EP1729607B1 - Verfahren zum herstellen von haftelementen auf einem tràgermaterial - Google Patents
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- EP1729607B1 EP1729607B1 EP04722156.9A EP04722156A EP1729607B1 EP 1729607 B1 EP1729607 B1 EP 1729607B1 EP 04722156 A EP04722156 A EP 04722156A EP 1729607 B1 EP1729607 B1 EP 1729607B1
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- A44—HABERDASHERY; JEWELLERY
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- A44B18/00—Fasteners of the touch-and-close type; Making such fasteners
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- A44B18/0061—Male or hook elements
- A44B18/0065—Male or hook elements of a mushroom type
Definitions
- the invention relates to a method for producing adhesive elements on a carrier material by using at least one plastic material which is introduced into at least one shaping element, wherein as plastic materials inorganic and organic elastomers, in particular polyvinylsiloxane, addition-crosslinking silicone elastomers, also in the form of two-component -Systems, as well as acrylates are used.
- plastic materials inorganic and organic elastomers, in particular polyvinylsiloxane, addition-crosslinking silicone elastomers, also in the form of two-component -Systems, as well as acrylates are used.
- WO 94/23610 A1 For example, there is known a method of making a fastener part in which a backing is made having a plurality of stems preferably integrally connected thereto.
- a type of adhesive closure part produced in particular the formation of an adhesive closure for baby diapers or for hospital clothing is disclosed.
- fastener fasteners that can be used in the adhesive closures of such garments, a relatively high number of entangling means per square centimeter is required, resulting in correspondingly high production costs, since the prior art molding roll used to form the entangling means has the appropriate number of entangling means must have open cavities, which are only consuming inculcate.
- the adhesive fastener parts thus produced have on a foil-like support material integrally arranged and projecting in the vertical direction stems, which are provided at its free end with a head-side widening, the Making the releasable adhesive closure cooperate with a corresponding loop or loop material which mechanically entangles with the underside of the head-like widening of the stem material.
- These locking systems are also often advertised in German-speaking countries with the brand name Kletten ® -Haftver anyway.
- Patent 6,432,347 described a fibrillation of sheet material by using a vortex nozzle or with a pulsed water jet at high pressure, so as to arrive at an improved filter material or a sheet-like material with improved thermal and acoustic acoustic insulation properties.
- Van der Waals forces are, according to Van der Waals, named intermolecular forces, which appear as weak binding forces between inert atoms and saturated molecules. While only the so-called dispersion forces are used in the interaction between atoms, the interactions of induced or possibly existing permanent dipole moments (orientation effect) are effective as additional attractive forces in molecules.
- Van der Waals forces are considered to be synonymous with intermolecular forces, but the majority of van der Waals forces are understood to be those very wide-ranging forces of attraction between neutral molecules whose energy decreases with the 6th power of the molar distance .
- the forces are, for example, effective in host-guest relationships, in molecular lattice crystals, inclusion compounds, molecular compounds and in phenomena of colloid chemistry, interfacial and surface chemistry, etc. (see R ⁇ MPPS CHEMIE LEXIKON, 8th ed., Franckh'sche Verlags Stuttgart).
- a strip-like carrier part which is obtained from a die-rolling operation by means of a sieve, a calendering process or without forming tools via a droplet application process, and then the stalk ends are chemically, mechanically or electrically divided into individual filaments or single fibers.
- the thus obtained fastener part or adhesive element finds its equivalent in nature, for example, in the feet of a gecko, which is able to move due to the foot design below a ceiling or along vertically extending glass surfaces.
- the said stems which are present in a billion-fold arrangement in a gecko foot, are referred to in the jargon with "Seta" and the adjoining the free end of the stem individual filaments or single filaments as a "spatula".
- the WO 03/099951 A2 shows microstructured surfaces with increased adhesion.
- a method is used for producing adhesive elements on a carrier material by using at least one plastic material which is treated with an electrostatic flocking process, wherein the plastic materials used are organic elastomers, in particular polyvinylsiloxane.
- the present invention seeks to further improve the known manufacturing process for producing adhesive elements, which adhere to the basis of van der Waals forces, that they can be produced inexpensively on a large industrial scale and yet to a great extent develop an adhesive effect.
- This object is achieved by a method having the features of claim 1 in its entirety.
- a drum-shaped or band-shaped sieve is used as the respective shaping element, the sieve having more than 10,000, but preferably with 16,000 mold cavities per cm 2 is provided. Very good arrest results have been found, provided that about 16,000 adhesive elements per cm 2 of carrier material are present, the individual adhesive elements then have only one size, in particular height of about 100 ⁇ m and smaller with a diameter of the widening head end of about 60 ⁇ m or smaller.
- the pertinent adhesion or adhesive part can be produced very inexpensively on a large industrial scale and connect with the reason with each surface (substrate) releasably connected, for example, a provided with the adhesive elements body part with a vehicle frame or such a picture or a screen to the Hang wall without further connection means by the adhesive elements interact with their widened ends directly to the surface on the above Van der Waals forces.
- the adhesive element part produced by the process according to the invention finds its way into the clothing industry, no further modifications are necessary here, in particular no loop or fleece material is to be arranged on parts of the clothing in order to ensure entanglement with the otherwise conventional adhesive closure parts (mushroom or hook) , Rather, here directly the closure member interact with the adhesive elements on the free widened ends with the material of the clothing fabric for making a connection. It has been found that in order to release the adhesive elements from a surface, they are preferably peeled off the surface, preferably at an angle of 90 °, so as to release the adhesion via the van der Waals forces and the closure from the surface to be able to remove any nature again.
- the pertinent attaching and detaching operations can take place several times, preferably several thousand times, depending on the design of the closure system.
- the length of the adhesive elements is selected such that they open for each stem on their free ends in a common plane, since the van der Waals forces act only over a very short distance, so preferably provide is that the distance of the free contact ends of the widened ends of the single stem to the intended surface substantially constant.
- the adhesive elements can bend away from the surface to be contacted, they have a sufficient inherent rigidity;
- the widened ends have a corresponding diameter reduction are connected in the transition region to the stem in such a way. In this way, at the transition point creates a kind of joint, so that the band-like support member with the stems is already peeled off and then adhering surface end of the Abwellamba follows in the sense of a rolling movement on the respective joint.
- the starting material shown in Figure 3 of adhesive elements in the context of this invention can be, for example, by a method as in DE 100 39 937 A1 described, received.
- Fig.1 shows a schematic representation of parts of a device for carrying out the method according to the invention with a nozzle head 1 as a feeding device for plastic or liquid and thixotropic plastic, which is supplied as a band whose width corresponds to that of the adhesive element to be produced, the gap between a pressure tool and a mold , As shown by the Fig.1 serves as a pressure tool, a pressure roller 3 and the mold is a designated as a whole with 5 forming roller.
- Both rollers are in Fig.1 Driven by arrows 7 and 9 indicated directions of rotation, so that between them a conveying gap is formed, through which the plastic strip is conveyed in the transport direction, while the plastic strip is formed in the gap as a shaping zone to the carrier 10 as a carrier material of the fastener elements and the carrier 10 at the the shaping roller 5 adjacent side by the shaping elements of the forming roller 5 is replaced by the necessary to form the adhesive elements shaping.
- a pertinent mold cavity 12 as a shaping element is exemplified in the Fig.2 shown enlarged.
- the inflow direction of the plastic material takes place in the direction of the Fig.2 seen in the region of the pressure roller 3 from top to bottom.
- the mold cavities 12, which is not shown in detail regularly distributed over the forming roller 5 with its sieve 11 on the outer peripheral side, wherein the distribution and the number are selectable; Preferably, however, more than 10,000 of these mold cavities 12 per cm 2 are arranged on the wire and particularly favorable for the design of the adhesive elements has a number of 16,000 mold cavities 12 per cm 2 proved.
- the Fig.2 gives a longitudinal section again of each used Mold cavity 12, wherein the longitudinal boundary opposite boundary walls 13 are provided with a continuous convex path 14 throughout. It is understood that the said two boundary walls 13 with respect to the rotationally symmetrical structure of the mold cavity 12 basically part of a final shaping wall 15 which is bounded by the screen material 11 of the forming roller 5. With the pertinent mold cavities 12, it is possible to produce adhesive elements in the form of each one provided with a head part 16 as a widened end stem part 17th
- the curvature of the respective track 14 in the direction of the head part 16 to be formed is designed to be stronger than in the direction of a foot part 18, via which the stem part 17 is connected to the carrier 10.
- it has proven to be particularly advantageous if, viewed from the longitudinal direction of the stalk part 17 in the direction of the head part 16, the course of the track 14 with its greater curvature above the middle, preferably beginning in the upper third, is provided.
- galvanic coating processes in particular electroplating processes, have proven in which first a cylindrical mold cavity (not shown) is coated or platinized with a coating material until the convex Trajectory 14 sets.
- the adhesive elements shown in Figure 3 can be obtained with the method and apparatus described above.
- the symmetrical Construction results directly from the production in a mold cavity 12 after the Fig.2 , Instead of the device shown in the Fig.1
- a doctoring tool (not shown) can also be used which directly spends the plastic material into the mold cavities 12 in the sense of a doctoring process.
- the cylindrical screen structure may form a belt that circulates between two cylindrical drive rollers (not shown), in which case the plastic material is again preferably doctored onto the belt surface.
- a heat source or UV light may allow post-crosslinking as soon as the adhesive elements are removed from the mold cavities 12. This post-crosslinking is common, so that will not be discussed here at this point.
- crosslinking with the mentioned means is provided, at least on one side, directly in the mold cavities 12.
- the free widened head ends should run as a head part 16 outwardly flat. Since the individual mold cavities 12 are closed inwardly by the forming roller 5, it would not be possible to the extent that the air trapped there during the molding operation presses a concave air cushion into the free head end. To counter this, it may be provided to provide within the forming roller 5 a means which allows the air to escape or which allows the air in the mold cavity 12 to be sucked off, for example via a vacuum device or the like.
- the stem and head design looks like results from the representation of the Fig.2 ,
- the plastic material is displaced into the mold cavity 12 and then comes to rest there and then forms the flat head outside.
- the plastic material solidifies in the mold itself and is then removed in the pre-solidified state from the mold cavity 12 or already largely cured in this; but only insofar as a demolding process is not affected.
- the average constriction, due to the shape of the Rotationshyperboloids can still continue in such a way that at a further constricted point a kind of joint between the stem part 17 and the head part 16 is formed.
- the pertinent joint is, as already stated, favorable for the operation of the van der Waals closure system.
- Suitable plastic materials are inorganic and organic elastomers, in particular polyvinyl siloxane, as well as addition-crosslinking silicone elastomers, also in the form of two-component systems and acrylates.
- the use of rubber materials is also possible.
- the process can be particularly favorable if the plastic material used in each case is thixotropic.
- Thixotropic behavior in the context of the invention is intended to mean the reduction of the structural strength during the shear stress phase and its more or less rapid but complete reconstruction during the subsequent rest phase. This degradation / recovery cycle is a fully reversible process and thixotropic behavior is definable as a time dependent behavior.
- plastic materials have proven to be favorable, in which the viscosity measured with a rotational viscometer ranges from 7,000 to 15,000 mPas, but preferably a value of about 10,000 mPas at one Shear rate of 10 1 sec having.
- X denotes a length which corresponds to the size of approximately 100 ⁇ m .
- the geometric dimensions of the adhesive elements are given, the specified magnitudes of the better representation because of their direct precipitation in Figure 3 find that reflects only the structure of the adhesive element material in principle.
- the adhesive element material according to the invention are more than 16,000 adhesive elements on a cm 2 substrate 10. From the top of the carrier 10 calculated until the completion of the adhesive element on the flat top top, each adhesive element has a height of about 100 ⁇ m, which is the Size scale X according to the Fig.3 corresponds.
- the planar top surfaces have a diameter of about 50 ⁇ m and reduce towards the upper end of the stem part 17 (joint) to a size of about 30 ⁇ m.
- an undercut is formed between the head part 16 and stem part 17 at the point of transition.
- the height of the head portion 16 is about 10 ⁇ m and the size of the radial overhang of the head part 16 to the upper end of stem portion 17 is approximately 10 ⁇ m.
- the distances between the boundaries of mutually adjacent opposite head portions 16 are 30 .mu.m to 40 .mu.m .
- the diameter of the stem portion 17 is about 20 ⁇ m to 35 ⁇ m.
- the pertinent proportions are only exemplary and can be changed in said size frame, in any case it must be ensured that compared to the stem parts 17, the head part 16 has a flat or slightly convex surface, which allows the effect of van der Waals forces, provided the adhesive element part a surface of any kind comes into contact. Due to the nanostructure of the adhesive elements, the adhesive element part which can be produced here on an industrial scale can no longer be seen with the naked eye and it is surprising that due to the adhesive element structure, a very secure releasable attachment takes place via the van der Waals forces.
- Both the cross-sections of the head and the cross-sections of the cross-sections may be angular, in particular provided with a hexagonal cross-sectional shape, and the aspect ratio of each adhesive element is preferably between 1: 3 and 1: 5.
- adhesive elements can be provided on the closure characteristic by means of van der Waals forces in a cost-effective and reliable manner on a large-scale industrial scale.
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Haftelementen auf einem Trägermaterial mittels Einsatz mindestens eines Kunststoffmaterials, das in mindestens ein Formgebungselement eingebracht wird, wobei als Kunststoffmaterialien anorganische und organische Elastomere, insbesondere Polyvinylsiloxan, additionsvernetzende Silikon-Elastomere, auch in der Form von Zwei-Komponenten-Systemen, sowie Acrylate eingesetzt werden.
- Durch die
WO 94/23610 A1 - Des weiteren sind im Stand der Technik Verfahren zur Herstellung von fibrillierten Folien aus Polypropylen oder Polyethylen bekannt (
DE 198 37 499 A1 ,US 6,432,347 B1 ), bei denen unter Verwendung der vorhandenen Anlagentechnik (Folienextrusionsanlagen für Flachfolie, Blasfolie oder zum Einsatz von Chill-Roll-Verfahren) durch spezielle Maßnahmen in der Technologie und an den Anlagen Folien ohne Aufteilung in Bändchen komplex gereckt, fibrilliert und aufgewickelt werden und so eine netzartige Folie mit unterschiedlicher Breite und großer Länge herstellbar ist. Aufgrund des monoaxialen Reckens bei dieser bekannten Lösung kommt es zu einer verbesserten molekularen Faserorientierung und die derart herstellbaren Gewebe finden ihre Anwendung als Geotextilien oder im Bauwesen als Armierung. Ferner sind in der deutschen Auslegeschrift 1 175 385 sowie in demUS-Patent 6,432,347 eine Fibrillierung von Folienmaterial durch Einsatz einer Wirbeldüse bzw. mit einem gepulsten Wasserstrahl mit hohem Druck beschrieben, um dergestalt zu einem verbesserten Filtermaterial zu gelangen oder zu einem folienartigen Werkstoff mit verbesserten thermischen und akkustischen Isolationseigenschaften. - Um zu neuen Effekten in der Verbindungstechnologie bezogen auf Haftverschlußteile zu gelangen, ist in der nachveröffentlichten
DE 103 25 372 A1 bei einem Haftverschlußteil vorgeschlagen worden, zumindest einen Teil der freien Enden der Stengel des Haftverschlußmaterials mit einer Vielzahl von Einzelfasern zu versehen, wobei der Durchmesser der jeweiligen Faser sehr dünn gewählt ist, so dass am freien Ende einer jeden Einzelfaser nur eine sehr kleine Kontaktfläche zur Verfügung steht, beispielsweise in der Größenordnung von 0,2 bis 0,5 µm. Bei bevorzugten Ausgestaltungen kann der Dickenbereich dieser Struktur in Form der Stengel, an die sich die Einzelfasern anschließen, aber auch im Nanometerbereich, beispielsweise bei 100 bis 400 Nanometern, liegen. Diese Größenordnungen genügen, damit eine Wechselwirkung mit dem korrespondierenden Teil (Oberfläche), an dem das Haftverschlußteil festgelegt werden soll, über die sog. Van-der-Waals-Kräfte erfolgen kann. - Van-der-Waals-Kräfte sind nach Van der Waals benannte zwischenmolekulare Kräfte, die als schwache Bindungskräfte zwischen inerten Atomen und gesättigten Molekülen auftreten. Während bei der Wechselwirkung zwischen Atomen lediglich die sog. Dispersionskräfte zum Tragen kommen, sind bei Molekülen die Wechselwirkungen induzierter bzw. eventuell vorhandener permanenter Dipolmomente (Orientierungseffekt) als zusätzliche Anziehungskräfte wirksam. Es sei darauf hingewiesen, dass zwar von manchen Autoren Van-der-Waals-Kräfte als Synonym zu zwischenmolekularen Kräften angesprochen werden, dass aber mehrheitlich unter Van-der-Waals-Kräften solche sehr weitreichenden Anziehungskräfte zwischen neutralen Molekülen verstanden werden, deren Energie mit der 6. Potenz des Mol.-Abstands abnimmt. Die Kräfte sind beispielsweise wirksam in Wirt-Gast-Beziehungen, in Molekülgitter-Kristallen, Einschlußverbindungen, Molekülverbindungen und bei Phänomenen der Kolloidchemie, der Grenzflächenund Oberflächenchemie, etc. zu beobachten (vgl. RÖMPPS CHEMIE LEXIKON, 8.Aufl., Franckh'sche Verlagshandlung Stuttgart).
- Um die dahingehenden Einzelfasern zu erhalten, werden auf einem bandartigen Trägerteil, aus Kunststoffmaterial zunächst vorstehende zylindrische Stengel erzeugt, die man aus einem Formwalzvorgang mittels eines Siebes, einem Kalandriervorgang oder formwerkzeugfrei über ein Tröpfchen-Auftragverfahren erhält und anschließend werden die Stielenden chemisch, mechanisch oder elektrisch in die Einzelfilamente bzw. Einzelfasern aufgeteilt. Das derart erhaltene Haftverschlußteil oder Haftelement findet seine Entsprechung in der Natur, beispielsweise bei den Füßen eines Geckos, der in der Lage ist, aufgrund der Fußgestaltung unterhalb einer Decke oder auch entlang von senkrecht verlaufenden Glasflächen sich zu bewegen. Die genannten Stiele, die in milliardenfacher Anordnung bei einem Gecko-Fuß vorhanden sind, werden dabei in der Fachsprache mit "Seta" bezeichnet und die sich am freien Stielende anschließenden Einzelfasern oder Einzelfilamente als "Spatula".
- So wurde in der
WO 01/49776 A1 WO 03/095190 A1 - Die
WO 03/099951 A2 - Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die bekannten Herstellverfahren zum Erzeugen von Haftelementen, die auf der Basis von Van-der-Waals-Kräften anhaften, dahingehend weiter zu verbessern, dass sie in großindustriellem Maßstab kostengünstig herstellbar sind und dennoch in hohem Maße eine Haftwirkung entfalten. Eine dahingehende Aufgabe löst ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit.
- Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass als jeweiliges Formgebungselement ein trommel- oder bandförmiges Sieb eingesetzt wird, das mit mehr als 10.000, vorzugsweise jedoch mit 16.000 Formhohlräumen pro cm2 versehen ist. Sehr gute Verhaftungsresultate haben sich ergeben, sofern etwa 16.000 Haftelemente pro cm2 Trägermaterial vorhanden sind, wobei die einzelnen Haftelemente dann nur noch eine Größe, insbesondere Höhe von etwa 100 µm und kleiner aufweisen mit einem Durchmesser des verbreiternden Kopfendes von etwa 60 µm oder kleiner.
- Dadurch, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Haftelemente herstellbar sind mit verbreiterten Enden, deren Anhaftung überwiegend mittels der genannten Van-der-Waals-Kräfte realisiert wird, werden die sehr guten Anhaftwerte eines Gecko-Fußes als biomechanisches Modell erreicht, ohne dass gemäß den Vorgaben in der Natur eine Auffaserung der Haftstiele zu erfolgen hat. Es ist für einen Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet der Verschlußtechnologie überraschend, dass er unter Abkehr des beschrittenen Weges die Natur identisch nachempfinden zu müssen, zu Haftelementen gelangt mit sehr guten Anhafteigenschaften, überwiegend erzeugt durch die Van-der-Waals-Kräfte, bei denen ohne Auffaserung an den Stielenden verbreiterte Endflächen vorgesehen sind.
- Das dahingehende Adhäsions- oder Haftteil läßt sich im großindustriellen Maßstab sehr kostengünstig herstellen und dem Grunde nach mit jeder Oberfläche (Untergrund) lösbar verbinden, um dergestalt beispielsweise ein mit den Haftelementen versehenes Karosserieteil mit einem Fahrzeugrahmen zu verbinden oder dergestalt ein Bild oder einen Bildschirm an die Wand ohne weiteres Verbindungsmittel aufzuhängen, indem die Haftelemente mit ihren verbreiterten Enden direkt mit der Oberfläche über die angesprochenen Van-der-Waals-Kräfte wechselwirken.
- Sofern das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Haftelementteil Eingang in die Bekleidungsindustrie findet, sind hier keine weiteren Modifikationen mehr notwendig, insbesondere ist an Teilen der Bekleidung kein Schlaufen- oder Flauschmaterial anzuordnen, um dergestalt eine Verhakung mit den sonst konventionellen Haftverschlußteilen (Pilz oder Haken) sicherzustellen. Vielmehr kann hier unmittelbar das Verschlußteil mit den Haftelementen über die freien verbreiterten Enden mit dem Material des Bekleidungsstoffes zum Herstellen einer Verbindung wechselwirken. Es hat sich gezeigt, dass zum Lösen der Haftelemente von einer Oberfläche diese vorzugsweise von der Oberfläche am besten in einem Winkel von 90° abgeschält werden, um dergestalt die Verhaftung über die Van-der-Waals-Kräfte zu lösen und den Verschluß von der Oberfläche beliebiger Natur wieder entfernen zu können. Die dahingehenden Anbringungs- und Lösevorgänge können in Abhängigkeit der Ausgestaltung des Verschlußsystems mehrfach, vorzugsweise mehrere tausend Mal, erfolgen.
- Zum Herstellen des Verschlusses oder der bevorzugten Verbindung genügt es, die Haftelemente mit den freien verbreiterten Enden der ansonsten stielförmigen Haftelemente flächig an der Oberfläche aufzusetzen. Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass die Länge der Haftelemente derart gewählt ist, dass diese für jeden Stengel über ihre freien Enden in einer gemeinsamen Ebene münden, da die Van-der-Waals-Kräfte nur über eine ausgesprochen kurze Distanz wirken, so dass vorzugsweise vorzusehen ist, dass der Abstand der freien Kontaktenden der verbreiterten Enden der Einzelstengel zu der vorgesehenen Oberfläche im wesentlichen konstant ausfällt. Um zu vermeiden, dass die Haftelemente von der zu kontaktierenden Oberfläche wegknicken können, weisen diese eine hinreichende Eigensteifigkeit auf; um aber ein gutes Ablöseverhalten sicherstellen zu können, kann vorgesehen sein, dass die verbreiterten Enden über eine entsprechende Durchmesserreduzierung im Übergangsbereich zum Stengel derart mit diesen verbunden sind. Auf diese Art und Weise entsteht an der Übergangsstelle eine Art Gelenk, so dass das bandartige Trägerteil mit den Stielen bereits abgeschält wird und der dann noch anhaftende Flächenendkopf der Abschälbewegung im Sinne einer Abrollbewegung über das jeweilige Gelenk nachfolgt.
- Weitere vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der sonstigen Unteransprüche.
- Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines mit ihm erhaltenen Haftelementeteiles nach der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen in prinzipieller und nicht maßstäblicher Darstellung die
- Fig.1
- eine Seitenansicht auf eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
- Fig.2
- in stark vergrößerter Darstellung einen Längsschnitt durch einen Formhohlraum gemäß der Darstellung nach der
Fig.1 ; - Fig.3
- in stark vergrößerter Darstellung die auf einem Trägermaterial angeordneten Haftelemente, hergestellt mit dem erfindungsgemäßen Verfahren.
- Das in der Fig.3 gezeigte Ausgangsprodukt an Haftelementen im Sinne dieser Erfindung läßt sich beispielsweise nach einem Verfahren, wie in der
DE 100 39 937 A1 beschrieben, erhalten. -
Fig.1 zeigt dabei in schematischer Darstellung Teile einer Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem Düsenkopf 1 als Zuführeinrichtung für plastischen oder flüssigen sowie thixotropen Kunststoff, der als ein Band, dessen Breite derjenigen des herzustellenden Haftelementeteils entspricht, dem Spalt zwischen einem Druckwerkzeug und einem Formwerkzeug zugeführt wird. Gemäß der Darstellung nach derFig.1 dient als Druckwerkzeug eine Druckwalze 3 und bei dem Formwerkzeug handelt es sich um eine als Ganzes mit 5 bezeichnete Formwalze. Beide Walzen sind inFig.1 mit Bogenpfeilen 7 und 9 angegebenen Drehrichtungen angetrieben, so dass zwischen ihnen ein Förderspalt gebildet wird, durch den das Kunststoffband in Transportrichtung gefördert wird, während gleichzeitig im Spalt als Formgebungszone das Kunststoffband zum Träger 10 als Trägermaterial der Haftverschlußelemente geformt wird und der Träger 10 an der der Formwalze 5 anliegenden Seite durch die formgebenden Elemente der Formwalze 5 die zur Bildung der Haftelemente erforderliche Formgebung erhält. - Zu diesem Zweck weist die Formwalze 5 am Umfang ein Sieb 11 auf mit einzelnen Formhohlräumen 12. Ein dahingehender Formhohlraum 12 als Formgebungselement ist beispielhaft in der
Fig.2 vergrößert dargestellt wiedergegeben. Die Einströmrichtung des Kunststoffmaterials erfolgt dabei in Blickrichtung auf dieFig.2 gesehen im Bereich der Druckwalze 3 von oben nach unten. Des weiteren sind die Formhohlräume 12, was nicht näher dargestellt ist, über der Formwalze 5 mit ihrem Sieb 11 außenumfangsseitig regelmäßig verteilt, wobei die Verteilung und die Anzahl wählbar sind; vorzugsweise sind jedoch mehr als 10.000 dieser Formhohlräume 12 pro cm2 auf dem Sieb angeordnet und besonders günstig für die Ausgestaltung der Haftelemente hat sich eine Anzahl von 16.000 Formhohlräumen 12 pro cm2 erwiesen. DieFig.2 gibt einen Längsschnitt wieder des jeweils eingesetzten Formhohlraumes 12, wobei die im Längsschnitt gegenüberliegenden Begrenzungswände 13 durchgehend mit einem konvexen Bahnverlauf 14 versehen sind. Es versteht sich, dass die genannten beiden Begrenzungswände 13 im Hinblick auf den rotationssymmetrischen Aufbau des Formhohlraumes 12 dem Grunde nach Teil einer abschließenden Formgebungswand 15 sind, die durch das Siebmaterial 11 der Formwalze 5 begrenzt wird. Mit den dahingehenden Formhohlräumen 12 ist es möglich, Haftelemente herzustellen in Form jeweils eines mit einem Kopfteil 16 als verbreitertes Ende versehenen Stengelteils 17. - Wie die
Fig.2 des weiteren zeigt, ist dabei die Krümmung des jeweiligen Bahnverlaufs 14 in Richtung des zu formenden Kopfteils 16 stärker ausgeführt als in Richtung eines Fußteils 18, über das das Stengelteil 17 mit dem Träger 10 verbunden ist. Als besonders vorteilhaft hat sich dabei erwiesen, wenn man von der Längsrichtung des Stengelteils 17 aus in Richtung des Kopfteils 16 gesehen den Bahnverlauf 14 mit seiner stärkeren Krümmung oberhalb der Mitte vorzugsweise im oberen Drittel beginnend vorsieht. - Zum Erhalt der angesprochenen Formhohlräume 12 mit ihrem rotationssymmetrischen Aufbau in Form eines Hyperboloids haben sich galvanische Beschichtungsverfahren, insbesondere Elektro-Platinierungsverfahren, erwiesen, bei denen zunächst ein zylindrischer Formhohlraum (nicht dargestellt) derart mit einem Beschichtungswerkstoff beschichtet bzw. platiniert wird, bis sich der konvexe Bahnverlauf 14 einstellt. Ferner ließe sich gegebenenfalls auch über ein Laserverfahren oder ein Ätzverfahren der konvexe Bahnverlauf 14 aus einem Sieb oder Gitter-Vollmaterial erzeugen.
- Die in der Fig.3 dargestellten Haftelemente lassen sich mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren und der Vorrichtung erhalten. Der symmetrische Aufbau ergibt sich unmittelbar durch die Herstellung in einem Formhohlraum 12 nach der
Fig.2 . Anstelle der gezeigten Vorrichtung nach derFig.1 kann anstelle der Druckwalze 3 auch ein Aufrakelwerkzeug (nicht dargestellt) treten, das direkt im Sinne eines Aufrakelvorganges das Kunststoffmaterial in die Formhohlräume 12 verbringt. Auch kann die zylindrische Siebstruktur ein Band ausbilden, das zwischen zwei zylindrischen Antriebswalzen (nicht dargestellt) umläuft, wobei dann wiederum das Kunststoffmaterial vorzugsweise auf die Bandoberfläche aufgerakelt wird. Sofern es sich um vernetzbare Kunststoffmaterialien handelt, kann darüber hinaus eine Wärmequelle oder UV-Licht (nicht dargestellt) ein Nachvernetzen ermöglichen, sobald die Haftelemente aus den Formhohlräumen 12 entformt sind. Das dahingehende Nachvernetzen ist üblich, so dass an dieser Stelle hierauf nicht mehr näher eingegangen wird. Vorzugsweise ist jedoch bei einem Formgebungsverfahren mittels Siebband ein Vernetzen mit den angesprochenen Mitteln, mindestens auf einer Seite direkt in den Formhohlräumen 12 vorgesehen. - Um ein Optimum bezogen auf die Van-der-Waals-Kräfte zu erhalten, sollen vorzugsweise die freien verbreiterten Kopfenden als Kopfteil 16 nach außen hin plan verlaufen. Da die einzelnen Formhohlräume 12 nach innen durch die Formwalze 5 verschlossen sind, wäre insoweit nicht ausgeschlossen, dass die dort beim Formvorgang eingeschlossene Luft in das freie Kopfteilende ein konkaves Luftpolster eindrückt. Um dem zu begegnen, kann vorgesehen sein, innerhalb der Formwalze 5 eine Einrichtung vorzusehen, die die Luft entweichen läßt oder die ein Absaugen der Luft im Formhohlraum 12, beispielsweise über eine Vakuumeinrichtung od. dgl., ermöglicht. Im letztgenannten Fall ist jedoch dann eine entsprechende Ansteuervorrichtung notwendig, um zielgerichtet die Vakuumisierung zu veranlassen und um zu vermeiden, dass die planen Kopfenden in Richtung der Formwalze 5 ausbeulen, wobei aber eine leichte konvexe Krümmung des freien Kopfendes unschädlich ist. Wie im Querschnitt die Stiel- und Kopfgestaltung aussieht, ergibt sich aus der Darstellung nach der
Fig.2 . Das Kunststoffmaterial wird in den Formhohlraum 12 verdrängt und kommt dort dann zur Ruhe und bildet dann insoweit die plane Kopfaußenseite aus. Insoweit erstarrt das Kunststoffmaterial in der Form selbst und wird dann im vorerstarrten Zustand aus dem Formhohlraum 12 entfernt oder bereits weitestgehend in diesem ausgehärtet; allerdings nur insoweit, als ein Entformvorgang nicht beeinträchtigt ist. Die mittlere Einschnürung, bedingt durch die Formgebung des Rotationshyperboloids läßt sich noch dergestalt fortführen, dass bei einer weiter verengten Stelle eine Art Gelenk zwischen Stengelteil 17 und Kopfteil 16 entsteht. Das dahingehende Gelenk ist, wie bereits dargelegt, günstig für das Wirken des Van-der-Waals-Verschluß-Systems. - Geeignete Kunststoffmaterialien sind anorganische und organische Elastomere, insbesondere Polyvinylsiloxan, sowie additionsvernetzende Silikon-Elastomere, auch in der Form von Zwei-Komponenten-Systemen sowie Acrylate. Auch der Einsatz von Kautschukmaterialien ist möglich.
- Besonders günstig läßt sich das Verfahren gestalten, wenn das jeweils verwendete Kunststoffmaterial thixotrop ist. Thixotropes Verhalten im Sinne der Erfindung soll dabei die Verringerung der Strukturstärke bedeuten während der Scherbelastungsphase und ihren mehr oder weniger schnellen aber vollständigen Wiederaufbau während der nachfolgenden Ruhephase. Dieser Abbau/Wiederaufbau-Zyklus ist ein vollständig reversibler Vorgang und thixotropes Verhalten ist als zeitabhängiges Verhalten definierbar. Ferner haben sich Kunststoffmaterialien als günstig erwiesen, bei denen die mit einem Rotationsviskosimeter gemessene Viskosität von 7.000 bis 15.000 mPas reicht, vorzugsweise jedoch ein Wert von etwa 10.000 mPas bei einer Scherrate von
- Um die Größen (Höhe)-Verhältnisse des erhaltenen Haftelementematerials zu verdeutlichen, ist in der Fig. 3 mit X eine Länge bezeichnet, die der Größe von etwa 100 µm entspricht. Im folgenden werden die geometrischen Abmessungen der Haftelemente angegeben, wobei die angegebenen Größenordnungen der besseren Darstellung wegen nicht direkt ihren Niederschlag in der Fig.3 finden, die insoweit nur grundsätzlich den Aufbau des Haftelementematerials wiedergibt. Bei der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Haftelementematerials befinden sich mehr als 16.000 Haftelemente auf einem cm2 Trägermaterial 10. Von Oberseite des Trägers 10 aus gerechnet bis zum Abschluß des Haftelementes über die plane Kopfoberseite weist jedes Haftelement eine Höhe von etwa 100 µm auf, was dem Größenmaßstab X nach der Fig.3 entspricht. Die planen Kopfoberseiten haben einen Durchmesser von etwa 50 µm und verringern sich in Richtung zum oberen Ende des Stengelteils 17 (Gelenk) auf eine Größe von etwa 30 µm. Insoweit ist zwischen Kopfteil 16 und Stengelteil 17 an der Stelle des Übergangs ein Hinterschnitt gebildet. Die Höhe des Kopfteils 16 beträgt etwa 10 µm und die Größe des radialen Überstandes von Kopfteil 16 zu oberem Ende von Stengelteil 17 beträgt ca. 10 µm. Die Abstände zwischen den Begrenzungen von einander benachbart gegenüberliegenden Kopfteilen 16 betragen 30 µm bis 40 µm. Der Durchmesser des Stengelteils 17 liegt bei etwa 20 µm bis 35 µm. Die dahingehenden Größenverhältnisse sind nur beispielhaft und können im genannten Größenrahmen geändert werden, wobei jedenfalls sichergestellt sein muß, dass gegenüber den Stengelteilen 17 das Kopfteil 16 eine plane oder geringfügig konvexe Oberfläche aufweist, die die Wirkung von Van-der-Waals-Kräften ermöglicht, sofern das Haftelementeteil mit einer Oberfläche beliebiger Art in Berührung kommt. Bei dem hier großtechnisch herstellbaren Haftelementeteil sind aufgrund der Nanogestaltung der Haftelemente diese mit dem bloßen Auge nicht mehr zu erkennen und es ist überraschend, dass aufgrund des Haftelementeaufbaus eine sehr sichere lösbare Verhaftung über die Van-der-Waals-Kräfte erfolgt.
- Sowohl die Kopfquerschnitte als auch die Stielquerschnitte können eckig, insbesondere mit einer hexagonalen Querschnittsform versehen sein und das Aspektverhältnis eines jeden Haftelementes liegt vorzugsweise zwischen 1:3 und 1:5. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich Haftelemente auf der Verschlußcharakteristik mittels Van-der-Waals-Kräfte kostengünstig und funktionssicher in großindustriellem Maßstab zur Verfügung stellen.
Claims (7)
- Verfahren zum Herstellen von Haftelementen auf einem Trägermaterial (10) mittels Einsatz mindestens eines Kunststoffmaterials, das in mindestens ein Formgebungselement (12) eingebracht wird, wobei dergestalt Haftelemente mit verbreiterten Enden entstehen, deren Anhaftung überwiegend mittels Van-der-Waals-Kräften realisiert wird, wobei als Kunststoffmaterialien anorganische und organische Elastomere, insbesondere Polyvinylsiloxan, additionsvernetzende Silikon-Elastomere, auch in der Form von Zwei-Komponenten-Systemen, sowie Acrylate eingesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, dass als jeweiliges Formgebungselement ein trommel- oder bandförmiges Sieb (11) eingesetzt wird, das mit mehr als 10.000, vorzugsweise jedoch mit 16.000 Formhohlräumen (12) pro cm2 versehen ist.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Formhohlraum (12) in der Art eines Hyperboloids ausgestaltet wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Kunststoffmaterial ein solches eingesetzt wird, dessen Kontaktwinkel aufgrund der Oberflächenenergie für die Benetzung mit Wasser mindestens einen Wert von größer 60 grd, vorzugsweise von größer 70 grd, ergibt.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die verbreiterten Enden der Haftelemente im wesentlichen plan oder leicht konvex ausgestaltet werden.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Haftelement aus einem Stengelteil (17) gebildet wird mit einer Höhe von 50 µm bis 150 µm, vorzugsweise von etwa 90 µm, und einem Durchmesser von 10 µm bis 40 µm, vorzugsweise von etwa 30 µm, und dass die verbreiterten Enden als Kopfteile (18) auf den Stengelteilen (17) einen Durchmesser von 15 µm bis 70 µm, vorzugsweise von etwa 50 µm, aufweisen.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei vernetzbaren Kunststoffmaterialien diese mit oder nach dem Erstellen der Haftelemente, beispielsweise mit UV-Licht, nachvernetzt werden.
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