JP2012516167A - 付着クロージャ部材 - Google Patents

Abstract

本発明は、互いに間隔を置いて設けられた多数のクロージャ部分１２を備えた付着クロージャ部材であって、クロージャ部分１２が、それぞれ、足部分１８によって支持体部分１０上に配置されていて、それぞれ、１つの頭部分１４を有しており、頭部分１４はシャフト部分１６を介して足部分１８に結合されており、頭部分１４がヒンジ部分２０を介してシャフト部分１６にヒンジ結合されている形式のものに関する。足部分１８がさらに別のヒンジ部分２２を形成しており、別のヒンジ部分２２によって、シャフト部分１６が、支持体部分１０に対してヒンジ結合されている。公知の解決手段と比較して、第三構造部分に対するさらに改善された付着を形成することができる。

Description

本発明は、互いに間隔を置いて設けられた多数のクロージャ部分を備えた付着クロージャ部材であって、クロージャ部分がそれぞれ、足部分によって支持体部分上に配置されていて、それぞれ１つの頭部分を有しており、頭部分はシャフト部分を介して足部分に結合されており、頭部分がヒンジ部分を介してシャフト部分にヒンジ結合されている形式のものに関する。

特許文献１により公知である付着クロージャ部材の場合、個々の付着要素のシャフト部分の自由端が多数の単一繊維を備えており、それぞれの繊維の直径は、それぞれの単一繊維の自由端が、大きさ規模０．２〜０．５μｍの極めて小さな接触面しか提供しないように、極めて細く選択することができる。

国際公開第２００４／１０５５３６号 国際公開第０１／４９７７６号 独国特許第１０２２３２３４号明細書 国際公開第２００７／１３４６８５号

好ましい構成ではナノメートル範囲でもあり得るこのような大きさ規模は、付着クロージャ部材が所謂ファンデルワールス力を介して固定されることになっている周囲の対応物体との相互作用を可能にする。ファンデルワールス力は古典的に粘着力の下位群と見なされる。この公知の付着クロージャ部材は良好な結合特性を有しているものの、相応にコストの高い製造方法に束縛されている。

このことは、特許文献２の教示内容に基づく付着クロージャ部材にも当てはまる。この教示内容は、ヤモリの足構造部分を生物学的物質として直接に使用するように、或いはこれを人工的に模倣して作るように当業者に示唆する。このような付着構造は多数の所謂へら状構成分（Spatulae-Komponenten）から成っており、へら状構成部分はそれぞれ、湾曲した円筒形クロージャ要素の形で、自由端で多数の単一フィラメントに分割される。

これに対して、単純化された製造のために、特許文献３には、付着要素の粘着能力を高める目的を持って、クロージャ部分の形態の物体を表面改質するための方法が提案されている。このためには、自由表面に構造化を施すことにより、それぞれ足部分と頭部分とを備えた多数の突起を形成する。頭部分は、表面から離反した側に端面を有しており、そして各突起は、全ての端面が表面の上方で同じ垂直高さを有するような大きさで形成されている。このことは、端面間の相互間隔によって中断された粘着性接触面を生じさせる。突起の足部分は表面の表面法線に対して傾斜している。

このような公知の解決手段を用いると、なるほど、高められた粘着能力、及び所定の付着力又は付着特性を調節する可能性によって、拡大された材料領域に対して解離可能に付着結合することが可能にはなるものの、場合によっては傾斜して配置されたシャフト部分を介して頭部分と支持体部分とが比較的剛性に配置されているので、解決手段の改善の余地がまだ残されている。

特許文献４によって公知である、上位概念に基づく付着クロージャ部材の場合、それぞれのクロージャ部分の頭部分は、ヘッドプレートから成っており、ヘッドプレートの直径は、シャフト部分のいずれの個所の直径よりも大きく選択されている。シャフト部分は円錐状に形成されて、ヒンジ部分を介して、ヘッドプレートとヒンジ結合されている。これにより、頭部分はいずれの場合にも、支持体部分がこのような物体に対して平面平行方向で所定の量だけ軸方向にずらされても、周囲の物体に付着し続けることができる。シャフト部分と頭部分とがその間に配置されたそれぞれのヒンジ部分を介して結合されていることにより、それぞれのシャフト部分は所定の範囲内で、斜め方向に傾斜することができ、この場合、周囲の物体に対する頭部分の結合を損なうことはない。さらにヘッドプレートを備えた頭部分は、公知の解決手段では極めて大きい直径を有し得るので、その限りでは、上記周囲物体に対する付着の可能性が改善されている。

特に、支持体部分が周囲物体に対して短行程の揺動を行うような振動が発生する場合に、この公知の付着クロージャ部分は、良好に作用する結合手段であることが判っている。

このような従来技術から出発して、本発明の根底を成す課題は、公知の解決手段をさらに改善すること、特に、それぞれの付着クロージャ部材のためにさらに改善された付着及びクロージャ作用を提供するとともに、このようなシステムを低廉且つ機能確実に製造できるようにすることである。この課題は、請求項１の特徴を有する付着クロージャ部材が全体として解決する。

請求項１の特徴部に記載されているように、足部分がさらに別のヒンジ部分を形成しており、この別のヒンジ部分によって、シャフト部分が、支持体部分に対してヒンジ結合されていることによって、公知の解決手段と比較して、第三構造部分に対するさらに改善された付着を形成することができる。足部分の領域における第２のヒンジ部分によって、支持体部分に対して減衰部材が形成されている。この減衰部材は、頭部分の領域内で第１のヒンジ部分を負荷軽減し、ひいては、付着クロージャ部材が不所望に第三構造部分から解離されることなしに、さらにより高い振動・衝撃力が付着クロージャ部材内へ導入されるのを可能にする。支持体部分が当該線上で垂直方向に配向されている鉛直線に対して少なくとも２０°、好ましくは少なくとも４０°の角度だけ、頭部分がそれぞれのヒンジ部分を介して傾斜させられたときに初めて、頭部分の解離が第三構造部分としての周囲の物体からの剥離運動の形で生じる。

このように形成された良好な付着作用は原則的には、例えば、対応する付着クロージャ部材のループ部分がキノコ状部分又はフック部分として形成されたクロージャ部分とフック状に係合することによって、コンベンショナルなフック係合可能性が実現されるときにも当てはまる。このような場合でも、二重ヒンジ配置によって、必要時に困難なく機械的に又は手によって再び解離することができる改善されたクロージャ作用が達成され、これにより、繰り返し開閉可能な付着クロージャを形成できることが判っている。

本発明による付着クロージャ部材の特に好ましい実施態様の場合、それぞれのシャフト部分が増強された状態で形成されており、特に断面において拡張部を備えている。このような拡張部は、少なくとも部分的に、規則的又は不規則的な楕円の形を有しているか、又は楕円状放物面の形で形成されている。頭部分及び足部分の両ヒンジ部分間に延びるシャフト部分が拡張されていることにより、システム全体の揺動に対する補強が、前述の対向するヒンジ個所又はヒンジ部分のための高められた支持機能とともに達成される。

本発明による付着クロージャ部材のさらに別の有利な実施態様は、上記以外の従属請求項に記載されているものである。

図面に示した実施態様によって、本発明による付着クロージャ部材を詳しく説明する。

図１は、原理的な、そして原寸に比例してはいない表示で、本発明による付着クロージャ部材を、支持体部分上にクロージャ部分が全部で３つ配置されている状態で示す側面図である。

幾何学的な実現時の大きさの規模は、付着クロージャ部材とともに言及した規模で十分であるものとし、また、他方の付着クロージャ部分の形であれ、周囲物体の表面の形であれ、本発明による付着クロージャ部材が固定されるようになっている対応部分との相互作用が、所謂ファンデルワールス力を介して好ましく生じ得るように構成されている。粘着力の一下位群である所謂ファンデルワールス力は、１原子内で正の核の周りに渦巻く負荷電電子が、短時間にわたって一方の側に集中するという理由から発生する。これにより、この原子はこの側では一時的に負に、これに対して他方の側では正に荷電されている。このことは隣接する原子にも、この場合には頭部分の支持面の上側に沿った原子にも影響を与え、その結果、頭部分の支持面は、これがどのような電荷を被るかに応じて、それぞれの対向する周囲物体面の正原子又は負原子によって引きつけられる。

生じる接触面の合計が大きくなればなるほど、発生する力も強くなるので、大きい寸法に設定された頭部分支持面を提供することにより、強いファンデルワールス力に達するのが好都合であることが判っている。ファンデルワールス力は本質的に極めて弱い力に属するとはいえ、特に、支持体部分の極めて小さなスペース上に数千ものクロージャ要素を設けることができることを考えると、比較的高い閉鎖力に達するためにはこの効果で十分である。それぞれの頭部分の表面が相応に化学改質されると、粘着結合として真の化学結合も可能である。

本発明の意味における図面に示された付着クロージャ部材は、例えば独国特許出願公開第１９６４６３１８号明細書に記載されているようなマイクロ複製法に従って得ることができる。この公知の方法は、支持体部分１０と一体的に形成された多数のクロージャ部分１２を備えた付着クロージャ部材を製造するのに役立ち、これらのクロージャ部分１２は、頭部分１４を有するシャフト部分１６の形態を成しており、シャフト部分１６は、足部分１８を介して支持体部分１０に結合されている。圧着ローラと成形ローラとの間のギャップに、熱可塑性プラスチックを塑性状態又は流動状態で供給するのが好ましい。成形ローラはスクリーンを備えていて、外方及び内方に向かって開いた中空空間を有しており、そして両ローラは製造過程のために互いに反対の回転方向で駆動されるので、支持体材料は支持体部分１０を形成しながら、両ローラ間のギャップ内に形成される。本発明による付着クロージャ部材のためには、シャフト部分１６を球面状に形成することができるので、その場合には、スクリーン断面はそれぞれのシャフト部分１６の外輪郭に、特に規則的又は不規則的な回転楕円の形で適合されている。図示のような所望の形状付与は、自由開口断面が互いに向き合う２つの回転放物面によって達成することもできる。つまりこのように、前述のスクリーン断面は、それぞれのクロージャ部分１２の形状付与に適合することができる。

図示されたクロージャ部材システムを得る別の可能性が、独国特許第１００６５８１９号明細書に示されている。付着クロージャ部材のこのような公知の製造方法の場合、支持体材料の表面の少なくとも部分領域に、その平面から突出する付着クロージャ要素もしくは付着要素を、これらの要素を形成するプラスチック材料を支持体部分１０としての支持体要素上に塗布することにより、設ける。プラスチック材料を少なくとも１つの塗布装置によって、連続して放出された液滴として堆積することにより、要素は少なくとも部分領域内に成形工具なしで形成される。塗布装置がノズルを介して放出するプラスチック材料の液滴体積は僅か数ピコリットルではあるが、最短時間で図示のような付着クロージャ部分が得られるような迅速なプロセス経過を実現することができる。このような方法によって、特に、それぞれ頭部分１４及びシャフト部分１６並びに足部分１８の他に、さらに２つのヒンジ部分２０，２２を形成する個々の付着要素を製造することもできる。これらのヒンジ部分は図面に向かって見て最も左側に、仮想上描かれた円２４，２６の形で、より良い理解のために説明的に示されている。

シャフト部分１６はその外輪郭から、規則的な、又は図示されているように不規則的な回転楕円２３の部分として記述することができる。円２４もしくは２６の中心２８及び３０は回転楕円２３の内部に位置するか、又は円２６の中心３０の場合のように、おおよそその仮想の縁部境界上に示すことができる。図示の回転楕円２３の代わりに、シャフト部分１６の外輪郭は、互いに反対方向に延びる２つの回転放物面（図示せず）を介して実現することもできる。これらの回転放物面の自由開口断面は互いに隣接して境を接している。全体として見て、シャフト部分１６が球面状に形成されていることにより、ヒンジ部分２０，２２の間で補強されたクロージャ部材構造が生じる。このクロージャ部材構造は、各クロージャ部材１２の両ヒンジ部材２０，２２の間に延びている。特に、円２６の半径がより大きいことから明らかなように、足部分１８の領域におけるヒンジ部分２２は、頭部分１４の方向で対向して位置するヒンジ部分２０よりも強いので、足部分の方向で、改善された減衰作用が生じ、この場合、シャフト部分１６がヒンジ部分２２を介して被る旋回運動は、上側のヒンジ部分２０を有する頭部分１４の領域におけるよりも僅かである。このように、図示の側面図から明らかなように、シャフト部分１６に対応して、凸面状に延びる外輪郭が生じる。この凸面状に延びる外輪郭は、頭部分１４及び足部分１８の凹面状に延びる外輪郭部分の間に延びている。さらに、頭部分１４は、これに対応配置可能なヒンジ部分２０から出発して、外向きに、頭部分の周縁３２に向かって先細に延びており、その場所で狭幅リップ状の縁部を形成している。

それぞれのクロージャ１２は好ましくは、特にアクリレート、例えばポリメタクリレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリオキシメチレン、ポリビニリデン−フルオリド、ポリメチルペンテン、ポリ（エチレン）−クロロトリフルオロエチレン、ポリビニルクロリド、ポリエチレンオキシド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ナイロン６、ナイロン６．６及びポリブテンの群から選択されたプラスチック材料から成っている。

基本的に、長い分子鎖及び良好な配向特性を有するプラスチック、並びにチキソトロープ特性を有するプラスチック材料が特に良好に使用可能であることが判っている。本発明の意味におけるチキソトロープ特性は、剪断負荷段階中では構造強度の低下を意味し、そして後続の静止段階では多かれ少なかれ迅速な、しかし完全な再形成を意味するものとする。このような分解／再形成サイクルは、完全に可逆的な過程であり、チキソトロープ特性は時間依存性の特性として定義することができる。

さらに、回転粘度計で測定した粘度が７，０００〜１５，０００ｍＰａｓに達するプラスチック材料、しかし好ましくは剪断速度１０毎秒において約１０，０００ｍＰａｓの値を有するプラスチック材料が好都合であることが判っている。さらに、自浄作用のある表面の意味において、水で湿らせるための表面エネルギーに基づく接触角が少なくとも６０°を上回る値を有するプラスチック材料を使用することが好都合であることが判っている。場合によっては、このような表面エネルギーは、後から実施する処理方法によってさらに変化させることができる。

上記要件に関して、好適なプラスチック材料の特に興味深い代表であることが判っているのが、ポリビニルシロキサンである。このようなプラスチックの使用は、特に頭部分１４及びその自由な上面の形成のために意図することができる。クロージャ部材１２全体が支持体部分１０を含めて、このようなポリビニルシロキサンプラスチック材料から形成されていてよい。

図面は、実際の大きさの状態をほぼ１０００倍拡大して示しており、均質な、扁平又は帯状の支持体部分１０上に１平方メートル当たり、全体的に１０，０００〜５０，０００個、好ましくは３０，０００個のこのようなクロージャ部分１２が互いに近接して密に配置されていてよい。付着要素の形の全てのクロージャ部分１２が互いに同一の間隔を有している均一な配置が好ましい。しかしながら、ここで不規則的な配置を施すか、又はこのような配置を所定のパターン形状（円形、星形、楕円形など）で行うことも可能である。

外輪郭から見てディスク状の頭部分１４は、他の形状を有することもでき、例えば楕円形又は多角形に形成されていてもよい。前述のスクリーン形状付与方法に関しても、六角形が特に好都合であることが判っており、これに対して、シャフト部分１６に関しては、形状付与スクリーンから行われることになっている型抜きの点から見ても、球面状構造が好都合である。

個々の大きさの割合は、図面に向かって見て最も右側のクロージャ部分１２に関しては次のようになる。
Ｙ１＝３０〜５５μｍ
Ｙ２＝約２８μｍ
Ｙ３＝約３５μｍ
Ｙ４＝４０〜６５μｍ
Ｙ５＝３０〜６５μｍ
Ｘ１＝約２μｍ
Ｘ２＝約８μｍ
Ｘ３＝６０〜８０μｍ
Ｙ５がクロージャ部分１２の隣接する２つの中心軸間の間隔を示すが、その一方で、図平面内に位置する２つのクロージャ部分１２の間の真ん中に配置された次のクロージャ部分１２との、図平面上で垂直方向に延びる間隔は、図平面内で同様にその背後に位置するクロージャ部分１２に対してほぼ１１５μｍである。提示した大きさの割合は一例にすぎず、特に好都合且つ良好に機能する付着クロージャ部材をもたらす。ただし、この場合他の大きさの割合も考えられる。

両ヒンジ部分２０，２２は互いに独立して調節することができるので、頭部分の領域内の公知の１ヒンジ解決手段におけるよりも著しく大きい自由度が可能である。このことはやはり、強い負荷時にも第三構造部分に改善された状態で結合するのに役立つ。

Claims (9)

1. 互いに間隔を置いて設けられた多数のクロージャ部分（１２）を備えた付着クロージャ部材であって、該クロージャ部分がそれぞれ、足部分（１８）によって支持体部分（１０）上に配置されていて、それぞれ１つの頭部分（１４）を有しており、該頭部分はシャフト部分（１６）を介して該足部分（１８）に結合されており、該頭部分（１４）がヒンジ部分（２０）を介して該シャフト部分（１６）にヒンジ結合されている形式のものにおいて、
   該足部分（１８）がさらに別のヒンジ部分（２２）を形成しており、該別のヒンジ部分（２２）によって、該シャフト部分（１６）が、支持体部分（１０）に対してヒンジ結合されていることを特徴とする、付着クロージャ部材。
2. 該それぞれのシャフト部分（１６）が増強されて、特に断面で拡張部を備えていることを特徴とする、請求項１に記載の付着クロージャ部材。
3. 該拡張部が少なくとも部分的に、楕円（２３）又は楕円状放物面の形状を有していることを特徴とする、請求項２に記載の付着クロージャ部材。
4. 該頭部分（１４）の自由端面が接触面を形成しており、該接触面は、周囲の物体に対する再解離可能な付着を、主として粘着力によって可能にすることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項に記載の付着クロージャ部材。
5. 該支持体部分（１０）が当該線に対して垂直に延びるように配置された鉛直線に対して少なくとも２０°、好ましくは少なくとも４０°の角度だけ、該頭部分（１４）が両ヒンジ部分（２０，２２）によって傾斜させられると、該頭部分（１４）の解離が周囲の物体からの剥離運動の形で生じることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項に記載の付着クロージャ部材。
6. 該頭部分（１４）の外周が、該足部分（１８）の外周の、該支持体（１０）への移行部の個所よりも小さいか、又はこれと同じであることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項に記載の付着クロージャ部材。
7. 該シャフト部分（１６）の凸面状に延びる外輪郭が、頭部分（１４）及び足部分（１８）の凹面状に延びる外輪郭部分の間に延びていることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項に記載の付着クロージャ部材。
8. 該頭部分（１４）が、これに対応配置可能なヒンジ部分（２０）から出発して、外向きに該頭部分の周縁（３２）に向かって先細に延びており、特に狭幅リップ状の縁部に通じていることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項に記載の付着クロージャ部材。
9. 該頭部分（１４）の少なくとも一部がポリビニルシロキサンから成っていることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項に記載の付着クロージャ部材。

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