.
Produkt nach Anspruch 7, wobei die erste Trockenkleberschicht über der Formgedächtnispolymerschicht liegt und die zweite Trockenkleberschicht unter der Formgedächtnispolymerschicht liegt.
Produkt nach Anspruch 8, wobei die erste Trockenkleberschicht eine Außenfläche aufweist, die in einer anderen Richtung gekrümmt ist als die Außenfläche der zweiten Trockenkleberschicht.
Produkt nach Anspruch 7, wobei die Formgedächtnispolymerschicht eine Geometrie aufweist, die am dicksten in dem mittleren Abschnitt der Formgedächtnispolymerschicht ist und sich zu den äußeren Rändern davon verjüngt.
Produkt nach Anspruch 7, wobei jede von der ersten Trockenkleberschicht und der zweiten Trockenkleberschicht eine konvex geformte Außenfläche aufweist, wenn sich das Formgedächtnispolymer unter seiner Glasübergangstemperatur befindet.
Produkt nach Anspruch 7, wobei die Formgedächtnispolymerschicht umfasst: zumindest eines von einem starren Epoxid oder einem flexiblen Epoxid; und zumindest eines von einem Vernetzungsmittel oder einem katalytischen Härter; wobei das starre Epoxid ein aromatisches Epoxid mit mindestens zwei Epoxidgruppen ist, das flexible Epoxid ein aliphatisches Epoxid mit mindestens zwei Epoxidgruppen ist und das Vernetzungsmittel eines von einem Polyamin, einer organischen Polycarbonsäure oder einem Anhydrid ist.
Produkt nach Anspruch 7, wobei die erste und die zweite Trockenkleberschicht umfassen: zumindest eines von einem starren Epoxid oder einem flexiblen Epoxid; und zumindest eines von einem Vernetzungsmittel oder einem katalytischen Härter; wobei das starre Epoxid ein aromatisches Epoxid mit mindestens zwei Epoxidgruppen ist, das flexible Epoxid ein aliphatisches Epoxid mit mindestens zwei Epoxidgruppen ist und das Vernetzungsmittel eines von einem Polyamin, einer organischen Polycarbonsäure oder einem Anhydrid ist.
Verfahren zum Verbinden von starren Substraten, umfassend die Schritte, dass ein mehrschichtiges Trockenklebersystem, das ein Formgedächtnispolymer und eine Kleberschicht umfasst, erwärmt und abgekühlt wird, um das Oberflächenprofil des mehrschichtigen Klebersystems zu andern und eine Klebeverbindung zu erzeugen.
Verfahren, umfassend die Schritte dass: ein mehrschichtiges Klebersystem zwischen einem ersten Substrat und einem zweiten Substrat angeordnet wird, wobei das mehrschichtige Klebersystem eine erste Trockenkleberschicht, eine zweite Trockenkleberschicht und eine Formgedächtnispolymerschicht dazwischen umfasst; das mehrschichtige Klebersystem erwärmt wird; die Substrate mit dem erwärmten mehrschichtigen Klebersystem dazwischen zusammengedrückt werden und das mehrschichtige Klebersystem unter einer Belastung abgekühlt wird, um das erste Substrat an dem zweiten Substrat anzubringen; und danach das mehrschichtige Klebersystem erwärmt wird, sodass das mehrschichtige Klebersystem die Form ändert und sich von den Substraten von den äußeren Rändern des mehrschichtigen Trockenklebersystems abschält.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die erste Trockenkleberschicht ein gekrümmtes Profil aufweist, das dem der zweiten Trockenkleberschicht entgegengesetzt ist.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Formgedächtnispolymer des mehrschichtigen Klebersystems einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt mit einem Hohlraum dazwischen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Formgedächtnispolymerschicht eine Geometrie aufweist, die am dicksten in dem mittleren Abschnitt der Formgedächtnispolymerschicht ist und sich zu den äußeren Rändern davon verjüngt.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei, die Formgedächtnispolymerschicht umfasst: zumindest eines von einem starren Epoxid oder einem flexiblen Epoxid; und zumindest eines von einem Vernetzungsmittel oder einem katalytischen Härter; wobei das starre Epoxid ein aromatisches Epoxid mit mindestens zwei Epoxidgruppen ist, das flexible Epoxid ein aliphatisches Epoxid mit mindestens zwei Epoxidgruppen ist und das Vernetzungsmittel eines von einem Polyamin, einer organischen Polycarbonsäure oder einem Anhydrid ist.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die erste Kleberschicht und die zweite Kleberschicht umfassen: zumindest eines von einem starren Epoxid oder einem flexiblen Epoxid; und zumindest eines von einem Vernetzungsmittel oder einem katalytischen Härter; wobei das starre Epoxid ein aromatisches Epoxid mit mindestens zwei Epoxidgruppen ist, das flexible Epoxid ein aliphatisches Epoxid mit mindestens zwei Epoxidgruppen ist und das Vernetzungsmittel eines von einem Polyamin, einer organischen Polycarbonsäure oder einem Anhydrid ist.