WO2002045536A2 - Haftverschlussteil aus kunststoffmaterial mit formerinnerungsvermögen - Google Patents

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WO2002045536A2
WO2002045536A2 PCT/EP2001/014232 EP0114232W WO0245536A2 WO 2002045536 A2 WO2002045536 A2 WO 2002045536A2 EP 0114232 W EP0114232 W EP 0114232W WO 0245536 A2 WO0245536 A2 WO 0245536A2
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WO
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shape memory
plastic material
shape
block
adhesive
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Axel Schulte
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Gottlieb Binder Gmbh & Co
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    • A44B—BUTTONS, PINS, BUCKLES, SLIDE FASTENERS, OR THE LIKE
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    • A44B18/0096—Shape memory materials
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    • Y10T428/24017—Hook or barb

Definitions

  • Adhesive fastener part made of plastic material with shape memory
  • the invention relates to an adhesive fastener part, consisting of a carrier part, which is provided on at least one side with adhesive fastener elements of a predeterminable hooking shape and / or orientation.
  • DE 198 28 856 C1 discloses a method for producing an adhesive closure part and thus an adhesive closure part itself with a large number of adhesive closure elements in one piece with a support part in the form of stems with end-side thickenings, a thermoplastic plastic in a plastic or liquid state Gap is fed between a pressure roller and a form roller and these are driven such that the carrier part is formed in the gap and is conveyed in a transport direction, in which a screen having continuous cavities is used as the shaping element on the form roller and in which the adhesive closure elements there are formed by that the thermoplastic material at least partially hardens in the cavities of the sieve.
  • at least the molding roll is tempered. With the solidification of the plastic material, the shape and the appearance of the adhesive fastener part are fixed in shape and neither the appearance of the hook shape nor the shape Orientation of the fastener elements changes after making the described production.
  • EP 0 374 961 B1 discloses a shaped part with shape memory, in which a shaped shape is frozen, which is formed by shaping a polymer resin with shape memory into a desired shape at a temperature above Ta, then reshaping it into one of the shaped shape various shapes are formed at a temperature not higher than Ta and cooling the formed product to a temperature not higher than Tb, wherein the shape memory polymer resin consists essentially of a block copolymer having a weight average molecular weight in the range of 10,000 to 1,000,000 and having a linear type block structure or a grafted type block structure.
  • the block copolymer material has a polymer block A which is crosslinked with a polymer block B, and the polymer resin used has the property that the glass transition temperature Ta of the phase containing the polymer block A and the crystal melting point Tb of the phase containing the polymer block B in the represented by the following formula:
  • the known molded part can be produced using a conventional shaping process, for example in the form of an extrusion or extrusion process, and the geometry once produced changes as soon as the corresponding glass transition temperature is exceeded.
  • the result is a new molded part with different geometries compared to the previous molded part, the original state being able to be restored after the glass transition temperature has dropped below the plastic material.
  • the process of changing the shape is therefore reversible, the newly created shape of the adhesive closure part not changing as long as a temperature above the glass transition temperature is maintained.
  • the plastic material used with shape memory therefore changes from an essentially amorphous structure to a directed crystalline substructure with a new geometry. Furthermore, with this known molded part, only a simple, one-off modification of the geometric molded part dimensions is possible.
  • PCT / WO 99/42528 discloses a polymer-based plastic material with shape memory, with which more than two geometrical shape changes are possible for a molded part.
  • the polymer composition has a hard constituent with a glass transition temperature between -40 ° C. and 270 ° C., in addition to this hard constituent at least two further soft constituents being cross-linked with one another.
  • the soft components have a glass transition temperature that is at least 10 ° C lower than that of the previous soft component, with a soft component with the highest glass transition temperature having one that is at least 10 ° C lower than the glass transition temperature of the hard component composite material.
  • PCT / WO 00/62637 discloses a releasable closure made of separable Velcro elements which have hooking elements on the surface to be connected, which elements are present when the Velcro elements are joined together interlock with one another and hold the Velcro elements together, the interlocking elements made of plastic material having a metallic shape memory alloy which, in the manner of bimetals and depending on the temperature, undergo cyclic and reversible individual shape states.
  • the known Velcro elements consist of a flat structure made of a woven polyamide fiber, into which a bimetallic wire, for example made of a nickel titanium alloy, was woven in such a way that eyelets protruding from the Velcro element are first created, which are cut open on one side in a subsequent process, so that the hook-shaped hooking elements are formed. Due to the temperature, the alloy wire mentioned undergoes a change in shape during the transition between the martensitic and austenitic phase, which is used to open the interlocking elements and which is designed to be reversible as a function of the temperature and again to close the interlocking elements.
  • the known closure is expensive and complex to manufacture and correspondingly heavy with regard to the metal materials used, which has a particularly disadvantageous effect when used in the vehicle or aircraft industry.
  • the invention has for its object to provide an adhesive fastener part made exclusively of plastic, the fastener elements can still assume different geometries even after their manufacture, which is easy to build and inexpensive to manufacture.
  • a corresponding object is achieved by an adhesive closure part with the features of claim 1 in its entirety.
  • the adhesive fastener elements a plastic material with Forminne- tion capacity such that when passing through different energy states, in particular at different temperatures, each of the adhesive fastener elements assumes a different form of hooking and / or orientation than the initially specified type of hooking and / or orientation, it is possible to produce an adhesive fastener part which has been produced in this way via an energy input change geometrically that the adhesive fastener is more versatile.
  • the production of Haftverschi ußer can be significantly simplified and carried out inexpensively if one first creates a type of basic shape of the Haftversc lußteil in a first molding process and then changes this basic shape using the shape memory of the plastic such that in a further second or further subsequent Shaping step, the adhesive fastener part with its desired adhesive fastener elements with their actually desired geometries and orientations is obtained.
  • the energy states to be introduced into the adhesive fastener material are preferably selected in the same way as the glass transition temperatures of the plastic material itself, so that at any rate at normal ambient temperatures, such as those occurring in the environment, there is a permanent adhesive fastener and the desired geometries do not change unintentionally.
  • the adhesive fastener part according to the invention is explained in more detail below with reference to the figures in the special description.
  • the show 1 to 4 in detail and in principle and not to scale the different shape behavior of the fastener part with shape memory.
  • the Haftyerschlußteil consists of a band-like or film-like carrier part 10 which carries on one upper side as a whole designated 12 adhesive fastener elements.
  • adhesive fastener elements 12 are generally arranged in consecutive rows one behind the other and next to one another, with only a section of a number of adhesive fastener elements 12 on the carrier part 10 being considered in FIGS. 1 to 4. Furthermore, the
  • adhesive fastener elements 12 have a particularly small geometric design and are therefore also known and usable as micro-adhesive fasteners.
  • Adhesive fastener elements 12 are formed from a plastic material with shape memory in such a way that when different energy states are passed through, in particular at different temperatures, each of the self-adhesive fastener elements 12 assumes a different form of hooking and / or orientation than the initially specified type of hooking and / or orientation.
  • a predeterminable energy state or energy range in particular temperature state or temperature range, can be assigned a specific form of hooking and / or orientation of the adhesive fastener elements 12.
  • the changes in geometry that occur for the adhesive fastener elements 12 are held reversibly. In order to get from one shape state to the next shape state and vice versa, using the shape memory of the plastic material, each shape state is first mechanically pre-embossed using a conventional plastic molding process.
  • the plastic material with the shape memory is preferably a block copolymer and has at least one block portion A with a glass transition temperature between -60 ° C and 300 ° C, in particular between -40 ° C and 270 ° C, preferably between 30 ° C and 150 ° C.
  • the block copolymer has a further block component B with a glass transition temperature which is at least 10 ° C. lower than that of the block component A.
  • the two block components A, B are cross-linked accordingly.
  • FIG. 1 An example of this is shown in FIG. 1.
  • a carrier part 10 with simple fastening bars 14 is first produced.
  • fastening stems 14 which are still heated by the first shaping process, are cooled and a predetermined amount of energy is withdrawn from them, preferably only at the free end of the fastening stems 14, these are shaped in a second mechanical shaping step into spherical interlocking shapes for the adhesive fastener elements 12, as they are viewed in the direction of view of FIG.
  • the spherical interlocking elements can also move again in the mounting stem 14 according to the left representation. Otherwise, the spherical interlocking elements are dimensionally stable at the usually prevailing ambient temperatures and can absorb forces.
  • the fastening stem 14 are mechanically formed at a high molding temperature, for example at 150 ° C, and that when the material cools to room or ambient temperature, the spherical interlocking elements according to Fig.1 their automatically take the second mechanically predetermined shape. These then retain their shape and orientation after the glass transition temperature has been exceeded from high to low temperatures and it would be an energy supply step, in particular a temperature increase step above that specific glass transition temperature is necessary in order to redesign it into the mounting stem 14 shown.
  • the adhesive fastener elements 12 made of the plastic material are fundamentally elastic, there is the possibility, for example for a technical application, of connecting two identical adhesive fastener parts with spherical hooking heads to form an adhesive fastener, the spherical hooking heads of the one adhesive fastener part then Interactably engage the distances between two adjacent spherical head hook shapes of the other fastener part.
  • a simple change in the energy state, in particular the temperature can then be used to connect or detach an adhesive closure constructed in this way in a simple and reliable manner without having to apply greater actuation forces by hand, as is the case with conventional closures.
  • adhesive fastener elements 12 are produced in double hook arrangement on the carrier part 10 in a customary and therefore not described plastification manufacturing process, which are formed in the image direction from pairs of single hook elements arranged one behind the other. If the relevant design undergoes a low energy state after a further mechanical shaping process, for example during cooling, the individual hook elements of each double hook experience a different, initially predetermined orientation and are spread apart. The corresponding different orientation of the spread-out fastener elements 12 is shown on the right in FIG. The double arrows in FIG. 2 are again intended to clarify that the process can take place reversibly. When cooling to normal ambient temperature, keep ten the fastener elements 12 due to their shape memory then in their spread position and a loop material not shown in detail of another fastener part can engage accordingly under the hooks of the spread fastener elements 12 to create the fastener.
  • the respective glass transition temperature of each further block part always being at least 10 ° C. is selected to be lower than the glass transition temperature of the preceding block portion.
  • the starting plastic material for the embodiment according to FIGS. 3 and 4 has a hard block portion A of a block copolymer with a glass transition temperature of 150 ° C.
  • the block copolymer has a block fraction B, the glass transition temperature of which is approximately 100 ° C., and a further block fraction C with a glass transition temperature of, for example, 50 ° C. occurs.
  • the fastening stems 14 are provided with incisions 16 at the ends and in a first defined cooling step with shaping, the fastening stems 14 assume the geometry shown in the middle, in which the ends of the stem material, which delimit the incisions 16, in The three-way arrangement can be spread apart. If one cools down further and passes through the second glass transition temperature, for example in the order of magnitude of 50 ° C. with further shaping, the free ends of the stem material are bent over and there is a triple hook or an anchor element for the adhesive closure part.
  • the double arrow arrangement again makes the possible reversal sequence clear between the mechanically predetermined system states.
  • the hooking shape of the adhesive fastener elements 12 can be made from a loop material (not shown) or from hooking heads, such as hooks (Fig. 3), double hooks (Fig. 2) or multiple hooks (see Fig. 4), anchor elements, hooking stems 14 (see Fig. 1) - also with incisions at the ends . '16 provided (see Fig. 4) or (spherical) hooking mushrooms (see Fig. 1) exist which, in addition to a possible first geometrical initial arrangement due to their shape memory, reversibly adopt at least one other geometrical arrangement which is predetermined by a mechanical shaping process. In the case of the loop material mentioned, a change in length or orientation can be achieved in particular.
  • the plastic material with shape memory can be provided with chitosans, carboxymethyl cellulose and / or biodegradable plastic materials.
  • one of the block portions of the block copolymer is formed as a polymer block which is a homopolymer of a vinylaromatic compound, a copolymer of a vinylaromatic compound or another vinylaromatic compound and a conjugated diene compound and / or a hydrogenation product thereof contains.
  • the other block portion is preferably a polymer block containing a homopolymer of butadiene, a copolymer of butadiene with another conjugated diene compound, a copolymer of butadiene with a vinyl aromatic compound and / or a hydrogenation product of these polymers.
  • Energy means such as ultrasound, light, in particular in the form of laser light, moisture (H 2 0), electrical current, are used to achieve various energy states for the plastic material with shape memory. Magnetic fields, temperature, pressure and mass changes that are used individually or in combinations with each other.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Haftverschlussteil, bestehend aus einem Trägerteil (10), das auf mindestens einer seiner Seiten mit Haftverschlusselementen (12) einer vorgebbaren Verhakungsform und/oder Orientierung versehen ist. Dadurch, dass zumindest die Haftverschlusselemente (12) ein Kunstoffmaterial mit Formerinnerungsvermögen derart aufweisen, dass bei Durchlaufen verschiedener Energiezustände, insbesondere bei unterschiedlichen Temperaturen, jedes der Haftverschlusselemente (12) eine andere Verhakungsform und/oder Orientierung als die zunächst vorgegebene Verhakungsform und/oder Orientierung einnimmt, ist es möglich, ein einmal hergestelltes Haftverschlussteil derart über einen Energieeintgrag geometrisch zu verändern, dass das Haftverschlussteil vielseitiger einsetzbar ist.

Description

Haftverschlußteil aus Kunststoffmaterial mit Formerinnerungsvermögen
Die Erfindung betrifft ein Haftverschlußteil, bestehend aus einem Trägerteil, das auf mindestens einer seiner Seiten mit Haftverschlußelementen einer vorgebbaren Verhakungsform und/oder Orientierung versehen ist.
Durch die DE 198 28 856 C1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Haftverschlußteils und damit ein Haftverschlußteil selbst bekannt mit einer Vielzahl von einstückig mit einem Trägerteil ausgebildeten Haftverschlußelementen in Form von endseitige Verdickungen aufweisenden Stengeln, wobei ein thermoplastischer Kunststoff in plastischem oder flüssigem Zu- stand dem Spalt zwischen einer Druckwalze und einer Formwalze zugeführt wird und diese derart angetrieben werden, daß das Trägerteil im Spalt gebildet und in einer Transportrichtung gefördert wird, bei dem als formgebendes Element an der Formwalze ein durchgehende Hohlräume aufweisendes Sieb verwendet wird und bei dem die Haftverschlußelemente da- durch gebildet werden, daß der thermoplastische Kunststoff in den Hohlräumen des Siebes zumindest teilweise erhärtet. Um eine gute Verarbeitung des Kunststoffmaterials sicherzustellen, ist darüber hinaus vorgesehen, daß zumindest die Formwalze temperiert wird. Mit der Erstarrung des Kunststoffmaterials ist die Form und das Aussehen des Haftverschlußteils formbe- ständig vorgegeben und weder das Aussehen der Verhakungsform noch die Orientierung der Haftverschlußelemente ändert sich nach Vornahme der beschriebenen Herstellung.
Durch die EP 0 374 961 B1 ist ein Formteil mit Formerinnerungsvermögen bekannt, in dem eine umgeformte Form eingefroren ist, die durch Verfor- men eines Polymerharzes mit Formerinnerungsvermögen in eine gewünschte Form bei einer über Ta liegenden Temperatur, anschließendes Umformen in eine von der geformten Form verschiedene Form bei einer Temperatur, die nicht höher als Ta ist, und Abkühlen des umgeformten Erzeugnisses auf eine Temperatur, die nicht höher als Tb ist, gebildet wird, worin das Polymerharz mit Formerinnerungsvermögen im wesentlichen aus einem Blockcopolymer mit einem Gewichtsmittel des Molekulargewichts im Bereich von 10.000 bis 1.000.000 und mit einer Blockstruktur vom linearen Typ oder einer Blockstruktur vom gepfropften Typ besteht. Das Blockcopo- lymermaterial weist dabei einen Polymerblock A auf, der mit einem Polymerblock B vernetzt ist, und das eingesetzte Polymerharz weist die Eigenschaft auf, daß die Glasübergangstemperatur Ta der den Polymerblock A enthaltenden Phase und der Kristallschmelzpunkt Tb der den Polymerblock B enthaltenden Phase in der durch die folgende Formel gezeigten Bezie- hung stehen:
25°C < Tb < Ta < 150°C.
Das bekannte Formteil läßt sich über ein übliches formgebendes Verfahren herstellen, beispielsweise in Form eines Extrusions- oder Strangpreßverfah- rens, und die einmal hergestellte Geometrie ändert sich, sobald die korrespondierende Glasübergangstemperatur überschritten wird. Es entsteht dann ein neues Formteil mit anderen Geometrien gegenüber dem früheren Formteil, wobei nach Unterschreiten der Glasübergangstemperatur für das Kunststoffmaterial sich wieder der ursprüngliche Zustand herstellen läßt. Der Formänderungsvorgang ist also reversibel gehalten, wobei die neu erstellte Form des Haftverschlußteils sich nicht ändert, solange eine Temperatur über der Glasübergangstemperatur beibehalten wird. Das eingesetzte Kunststoff material mit Formerinnerungsvermögen wechselt mithin von einer im wesentlichen amorphen Struktur in eine gerichtete kristalline Teilstruktur mit neuer Geometrie. Ferner ist mit diesem bekannten Formteil nur eine einfache, einmalige Abänderung der geometrischen Formteilabmessungen möglich.
Durch die PCT/WO 99/42528 ist ein Kunststoffmaterial mit Formerinnerungsvermögen bekannt auf Polymerbasis, mit dem mehr als zwei geometrische Formänderungen für ein Formteil möglich sind. Hierfür weist die Polymerzusammensetzung einen harten Bestandteil mit einer Glasübergangstemperatur zwischen -40°C und 270°C auf, wobei neben diesem harten Bestandteil mindestens zwei weitere weiche Bestandteile jeweils untereinander vernetzt sind. Die weichen Bestandteile sind mit einer Glasübergangstemperatur ausgestattet, die jeweils um mindestens 10°C niedriger liegt als diejenige des vorangegangenen weichen Bestandteils, wobei ein weicher Bestandteil mit der höchsten Glasübergangstemperatur eine solche hat, die um mindestens 10°C niedriger liegt als die Glasübergangstemperatur des harten Komposit-Werkstoffes. Mit dem dahingehenden Mehrfachaufbau an harten und weichen Bestandteilen lassen sich in Abhängigkeit der Anzahl der weichen Bestandteile mehrere geometrische Veränderungen für das Formteil in chronologischer Abfolge reversibel errei- chen.
Durch die PCT/WO 00/62637 ist ein lösbarer Verschluß aus trennbaren Klettelementen bekannt, die an der zu verbindenden Oberfläche Verha- kungselemente aufweisen, die sich beim Zusammenfügen der Klettelemente gegenseitig verhaken und die Klettelemente zusammenhalten, wobei die Verhakungselemente aus Kunststoffmaterial eine metallische Formgedächtnislegierung aufweisen, die in der Art von Bimetallen und in Abhängigkeit der Temperatur zyklisch und reversibel einzelne Formzustände durchlau- fen. Die bekannten Klettelemente bestehen dabei aus einem Flächengebilde aus einer gewebten Polyamidfaser, in die beim Herstell prozeß ein Bimetalldraht, beispielsweise aus einer Nickeltitanlegierung, so eingewebt wurde, daß zunächst über das Klettelement hinausstehende Ösen entstehen, die in einem nachgeschalteten Prozeß an einer Seite aufgeschnitten werden, so daß die hakenförmigen Verhakungselemente gebildet sind. Der genannte Legierungsdraht durchläuft temperaturbedingt beim Übergang zwischen martensitischer und austenitischer Phase eine Formänderung, die zum Öffnen der Verhakungselemente genutzt und die in Abhängigkeit der Temperatur reversibel gestaltet ist und wieder zum Schließen der Verhakungsele- mente führt. Der dahingehend bekannte Verschluß ist teuer und aufwendig in der Herstellung und im Hinblick auf die eingesetzten Metall Werkstoffe entsprechend schwer, was sich insbesondere nachteilig auswirkt bei einem Einsatz in der Fahrzeug- oder Flugzeugindustrie.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Haftverschlußteil ausschließlich aus Kunststoff material zu schaffen, dessen Haftverschlußelemente auch nach ihrer Herstellung noch verschiedene Geometrien einnehmen können, das leicht aufbaut und kostengünstig in der Herstellung ist. Eine dahingehende Aufgabe löst ein Haft- verschlußteil mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit.
Dadurch, daß gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 zumindest die Haftverschlußelemente ein Kunststoffmaterial mit Formerinne- rungsvermögen derart aufweisen, daß bei Durchlaufen verschiedener Energiezustände, insbesondere bei unterschiedlichen Temperaturen, jedes der Haftverschlußelemente eine andere Verhakungsform und/oder Orientierung als die zunächst vorgegebene Verhakungsform und/oder Orientierung ein- nimmt, ist es möglich, ein einmal hergestelltes Haftverschlußteil derart über einen Energieeintrag geometrisch zu verändern, daß das Haftverschlußteil vielseitiger einsetzbar ist.
Insbesondere läßt sich die Herstellung von Haftverschi ußteilen deutlich vereinfachen und kostengünstig durchführen, wenn man zunächst in einem ersten Formgebungsverfahren eine Art Grundform des Haftversc lußteils erstellt und diese Grundform dann unter Einsatz des Formerinnerungsvermögens des Kunststoffes derart abändert, daß in einem weiteren zweiten oder weiteren noch nachfolgenden Formgebungsschritt das Haftverschluß- teil mit seinen gewünschten Haftverschlußelementen mit ihren tatsächlich gewünschten Geometrien und Orientierungen erhalten ist. Vorzugsweise werden jedoch die einzubringenden Energiezustände in das Haftverschlußmaterial derart gewählt und ebenso die Glasübergangstemperaturen des Kunststoffmaterials selbst, daß jedenfalls bei üblichen Umgebungstem- peraturen, wie sie in der Umwelt auftreten, ein beständiger Haftverschluß vorliegt und die gewünschten Geometrien sich nicht ungewollt ändern.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Haftverschlußteils sind Gegenstand der Unteransprüche.
Im folgenden wird das erfindungsgemäße Haftverschlußteil anhand der Figuren in der speziellen Beschreibung näher erläutert. Dabei zeigen die Fig.1 bis 4 ausschnittsweise und in prinzipieller Darstellung sowie nicht maßstäblich das unterschiedliche Formgebungsverhalten des Haftverschlußteils mit Formerinnerungsvermögen.
Das Haftyerschlußteil besteht aus einem bandartigen oder folienartigen Trägerteil 10, das auf seiner einen Oberseite als Ganzes mit 12 bezeichnete Haftverschlußelemente trägt. Bei nicht näher dargestellten Haftverschlußtei- len besteht im Sinne einer sog. back-to-back-Lösung auch die Möglichkeit, Haftverschlußelemente auf beiden gegenüberliegenden Seiten des Trägerteiles anzuordnen. Die Haftverschlußelemente 12 sind in der Regel in fortlaufenden Reihen hintereinander und nebeneinander angeordnet, wobei in den Fig. 1 bis 4 immer nur ausschnittsweise eine Reihe an Haftverschluß- elementen 12 auf dem Trägerteil 10 betrachtet wird. Ferner können die
Haftverschlußelemente 12 entgegen der Darstellung nach den Figuren ausgesprochen geometrisch klein aufbauen und sind dergestalt auch als Mikro- haftverschlüsse bekannt und einsetzbar.
Die genannten. Haftverschlußelemente 12 sind aus einem Kunststoffmaterial mit Formerinnerungsvermögen derart gebildet, daß bei Durchlaufen verschiedener Energiezustände, insbesondere bei unterschiedlichen Temperaturen, jedes der Haftverschlußelemente 12 eine andere Verhakungsform und/oder Orientierung als die zunächst vorgegebene Verhakungsform und/oder Orientierung einnimmt. Dabei ist einem vorgebbaren Energiezustand oder Energiebereich, insbesondere Temperaturzustand oder Temperaturbereich, eine bestimmte Verhakungsform und/oder Orientierung der Haftverschlußelemente 12 zuordenbar. Ferner sind die auftretenden Geometrieänderungen für die Haftverschlußelemente 12 reversibel gehalten. Um von einem Formzustand in den nächsten Formzustand und umgekehrt zu gelangen unter Einsatz des Formerinnerungsvermögens des Kunststoffmaterials wird über ein übliches Kunststoff-Formgebungsverfahren jeder Formzustand zunächst mechanisch vorgeprägt.
Besonders geeignet als Kunststoffmaterial mit Formerinnerungsvermögen sind Polymerwerkstoffe oder hieraus aufgebaute Verbundwerkstoffe: Vorzugsweise ist dabei das Kunststoffmaterial mit dem Formerinnerungsvermögen ein Blockcopolymer und weist mindestens einen Blockanteil A auf mit einer Glasübergangstemperatur zwischen -60°C und 300°C, insbesondere zwischen -40°C und 270°C, vorzugsweise zwischen 30°C und 150°C. Ferner weist das Blockcopolymer einen weiteren Blockanteil B auf mit einer Glasübergangstemperatur, die mindestens 10°C niedriger liegt als die des Blockanteils A. Ferner sind die beiden Blockanteile A,B miteinander ent- sprechend vernetzt.
Bei der dahingehenden Ausgestaltung ist es möglich, das jeweilige Haftverschlußelement 12 einem einmaligen Formänderungsvorgang zu unterziehen. Ein Beispiel hierfür ist in der Fig.1 wiedergegeben. So wird zunächst in einem ersten Formgebungsschritt und auf übliche Art und Weise ein Trägerteil 10 mit einfachen Befestigungsstengeln 14 hergestellt. Dafür steht eine Vielzahl von bekannten Herstell verfahren zur Verfügung, so daß hierauf an dieser Stelle nicht mehr näher eingegangen wird. Kühlt man nun die durch den ersten Formgebungsvorgang noch erwärmten Befestigungsstengel 14 ab und entzieht diesen dabei einen vorgebbaren Energiebetrag, vorzugsweise nur am freien Ende der Befestigungsstengel 14, werden diese in einem zweiten mechanischen Formgebungsschritt in kugelförmige Verhakungs- formen für die Haftverschlußelemente 12 umgeformt, wie sie in Blickrichtung auf die Fig.1 gesehen vereinfacht rechts wiedergegeben sind. Der da- hingehende Umformvorgang findet statt, sobald die Glasübergangstemperatur für das spezifisch eingesetzte Kunststoffmaterial erreicht ist. Sofern die Befestigungsstengel 14 im wesentlichen noch einen amorphen Aufbau haben, ändert sich dieser nach Überschreiten der spezifischen Glasübergang- stemperatur und zumindest im Bereich der kugelförmigen Verhakungsen- den ist anschließend das Kunststoffmaterial mit einer Formausrichtung bzw. Textur versehen. Da bei der mechanischen Umgestaltung unter der Energieabfuhr kein neues Kunststoffmaterial mit hinzutritt, ist selbstredend, daß die Haftverschlußelemente 12 mit der kugelförmigen Verhakungsform ge- genüber den Befestigungsstengeln 14 in der Länge entsprechend verkürzt sind. Die in der Fig.1 rechts erzeugte Form mit ihrem Kunststoff material verfügt über ein Formerinnerungsvermögen dergestalt, daß dann ein Umgruppierungsprozeß zwischen den beiden mechanischen Formgebungszu- ständen in beiden Richtungen und auch reversibel ablaufen kann, d.h. bei Energiezugabe oder Erwärmung können sich die kugelförmigen Verhakungselemente auch wieder in die Befestigungsstengel 14 gemäß der linken Darstellung zurückgestalten. Ansonsten sind die kugelförmigen Verhakungselemente bei den üblicherweise herrschenden Umgebungstemperaturen formbeständig und können Kräfte aufnehmen.
So werden vorzugsweise solche Kunststoffmaterialien mit Formerinnerungsvermögen eingesetzt, daß die Befestigungsstengel 14 bei einer hohen Formgebungstemperatur, beispielsweise bei 150°C, mechanisch gebildet werden, und daß beim Abkühlen des Materials auf Raum- oder Umgebung- stemperatur die kugelförmigen Verhakungselemente nach der Fig.1 ihre zweite mechanisch vorgegebene Form automatisch einnehmen. Diese behalten dann nach Überschreiten der Glasübergangstemperatur von hohen zu tiefen Temperaturen ihre Formgebung und Orientierung bei und es wäre ein Energiezufuhr-, insbesondere ein Temperaturerhöhungsschritt über die spezifische Glasübergangstemperatur notwendig, um diese wieder in die gezeigten Befestigungsstengel 14 umzugestalten.
Da die Haftverschlußelemente 12 aus dem Kunststoffmaterial grundsätzlich elastisch gehalten sind, besteht beispielsweise für eine technische Anwendung die Möglichkeit, zwei gleich ausgebildete Haftverschlußteile mit ku- • gelförmigen Verhakungsköpfen unter Bildung eines Haftverschlusses miteinander zu verbinden, wobei dann die kugelförmigen Verhakungsköpfe des. einen Haftverschlußteils in die Abstände zweier benachbarter Kugel- kopfverhakungsformen des anderen Haftverschlußteils lösbar eingreifen. Durch einfache Änderung des Energiezustandes, insbesondere der Temperatur, läßt sich dann ein derart aufgebauter Haftverschluß einfach und funktionssicher miteinander verbinden oder lösen, ohne daß hierfür von Hand größere Betätigungskräfte aufgebracht werden müßten wie bei konventio- nellen Verschlüssen.
Bei der Ausführungsform eines Haftverschlußteils nach der Fig.2 werden in einem üblichen und daher nicht näher beschriebenen Plastifizierungsher- stell verfahren auf dem Trägerteil 10 Haftverschlußelemente 12 in Doppel- hakenanordnung erstellt, die in Bildrichtung aus Paaren an Einzelhakenelementen in Hintereinanderanordnung gebildet sind. Durchläuft die dahingehende Ausgestaltung nach einem weiteren mechanischen Formgebungsverfahren einen niederen Energiezustand, beispielsweise beim Abkühlen, erfahren die Einzelhakenelemente eines jeden Doppelhakens eine an- dere mechanisch zunächst vorgegebene Orientierung und werden aufgespreizt. Die dahingehende anders geartete Orientierung der aufgespreizten Haftverschlußelemente 12 ist in der Fig.2 rechts dargestellt. Die Doppelpfeile in der Fig.2 sollen wiederum verdeutlichen, daß der Vorgang reversibel ablaufen kann. Bei Abkühlen auf übliche Umgebungstemperatur behal- ten die Haftverschlußelemente 12 aufgrund ihres Formerinnerungsvermögens dann ihre aufgespreizte Stellung bei und ein nicht näher dargestelltes Schlaufenmaterial eines anderen Haftverschlußteils kann unter die Haken der aufgespreizten Haftverschlußelemente 12 zum Erstellen des Haftver- Schlusses entsprechend eingreifen.
Bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Haftverschlußteils nach den Fig.3 und 4 tritt zu den beiden Blockanteilen A und B mindestens ein weiterer, mit diesen vernetzter Blockanteil C, wobei die jeweilige Glas- Übergangstemperatur jedes weiteren Blockanteils immer mindestens 10°C . niedriger gewählt ist als die Glasübergangstemperatur des jeweils vorangehenden Blockanteils. So weist das Ausgangskunststoff material für die Ausführungsform nach den Fig.3 und 4 einen harten Blockanteil A eines Block- copolymers auf mit einer Glasübergangstemperatur von 150°C. Des weite- ren weist das Blockcopolymer einen Blockanteil B auf, dessen Glasübergangstemperatur bei ca. 100°C liegt und hinzu tritt ein weiterer Blockanteil C mit einer Glasübergangstemperatur von beispielsweise 50°C. Werden nun die Befestigungsstengel 14 auf dem Trägerteil 10 nach der Fig.3 beginnend mit ca. 150°C abgekühlt, wird nach Durchlaufen der ersten Glasüber- gangstem peratur mit mechanischer Formgebung eine erste rechtwinklig abgebogene Hakenform für die Haftverschlußelemente 12 erreicht und bei Durchlaufen der weiteren Glasübergangstemperatur von 50°C mit einem weiteren dritten mechanischen Formgebungsschritt nehmen die Haftverschlußelemente 12 ihre endgültige Formgebungsposition ein mit ausgepräg- ter vollständig gekrümmter Hakenform. Auch der dahingehende Prozeß ist reversibel gehalten und kann gemäß den Doppelpfeildarstellungen in umgekehrter Reihenfolge bei entsprechender Erwärmung des Kunststoffmaterials durchgeführt werden. Das Kunststoffmaterial kann dann zwischen den mechanisch vorgegebenen Systemzuständen „hin- und hergeschaltet" werden.
Bei der Ausführungsform nach der Fig.4 sind die Befestigungsstengel 14 endseitig mit Einschnitten 16 versehen und in einem ersten definierten Abkühlschritt mit Formgebung nehmen die Befestigungsstengel 14 die mittlere gezeigte Geometrie ein, bei der die Enden des Stengel materials, welche die Einschnitte 16 begrenzen, in Dreieranordnung voneinander weggespreizt werden. Kühlt man nun weiter ab und durchläuft die zweite Glasübergang- stemperatur beispielsweise in der Größenordnung von 50°C mit weiterer Formgebung, werden die freien Enden des Stengel materials umgebogen und es ergibt sich ein Dreifachhaken bzw. ein Ankerelement für das Haftverschlußteil. Die Doppelpfeilanordnung macht wieder die mögliche Umkehrabfolge deutlich zwischen den mechanisch vorgegebenen Systemzu- ständen.
Tritt neben die aufgezeigten Blockanteile A,B und C beispielsweise ein weiterer Blockanteil D, der von seiner Glasübergangstemperatur mindestens um 10°C niedriger liegt als der Blockanteil C, ergibt sich eine weitere vierte Gestaltungsmöglichkeit. Durch weiteres Zusetzen an weichen Blockanteilen zu dem vernetzten Blockcopolymer läßt sich dergestalt zumindest hypothetisch eine beliebig große Anzahl an geometrischen Veränderungsmöglichkeiten erzeugen.
Die Verhakungsform der Haftverschlußelemente 12 kann aus einem Schlaufenmaterial (nicht dargestellt) oder aus Verhakungsköpfen, wie Haken (Fig.3), Doppelhaken (Fig.2) oder Mehrfachhaken (vgl. Fig.4), Ankerelementen, Verhakungsstengeln 14 (vgl. Fig.1 ) - auch endseitig mit Einschnitten .'16 versehen (vgl. Fig.4) - oder (kugelförmigen) Verhakungspilzen (vgl. Fig.1) bestehen, die neben einer möglichen ersten geometrischen Ausgangsanordnung aufgrund ihres Formerinnerungsvermögens mindestens eine weitere andere geometrische Anordnung, die durch ein mechanisches Formgebungsverfahren vorgegeben wird, reversibel einnehmen. Bei dem ange- sprochenen Schlaufenmaterial läßt sich insbesondere eine Änderung der Länge oder der Orientierung erreichen.
Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, als Polymermaterial mit Formerinnerungsvermögen solche auszuwählen aus der Gruppe der Polyester, Polyamide, Polyesteramide, Polurethane, insbesondere aliphatische Polyurethane, Polysacharide, Polyacrylate, Polysiloxane und Copolymere hiervon. Zusätzlich oder alternativ auch als Füllstoff kann das Kunststoffmaterial mit Formerinnerungsvermögen mit Chitosanen, Carboxymethyl-Cellulose und/oder biologisch abbaubaren Kunststoffmaterialien versehen sein.
Des weiteren kann es vorgesehen sein, einen der Blockanteile des Blockco- polymers als Polymerblock auszubilden, der ein Homopolymer einer viny- laromatischen Verbindung, ein Copolymer einer vinylaromatischen Verbindung oder einer anderen vinylaromatischen Verbindung und einer konju- gierten Dienverbindung ist und/oder ein Hydrierungsprodukt davon enthält. Der jeweils andere Blockanteil ist vorzugsweise ein Polymerblock, der ein Homopolymer des Butadiens, ein Copolymer des Butadiens mit einer anderen konjugierten Dienverbindung, ein Copolymer des Butadiens mit einer vinylaromatischen Verbindung und/oder ein Hydrierungsprodukt dieser Polymere enthält.
Zum Erreichen, verschiedener Energiezustände für das Kunststoffmaterial mit •Formerinnerungsvermögen dienen Energiemittel, wie Ultraschall, Licht, insbesondere in Form von Laserlicht, Feuchtigkeit (H20), elektrischer Strom, Magnetfelder, Temperatur-, Druck- und Masseänderungen, die einzeln oder in Kombinationen miteinander eingesetzt werden.
Neben den gezeigten geometrischen Änderungen ist es auch möglich, Querschnittsformen der Haftverschlußelemente 12 zu ändern. So können beispielsweise zylindrische Strukturen an Befestigungsstengeln 14 in Vielecke od. dgl. (nicht dargestellt) umstrukturiert werden. Jedenfalls ist es möglich, aus einem kostengünstig zu erzeugenden Ausgangsmaterial und durch den Einsatz von Kunststoffmaterial mit Formerinnerungsvermögen und ent- sprechenden Formvorgaben eine spätere Vielzahl an unterschiedlichsten Geometrien und/oder Orientierungen für die Haftverschlußelemente 12 rasch und kostengünstig zu erzeugen, so daß sich dergestalt die bekannten- Formgebungsverfahren mit kompliziert und teuer aufbauenden Formwerkzeugen weitgehend einsparen oder doch zumindest vereinfachen lassen.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1 . Haftverschlußteil, bestehend aus einem Trägerteil (10), das auf minde- stens einer seiner Seiten mit Haftverschlußelementen (12) einer vorgebbaren Verhakungsform und/oder Orientierung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Haftverschlußelemente (12) ein Kunststoffmaterial mit Formerinnerungsvermögen derart aufweisen, daß bei Durchlaufen verschiedener Energiezustände, insbesondere bei unter- schiedlichen Temperaturen, jedes der Haftverschlußelemente (12) eine andere Verhakungsform und/oder Orientierung als die zunächst vorge- . gebene Verhakungsform und/oder Orientierung einnimmt.
2. Haftverschlußteil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß einem vorgebbaren Energiezustand oder Energiebereich, insbesondere Temperaturzustand oder Temperaturbereich, eine bestimmte Verhakungsform und/oder Orientierung der Haftverschlußelemente (12) zuordenbar ist und daß die auftretenden Gemometrieänderungen für die Haftverschlußelemente (12) reversibel gehalten sind.
3. Haftverschlußteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffmaterial ein Polymer mit Formerinnerungsvermögen oder ein hieraus aufgebauter Verbundwerkstoff ist.
4. Haftverschlußteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffmaterial mit dem Formerinnerungsvermögen ein Blockcopolymer ist und mindestens einen Blockanteil A aufweist mit einer Glasübergangstemperatur zwischen -60°C und 300°C, insbesondere zwischen -40°C und 270°C, vorzugsweise zwischen 30°C und 150°C und mindestens einen Blockanteil B aufweist mit einer Glasübergangstemperatur, die mindestens 10°C niedriger ist als die des Blockanteils A, und daß die jeweiligen Blockanteile A, B miteinander vernetzt sind.
5. Haftverschlußteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zu den, beiden Blockanteilen A und B mindestens ein weiterer, mit diesen vernetzter Blockanteil C tritt und daß die jeweilige Glasübergangstemperatur jedes weiteren Blockanteils immer mindestens 10°C niedriger gewählt ist als die Glasübergangstemperatur des jeweils vorangehenden
Blockanteils.
6. Haftverschlußteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das eingesetzte Polymermaterial mit Formerinnerungs- vermögen ausgewählt ist aus der Gruppe der Polyester, Polyamide, Polyesteramide, Polyurethane, insbesondere aliphatische Polyurethane, Po- lysacharide, Polyacrylate, Polysiloxane und Copolymere hiervon.
7. Haftverschlußteil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zu- sätzlich oder alternativ das Kunststoffmaterial mit Formerinnerungsvermögen mit Chitosanen, Carboxymethyl-Cellulose und/oder biologisch abbaubaren Kunststoffmaterialien versehen ist.
8. Haftverschlußteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Blockanteile des Blockcopolymers ein Polymerblock ist, der ein
Homopolymer einer vinylaromatischen Verbindung, ein Copolymer einer vinylaromatischen Verbindung und einer anderen vinylaromatischen Verbindung und einer konjugierten Dienverbindung und/oder ein Hydrierungsprodukt davon enthält und daß der jeweils andere Blockanteil ein Polymerblock ist, der ein Homopolymer des Butadiens, ein Copolymer des Butadiens mit einer anderen konjugierten Dienverbindung, ein Copolymer des Butadiens mit einer vinylaromatischen Verbindung und/oder ein Hydrierungsprodukt dieser Polymere enthält.
9. Haftverschlußteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verhakungsform der Haftverschlußelemente (12) aus Schlaufenmaterial oder aus Verhakungsköpfen, wie Haken, Doppeloder Mehrfachhaken, Ankerelementen, Verhakungsstengeln (14) - auch endseitig mit Einschnitten (16) versehen - oder Verhakungspilzen bestehen, die neben einer möglichen ersten geometrischen Anordnung aufgrund ihres Formerinnerungsvermögens mindestens eine weitere andere geometrische Anordnung reversibel einehmen.
10Nerfahren zum Herstellen eines Haftverschlußteils nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erreichen verschiedener Energiezustände für das Kunststoffmaterial mit Formerinnerungsvermögen als Energiemittel Ultraschall, Licht, insbesondere in Form von Laserlicht, Feuchtigkeit (H20), elektrischer Strom, Magnetfelder, Tempe- ratur-, Druck- und Masseänderungen einzeln oder in Kombinationen miteinander eingesetzt werden.
1 1 .Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß jede gewünschte Form an Haftverschlußelementen (12) mechanisch vorgege- ben wird und daß zumindest beim Durchlaufen der Glasübergangstemperatur des Kunststoffmaterials mit Formerinnerungsvermögen eine erste Form in eine zweite Form abgeändert wird, so daß bei einem Energiewechsel oder einer Energieänderung das Kunststoffmaterial reversibel beide Formen abwechselnd einnimmt.
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