高负载易剥离延长使用的粘合装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供高负载易剥离延长使用的粘合装置及其制造方法。本发明专利技术的技术领域总体地涉及用于承重的设计、装置、材料和方法。更具体地，本发明专利技术涉及提供高负载、易剥离和适于在各种应用中延长/重复使用的粘合装置的设计、装置、体系、材料和制造方法。本发明专利技术的可剥离的表面粘合装置包含：粘合垫，其包含：具有高面内硬度的平面背衬层；弹性材料的平面层，其在至少一侧上具有用于粘合至目标表面的粘合表面，其中在至少与所述粘合表面相反的侧上，所述弹性材料浸渍到所述背衬层上；和连接至所述粘合垫的系接组件。

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请号为201180061283.5、申请日为2011年10月21日、名称为“高负载易剥离延长使用的粘合装置”的专利申请的分案申请。政府权利按照海军部给予马萨诸塞大学的授权号N66001-08-C-2054，美国政府对本专利技术具有一定的权利。专利技术的
本专利技术总体地涉及用于承重的设计、装置、材料和方法。更具体地，本专利技术涉及提供高负载、易剥离(release)和适于在各种应用中延长/重复使用的粘合装置的设计、装置、体系、材料和制造方法。专利技术背景通常会寻找可以支撑高负载的粘合材料。压敏型粘合剂(PSA)是自粘合剂，其在施加压力时形成粘合以使粘合剂与被粘物结合在一起。通常，不需要溶剂、水或热来激活或刺激粘合剂来进行。常规的PSA已经发现用于压敏型胶带、标签、便签本、汽车内饰和各种各样的其他产品中。科学界已经持续努力来形成和生产模拟自然界动物(如，壁虎)性能的合成材料和装置。PSA通常依赖于普遍存在的表面力相互作用，如范德华力，以在界面上转移应力。压敏型粘合剂可以粘附在表面上，因为粘合剂柔软得足以在被粘物上流动或润湿被粘物。当应力施加于界面的粘合时，粘合剂需要足够硬，以抵抗流动。PSA呈现出粘弹(粘性和弹性)特性，这两者可用于形成适当的粘合。目前，主要从软的、粘弹性的聚合物材料(例如，涂层)制得PSA，其可以单独使用或结合基材(如硬膜或织物)一起使用。为了控制粘合的水平，PSA通过依赖于弹性和粘弹性成分二者的复杂制剂来精密地平衡材料形成界面(或“润湿表面”)和一旦形成界面抵抗分离的能力，从而改变了它们的本体性质。(Benedek等编辑，2009Handbook of Pressure Sensitive Adhesives and Products Series，CRC Press:Boca Raton；Pocius，2002，Adhesion and Adhesives Technology:An Introduction，Hanser Publ:Munich；Crosby等，1999J.Poly.Sci.Part B:Polym.Phys.37，24，3455-3472；Creton，2003“Materials Science of Adhesives:How to Bond Things Together.”，MRS Bulletin 28,6,419-421；Creton，2003“Pressure-sensitive adhesives:An introductory course.”，MRS Bulletin 28，6，434-439；Creton等2007“Sticky Feet:From Animals to Materials”，MRS Bulletin 32，6，所有页数；Chan等2007“Designing Model Systems for Enhanced Adhesion.”，MRS Bulletin 32，6，496-503；Boesel等2010Advanced Materials 22，19，2125-2137.)在PSA设计的各个方面中，三个因素通常是相关的并且被强调：(1)常规PSA是粘弹性的，使得聚合物涂层容易与粗糙表面相符，同时消散保形需要的机械能(即，压力)；(2)用于强PSA材料的测量值是粘着能，其是PSA/基底界面分离过程中消散的总能量；(3)由于用于生产高水平粘性粘着性的不可逆(即，无弹性)材料工艺，高粘性PSA通常不会有助于多次负载应用。为了开发克服常规PSA的一些缺点的粘合材料体系，大量研究已经聚焦于类壁虎(gecko-like)的粘合体系的开发。下表中提供了常规PSA和理想的类壁虎的粘合剂二者的一些关键属性：此外，壁虎的粘合表面和自然界中类似实例通常描述为“干的”，即，粘合不依赖于液体相互作用、类似环氧树脂的液体-至-固体转变，粘合表面也没有感觉到类似常规粘弹性粘合剂那样的“发粘”触感。尽管这样的属性是已知的并且呈现在自然界中，但允许良好控制特性的主要设计因素或机理是未知的并且仍然是目前全世界研究项目的主题。据我们所知，尚未证实类壁虎粘合剂的合成类似物的开发，特别是以宏观长度尺度来使用的。对可以用于容易粘附并支撑高负载且提供简单、非损害性剥离和重复使用并同时生产成本效率合算的粘合体系的设计、体系、装置、材料和相关制造方法存在显著和不断上升的需求。专利技术概述本专利技术提供了可用于粘附各种表面并且允许承受显著重量的独特的可剥离粘合装置。本文公开的材料、设计、体系以及相关的制造和生产方法提供了具有高负载能力、可再使用、易剥离和适用于延长和重复使用的粘合装置。可以将本文公开的粘附垫设计成例如适合多种应用，如家用承重架和支架、用于室内和室外攀爬装置的组件、用于运输的组件、运动设备、标签和广告张贴画、汽车内饰、永久性或可逆的紧固件以及用于工业、商业、医疗或军事设施的装置和器件。在一个方面中，本专利技术总体地涉及一种可剥离的表面粘合装置。该装置包括粘合垫和连接至粘合垫的系接(tether)组件。该粘合垫包括：具有高面内硬度的平面背衬层；和在至少一侧上具有用于粘附目标表面的粘合表面的弹性材料平面层，其中在至少与所述粘合表面相反的侧上，将所述弹性材料浸渍到所述背衬层上。在某些优选实施方式中，该装置还包含用于承重的支撑组件。该支撑组件可连接到系接组件，用于将物体连接到所述装置。在另一个方面中，本专利技术总体地涉及一种可剥离的表面粘合装置。该装置包括：包含弹性材料以及在一侧上具有用于粘合到目标表面上的粘合表面和另一侧上具有高面内硬度背衬层的平面层，其中所述弹性材料浸渍到织物背衬层中；和可连接到所述背衬层的支撑组件，用于将物体连接至装置。背衬层的一部分延伸超出弹性材料层，以形成未浸渍有弹性材料的背衬层区域，并且支撑组件部件在背衬层未浸渍有弹性材料的区域连接至所述背衬层。在再另一个方面中，本专利技术总体地涉及一种可剥离、可再使用的表面粘合装置。该装置包括粘合垫，该粘合垫具有弹性材料的平面层，其在一侧上具有用于粘合至目标表面的粘合表面；和具有高面内硬度的平面背衬层，其中所述背衬层在与光滑粘合表面相反的侧上浸渍至弹性材料层上。该装置还包括基本上在粘合垫的中心处连接到粘合垫的系接组件，并且允许调节系接组件和粘合垫之间的角度为约0°至约359°。在再另一个方面中，本专利技术总体地涉及一种可剥离的表面粘合装置。该装置包括粘合垫，其具有弹性材料的平面层，其在用于粘合至目标表面的一侧上具有在显微镜下光滑或图案化的粘合表面；和具有高面内硬度的平面背衬层，其中背衬层在与光滑粘合表面相反的侧上浸渍到弹性材料层上。该装置还包括连接至粘合垫的系接组件；和用于承重的支撑组件。支撑组件可连接至系接组件，用于将物体连接至装置。在再另一个方面中，本专利技术总体地涉及一种用于在表面上可剥离地支撑重量的方法。该方法包括：(a)提供可剥离的表面粘合装置，该装置具有粘合垫，其包含在用于粘合至目标表面的一侧上具有在显微镜下光滑的粘合表面的弹性材料的平面层；和具有高面内硬度的平面织物背衬层，其中在与光滑表面相反的侧上，织物背衬层浸渍到弹性材料层上；连接至粘合垫的织物系接组件；以及可连接至织物系接组件的用于承重的支撑组本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可剥离的表面粘合装置，其包含：粘合垫，其包含：平面背衬层；弹性材料的平面层，其在至少一侧上具有用于粘合至目标表面的粘合表面，其中与所述粘合表面相反的弹性材料的平面层的一侧被施加到背衬层上，并且其中所述背衬层具有比弹性材料的平面层更高的面内硬度。

【技术特征摘要】
2010.10.21 US 61/405,5441.一种可剥离的表面粘合装置，其包含：粘合垫，其包含：平面背衬层；弹性材料的平面层，其在至少一侧上具有用于粘合至目标表面的粘合表面，其中与所述粘合表面相反的弹性材料的平面层的一侧被施加到背衬层上，并且其中所述背衬层具有比弹性材料的平面层更高的面内硬度。2.权利要求1的可剥离的表面粘合装置，其中所述弹性材料的平面层包含两个或更多个分开的较小的弹性材料层单元。3.权利要求1的可剥离的表面粘合装置，进一步包含连接至粘合垫的背衬层的并且从粘合垫的背衬层延伸的柔性系接组件。4.权利要求3的可剥离的表面粘合装置，其中所述系接组件和粘合垫之间的角度是可调节的。5.权利要求3的可剥离的表面粘合装置，进一步包含连接至所述系接组件的用于将物体连接至所述装置的支撑组件。6.一种方法，包含：连接柔性系接组件至权利要求1-2任一项所述的可剥离的表面粘合装置的粘合垫。7.一种制备可剥离的表面粘合装置的方法，其包括：施加弹性材料至平面背衬层；固化所述弹性材料以形成具有施加到所述平面背衬层的弹性材料的平面层的粘合垫，其中所述背衬层具有比弹性平...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·J·克罗斯比，M·巴特利特，A·B·克罗尔，D·R·金，
申请(专利权)人：马萨诸塞州大学，
类型：发明
国别省市：美国;US