(57)【要約】  本発明は、乾燥接着に適しており、接着パラメーターにおいて異なる少なくとも２つの面を有する物品に関する。物品を適切に構造化することにより、また適宜、適切な接触圧力と組み合わせることにより、これらの面に接触した表面の剥離を選択的に制御することが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの表面上の各々に、乾燥接着可能な面を有する物品であって、この２つの面が少なくとも１つの接着パラメーターにおいて異なることを特徴とする、物品。
【請求項２】
前記面の少なくとも１つが、垂直突起を含む構造を有することを特徴とする、請求項１に記載の物品。
【請求項３】
両方の面が、垂直突起を含む構造を有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の物品。
【請求項４】
前記２つの面の接着力が異なることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の物品。
【請求項５】
前記２つの面が、構造及び／又は弾性率において異なることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の物品。
【請求項６】
少なくとも１つの面が、オイラー座屈又は剪断荷重によって接着力が減少し得る構造を有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の物品。
【請求項７】
オイラー座屈又は剪断荷重後に得られる接着力は、他方の面の接着力よりも小さいことを特徴とする、請求項６に記載の物品。
【請求項８】
以下の工程：
（ａ）前記第１の面と第１の表面とを接触させ、前記第２の面と第２の表面とを接触させる工程と、
（ｂ）前記２つの表面の一方が脱離するまで、これら表面のうち少なくとも一方を前記物品から引き離す工程と、
を含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の物品を選択的に接着する方法。
【請求項９】
前記面の少なくとも１つが構造を有しており、前記表面を引き離す前に、前記構造の１つに対して十分な接触圧力をかけることによってオイラー座屈を引き起こすことを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乾燥接着可能な少なくとも１つの面をそれぞれ有する少なくとも２つの表面を有する物品と、このような物品との切替可能な接着方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
２つの物品間の分子接着は、繊維状表面構造によって強化又は制御することができ、この原理はヤモリ効果として知られている。構造化されたエラストマー表面を、比較的平坦な表面に対して、或る押圧力で押し付けると、ファンデルワールス相互作用を起こすことができる。可逆接着、すなわち、接着と脱離とを意図的に切り替えることができることは、自然界でも知られている。ところが、ヤモリは自らの剛毛を「剥がす」ことによって脱離を達成するが、これは技術構造にとっては可能ではないことが多く、通常は、剪断接着、すなわち、基材表面／物品表面方向の接着に用いることが意図される場合にのみ好都合である。いわゆる垂直接着、すなわち、物品表面に垂直な接着力の場合には、脱離は別の方法で開始する必要がある。
【０００３】
ここで、接着の強さだけでなく、脱離の仕方も、表面上の乾燥接着構造体の構造によって制御することができる。これにより、垂直な接着結合に対して、接着力を意図的に制御することができる。
【０００４】
このような構造は、特に、或る表面に対して物品を可逆的に固定する必要のある用途において、利点を提供することができる。
【０００５】
円柱状接着構造、すなわち、複数の円柱状突起からなる構造であって、これら円柱状突起の端面が表面との接着のための接触領域を成す構造を使用する場合、脱離は、概して、その表面との接触領域が外部からの影響で減少することによって引き起こされる。
【０００６】
接触領域の減少は、圧縮荷重をかけることで突起に座屈が生じることによって引き起こされ得ることが知られている。十分な圧縮荷重を加えると、弾性不安定により突起に座屈が生じる。これは、オイラー座屈とも言われ、その限界力は以下の式で表される。
Ｆ＝（ｎπ／Ｌ）２ＥＩ
式中、Ｅは弾性率であり、Ｉは断面二次モーメントであり、Ｌは突起の長さ（高さ）であり、ｎは突起の機械的圧着に依存する仮因子である。円筒構造における断面二次モーメントはＩ＝πｄ４／６４である。これにより、長いか、直径が小さいか、又は弾性率が低い突起は、短いか、直径が大きいか、又は弾性率が高い突起よりも、小さい力で座屈するという関係が生じる。
【０００７】
特に、小さな物品を取り扱う場合に、従来の保持装置では限界がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が取り組む課題は、物品の選択的な取り扱い、特に意図的な脱離を可能にする構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題は、独立項の特徴を有する発明によって達成される。これらの発明の有利な発展は、従属項において特徴付けられる。全ての請求項における文言は、引用することにより本明細書の内容をなす。これらの発明は、全ての好都合な、特に、言及された独立項及び／又は従属項の全ての組み合わせも含む。
【００１０】
上記課題は、少なくとも２つの表面上の各々に、乾燥接着可能な面を有する物品であって、この２つの面が少なくとも１つの接着パラメーターにおいて異なる、物品によって達成される。
【００１１】
上記面は、垂直接着に基づいて接着する面であることが好ましく、特に、垂直突起に基づく構造を有する面である。
【００１２】
上記面の少なくとも１つが、垂直突起を含む構造を有することが好ましく、両方の面が、垂直突起を含む構造を有することが特に好ましい。
【００１３】
乾燥接着のための上記面は、上記物品の異なる側に配置することが好ましい。好ましい配置としては、用途にもよるが、各面が個々に接触し得るような配置が挙げられる。特に、上記面の少なくとも２つを、上記物品の異なる側面に配置する。本明細書では、２つの面は、互いに平行に対向して位置してもよく、角度を成してもよい。角度を成す場合、６０°未満、特に３０°未満の鋭角であることが好ましい。側面としては、互いに平行な側面が好ましい。上記面は、凹形又は凸形に湾曲していてもよい。これは、用途に応じて変えることができる。
【００１４】
上記接着パラメーターとは、上記構造によって生じる接着力だけではなく、その構造を脱離するために加える力も含むと理解される。よって、例えば、様々な条件下でオイラー座屈を生じさせることによって、上記構造を脱離することができる。オイラー座屈が生じると、高い接触圧力下で構造が圧縮されることによって、接着力が低下し、より小さな引張力で構造が表面から剥離されることになる。よって、このような構造は、接触圧力によって、２つの異なる接着力を有している。オイラー座屈の生じる接触圧力を超えない場合は、接着力は通常高い、すなわち、表面は構造に強く接着している。接触圧力が、オイラー座屈を生じる値を超えると、構造の接着力が大幅に低下し、はるかに小さい引張力で脱離することができる。
【００１５】
突起を有する構造を、別の構造変形によって脱離することも可能である。これは、例えば、接着面に対して平行に剪断荷重をかけることによって達成することができる。突起は、その曲げ剛性（Ｅ＊Ｉ）に応じて変形する。その結果、接着力が同様に低下し、構造が脱離する。本明細書で重要なのは、接着結合の剪断強度ではなく、構造変形によって接着力の低下が生じるということである。容易に曲がる構造は、このメカニズムによって、容易に脱離可能である。表面に平行な任意の動きによって剪断荷重をかけることができる。これは、直線状の動きであっても、回転であってもよい。剪断荷重による脱離の利点は、オイラー座屈を引き起こす場合と異なり、接着面に対して垂直な圧力をかける必要がないことである。しかし、このような接着接続は、剪断力の影響を受けやすい。そのため、上記２つの面は、脱離に必要な力、すなわち、脱離のためのオイラー座屈又は剪断荷重を生じる接触圧力において異なっていてもよい。
【００１６】
本発明による物品の場合、上記２つの面の接着力は、一方の面の垂直接着による接着力が他方の面の垂直接着による接着力よりも高くなるように制御されることが好ましい。その結果、物品の２つの面が２つの表面と接触する際に、より接着力の小さい面が優先的に再度脱離する。脱離の際、存在する接着力は、例えば、オイラー座屈又は剪断荷重を引き起こすことによって低下させることができる。
【００１７】
少なくとも１つの面の構造は、より大きな接触圧力によって、オイラー座屈によってこの構造を剥離することができるように選択されることが好ましい。オイラー座屈が生じた後も存在する接着力は、他方の構造の接着力よりも小さいことが好ましい。その結果、オイラー座屈を引き起こすことによって、上記面を優先的に脱離することができる。
【００１８】
好ましい実施の形態においては、より高い接着力を有する構造は、オイラー座屈を引き起こすための接触圧力がより小さい構造である。
【００１９】
剪断荷重を介した脱離にも同じことが当てはまる。剪断荷重をかけた後、その面の接着力は、他方の面の接着力よりも小さくなることが好ましい。その結果、当該面が優先的に脱離する。本明細書では、オイラー座屈を介した脱離が好ましい。
【００２０】
接着力は、２つの面の接着に利用できる表面、好ましくは当該面上に存在する突起によっても影響され得る。本明細書では、同じ荷重分布を有する総座屈（オイラー座屈）力は、下記式に従って突起の数によって直線的に増減する。
Ｆ＝Ｎ（ｎπ／Ｌ）２ＥＩ
式中、Ｎは突起の数である。構造は突起を１つだけ有していればよいが、本発明による構造は、少なくとも１０個、特に好ましくは少なくとも２０個、特に少なくとも５０個の突起を有することが好ましい。
【００２１】
上記構造は、複数の突起（柱状部）を有し、これら突起の各々は、少なくとも軸部と、表面から離れる方向に向いた端面とを有する構造であることが好ましい。突起は、この端面によって、当該突起の接着目標である表面と接触する。
【００２２】
端面の垂直高さは、突起が配置された表面からの端面の距離であると理解される。
【００２３】
本発明の好ましい実施の形態においては、本発明の各構造の突起は円柱状に設計される。これは、突起が、好ましくは表面に対して垂直に形成され、軸部と端面とを有するものであることを意味する。ここで、軸部と端面は、所望の断面であればいかなる断面（例えば、円形、楕円、長方形、正方形、ひし形、六角形、五角形等）を有してもよい。
【００２４】
突起の基部に対して端面を垂直幾何投影すると、基部と重複領域が形成されるが、この重複領域と、上記端面に対して当該重複領域を垂直幾何投影したものとをつないでできる物体が、完全に当該突起内に存在するように、突起が形成されることが好ましい。本発明の好ましい実施の形態においては、重複領域は、基部の少なくとも５０％、好ましくは基部の少なくとも７０％を占め、基部全体を占めることが特に好ましい。よって、突起は傾斜していないことが好ましい。
【００２５】
好ましい実施の形態においては、端面は、基部及び表面に対して平行に向いている。端面が表面に対して平行に向いておらず、様々な垂直高さを有する場合は、端面の平均垂直高さを、突起の垂直高さとする。
【００２６】
１つの実施の形態においては、突起の端面は、基部よりも大きい。
【００２７】
本発明の好ましい実施の形態においては、突起の軸部は、その平均直径に対して、高さと直径とのアスペクト比が、０．２〜１００であり、好ましくは０．５〜２０であり、特に好ましくは２〜５である。構造の少なくとも１つに対するアスペクト比は、或る接触圧力でオイラー座屈による脱離が可能となるように、その構造及び材料に応じて選択することが好ましい。本明細書では、アスペクト比は、３〜２０、特に３〜１０、更に特に５〜１０であることも好ましい。
【００２８】
本明細書で、平均直径とは、対応する突起の断面と同じ面積を有する円の直径であり、突起の全高さで平均化された直径であると理解される。
【００２９】
突起は端面が広がっている、いわゆるマッシュルーム構造を有することができる。
【００３０】
好ましい実施の形態においては、突起は端面が広がっていない。
【００３１】
突起の端面は、その表面を大きくするためにそれ自体を構造化することができる。この場合、端面の平均垂直高さを、突起の垂直高さとする。
【００３２】
好ましい実施の形態においては、全ての突起の垂直高さは、１μｍ〜１０ｍｍ、好ましくは１μｍ〜５ｍｍ、特に１μｍ〜２ｍｍの範囲であり、１０μｍ〜２ｍｍの範囲であることが好ましい。
【００３３】
好ましい実施の形態においては、基部は、面積の点で、０．１μｍ〜５ｍｍ、好ましくは０．１μｍ〜２ｍｍ、特に好ましくは１μｍ〜５００μｍ、更に特に好ましくは１μｍ〜１００μｍの直径を有する円に対応する。１つの実施の形態においては、基部は、０．３μｍ〜２ｍｍ、好ましくは１μｍ〜１００μｍの直径を有する円である。
【００３４】
軸部の平均直径は、好ましくは０．１μｍ〜５ｍｍであり、好ましくは０．１μｍ〜２ｍｍであり、特に好ましくは１μｍ〜１００μｍである。高さと平均直径は、好ましいアスペクト比に対応するように変えることが好ましい。
【００３５】
好ましい実施の形態においては、広がった端面の場合には、突起の端面の表面は、突起の基部の面積に対して、少なくとも１．０１倍、好ましくは少なくとも１．５倍の大きさを有する。例えば１．０１倍〜２０倍、又は例えば１．０５倍〜２倍の大きさとすることができる。
【００３６】
更なる実施の形態においては、端面は、基部よりも５％〜１００％大きく、特に好ましくは１０％〜５０％大きい。
【００３７】
突起の端面を広げるとは、かかる突起がその端面領域において拡張していることを意味する。この拡張部は、有効領域における直径の拡張とも関係しているが、端面の直前の部分と端面自体だけと関係していることが好ましい。これは、すなわち、端部において或る直径を有する突起の上に厚さの薄い扁平体を備えた、例えば、円筒の上にディスクを載せた形状であると説明することができる。本明細書では、拡張部は、円錐ケーシング形状を有することもでき、その結果、拡張部は端面に向かって広がっている。本明細書では、突起の全垂直高さに対して、拡張部は、垂直高さの最大２０％、好ましくは最大１０％、特に最大２％に関わる。よって、拡張部を除いた直径を、オイラー座屈に関係する直径として使用する。
【００３８】
好ましい実施の形態においては、２つの突起間の距離は、２ｍｍ未満であり、特に１ｍｍ未満である。
【００３９】
突起は、規則的なパターンで周期的に配置されることが好ましい。
【００４０】
突起の弾性率は、好ましくは５０ｋＰａ〜３ＧＰａである。弾性率は、好ましくは５０ｋＰａ〜５ＧＰａであり、特に１００ｋＰａ〜１ＧＰａであり、特に好ましくは５００ｋＰａ〜１００ＭＰａである。特に高い又は低い弾性率が有利であるかどうかは、対応する構造がオイラー座屈に適するよう意図されているかどうかにも依存し得る。
【００４１】
対向する面の構造は、少なくとも、オイラー座屈を引き起こすのに必要な接触圧力において異なることが好ましい。対向する面の構造は、構造、特に、突起の数、直径及び／又は高さ、及び弾性率から選ばれる性質の少なくとも１つにおいて異なることが好ましい。これにより、オイラー座屈に必要な接触圧力が変動することにもつながる。用途に応じて異なる性質を変えることができる。
【００４２】
対向する面の構造が、同じ直径と高さを有する場合、座屈が生じるのに必要な力が十分異なるように、例えば、その弾性率の比は、２超、好ましくは５超であることが好ましい。
【００４３】
オイラー座屈を引き起こすのに必要な接触圧力は、少なくとも２倍、好ましくは少なくとも５倍異なることが好ましい。
【００４４】
当業者であれば、要件に応じて、突起の材料を自由に選択することができる。突起は、例えば、以下の材料：エポキシ系及び／又はシリコーン系エラストマー、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）、ポリウレタン、エポキシ樹脂、アクリレート系、メタクリレート系、ホモポリマー及びコポリマーとしてのポリアクリレート、ホモポリマー及びコポリマーとしてのポリメタクリレート（ＰＭＭＡ、アクリトニトリル／メチルメタクリレート（ＡＭＭＡ））、ポリウレタン（メタ）アクリレート、シリコーン、シリコーン樹脂、Ｒゴム（天然ゴム（ＮＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ））、Ｍゴム（エテン−プロペンゴム（ＥＰＭ）、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＤＭ））等のゴム、不飽和ポリエステル樹脂、ホルムアルデヒド樹脂、ビニルエステル樹脂、ホモポリマー又はコポリマーとしてのポリエチレン、並びに、これらの材料の混合物及びコポリマーを含むことができる。また、ＥＵ（２０１１年１月１４日（２０１１年１月１５日発行）の欧州委員会規則Ｎｏ．１０／２０１１に準拠）又はＦＤＡによって、包装分野、薬剤分野、及び食品分野における使用が許容されたエラストマー、又は、ＰＶＤ及びＣＶＤプロセス技術による無シリコンーンＵＶ硬化性樹脂も好ましい。本明細書では、ポリウレタン（メタ）アクリレートとは、ポリウレタンメタクリレート、ポリウレタンアクリレート、及びこれらの混合物及び／又はコポリマーを表す。
【００４５】
好ましくは、異なるポリマーに基づいてもよい熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）、例えば、熱可塑性コポリアミド（ＴＰＡ）、熱可塑性ポリエステルエラストマー／熱可塑性コポリエステル（ＴＰＥ）、オレフィンに基づく熱可塑性エラストマー（ＴＰＯ）、一次ＰＰ／ＥＰＤＭ（ＰＰ：ポリプロピレン）、ＳＢＳ、ＳＥＢＳ、ＳＥＰＳ、ＳＥＥＰＳ、及びＭＢＳ等のスチレンブロックコポリマー（ＴＰＳ）、又は、ウレタンに基づく熱可塑性エラストマー（ＴＰＵ）、例えば、Ｅｌａｓｔｏｌｌａｎ、Ｄｅｓｍｏｐａｎ、Ｔｅｘｉｎ、又はＵｔｅｃｈｌｌａｎ、及び、熱可塑性加硫物（ＴＰＶ）である。
【００４６】
好ましくは、エポキシ系及び／又はシリコーン系エラストマー、ポリウレタン（メタ）アクリレート、ポリウレタン、シリコーン、シリコーン樹脂（ＵＶ硬化性ＰＤＭＳ等）、熱可塑性ウレタン（ＴＰＵ）、ポリウレタン（メタ）アクリレート、又はゴム（ＥＰＭ、ＥＰＤＭ等）である。
【００４７】
好ましい実施の形態においては、構造は、突起を配置するバッキング層も有する。この層は、突起と同じ材料からなることが好ましい。
【００４８】
物品自体は、所望の材料であれば、いかなる材料からも製造することができる。その表面には、少なくとも２つの構造が配置される。
【００４９】
対向する２つの構造は、物品の互いに平行な側面上に配置されることが好ましい。これら２つの構造は、各々、物品の側面の５０％超を被覆することが好ましく、７０％超を被覆することが好ましい。
【００５０】
好ましい実施の形態においては、２つの側面間の距離は、構造によって被覆される２つの表面のうちの最小直径よりも小さい。ここで、最小直径と距離との比は、少なくとも２：１であることが好ましい。
【００５１】
本発明の更なる実施の形態においては、物品は、その両側の各々において上述の構造の１つを有する接着パッドである。
【００５２】
両構造は、各々、扁平体の表側及び裏側に配置されることが好ましい。ここで、扁平体は、少なくとも０．１ｍｍ、好ましくは少なくとも０．２ｍｍ、特に少なくとも０．５ｍｍの厚さを有することが好ましい。所望の用途に応じて、最大厚さは２ｃｍまで、好ましくは１ｃｍまで、特に６ｍｍまでとすることができる。
【００５３】
扁平体では、その上に配置された２つの構造が分離されていることが好ましく、その結果、一方の構造に生じたオイラー座屈は、他方の構造には作用しない。これは、例えば、扁平体の厚さ及び／又はその弾性率によって達成することができる。例えば、１００倍超の高い弾性率を有する材料から形成される板、例えば、プラスチック又は金属から形成される板の両側に２つの構造を配置することができる。
【００５４】
また、本発明は、本発明による物品の選択的接着方法に関する。
【００５５】
以下、方法の個々の工程について詳細に説明する。これら工程は、特定の順序で行う必要は必ずしもなく、以下で説明する方法は、言及しない工程を更に含むこともできる。
【００５６】
第１の工程において、第１の面と第１の表面とを接触させ、第２の面と第２の表面とを接触させる。面の全体を接触させる必要はなく、接着に足りる領域を接触させる。よって、面の一部のみを接触させることも可能である。
【００５７】
適切な場合には、接着力を高めるために押圧して接触させることができるが、オイラー座屈を引き起こさないようにする。
【００５８】
２つの接触表面は、同じサイズを有する必要はない。例えば、１つの面に対して同時に複数の物品を接着により付着させることを目的とする場合は、当該１つの面に対して、同時に複数の表面を接触させることも可能である。
【００５９】
その接触の結果、その面と接触した各々の表面との間に接着力が生じる。
【００６０】
接触は、面と表面に対して垂直な方向に行うことが好ましい。
【００６１】
面と表面との間の接着力の主成分は、その面と表面に対して垂直である（垂直接着）ことが好ましい。
【００６２】
脱離する目的で、２つの表面のうち一方が物品から脱離するまで、これら接触表面のうち少なくとも一方を物品から引き離す。接触面に対して垂直に引き離すことが好ましい。表面の一方のみを動かすことによって、引き離すこともできる。
【００６３】
好ましい実施の形態においては、表面を引き離す前に、構造の１つに対して、その構造に十分な接触圧力をかけることによって、オイラー座屈を追加的に引き起こす。その結果、これらの面の接着力は大幅に低下し、その面に接触した表面が優先的に脱離することになる。
【００６４】
２つの面、すなわち、その構造を適切に選択することにより、２つの表面のうちどちらを脱離させるかを、脱離の前にかける接触圧力を介して制御することができる。
【００６５】
その結果、例えば、小さな品物の取り扱いを大幅に簡略化することができる。よって、例えば、本発明による物品を、接着パッドとして構成することができる。プランジャー又はグリッパーを第１の表面に接触させることにより、本発明による物品をランジャー又はグリッパーに接着させる。これにより、物品の他方の面に今度は品物を接触させることができる。品物に対する接着力がプランジャー又はグリッパーに対する接着力より大きい場合は、品物を簡便に受け取って置くことができる。本発明による物品をプランジャー又はグリッパーから脱離するために、プランジャー又はグリッパーとの接触面にオイラー座屈が生じるように、より高い接触圧力をかけることができる。
【００６６】
他の実施の形態においては、品物を保持するのにオイラー座屈を用いることができる。よって、本発明による物品は、様々なプランジャー又はグリッパーが受け取る１つ以上の品物に接着させることができる。品物に対する乾燥接着結合は、プランジャー又はグリッパーに対する結合よりも強い。高い接触圧力と、それにより引き起こされるオイラー座屈によってのみ、本発明による物品から品物が脱離する。
【００６７】
従属項と合わせて、好ましい例示的な実施形態についての以下の説明から、更なる詳細と特徴が明らかになるだろう。本明細書では、各特徴は、そのままで、又は、複数を互いに組み合わせて実現され得る。上記課題を達成する可能性は、例示的な実施形態のみに限定されるものではない。よって、例えば、範囲の表示は常に、全ての言及されない中間値と、全ての考えられる部分区間を含む。
【００６８】
例示的な実施形態を概略的に図に示す。本明細書での個々の図面における同一の参照符号は、同一若しくは機能的に同一の要素を示すか、又は、機能の点で互いに対応する要素を示す。具体例には、以下の通りである。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】突起の高さ（長さ）（実施例１）、直径（実施例２）、又は弾性率（実施例３）において異なる対向する構造を有する物品を模式的に示す図である。Ｄ１＝０．８ｍｍ、Ｄ２＝０．４ｍｍ、Ｌ１＝Ｌ２＝１．６ｍｍ、Ｅ１＝Ｅ２＝２ＭＰａである実施例２による２つの構造を有する物品の側面図を下部に示す。
【図２】図１に示す構造に対する荷重下及び荷重解放下（距離）での測定力を示すグラフである。
【図３】両面可逆接着構造の製造を概略的に示す図である。
【図４】接着力を侵入深さの関数として求める測定装置を示す図である。
【図５】本発明による物品の脱離の制御を示す写真である。
【図６】接着力を図１の実施例１による構造の関数として示すグラフである。
【図７】接着力を図１の実施例２による構造の関数として示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００７０】
図１の上部領域に、２つの対向する構造を有する物品の様々な実施例を示す。この２つの対向する構造は、円柱状突起を有しており、これら円柱状突起は各々わずかに広がった端面（マッシュルーム）を有している。実施例１においては、構造は、その突起の高さにおいて異なる（Ｌ１とＬ２は等しくない）。実施例２においては、突起の直径が異なっている（Ｄ１とＤ２は等しくない）。実施例３においては、構造の弾性率が異なっている（Ｅ１とＥ２は等しくない）。これらの相違により、接着力が異なるだけでなく、特に、構造において異なる力でオイラー座屈が生じることになる。
【００７１】
図２に、図１（の下部）に示す物品の様々な荷重下での挙動を示す。この目的のため、物品の２つの構造を表面と接触させる。ここで、外部圧力（接触圧力）を、接触面と垂直に物品にかけると、上記２つの構造は圧縮される（距離は負）。ここで、圧力を再度低下させる、すなわち、両接触表面又はこれら接触表面の一方を物品から引き離すことにより、物品が脱離するまでの接着力（図２中の「引張力」）を測定することができる。どちらの構造が脱離するかは、その接着力に依存する。図２中、この挙動を実線で示す。
【００７２】
押圧の際に、その圧力がオイラー座屈を生じる限界を超えると、弾性座屈が起こり、これにより、座屈構造において、当該構造と接触している表面との接触面の減少が起こる。表面が脱離する際に、測定力の低下が起こる。ここで、加える力は大幅に小さくなり、大幅に小さい力で表面を脱離することができる。ここで、オイラー座屈が生じた方の構造が剥離される。
【００７３】
図３に、両面接着構造を製造する１つの可能性を示す。未架橋の液状ポリマー（プレポリマー）を、マルチパート金型に注入する。金型は、接着構造のテンプレート（ネガ型）となるインサートを含む。架橋後、両面接着構造を金型から取り出す。
【００７４】
図４に、侵入深さに応じて接着力を求める測定装置を示す。接着力は、両側において、ガラス基板に対して測定する。接着表面を基板表面の方に向けるための傾斜台に、ガラス基板（下側）を取り付ける。測定中、上側の基板を、接触させ、所定の侵入深さまで押圧する。ここで、押圧力（圧縮力）を記録する。押圧後、基板を引き上げて接着力（引張力）を求める。
【００７５】
図５に、この原理がどのくらい図１の物品に対して使用できるかを示す。図１の実施例１による構造、すなわち、両側の突起が高さにおいて異なる構造を用いる。この２つの構造を接触させる際、接触圧力（侵入深さとも言う）を用いて、２つの構造のうちどちらに（同一の接触表面との）脱離が起こるかを制御することができる。オイラー座屈を引き起こさない接触圧力の場合（図５の左側の列）、小さい接着力を有する構造が、引き離す際に脱離する。下の写真から、物品の上側の構造が剥離されたことがわかる。短い突起を有するのもこの側である。これに対して、構造の一方においてオイラー座屈を引き起こす接触圧力を選択すると、この構造の接着力は大幅に低下し、これにより、この構造が優先的に脱離する（図５の右側の列）。
【００７６】
図６に、図１の実施例１による物品に対して得られた測定値を示す。接着力は、侵入深さに応じて測定した。侵入深さが小さい場合には、両面構造は接着性があり、侵入深さが大きい場合には、接着性が低くなる。侵入深さの増加に伴い、基板からの脱離は第１の側（黒四角）から第２の側（白四角）へと移っていく。四角は実験データに対応している。点線は、接着性及び低接着性領域での漸近接着力値を求めるためのフィッティングシグモイド関数に対応している。
【００７７】
図７に、図１の実施例２による物品に対して得られた測定値を示す。接着力は、侵入深さに応じて測定した。侵入深さが小さい場合には、両面構造は接着性があり、侵入深さが大きい場合には、接着性が低くなる。侵入深さの増加に伴い、基板からの脱離は第１の側（黒四角）から第２の側（白四角）へと移っていく。四角は実験データに対応している。点線は、接着性及び低接着性領域での漸近接着力値を求めるためのフィッティングシグモイド関数に対応している。
【００７８】
検討した全ての構造タイプの切替効率を表１にまとめる。両領域（接着性及び低接着性領域）での接着引張力σｐ，ｉを、漸近接着力Ｆｐ，ｉ（図６及び図７参照）及び接触面積Ａから以下の通り計算した：σｐ，ｉ＝Ｆｐ，ｉ／Ａ。
【００７９】
効率Ｓは、Ｓ＝１−σｐ，Ｋ／σｐ，０（式中、σｐ，０は座屈のない場合（侵入深さが小さい場合）の接着引張力であり、σｐ，Ｋは構造に座屈が生じた後（侵入深さが大きい場合）の接着引張力である）から得られる。Ｓは、０〜１の間で変動し得る。ここで、０は切替挙動がないことを示し、１は切替効率が最大であることを示す。表１に示す結果から、全ての両面接着構造が０．５超の効率を有しており、いくつかの例示的な実施形態においては、Ｓ≒０．８と非常に高い切替効率を有していることがわかる。２つの切替構造の間の層の厚さは、実施例において、切替効率に小さな影響しか及ぼさない。
【００８０】
０．５超、特に０．７超の切替効率を有する系が好ましい。
【００８１】
【表１】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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