專利名稱：桿式扣件的冠狀頂成形方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明的目的是有頭桿式扣件的冠狀頂成形方法和裝置，更具體地說是控制壓區(qū)輪廓和增加壓區(qū)長度的方法和裝置。
本發(fā)明的現(xiàn)有技術各種與其它制品相互咬合并可以解開的扣件已經(jīng)廣泛地用作低成本的服裝扣件，例如用在一次性尿布上的扣件。一類有頭的桿式扣件是鉤環(huán)式扣件的鉤頭部分。雖然鉤環(huán)式扣件的鉤頭部分通常被設計成與環(huán)帶咬合，但該鉤頭部分本身就可以扣緊容易被鉤頭穿透的織物而且可以解開。另一類特別適合這個目的的有頭桿式扣件是蘑菇頭桿式扣件，諸如購自Minnesota Mining &Manufacturing Company of St.Paul，Minnesota的產(chǎn)品，該產(chǎn)品的牌號是XMH-4152。蘑菇頭桿式扣件可以設計成可松脫地扣緊于粗麻布毛圈織物(Terric cloth)和經(jīng)編織物上。
桿式扣件的形成方法通常是將末梢從背襯層伸出的聚合物桿制成冠狀頂?？梢砸罁?jù)各種技術制備包含聚合物桿的母體基料，例如在美國專利第4,290,174號(授權給Kalleberg)、美國專利申請第08/048,874號(申請人Miller)以及題為“Mushroom-Type Hook Strip for a Mechanical Fastener”的國際專利申請WO94/23610中所揭示的那些技術。


圖1和圖3是兩種在從母體基料向上突起的桿的頂端形成冠狀頂?shù)耐ㄓ梅椒ǖ氖疽鈭D。在圖1的實施方案中，將母體基料20送過兩個砑光輥22和24之間的壓區(qū)間隙21。熱砑光輥22接觸從背襯30向上突起的桿28的頂端26的預定部分。熱砑光輥22的溫度保持在某個溫度下，該溫度將在壓區(qū)21中使頂端26在機械壓力作用下迅速變形。
頂端26保持在這個溫度下將使桿28熔融并且失去分子取向。在這種接觸期間和/或在隨后的冷卻期間，頭部32在頂端26上形成。頭部32可以呈各種各樣的形狀，例如蘑菇頭形的、傘形的、釘頭形的、高爾夫球座形的以及J形的。蘑菇頭形的頭部通常具有扁平的或稍微向上突起的表面，而且該頭部的最大橫截面大于頭部下面的桿的直徑(見圖8A和圖8B)。
雖然可能有一部分熱量通過對流傳遞給聚合物桿，但是一般的說冠狀頂成形機理是一種隨時間-溫度-壓力變化的現(xiàn)象。在實踐中，桿28的高度和冠狀頂成形后桿32的高度都借助產(chǎn)品設計確定的。輥22的溫度上限通常被限于某個溫度，在這個溫度下桿28的聚合物將粘附到輥上。
圖2說明在常規(guī)的砑光系統(tǒng)中冠狀頂成形表面34(見圖1)的尺寸。在圖2中，R是熱輥的半徑，X是母體基料20形成冠狀頂?shù)木嚯x，t2是冠狀頂成形后桿32的高度，t1是桿28的高度。對于典型的產(chǎn)品，t2大約為0.51mm，而t1大約為0.74mm。利用下式，對于直徑45.7cm(18英寸)的砑光輥，冠狀頂成形表面即距離34大約是7.2mm。X=2πR360[cos-1[d-t12R]]]]>
圖3是用于形成有頭桿42的一種替代方法和裝置。母體基料20的定位致使加熱板40位于桿28的上方。加熱板40給桿28的頂端26附近的空氣加熱，借助對流使頂端軟化。于是桿端變形成半球形的頭部42。為了實現(xiàn)頂端26的受控變形，加熱板的工作溫度受構成桿28的聚合物限制。此外，控制頭部42形狀的能力也是有限的。
本發(fā)明的概述本發(fā)明的目的是有頭桿式扣件的冠狀頂成形方法和裝置。本發(fā)明的方法和裝置控制壓區(qū)輪廓并且增加壓區(qū)長度。
在本發(fā)明中有頭桿式扣件的冠狀頂成形方法包括提供有背襯的母體基料，其中所述母體基料有后表面、前表面和大量的末梢從背襯前表面突起的聚合物桿。將加熱零件對著支撐表面定位，以便形成具有可變壓區(qū)長度的可變壓區(qū)。支撐表面的形狀通常與加熱零件的輪廓線一致。沿著可變壓區(qū)的長度方向輸送母體基料，將聚合物桿壓縮地夾在加熱零件和支撐表面之間，致使聚合物桿頂端發(fā)生變形。
采用本發(fā)明的加熱零件和支撐表面可以構成各種各樣的壓區(qū)輪廓。壓區(qū)間隙可以沿著可變壓區(qū)長度遞減。壓區(qū)間隙可以沿著可變壓區(qū)長度具有基本不變的遞減率。壓區(qū)間隙可以在壓區(qū)入口附近遞減得比在壓區(qū)出口附近快或者在壓區(qū)出口附近遞減得比在壓區(qū)入口附近快。壓區(qū)間隙可以在壓區(qū)入口附近具有基本不變的遞減率而在壓區(qū)出口附近具有變化的遞增率。壓區(qū)間隙可以沿著一部分可變壓區(qū)長度保持不變而沿著可變壓區(qū)長度的其余部分變化。
彎曲的支撐結構形成具有可變壓區(qū)長度的可變壓區(qū)，其中所述壓區(qū)長度遠遠超過利用一對直徑相當?shù)妮伀@得的壓區(qū)長度。所以，本發(fā)明的支撐結構允許在不改變熱輥直徑的情況下增加可變壓區(qū)的長度。由于一般的說冠狀頂成形是一種隨時間-溫度-壓力變化的現(xiàn)象，所以，就給定的時間、溫度和壓力而論，采用彎曲支撐結構將使母體基料通過可變壓區(qū)的線速度高于采用常規(guī)的雙輥壓區(qū)所能獲得的線速度。熱輥與彎曲支撐結構結合所定義的可變壓區(qū)長度與由一對直徑與該熱輥相同的輥所定義的壓區(qū)長度相比，前者比后者至少長1.25倍，更優(yōu)選至少長1.5倍，最優(yōu)選至少長3.0倍。
本發(fā)明的目的還包括用于母體基料的冠狀頂成形裝置。該母體基料具有大量的末梢從背襯前表面突起的聚合物桿。這種裝置包括加熱零件，該加熱零件與支撐表面對置形成具有可變壓區(qū)長度的可變壓區(qū)。該支撐表面的形狀通常與加熱零件的輪廓線一致。喂料機構沿著可變壓區(qū)長度輸送母體基料通過可變壓區(qū)，將聚合物桿壓縮地夾在熱輥與支撐表面之間，致使聚合物桿的頂端發(fā)生變形。
加熱零件可以是與彎曲支撐表面對置的熱輥。該彎曲的支撐表面優(yōu)選具有與熱輥的曲率半徑基本一致的曲率半徑。該彎曲支撐表面可以通過滑動或旋轉進入與熱輥接合的狀態(tài)。
在替代實施方案中，加熱零件可以是與支撐表面對置的熱傳送帶。支撐表面可以是支承傳送帶。熱傳送帶的形狀可以非必選地借助支承輥或曲線滑板來改變。熱傳送帶和支撐表面定義至少兩個楔形區(qū)。另外，熱傳送帶通常具有平面構型。
本發(fā)明包括移動加熱零件，其移動速度可以大于、小于或等于母體基料通過可變壓區(qū)的線速度。可以在背襯的后表面與支撐表面之間形成低摩擦界面。例如，該低摩擦界面可以是在支撐表面上的流體軸承或低能材料。
聚合物桿的頂端可以變形成各種各樣的形狀，諸如蘑菇形的頭部、J形鉤和傘狀頭部。聚合物桿優(yōu)選基本垂直地從背襯的前表面突起。背襯可以是聚合物薄膜。
正象在文中所用的那樣，可變壓區(qū)指的是由兩個或多個零件形成的壓區(qū)，且所述零件之一不具有圓形橫截面。可變壓區(qū)長度指的是可變壓區(qū)縱向的有效長度。
附圖簡要說明圖1是用現(xiàn)有技術制造有頭桿式扣件的砑光系統(tǒng)。
圖2是確定諸如圖1所揭示的砑光系統(tǒng)的冠狀頂成形表面的示意圖。
圖3是另一種利用現(xiàn)有技術制作有頭桿式扣件的冠狀頂成形系統(tǒng)的示意圖。
圖4是本發(fā)明制造有頭桿式扣件的方法和裝置的示意圖。
圖5是本發(fā)明制造有頭桿式扣件的替代方法和裝置的示意圖。
圖5A是制造有頭桿式扣件的替代方法和裝置的示意圖。
圖5B是制造有頭桿式扣件的第二種替代方法和裝置的示意圖。
圖6是兌現(xiàn)本發(fā)明方法的裝置的側視圖。
圖7是圖6所示裝置的前視圖。
圖8A是按照本發(fā)明制造的理想化的有頭桿式扣件的示意圖。
圖8B是按照本發(fā)明制造的另一種理想化的有頭桿式扣件的示意圖。
圖9是沿著可變壓區(qū)長度數(shù)種間隙輪廓的圖解說明。
圖10是壓區(qū)間隙與桿的高度沿著可變壓區(qū)長度變化的圖解說明。
本發(fā)明的詳細敘述圖4是制造有頭桿式扣件52的冠狀頂成形裝置50的示意圖，其中所述有頭桿式扣件具有眾多大體相同的頭部51。有背襯56的母體基料54被直接引入可變壓區(qū)64，其中所述母體基料有后表面58和大量的末梢從前表面62突起的聚合物桿60。這個可變壓區(qū)64是在熱輥66和彎曲的支撐結構68之間形成的。彎曲的支撐結構68優(yōu)選具有與熱輥66的輪廓(即曲率半徑)基本一致的形狀，以致可以將聚合物桿帶入與熱輥66擠壓接觸。活塞80提供在彎曲支撐結構68與熱輥66之間的壓縮力。依據(jù)熱輥66與支撐結構68的相對位置以及半徑，可以沿著可變壓區(qū)長度65改變壓區(qū)間隙的遞增率或遞減率。
在本發(fā)明中，優(yōu)選的壓區(qū)輪廓具有0.138弧度的平均傾斜角和11.43cm(4.5英寸)的壓區(qū)總長度65。借助改變平均斜率，壓區(qū)的總有效長度可以增加或減少。例如，圖4展示了一個楔形的壓區(qū)入口72，在這里很少或不發(fā)生冠狀頂成形作用。所以，實際上只利用一部分彎曲支撐結構68完成冠狀頂成形。在優(yōu)選的實施方案中，這個部分大約占壓區(qū)總有效長度(8.7cm)的76％。此外，為了特殊應用很容易借助增加彎曲的支撐結構68的長度來增加可變壓區(qū)長度65。
熱輥66的直徑為20.32cm(8.0英寸)。為了用雙輥壓區(qū)系統(tǒng)(諸如圖1的輥22，24)獲得11.43cm的壓區(qū)長度，將需要有大約115.4m(375英尺)直徑的輥。熱輥66與彎曲支撐表面68結合所定義的壓區(qū)長度65比一對直徑與熱輥相同的輥所定義的壓區(qū)長度優(yōu)選長至少1.25倍，更優(yōu)選長至少1.5倍，最優(yōu)選長3.0倍。
彎曲的支撐結構68形成可變壓區(qū)，該可變壓區(qū)具有比利用一對直徑相當?shù)妮佀鶎崿F(xiàn)的壓區(qū)長度長得多的可變壓區(qū)長度。所以本發(fā)明的彎曲的支撐結構68允許在不增加熱輥66的直徑的情況下增加可變壓區(qū)長度65。由于一般的說冠狀頂成形是一種隨時間-溫度-壓力變化的現(xiàn)象，所以，就給定的時間、溫度和壓力而論，母體基料利用本發(fā)明的彎曲的支撐結構68通過可變壓區(qū)64的線速度大于利用常規(guī)的雙輥壓區(qū)所獲得的線速度。
圖9是示范壓區(qū)輪廓的圖解說明。曲線A通常與雙輥砑光機(如圖1的22，24所示)的壓區(qū)輪廓相對應。曲線A說明在壓區(qū)入口附近沿著150部分壓區(qū)間隙迅速減小。在壓區(qū)出口153附近沿著152部分壓區(qū)間隙比較緩慢地遞減。因此，沿著可變壓區(qū)長度壓區(qū)間隙的變化率(曲線A的切線斜率)通常沿著可變壓區(qū)長度下降。壓區(qū)出口153與兩個輥之間的最小輥隙相對應。加大輥的直徑，雖然在壓區(qū)入口附近壓區(qū)間隙的遞減率仍然大于在壓區(qū)出口附近的遞減率，但是曲線A將趨于平坦。曲線B表示壓區(qū)間隙的變化率(曲線B的斜率)，沿著可變壓區(qū)長度該變化率通常是均勻的。
曲線C展示這樣的壓區(qū)輪廓，即壓區(qū)間隙沿著156段緩慢地減小、然后在壓區(qū)出口附近沿著158段迅速減小。壓區(qū)間隙的變化率(曲線C的切線斜率)通常沿著可變壓區(qū)長度遞增。在替代實施方案中，曲線C在壓區(qū)入口附近可以有向上傾斜段156’。這種下凹形態(tài)通常對應于曲率半徑小于熱輥曲率半徑的彎曲的支撐結構。曲線C所示的這種備用的壓區(qū)輪廓提供一種冠狀頂兩步成形法，在壓區(qū)入口附近沿著156’段有一些最初的冠狀頂成形活動、沿著中心段是減荷區(qū)、然后在壓區(qū)出口附近沿著段158有最后的冠狀頂成形活動。
曲線D表示一種壓區(qū)輪廓，其中壓區(qū)間隙從壓區(qū)入口開始沿著157段以基本不變的遞減率遞減。沿著155段壓區(qū)間隙保持不變。然后，在壓區(qū)出口附近沿著159段壓區(qū)間隙實際上是增大的，以便于基料脫離可變壓區(qū)。
壓區(qū)間隙的遞減率定義桿60的受壓面?？勺儔簠^(qū)長度和熱輥66的溫度定義了桿60的熔融面。利用本發(fā)明的支撐結構沿著可變壓區(qū)長度調節(jié)壓區(qū)輪廓的能力使優(yōu)化桿60的熔融面或使它與桿60的受壓面保持平衡成為可能。
可變壓區(qū)64定義在壓區(qū)入口72的第一間隙和在壓區(qū)出口76的第二間隙。第二間隙優(yōu)選小于第一間隙。在優(yōu)選的實施方案中可變壓區(qū)64通常在壓區(qū)入口72和壓區(qū)出口76之間連續(xù)地減小。在一個替代實施方案中，可變壓區(qū)64可以在壓區(qū)入口72和壓區(qū)出口76之間的某個中間位置減小到最小值(見圖5A)，然后保持壓區(qū)間隙不變或者增大壓區(qū)間隙。
流體(例如空氣或水)可以通過管道78被引導到背襯56的后表面58與表面116之間的界面上，以便形成流體軸承。表面116可以用諸如聚四氟乙烯(PTFE)或超高分子量聚乙烯之類的低表面能材料涂敷。沒有空氣軸承，背襯56在它進入可變壓區(qū)64時傾向于起皺，這有可能引起背襯56撕裂。提供活塞80是為了使彎曲的支撐結構68相對熱輥66定位。彎曲的支撐結構68還可以圍繞著樞軸點82旋轉，以便進一步調整可變壓區(qū)64。
熱輥66和母體基料54的相對線速度確定有頭桿式扣件52的頭部51的形狀。熱輥66的旋轉速度可以大于、小于或等于母體基料54的線速度。對于某些應用，輥66可以是固定的，從而輸送母體基料54通過可變壓區(qū)64。另外，輥66可以按照與母體基料54移動方向相反的方向旋轉。
圖5是制造有頭桿式扣件96的方法和裝置的替代實施方案。對置的傳送帶92和94都有一長段用于定義可變壓區(qū)90。熱源93使傳送帶92保持在需要的溫度上。熱傳送帶92相對傳送帶94形成一個角度，以便形成連續(xù)減小的可變壓區(qū)90。母體基料54被喂入可變壓區(qū)90，在那里桿60被壓縮地夾在對置的傳送帶92和94之間。熱量和機械力使桿60變形，形成有大量的頭98的有頭桿式扣件96。
傳送帶92、94的運動優(yōu)選同步運動，以使傳送帶92和94的相對線速度大體相等。傳送帶92和94的同步運動是優(yōu)選的，以便形成對稱的頭98。此外，傳送帶92和94的相對運動可以稍微有些不同步，以便形成不對稱的頭98，例如J形鉤。應當理解，固定的支撐結構可以取代傳送帶94，在這種情況下支撐結構優(yōu)選包括低摩擦表面，例如上述的空氣軸承。
圖5A是圖5所示實施方案的替代實施方案。在一對對置的傳送帶92’和94’之間形成可變壓區(qū)90’。熱源93’使傳送帶92’保持在需要的溫度上。熱傳送帶92’相對傳送帶94’形成一個角度，以便沿著第一楔形區(qū)95’形成連續(xù)減小的可變壓區(qū)90’。輥99’沿著第二楔形區(qū)97’改變傳送帶92’，94’的相對角度。沿著第二楔形區(qū)97’的可變壓區(qū)可以是不變的、遞增的或遞減的。母體基料54’被喂入可變壓區(qū)90’，在那里桿60’沿著第一楔形區(qū)95’被壓縮地夾在傳送帶之間，形成有大量的頭98’的有頭桿式扣件96’。在一個實施方案中，在壓區(qū)出口91’的間隙稍微大于輥99’附近的間隙。應當理解，可以使用數(shù)個類似于輥99’的附加輥，以便形成多個楔形區(qū)或各種各樣的其它形狀。
圖5B是圖5A所示實施方案的第二替代實施方案，并且具有對應的參考數(shù)字。形狀向上凸的曲線形滑板99”定位在傳送帶92”的后面代替圖5A的輥99’。由于滑板99”實際上可以呈現(xiàn)任何形狀，所以可以如圖9所示產(chǎn)生無限種壓區(qū)輪廓。例如，滑板99”可以呈現(xiàn)向下凸的形狀。此外，通過調換不同形狀的滑板99”可以改變壓區(qū)輪廓。在滑板99”和傳送帶92”的背面之間優(yōu)選提供適當?shù)臐櫥缌黧w軸承。為了定義一個或多個楔形區(qū)以實現(xiàn)熔融面和壓縮面之間所需的平衡，可以構成圖5、圖5A或圖5B所示的對置的傳送帶。
圖6和圖7說明用于兌現(xiàn)圖4所示方法的裝置100的示范性實施方案。彎曲的支撐結構102安裝在冠狀頂成形組件104上。冠狀頂成形組件104在滑動裝置106上沿著A軸移動。活塞108提供驅動力保持母體基料與熱輥110擠壓接觸。冠狀頂成形組件104還可以圍繞著樞軸點112旋轉，以便進一步調整可變壓區(qū)114的構型。正象在圖7中所看到的那樣，彎曲的支撐結構102的表面116包括大量的孔118。將壓縮空氣供應給孔118后面的壓力通風系統(tǒng)(未示出)，在背襯的后表面與支撐表面102之間形成空氣軸承。供給流體軸承的空氣流速取決于背襯54的厚度、線速度、與可變壓區(qū)(64、90、114)有關的桿60的長度以及各種其它因素。
在一個圖4所示方法的實施方案中，輸送母體基料54通過可變壓區(qū)64，使聚合物桿60與一段熱輥66表面擠壓接觸。彎曲的支撐結構68支撐著背襯56的后表面58。在優(yōu)選的實施方案中，熱輥66以某種速度旋轉，該速度與母體基料54通過可變壓區(qū)64的線速度相對應。
熱輥66的轉速可以大于、小于或等于母體基料54通過可變壓區(qū)64的速度。有頭桿式扣件的最終頭型至少部分地由母體基料與熱輥之間的相對運動確定。在1996年10月3日申請的美國專利申請第08/723,632號(題為“J Hook-Type Strip forMechanical Fastener”)中揭示了改變有頭桿式扣件頭部形狀的方法。依據(jù)加工參數(shù)，聚合物桿可以形成各種各樣的形狀，例如蘑菇形的頭部，J形鉤和傘形頭部。
圖8A是理想化的有頭桿式扣件130的示范實施方案，其中所述有頭桿式扣件有由熱塑樹脂制成的本質上連續(xù)的背襯132。與背襯成為一體的是釘頭形突起(即鉤)134的陣列，每個都有分子定向的桿136、頭部138和在桿136根部的圓角140。圖8A所示有頭桿式扣件可以是鉤環(huán)式扣件中帶鉤的部分，或者能夠可松脫地扣緊能被鉤頭穿透的織物，或者具有這樣的結構以致兩片有頭桿式扣件130能夠相互扣緊。由于它們通常具有扁平的外表面，所以有頭桿式扣件的頭部對用戶是友好的而且不會磨傷皮膚，因此使它們極適合作嬰兒尿布的扣攏物。優(yōu)選的是在桿的根部有圓角，以便提高桿的強度和剛度以及使桿易于從成形模具中脫模。
圖8B是理想化的有頭桿式扣件130’的替代實施方案的剖面圖，其中所述有頭桿式扣件通常具有在本質上連續(xù)的熱塑樹脂背襯132’上形成的傘形頭。與背襯成為一體的是傘形突起或鉤頭134’的陣列，每個都有分子定向的桿136’、頭部138’和在桿136根部的圓角140’。在頭部138’下方形成圍繞在桿136’周圍的根切142’。應當理解，實際的有頭桿式扣件將受制造的變異性支配，而圖8A和圖8B所示的理想的有頭桿式扣件僅僅用于說明的目的。
異型頭部具有高直徑-厚度比。個體鉤頭的小尺寸和密集排列(即高密度)使鉤頭更容易靠剪切力牢固地與環(huán)材料接合。因此，依據(jù)本發(fā)明的有頭扣件對于鉤環(huán)式搭扣特別有用，特別是在毛圈由常規(guī)編織物、紡織物、隨機紡材料或無紡材料提供的時候，這些材料并不特別適合作為鉤環(huán)式扣件的環(huán)部分使用，而且也不是借助早期技術已知的有頭扣件咬合的。
本發(fā)明的有頭桿式扣件在諸如尿布之類的一次性物品上是特別有用的。就這種應用而言，可變壓區(qū)的長度通常是11.43cm(4.5英寸)。就尿布上的用途而言，鉤頭具有均勻的高度，優(yōu)選從大約0.1mm至1.3mm高，更優(yōu)選從大約0.2mm至0.5mm高。鉤頭在背襯上的密度優(yōu)選每平方厘米60至1600個鉤頭，更優(yōu)選每平方厘米大約125至700個鉤頭。桿毗鄰鉤頭的直徑優(yōu)選從0.1mm至0.6mm，更優(yōu)選從大約0.1mm至0.3mm。徑向凸出的頭部優(yōu)選每邊平均超出桿大約0.01mm至0.25mm，更優(yōu)選每邊平均超出桿大約0.025mm至0.13mm，并且具有在它們的內外表面之間的平均厚度(即按平行于桿軸線的方向測量)，該平均厚度優(yōu)選從大約0.01mm至0.25mm，更優(yōu)選從大約0.025mm至0.13mm。頭部有一個平均直徑(即按頭和桿的軸線徑向測量的)與頭部平均厚度的比值，該比值優(yōu)選從1.5∶1至12∶1，更優(yōu)選從2.5∶1至6∶1。為了具有良好的柔韌性和強度，有頭桿式扣件的背襯厚度優(yōu)選從0.025mm至0.5mm，更優(yōu)選從0.06mm至0.25mm，特別是在用聚丙烯或聚丙烯與聚乙烯的共聚物制作該扣件的時候。對于某些應用，可能要使用剛性背襯，或者在與鉤頭對置的背襯表面上涂一層壓敏膠，借此將背襯粘接到附加背襯即基材上，以致背襯可以依靠基材強度來幫助錨定鉤頭。
就大多數(shù)鉤環(huán)式應用而言，有頭桿式扣件的鉤頭應當基本上按所有方向分布在有頭扣件的整個區(qū)域上，通常排成正方形、棋盤形或六邊形陣列。就雌雄同體的應用而言，鉤頭優(yōu)選防止咬合時橫向滑動的分布。例如，參照共同轉讓的美國專利第3,408,705(Kayser等人)、4,322,875(Brown)和5,040,275(Eckhardt等人)號。
依據(jù)本發(fā)明制作的有頭桿式扣件可以是廉價的，因為生產(chǎn)它們所用的線速度可以高于制作現(xiàn)有的有頭桿式扣件所能兌現(xiàn)的線速度。這種扣件可以用能盤成卷的又長又寬的基料來生產(chǎn)，以便于儲存和銷售。這種成卷的扣件可以在與其鉤頭對置的背襯表面上有一層壓敏膠，這層壓敏膠可脫粘地附著到該卷中打底的一圈鉤頭上，因此不需要用脫粘襯層保護該卷中的壓敏膠層。在成卷的有頭扣件中附著在壓敏膠中的鉤頭部分將有頭扣件保持在扣件卷中，在準備使用時可以很容易地將扣件從卷中展開?？梢詮某删淼目奂习此栝L度剪下一塊，然后粘接或用其它方法固定到制品上，例如固定到服裝的衣片上，使該衣片可松脫地扣上。
實際上任何適合擠出成形的取向熱塑樹脂都可以用于生產(chǎn)有頭扣件。可以擠出成形的有用的熱塑樹脂包括聚酯(如聚對苯二甲酸乙二酯)、聚酰胺(如尼龍、苯乙烯-丙烯腈共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三聚物)、聚烯烴(如聚丙烯)以及增塑的聚氯乙烯。優(yōu)選的熱塑樹脂是聚丙烯和聚乙烯的耐沖擊共聚物，該共聚物包含17.5％的聚乙烯并且其熔體流動指數(shù)為30，這種共聚物可以購自Union Carbide Company of Seadrift，Texas，牌號SRD7-560。實施例135°剝離試驗將一片2英寸×5英寸(5.1cm×12.7cm)的待試毛圈扣件材料用一塊雙面粘膠帶牢固地固定在一塊2英寸×5英寸(5.1cm×12.7cm)的鋼面板上。剪下一條1英寸×5英寸(2.5cm×12.7cm)的鉤頭扣件材料并且在距離這條鉤頭扣件材料末端1英寸(2.5cm)的地方各放一個標記。然后將這條鉤頭扣件材料放在毛圈板的中央，以致有1英寸×1英寸(2.5cm×2.5cm)的鉤頭與毛圈的接觸區(qū)并且順著面板長度放置這條鉤頭扣件材料的引導邊。手持4.5磅(1000克)的輥以大約每分鐘12英寸(30.5cm)的速度輥壓這塊樣品，每個方向一次，以使互補的鉤頭扣件材料和毛圈扣件材料咬合。用紙來保證在鉤頭扣件材料和毛圈扣件材料之間有最大1英寸(2.5cm)的咬合。固定這條鉤頭材料的引導邊，用手輕輕地將這塊樣品修剪大約1/8英寸(0.32cm)，使鉤頭咬入毛圈。然后將樣品放進135°剝離夾具。這個夾具被放進1122型INSTRONTM拉伸試驗機的下夾頭。事先不剝離該樣品，將引導邊放進上夾頭，1英寸的標記在該夾頭的底邊。以每分鐘12英寸(30.5cm)的十字頭速度拉伸，用圖表紀錄器以每分鐘20英寸(50.8cm)的紀錄紙速紀錄保持135°的剝離。以克為單位紀錄下四個最高峰的平均值。以克/厘米-寬度為單位報告從毛圈材料上剝離鉤條所需要的力。報告值是至少5次試驗的平均值。
實施例1建立計算機模型，以便用圖形顯示利用圖6和圖7所示冠狀頂成形裝置產(chǎn)生的如圖10所示的連續(xù)遞減的可變壓區(qū)。通過調節(jié)該裝置的入口間隙和出口間隙可以計算該遞減可變壓區(qū)的平均斜率和接觸面積百分比。通過調節(jié)平均斜率、冠狀頂成形裝置的接觸面積百分比和砑光輥溫度，可以產(chǎn)生諸如圖8A和圖8B所示的不同的冠狀頂形狀。
圖10在垂直軸上用毫米表示冠狀頂成形裝置的間隙與鉤頭高度。水平軸對應于被等分成33段的冠狀頂成形裝置。冠狀頂成形裝置的壓區(qū)間隙160與鉤頭高度162的交會發(fā)生在段8?？勺儔簠^(qū)的長度是11.43cm(4.5英寸)。接觸面積百分比定義為冠狀頂成形的起點和終點之間的面積與總的可利用成形區(qū)的面積之比。成形區(qū)(用L表示)是可利用壓區(qū)長度(段8至段33)的75.75％。
由耐沖擊的聚丙烯和聚乙烯的共聚物(購自Union CarbideCompany of Seadrify，TX，產(chǎn)品牌號SRD7-560)構成的母體基料經(jīng)加工后有厚度為0.11mm(0.0045英寸)的背襯，有從該背襯表面向上伸出0.635mm(0.025英寸)的桿，且在每平方厘米上大約有140個這樣的桿。圖6和圖7所示的冠狀頂成形裝置配置有0.81mm(0.032英寸)的入口間隙和大約0.56mm(0.022英寸)的出口間隙。砑光輥具有101.6mm的半徑，而該冠狀頂成形裝置具有102.4mm的半徑。可變壓區(qū)通常是在入口間隙與出口間隙之間連續(xù)遞減的，其平均斜率為0.132。最大斜率0.139發(fā)生在段13，而最小斜率0.116發(fā)生在段33。輥的溫度保持在144℃(291°F)。在這個溫度下，砑光輥具有101.7mm(4.0英寸)的半徑。
以每分鐘12米(39英尺)的線速度送母體基料通過可變壓區(qū)并且將壓區(qū)的壓力保持在55.4kg/cm(每線性英寸310磅)。在彎曲的支撐表面上保持1517kPa(60psi)的空氣壓力，以便為背襯的后表面提供適當?shù)目諝廨S承。
將計算機模型用于確定改變壓區(qū)斜率、砑光輥溫度和冠狀頂成形裝置的接觸面積百分比對有頭桿的高度、縱向和橫向的頭面積以及頭的橫截面面積的沖擊。計算結果表明鉤頭高度對壓區(qū)斜率是最敏感的；橫向的頭面積對冠狀頂成形裝置的接觸面積百分比最敏感；縱向的頭面積對壓區(qū)斜率最敏感；頭的橫截面面積對壓區(qū)斜率最敏感。
通過改變斜率、接觸面積百分比和輥的溫度，可以改變冠狀頂?shù)男螤睿鐖D8A和8B所示。如果希望冠狀頂有圖8A所示的形狀，壓區(qū)斜率應當是大約0.125，接觸面積百分比應為75％，砑光輥溫度應為144℃(291°F)。如果希望冠狀頂有圖8B所示的形狀，冠狀頂斜率應當是大約0.093，接觸面積百分比應為90％，砑光輥溫度應為146℃(294.8°F)。
實施例2由耐沖擊的聚丙烯和聚乙烯的共聚物(購自位于Seadrift，TX的Union Carbide Company，產(chǎn)品牌號SRD7-463)構成的母體基料經(jīng)成形后有厚度為0.11mm(0.0045英寸)的背襯，從該背襯表面向上伸出0.635mm(0.025英寸)的桿且每平方厘米大約有140個這樣的桿。圖6和圖7所示的冠狀頂成形裝置配置有0.46mm(0.018英寸)的入口間隙和大約0.254mm(0.010英寸)的出口間隙?？勺儔簠^(qū)是在入口間隙與出口間隙之間連續(xù)遞減的?？勺儔簠^(qū)的長度為10.2cm(4.0英寸)并且桿接觸100％的可變壓區(qū)。輥的溫度保持在160℃(320°F)。母體基料在344.7kPa(50psi)的展卷張力下以每分鐘45.7米(每分鐘150英尺)的線速度通過可變壓區(qū)。冠狀頂成形裝置上的活塞保持在483kPa(70psi)的壓力下。在彎曲的支撐結構上保持414kPa(60psi)的空氣壓力，以便將適當?shù)目諝廨S承提供給背襯后表面。
最終獲得的鉤頭具有0.46mm(0.018英寸)的平均高度、0.41mm(0.016英寸)的橫向冠狀頂直徑和0.41mm(0.016英寸)的縱向冠狀頂直徑。最終獲得的有頭桿式扣件的剝離強度是針對購自Minnesota Mining & Manufacturing of St.Paul，Minnesota的(產(chǎn)品牌號No.KN-0560)鉤環(huán)式扣件的毛圈部分進行試驗的。在135°角的最大剝離力被確定為145.3g/cm(369克/英寸)。
實施例3由耐沖擊的聚丙烯和聚乙烯的共聚物(購自位于Seadrift，TX的Union Carbide Company，產(chǎn)品牌號SRD7-463)構成的母體基料經(jīng)成形后有厚度為0.109mm(0.0045英寸)的背襯且每平方厘米有大約140個桿。這些桿從背襯表面向上伸出0.640mm。圖6和圖7所示的冠狀頂成形裝置配置有0.81mm(0.032英寸)的壓區(qū)入口和大約0.48mm(0.019英寸)的壓區(qū)出口?？勺儔簠^(qū)是在壓區(qū)入口與壓區(qū)出口之間連續(xù)遞減的?？勺儔簠^(qū)的長度為11.43cm(4.5英寸)并且桿接觸82％的可變壓區(qū)。輥的溫度保持在144℃(291°F)。母體基料在200N的基料張力下以每分鐘12米的線速度通過可變壓區(qū)。冠狀頂成形裝置上的活塞保持在1517kPa的壓力下，并且在彎曲的支撐結構上保持414kPa(60psi)的空氣壓力以便將適當?shù)目諝廨S承提供給背襯后表面。最終獲得的鉤頭具有0.45mm的平均高度、0.44mm(0.016英寸)的橫向冠狀頂直徑和0.43mm的縱向冠狀頂直徑。
文中揭示的專利和專利申請在此通過引證并入?，F(xiàn)在已經(jīng)參照文中介紹的幾個實施方案介紹了本發(fā)明。對于熟悉這項技術的人顯然可以在不脫離本發(fā)明范圍的條件下對這些實施方案做許多變動。因此，本發(fā)明的范圍應當不限于文中介紹的結構，而只受用權利要求書的語言介紹的結構的限制。
權利要求
1.有頭桿式扣件的冠狀頂成形方法，該方法包括下述步驟提供包括背襯的母體基料，其中所述母體基料有后表面、前表面和大量的從背襯前表面突起的聚合物桿；將加熱零件對著支撐表面定位，以便形成具有可變壓區(qū)長度的可變壓區(qū)，所述支撐表面通常具有與加熱零件輪廓線一致的形狀；以及將母體基料送過可變壓區(qū)，使聚合物桿沿著一段可變壓區(qū)長度壓縮地夾在加熱零件和支撐表面之間，致使聚合物桿頂端發(fā)生變形。
2.根據(jù)權利要求1的方法，其中定位步驟包括形成壓區(qū)間隙的步驟，該壓區(qū)間隙沿著可變壓區(qū)長度遞減。
3.根據(jù)權利要求1的方法，其中定位步驟包括形成壓區(qū)間隙的步驟，該壓區(qū)間隙沿著可變壓區(qū)長度具有基本恒定的遞減率。
4.根據(jù)權利要求1的方法，其中定位步驟包括形成壓區(qū)間隙的步驟，該壓區(qū)間隙在壓區(qū)入口附近遞減得比在壓區(qū)出口附近更迅速。
5.根據(jù)權利要求1的方法，其中定位步驟包括形成壓區(qū)間隙的步驟，該壓區(qū)間隙在壓區(qū)出口附近遞減得比在壓區(qū)入口附近更迅速。
6.根據(jù)權利要求1的方法，其中定位步驟包括形成壓區(qū)間隙的步驟，該壓區(qū)間隙在壓區(qū)入口附近具有基本恒定的遞減率，在壓區(qū)出口附近具有變化的遞增率。
7.根據(jù)權利要求1的方法，其中定位步驟包括形成壓區(qū)間隙的步驟，該壓區(qū)間隙沿著一段可變壓區(qū)長度保持不變。
8.根據(jù)權利要求1的方法，其中加熱零件定位步驟包括使熱輥對著彎曲的支撐表面定位的步驟。
9.根據(jù)權利要求8的方法，其中彎曲的支撐表面包括與熱輥的曲率半徑對應的曲率半徑。
10.根據(jù)權利要求8方法，其中彎曲的支撐結構定義可變的壓區(qū)長度，包括比兩個與熱輥直徑相同的輥定義的壓區(qū)長度至少長1.25倍。
11.根據(jù)權利要求8方法，其中彎曲的支撐結構定義可變壓區(qū)長度，包括比兩個與熱輥直徑相同的輥定義的壓區(qū)長度至少長1.5倍。
12.根據(jù)權利要求8的方法，其中彎曲的支撐結構定義可變的壓區(qū)長度，包括比用兩個與熱輥直徑相同的輥定義的壓區(qū)長度至少長3.0倍。
13.根據(jù)權利要求1的方法，其中加熱零件的定位步驟包括與支撐表面對置的熱傳送帶的定位步驟。
14.根據(jù)權利要求13的方法，該方法進一步包括變形裝置的定位步驟，其中所述變形裝置將沿著熱傳送帶的背表面改變熱傳送帶的形狀。
15.根據(jù)權利要求14的方法，其中所述變形裝置包括曲線滑板。
16.根據(jù)權利要求13的方法，其中支撐表面包括對面的支撐傳送帶。
17.根據(jù)權利要求13的方法，其中熱傳送帶和支撐表面至少定義兩個楔形區(qū)。
18.根據(jù)權利要求13的方法，其中熱傳送帶包括一般的平面布局。
19.根據(jù)權利要求1的方法，該方法進一步包括以某種速度移動加熱零件的步驟，其中所述速度通常與母體基料通過可變壓區(qū)的線速度相對應。
20.根據(jù)權利要求1的方法，該方法進一步包括以某種速度移動加熱零件的步驟，其中所述速度大于母體基料通過可變壓區(qū)的線速度。
21.根據(jù)權利要求1的方法，該方法進一步包括以某種速度移動加熱零件的步驟，其中所述速度小于母體基料通過可變壓區(qū)的線速度。
22.根據(jù)權利要求1的方法，該方法進一步包括在背襯的后表面與支撐表面之間產(chǎn)生低摩擦界面的步驟。
23.根據(jù)權利要求22的方法，其中產(chǎn)生低摩擦表面的步驟包括向支撐表面上大量的孔供應壓縮空氣。
24.根據(jù)權利要求22的方法，其中產(chǎn)生低摩擦表面的步驟包括至少在一段支撐表面上提供低表面能材料。
25.根據(jù)權利要求1的方法，其中加熱零件對著支撐表面定位的步驟包括滑移步驟，該步驟將沿著第一軸滑移支撐表面使它進入與加熱零件接合的狀態(tài)。
26.根據(jù)權利要求1的方法，其中加熱零件對著支撐表面定位的步驟包括旋轉步驟，該步驟旋轉支撐表面使它進入與加熱零件接合的狀態(tài)。
27.根據(jù)權利要求1的方法，其中使聚合物桿頂端變形的步驟包括在該頂端形成蘑菇頭形狀。
28.根據(jù)權利要求1的方法，其中使聚合物桿頂端變形的步驟包括在該頂端形成J形鉤部分。
29.根據(jù)權利要求1的方法，其中背襯包括聚合物薄膜。
30.一種為母體基料加工冠狀頂?shù)难b置，其中所述母體基料具有大量的從背襯前表面突起的聚合物桿，該裝置包括加熱零件，該加熱零件與支撐表面對置形成具有可變壓區(qū)長度的可變壓區(qū)，該加熱零件和支撐表面能夠對聚合物桿加熱和加壓，該支撐表面的形狀與加熱零件的輪廓線大體一致；以及喂料機構，該喂料機構將母體薄膜送過可變壓區(qū)，借此使聚合物桿壓縮地夾在加熱零件和支撐表面之間，致使聚合物桿頂端發(fā)生變形。
31.根據(jù)權利要求30的裝置，其中可變壓區(qū)包括壓區(qū)間隙，該間隙沿著可變壓區(qū)長度連續(xù)遞減。
32.根據(jù)權利要求30的裝置，其中可變壓區(qū)包括壓區(qū)間隙，該間隙沿著可變壓區(qū)長度具有一致的遞減率。
33.根據(jù)權利要求30的裝置，其中可變壓區(qū)包括壓區(qū)間隙，該間隙在壓區(qū)入口附近比在壓區(qū)出口附近遞減得更迅速。
34.根據(jù)權利要求30的裝置，其中可變壓區(qū)包括壓區(qū)間隙，該間隙在壓區(qū)出口附近比在壓區(qū)入口附近遞減得更迅速。
35.根據(jù)權利要求30的裝置，其中可變壓區(qū)包括壓區(qū)間隙，該間隙在壓區(qū)入口附近具有一致的遞減率，在壓區(qū)出口附近具有變化的遞增率。
36.根據(jù)權利要求30的裝置，其中可變壓區(qū)包括壓區(qū)間隙，該間隙沿著一段基料長度保持不變。
37.根據(jù)權利要求30的裝置，其中加熱零件包括與彎曲的支撐表面對置的熱輥。
38.根據(jù)權利要求37的裝置，其中彎曲的支撐表面包括與熱輥的曲率半徑大體對應的曲率半徑。
39.根據(jù)權利要求30的裝置，其中加熱零件包括與支撐表面對置的熱傳送帶。
40.根據(jù)權利要求39的裝置，該裝置進一步包括定形裝置，該裝置沿著熱傳送帶的背表面定位。
41.根據(jù)權利要求40的裝置，其中定形裝置包括曲線滑板。
42.根據(jù)權利要求39的裝置，其中支撐表面包括對面的支撐傳送帶。
43.根據(jù)權利要求39的裝置，其中熱傳送帶和支撐表面至少定義兩個楔形區(qū)。
44.根據(jù)權利要求39的裝置，其中熱傳送帶和支撐表面包括一般的平面布局。
45.根據(jù)權利要求30的裝置，該裝置進一步包括以某種速度移動加熱零件的裝置，其中所述速度與母體基料通過可變壓區(qū)的線速度相對應。
46.根據(jù)權利要求30的裝置，該裝置進一步包括以某種速度移動加熱零件的裝置，其中所述速度大于母體基料通過可變壓區(qū)的線速度。
47.根據(jù)權利要求30的裝置，以某種速度移動加熱零件的裝置，其中所述速度小于母體基料通過可變壓區(qū)的線速度。
48.根據(jù)權利要求30的裝置，該裝置進一步包括在母體基料和支撐表面之間產(chǎn)生低摩擦界面的裝置。
49.根據(jù)權利要求48的裝置，其中產(chǎn)生低摩擦表面的裝置包括向支撐表面中大量的孔供應壓縮空氣的裝置。
50.根據(jù)權利要求48的裝置，其中產(chǎn)生低摩擦表面的裝置包括在至少一段支撐表面上的低表面能材料。
51.根據(jù)權利要求30的裝置，該裝置進一步包括一滑移裝置，該滑移裝置使支撐表面沿著第一軸滑移到與加熱零件接合的狀態(tài)。
52.根據(jù)權利要求30的裝置，該裝置進一步包括一旋轉裝置，該旋轉裝置使支撐表面旋轉到與加熱零件接合的狀態(tài)。
全文摘要
有頭桿式扣件的冠狀頂成形方法和裝置。有背襯(56)的母體基料(54)被喂入加熱零件和支撐表面(68)之間的可變壓區(qū)(64),其中所述母體基料有后表面(58)、前表面、大量的從背襯前表面突起的聚合物桿(60)。支撐表面(68)的形狀通常與加熱零件(66)的輪廓線一致。可變壓區(qū)(64)將聚合物桿壓縮地夾在加熱零件(66)和支撐表面(68)之間,以致聚合物桿頂端發(fā)生變形。加熱零件(66)可以是熱輥或熱傳送帶。支撐表面(58)可以是彎曲的冠狀頂成形導向板或者是為建立特殊的壓區(qū)輪廓造型的傳送帶。
文檔編號A44B18/00GK1244834SQ97181318
公開日2000年2月16日 申請日期1997年11月21日 優(yōu)先權日1997年1月9日
發(fā)明者菲利浦·米勒, 托馬斯·R·賴利伯特 申請人:明尼蘇達礦業(yè)和制造公司