杆式扣件的冠狀頂成形方法和裝置的製作方法
2023-10-19 13:24:57 6
專利名稱：杆式扣件的冠狀頂成形方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明的目的是有頭杆式扣件的冠狀頂成形方法和裝置，更具體地說是控制壓區輪廓和增加壓區長度的方法和裝置。
本發明的現有技術各種與其它製品相互咬合併可以解開的扣件已經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。一類有頭的杆式扣件是鉤環式扣件的鉤頭部分。雖然鉤環式扣件的鉤頭部分通常被設計成與環帶咬合，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杆式扣件是蘑菇頭杆式扣件，諸如購自Minnesota Mining Manufacturing Company of St.Paul，Minnesota的產品，該產品的牌號是XMH-4152。蘑菇頭杆式扣件可以設計成可鬆脫地扣緊於粗麻布毛圈織物(Terric cloth)和經編織物上。
杆式扣件的形成方法通常是將末梢從背襯層伸出的聚合物杆製成冠狀頂。可以依據各種技術製備包含聚合物杆的母體基料，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杆的頂端形成冠狀頂的通用方法的示意圖。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之間的壓區間隙21。熱砑光輥22接觸從背襯30向上突起的杆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杆28熔融並且失去分子取向。在這種接觸期間和/或在隨後的冷卻期間，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於頭部下面的杆的直徑(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杆，但是一般的說冠狀頂成形機理是一種隨時間-溫度-壓力變化的現象。在實踐中，杆28的高度和冠狀頂成形後杆32的高度都藉助產品設計確定的。輥22的溫度上限通常被限於某個溫度，在這個溫度下杆28的聚合物將粘附到輥上。
圖2說明在常規的砑光系統中冠狀頂成形表面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形成冠狀頂的距離，t2是冠狀頂成形後杆32的高度，t1是杆28的高度。對於典型的產品，t2大約為0.51mm，而t1大約為0.74mm。利用下式，對於直徑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=2R360[cos-1[d-t12R]]]]>
圖3是用於形成有頭杆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位於杆28的上方。加熱板40給杆28的頂端26附近的空氣加熱，藉助對流使頂端軟化。於是杆端變形成半球形的頭部42。為了實現頂端26的受控變形，加熱板的工作溫度受構成杆28的聚合物限制。此外，控制頭部42形狀的能力也是有限的。
本發明的概述本發明的目的是有頭杆式扣件的冠狀頂成形方法和裝置。本發明的方法和裝置控制壓區輪廓並且增加壓區長度。
在本發明中有頭杆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後表面、前表面和大量的末梢從背襯前表面突起的聚合物杆。將加熱零件對著支撐表面定位，以便形成具有可變壓區長度的可變壓區。支撐表面的形狀通常與加熱零件的輪廓線一致。沿著可變壓區的長度方向輸送母體基料，將聚合物杆壓縮地夾在加熱零件和支撐表面之間，致使聚合物杆頂端發生變形。
採用本發明的加熱零件和支撐表面可以構成各種各樣的壓區輪廓。壓區間隙可以沿著可變壓區長度遞減。壓區間隙可以沿著可變壓區長度具有基本不變的遞減率。壓區間隙可以在壓區入口附近遞減得比在壓區出口附近快或者在壓區出口附近遞減得比在壓區入口附近快。壓區間隙可以在壓區入口附近具有基本不變的遞減率而在壓區出口附近具有變化的遞增率。壓區間隙可以沿著一部分可變壓區長度保持不變而沿著可變壓區長度的其餘部分變化。
彎曲的支撐結構形成具有可變壓區長度的可變壓區，其中所述壓區長度遠遠超過利用一對直徑相當的輥獲得的壓區長度。所以，本發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的長度。由於一般的說冠狀頂成形是一種隨時間-溫度-壓力變化的現象，所以，就給定的時間、溫度和壓力而論，採用彎曲支撐結構將使母體基料通過可變壓區的線速度高於採用常規的雙輥壓區所能獲得的線速度。熱輥與彎曲支撐結構結合所定義的可變壓區長度與由一對直徑與該熱輥相同的輥所定義的壓區長度相比，前者比後者至少長1.25倍，更優選至少長1.5倍，最優選至少長3.0倍。
本發明的目的還包括用於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杆。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長度的可變壓區。該支撐表面的形狀通常與加熱零件的輪廓線一致。餵料機構沿著可變壓區長度輸送母體基料通過可變壓區，將聚合物杆壓縮地夾在熱輥與支撐表面之間，致使聚合物杆的頂端發生變形。
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。
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藉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。另外，熱傳送帶通常具有平面構型。
本發明包括移動加熱零件，其移動速度可以大於、小於或等於母體基料通過可變壓區的線速度。可以在背襯的後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。
聚合物杆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。聚合物杆優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，可變壓區指的是由兩個或多個零件形成的壓區，且所述零件之一不具有圓形橫截面。可變壓區長度指的是可變壓區縱向的有效長度。
附圖簡要說明圖1是用現有技術製造有頭杆式扣件的砑光系統。
圖2是確定諸如圖1所揭示的砑光系統的冠狀頂成形表面的示意圖。
圖3是另一種利用現有技術製作有頭杆式扣件的冠狀頂成形系統的示意圖。
圖4是本發明製造有頭杆式扣件的方法和裝置的示意圖。
圖5是本發明製造有頭杆式扣件的替代方法和裝置的示意圖。
圖5A是製造有頭杆式扣件的替代方法和裝置的示意圖。
圖5B是製造有頭杆式扣件的第二種替代方法和裝置的示意圖。
圖6是兌現本發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是按照本發明製造的理想化的有頭杆式扣件的示意圖。
圖8B是按照本發明製造的另一種理想化的有頭杆式扣件的示意圖。
圖9是沿著可變壓區長度數種間隙輪廓的圖解說明。
圖10是壓區間隙與杆的高度沿著可變壓區長度變化的圖解說明。
本發明的詳細敘述圖4是製造有頭杆式扣件52的冠狀頂成形裝置50的示意圖，其中所述有頭杆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64，其中所述母體基料有後表面58和大量的末梢從前表面62突起的聚合物杆60。這個可變壓區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，以致可以將聚合物杆帶入與熱輥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，可以沿著可變壓區長度65改變壓區間隙的遞增率或遞減率。
在本發明中，優選的壓區輪廓具有0.138弧度的平均傾斜角和11.43cm(4.5英寸)的壓區總長度65。藉助改變平均斜率，壓區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入口72，在這裡很少或不發生冠狀頂成形作用。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。在優選的實施方案中，這個部分大約佔壓區總有效長度(8.7cm)的76％。此外，為了特殊應用很容易藉助增加彎曲的支撐結構68的長度來增加可變壓區長度65。
熱輥66的直徑為20.32cm(8.0英寸)。為了用雙輥壓區系統(諸如圖1的輥22，24)獲得11.43cm的壓區長度，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結合所定義的壓區長度65比一對直徑與熱輥相同的輥所定義的壓區長度優選長至少1.25倍，更優選長至少1.5倍，最優選長3.0倍。
彎曲的支撐結構68形成可變壓區，該可變壓區具有比利用一對直徑相當的輥所實現的壓區長度長得多的可變壓區長度。所以本發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長度65。由於一般的說冠狀頂成形是一種隨時間-溫度-壓力變化的現象，所以，就給定的時間、溫度和壓力而論，母體基料利用本發明的彎曲的支撐結構68通過可變壓區64的線速度大於利用常規的雙輥壓區所獲得的線速度。
圖9是示範壓區輪廓的圖解說明。曲線A通常與雙輥砑光機(如圖1的22，24所示)的壓區輪廓相對應。曲線A說明在壓區入口附近沿著150部分壓區間隙迅速減小。在壓區出口153附近沿著152部分壓區間隙比較緩慢地遞減。因此，沿著可變壓區長度壓區間隙的變化率(曲線A的切線斜率)通常沿著可變壓區長度下降。壓區出口153與兩個輥之間的最小輥隙相對應。加大輥的直徑，雖然在壓區入口附近壓區間隙的遞減率仍然大於在壓區出口附近的遞減率，但是曲線A將趨於平坦。曲線B表示壓區間隙的變化率(曲線B的斜率)，沿著可變壓區長度該變化率通常是均勻的。
曲線C展示這樣的壓區輪廓，即壓區間隙沿著156段緩慢地減小、然後在壓區出口附近沿著158段迅速減小。壓區間隙的變化率(曲線C的切線斜率)通常沿著可變壓區長度遞增。在替代實施方案中，曲線C在壓區入口附近可以有向上傾斜段156』。這種下凹形態通常對應於曲率半徑小於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輪廓提供一種冠狀頂兩步成形法，在壓區入口附近沿著156』段有一些最初的冠狀頂成形活動、沿著中心段是減荷區、然後在壓區出口附近沿著段158有最後的冠狀頂成形活動。
曲線D表示一種壓區輪廓，其中壓區間隙從壓區入口開始沿著157段以基本不變的遞減率遞減。沿著155段壓區間隙保持不變。然後，在壓區出口附近沿著159段壓區間隙實際上是增大的，以便於基料脫離可變壓區。
壓區間隙的遞減率定義杆60的受壓面。可變壓區長度和熱輥66的溫度定義了杆60的熔融面。利用本發明的支撐結構沿著可變壓區長度調節壓區輪廓的能力使優化杆60的熔融面或使它與杆60的受壓面保持平衡成為可能。
可變壓區64定義在壓區入口72的第一間隙和在壓區出口76的第二間隙。第二間隙優選小於第一間隙。在優選的實施方案中可變壓區64通常在壓區入口72和壓區出口76之間連續地減小。在一個替代實施方案中，可變壓區64可以在壓區入口72和壓區出口76之間的某個中間位置減小到最小值(見圖5A)，然後保持壓區間隙不變或者增大壓區間隙。
流體(例如空氣或水)可以通過管道78被引導到背襯56的後表面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塗敷。沒有空氣軸承，背襯56在它進入可變壓區64時傾向於起皺，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64。
熱輥66和母體基料54的相對線速度確定有頭杆式扣件52的頭部51的形狀。熱輥66的旋轉速度可以大於、小於或等於母體基料54的線速度。對於某些應用，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是製造有頭杆式扣件96的方法和裝置的替代實施方案。對置的傳送帶92和94都有一長段用於定義可變壓區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，以便形成連續減小的可變壓區90。母體基料54被餵入可變壓區90，在那裡杆60被壓縮地夾在對置的傳送帶92和94之間。熱量和機械力使杆60變形，形成有大量的頭98的有頭杆式扣件96。
傳送帶92、94的運動優選同步運動，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95』形成連續減小的可變壓區90』。輥99』沿著第二楔形區97』改變傳送帶92』，94』的相對角度。沿著第二楔形區97』的可變壓區可以是不變的、遞增的或遞減的。母體基料54』被餵入可變壓區90』，在那裡杆60』沿著第一楔形區95』被壓縮地夾在傳送帶之間，形成有大量的頭98』的有頭杆式扣件96』。在一個實施方案中，在壓區出口91』的間隙稍微大於輥99』附近的間隙。應當理解，可以使用數個類似於輥99』的附加輥，以便形成多個楔形區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，並且具有對應的參考數字。形狀向上凸的曲線形滑板99」定位在傳送帶92」的後面代替圖5A的輥99』。由於滑板99」實際上可以呈現任何形狀，所以可以如圖9所示產生無限種壓區輪廓。例如，滑板99」可以呈現向下凸的形狀。此外，通過調換不同形狀的滑板99」可以改變壓區輪廓。在滑板99」和傳送帶92」的背面之間優選提供適當的潤滑，例如流體軸承。為了定義一個或多個楔形區以實現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說明用於兌現圖4所示方法的裝置100的示範性實施方案。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後面的壓力通風系統(未示出)，在背襯的後表面與支撐表面102之間形成空氣軸承。供給流體軸承的空氣流速取決於背襯54的厚度、線速度、與可變壓區(64、90、114)有關的杆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64，使聚合物杆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的後表面58。在優選的實施方案中，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64的線速度相對應。
熱輥66的轉速可以大於、小於或等於母體基料54通過可變壓區64的速度。有頭杆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」)中揭示了改變有頭杆式扣件頭部形狀的方法。依據加工參數，聚合物杆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是理想化的有頭杆式扣件130的示範實施方案，其中所述有頭杆式扣件有由熱塑樹脂製成的本質上連續的背襯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杆136、頭部138和在杆136根部的圓角140。圖8A所示有頭杆式扣件可以是鉤環式扣件中帶鉤的部分，或者能夠可鬆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杆式扣件130能夠相互扣緊。由於它們通常具有扁平的外表面，所以有頭杆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。優選的是在杆的根部有圓角，以便提高杆的強度和剛度以及使杆易於從成形模具中脫模。
圖8B是理想化的有頭杆式扣件130』的替代實施方案的剖面圖，其中所述有頭杆式扣件通常具有在本質上連續的熱塑樹脂背襯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杆136』、頭部138』和在杆136根部的圓角140』。在頭部138』下方形成圍繞在杆136』周圍的根切142』。應當理解，實際的有頭杆式扣件將受製造的變異性支配，而圖8A和圖8B所示的理想的有頭杆式扣件僅僅用於說明的目的。
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材料接合。因此，依據本發明的有頭扣件對於鉤環式搭扣特別有用，特別是在毛圈由常規編織物、紡織物、隨機紡材料或無紡材料提供的時候，這些材料並不特別適合作為鉤環式扣件的環部分使用，而且也不是藉助早期技術已知的有頭扣件咬合的。
本發明的有頭杆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，優選從大約0.1mm至1.3mm高，更優選從大約0.2mm至0.5mm高。鉤頭在背襯上的密度優選每平方釐米60至1600個鉤頭，更優選每平方釐米大約125至700個鉤頭。杆毗鄰鉤頭的直徑優選從0.1mm至0.6mm，更優選從大約0.1mm至0.3mm。徑向凸出的頭部優選每邊平均超出杆大約0.01mm至0.25mm，更優選每邊平均超出杆大約0.025mm至0.13mm，並且具有在它們的內外表面之間的平均厚度(即按平行於杆軸線的方向測量)，該平均厚度優選從大約0.01mm至0.25mm，更優選從大約0.025mm至0.13mm。頭部有一個平均直徑(即按頭和杆的軸線徑向測量的)與頭部平均厚度的比值，該比值優選從1.5∶1至12∶1，更優選從2.5∶1至6∶1。為了具有良好的柔韌性和強度，有頭杆式扣件的背襯厚度優選從0.025mm至0.5mm，更優選從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製作該扣件的時候。對於某些應用，可能要使用剛性背襯，或者在與鉤頭對置的背襯表面上塗一層壓敏膠，藉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。
就大多數鉤環式應用而言，有頭杆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。
依據本發明製作的有頭杆式扣件可以是廉價的，因為生產它們所用的線速度可以高於製作現有的有頭杆式扣件所能兌現的線速度。這種扣件可以用能盤成卷的又長又寬的基料來生產，以便於儲存和銷售。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。可以從成卷的扣件上按所需長度剪下一塊，然後粘接或用其它方法固定到製品上，例如固定到服裝的衣片上，使該衣片可鬆脫地扣上。
實際上任何適合擠出成形的取向熱塑樹脂都可以用於生產有頭扣件。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)、聚醯胺(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。優選的熱塑樹脂是聚丙烯和聚乙烯的耐衝擊共聚物，該共聚物包含17.5％的聚乙烯並且其熔體流動指數為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)的鉤頭扣件材料並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。然後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並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。然後將樣品放進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/釐米-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生的如圖10所示的連續遞減的可變壓區。通過調節該裝置的入口間隙和出口間隙可以計算該遞減可變壓區的平均斜率和接觸面積百分比。通過調節平均斜率、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。水平軸對應於被等分成33段的冠狀頂成形裝置。冠狀頂成形裝置的壓區間隙160與鉤頭高度162的交會發生在段8。可變壓區的長度是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的面積之比。成形區(用L表示)是可利用壓區長度(段8至段33)的75.75％。
由耐衝擊的聚丙烯和聚乙烯的共聚物(購自Union CarbideCompany of Seadrify，TX，產品牌號SRD7-560)構成的母體基料經加工後有厚度為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)的杆，且在每平方釐米上大約有140個這樣的杆。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。可變壓區通常是在入口間隙與出口間隙之間連續遞減的，其平均斜率為0.132。最大斜率0.139發生在段13，而最小斜率0.116發生在段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並且將壓區的壓力保持在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，以便為背襯的後表面提供適當的空氣軸承。
將計算機模型用於確定改變壓區斜率、砑光輥溫度和冠狀頂成形裝置的接觸面積百分比對有頭杆的高度、縱向和橫向的頭面積以及頭的橫截面面積的衝擊。計算結果表明鉤頭高度對壓區斜率是最敏感的；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斜率最敏感；頭的橫截面面積對壓區斜率最敏感。
通過改變斜率、接觸面積百分比和輥的溫度，可以改變冠狀頂的形狀，如圖8A和8B所示。如果希望冠狀頂有圖8A所示的形狀，壓區斜率應當是大約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由耐衝擊的聚丙烯和聚乙烯的共聚物(購自位於Seadrift，TX的Union Carbide Company，產品牌號SRD7-463)構成的母體基料經成形後有厚度為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)的杆且每平方釐米大約有140個這樣的杆。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。可變壓區是在入口間隙與出口間隙之間連續遞減的。可變壓區的長度為10.2cm(4.0英寸)並且杆接觸100％的可變壓區。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。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，以便將適當的空氣軸承提供給背襯後表面。
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。最終獲得的有頭杆式扣件的剝離強度是針對購自Minnesota Mining Manufacturing of St.Paul，Minnesota的(產品牌號No.KN-0560)鉤環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由耐衝擊的聚丙烯和聚乙烯的共聚物(購自位於Seadrift，TX的Union Carbide Company，產品牌號SRD7-463)構成的母體基料經成形後有厚度為0.109mm(0.0045英寸)的背襯且每平方釐米有大約140個杆。這些杆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)的壓區入口和大約0.48mm(0.019英寸)的壓區出口。可變壓區是在壓區入口與壓區出口之間連續遞減的。可變壓區的長度為11.43cm(4.5英寸)並且杆接觸82％的可變壓區。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。冠狀頂成形裝置上的活塞保持在1517kPa的壓力下，並且在彎曲的支撐結構上保持414kPa(60psi)的空氣壓力以便將適當的空氣軸承提供給背襯後表面。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併入。現在已經參照文中介紹的幾個實施方案介紹了本發明。對於熟悉這項技術的人顯然可以在不脫離本發明範圍的條件下對這些實施方案做許多變動。因此，本發明的範圍應當不限於文中介紹的結構，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.有頭杆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後表面、前表面和大量的從背襯前表面突起的聚合物杆；將加熱零件對著支撐表面定位，以便形成具有可變壓區長度的可變壓區，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，使聚合物杆沿著一段可變壓區長度壓縮地夾在加熱零件和支撐表面之間，致使聚合物杆頂端發生變形。
2.根據權利要求1的方法，其中定位步驟包括形成壓區間隙的步驟，該壓區間隙沿著可變壓區長度遞減。
3.根據權利要求1的方法，其中定位步驟包括形成壓區間隙的步驟，該壓區間隙沿著可變壓區長度具有基本恆定的遞減率。
4.根據權利要求1的方法，其中定位步驟包括形成壓區間隙的步驟，該壓區間隙在壓區入口附近遞減得比在壓區出口附近更迅速。
5.根據權利要求1的方法，其中定位步驟包括形成壓區間隙的步驟，該壓區間隙在壓區出口附近遞減得比在壓區入口附近更迅速。
6.根據權利要求1的方法，其中定位步驟包括形成壓區間隙的步驟，該壓區間隙在壓區入口附近具有基本恆定的遞減率，在壓區出口附近具有變化的遞增率。
7.根據權利要求1的方法，其中定位步驟包括形成壓區間隙的步驟，該壓區間隙沿著一段可變壓區長度保持不變。
8.根據權利要求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.根據權利要求8方法，其中彎曲的支撐結構定義可變的壓區長度，包括比兩個與熱輥直徑相同的輥定義的壓區長度至少長1.25倍。
11.根據權利要求8方法，其中彎曲的支撐結構定義可變壓區長度，包括比兩個與熱輥直徑相同的輥定義的壓區長度至少長1.5倍。
12.根據權利要求8的方法，其中彎曲的支撐結構定義可變的壓區長度，包括比用兩個與熱輥直徑相同的輥定義的壓區長度至少長3.0倍。
13.根據權利要求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。
18.根據權利要求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的線速度相對應。
20.根據權利要求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，其中所述速度大於母體基料通過可變壓區的線速度。
21.根據權利要求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，其中所述速度小於母體基料通過可變壓區的線速度。
22.根據權利要求1的方法，該方法進一步包括在背襯的後表面與支撐表面之間產生低摩擦界面的步驟。
23.根據權利要求22的方法，其中產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.根據權利要求22的方法，其中產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。
26.根據權利要求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。
27.根據權利要求1的方法，其中使聚合物杆頂端變形的步驟包括在該頂端形成蘑菇頭形狀。
28.根據權利要求1的方法，其中使聚合物杆頂端變形的步驟包括在該頂端形成J形鉤部分。
29.根據權利要求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的裝置，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杆，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長度的可變壓區，該加熱零件和支撐表面能夠對聚合物杆加熱和加壓，該支撐表面的形狀與加熱零件的輪廓線大體一致；以及餵料機構，該餵料機構將母體薄膜送過可變壓區，藉此使聚合物杆壓縮地夾在加熱零件和支撐表面之間，致使聚合物杆頂端發生變形。
31.根據權利要求30的裝置，其中可變壓區包括壓區間隙，該間隙沿著可變壓區長度連續遞減。
32.根據權利要求30的裝置，其中可變壓區包括壓區間隙，該間隙沿著可變壓區長度具有一致的遞減率。
33.根據權利要求30的裝置，其中可變壓區包括壓區間隙，該間隙在壓區入口附近比在壓區出口附近遞減得更迅速。
34.根據權利要求30的裝置，其中可變壓區包括壓區間隙，該間隙在壓區出口附近比在壓區入口附近遞減得更迅速。
35.根據權利要求30的裝置，其中可變壓區包括壓區間隙，該間隙在壓區入口附近具有一致的遞減率，在壓區出口附近具有變化的遞增率。
36.根據權利要求30的裝置，其中可變壓區包括壓區間隙，該間隙沿著一段基料長度保持不變。
37.根據權利要求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.根據權利要求40的裝置，其中定形裝置包括曲線滑板。
42.根據權利要求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。
44.根據權利要求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的線速度相對應。
46.根據權利要求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，其中所述速度大於母體基料通過可變壓區的線速度。
47.根據權利要求30的裝置，以某種速度移動加熱零件的裝置，其中所述速度小於母體基料通過可變壓區的線速度。
48.根據權利要求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生低摩擦界面的裝置。
49.根據權利要求48的裝置，其中產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.根據權利要求48的裝置，其中產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。
52.根據權利要求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。
全文摘要
有頭杆式扣件的冠狀頂成形方法和裝置。有背襯(56)的母體基料(54)被餵入加熱零件和支撐表面(68)之間的可變壓區(64),其中所述母體基料有後表面(58)、前表面、大量的從背襯前表面突起的聚合物杆(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(64)將聚合物杆壓縮地夾在加熱零件(66)和支撐表面(68)之間,以致聚合物杆頂端發生變形。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 優先權日1997年1月9日
發明者菲利浦·米勒, 託馬斯·R·賴利伯特 申請人:明尼蘇達礦業和製造公司