CN100345734C - 束带 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于当穿过其自身时形成环的柔韧的，整体成形的束带，该束带包括：在束带中形成的若干相同的单元，所述单元形成由所述单元的壁部分限界的大体上环形的闭合孔(10)，每个孔允许其被其它单元穿过。该单元还设有一个或多个栓锁部件(11)，该栓锁部件允许一个单元以一个方向穿过另一个单元，但阻止该单元以相反方向穿过。其中限定该孔边界的壁(9)可绕横向和纵向轴折叠成鞍形，以便在不拉伸壁的材料的情况下增加孔的宽度，从而使穿透单元顺利穿过另一个正在使用中的单元的孔。而且，该穿透单元设计成可折叠式，以便使穿过更为容易。通过每个孔壁后部中的凹口(15)促进这种三维变形。

Description

束带

技术领域

本发明涉及束带，例如扎线带(cable tie)或园艺植物束带。

背景技术

扎线带和其它形式的束带用于快速并且容易地将物品固定在一起。应用的实例包括集束带，密封袋或将植物捆绑成捆。

一种传统类型的束带是细长的塑料装置，一端有带孔的头部，从该头部延伸出一细长的尾部。在所述尾部插入所述头部内的孔后，头部与沿着所述尾部间隔开的一系列栓锁(latch)中的一个接合，因此防止其回抽。这样通过所述束带在目标物品周围的拉紧以将目标物品紧固在一起，从而使束带形成闭合的环。

这种束带的一个明显缺陷是，在装配期间穿过头部而被拉紧的尾部部分是浪费的，因为该尾部不起作用，并且不可再使用。只有形成闭合环的尾部部分才有用。

传统类型的束带的另一个主要缺陷是其束紧性。这种束带易拉紧，但不给束紧的物品有任何空间供增大，扩张或变形。

在现有技术DE 2,524,013中公开了一种由若干带孔单元组成的束带，发现这种替代形式的束带减少了浪费。

然而，在由重复的单元部分组成的任意束带中，该束带的横向宽度总是超过单元的孔的相对横向宽度。为了形成闭合环，因此，需要或者降低该束带的宽度和/或或者增加该孔的宽度。

通过基本沿束带纵向布置孔，其中该孔长大于束带宽，在DE2,524,013中描述的束带形式解决了该问题。接着，通过将束带的前端扭转90°，该束带在任何有孔的位置可插入自身内。接着通过反向扭转90°，束带绕目标物品拉紧，并且固定在适当位置。如果它足够长，该束带的未使用的尾部可接着再使用，因而可大大的减少浪费。

可选择的，现有技术美国专利3,438,095利用类似的单元设计，无须任何扭曲，而是依赖于施加的力和材料变形可实现穿过。

在美国专利3,913,178和美国专利4,150,463中可发现其它可选择的减少浪费的束带原理，其中借助沿束带纵向轴可折叠的特点，连续扁平的束带变窄，并利用沿束带的中心的冲孔倒钩，优选的一旦该束带处于折叠的状态，该冲孔倒钩与在束带的其它部分上的其它这样的冲孔倒钩上形成的剩余孔接合。这样，不可能发生纵向变形。

在本发明人的早期美国专利5,799,376中发现另一种可选择的束带。该带也是由若干有孔的单元形成，但利用从束带伸展的可弯曲变形的弹性部分实现穿过。这允许单元扩张和/或收缩以便于通过。

该形式的束带不仅减少了浪费，而且借助从纵向轴横向凸出的弹性部分实现部分纵向伸张。该形式的束带的主要问题是，在穿过过程和随后在插入后恢复至栓锁状态期间，需要依赖弹性部分适当的横向扩张和收缩的机械性能。

发明内容

根据本发明，整体成形的束带由弹性材料制造，例如聚合体材料或橡胶材料，该弹性材料由若干沿束带的长度间隔设置的单元组成，每个单元设有一个或多个栓锁部件，这些单元包围了由壁部分所限定的孔；其中每个单元可相对于束带的纵轴横向折叠成鞍形，然后，该鞍形的侧边还会附加地向外折叠，以便增加孔的宽度，从而允许其它这样的单元穿过，其中，在穿过或试图回抽期间，穿透单元的壁部分和/或栓锁部件优选的绕其纵轴卷曲以离开束带的平面，以便促进穿透单元的穿过和随后的栓锁或抑制回抽。单元的后壁(即在穿过方向)可切口或甚至断开，以便增加单元的弹性。

在本发明中，单元部分的形状变化受单元穿过孔的过程的影响，以至于孔绕其横轴

(横过纵轴并在束带平面内)折叠成弯曲的双拱形或鞍形，其中第一单元部分的进一步插入导致变形孔横向扩张，从而增加其横向宽度，以便第一单元部分顺利通过。

另外，第一单元部分的横向收缩可受离开束带的水平面的第一单元的限界壁和/或栓锁部件的卷曲的影响，当穿过第二单元部分的横向孔时，这导致所述单元部分横向变窄。一般讲，仅仅是已穿过或正在穿过的单元扭曲变形，在任一时刻所有其它单元只不过在纵向被加固。

在第一单元部分穿过第二单元部分的孔后，材料的任何弹性性能使第一和/或第二单元基本恢复其初始形状，并用于将第一单元的突出的栓锁部件定位在一个位置，以防止其穿过孔回抽，因此形成闭合的环。

可选择的，环中任何剩余的张力，或将第一单元从第二单元回抽的尝试，导致第一单元的栓锁部件和/或壁类似地或附加地卷曲到一个阻止从该孔回抽的位置，和/或所述张力引起第二单元部分的壁发生附加的旋转，以便呈现一种多维构造，相比第一和/或第二单元仅在放松状态下所获得的栓锁结构，该多维构造适合获得更好的栓锁完整性。

另外，束带中的张力还可导致栓锁部件绕垂直于束带水平面(X-Y)的轴(Z轴)旋转，以至于栓锁部件在纵向张力作用下向外移动，因此增加第一单元部分的横向宽度，以抑制回抽。

优选的，在穿过期间，壁和/或栓锁部件的任何卷曲总是远离穿过的方向，并且向内朝着被捆束的目标物品，以使在穿过期间栓锁部件不能超出束带，因此不能阻止其通过。

在第一单元部分试图穿过孔回抽期间，反向卷曲应当是优选的，使栓锁部件向外卷曲离开被捆束的目标物品，以使它们与第二单元部分的壁部分接合，并且阻止移动。该孔壁部分有特定的通道，以便辅助该过程，并且确保卷曲在希望的方向进行。

由于本发明的穿过和栓锁系统不依赖于弹性部分来影响单元变形，因此它可以由不具有显著的固有弹性或回弹性的材料构成，例如金属或塑料软片。然而，本发明的优选实施例将利用弹性处理或橡胶处理材料，以便给束带提供纵向扩展，从而保护闭合束带环内的束缚物品。

而且应该注意到本发明无须沿其纵向轴折叠，还无须轴向旋转90°，以便穿过任何给定的孔插入，这样，当穿过另一个单元的孔时，穿过的束带可保持纵向刚性。

本发明优选的实施例是由弹性材料制成的细的一体化塑料束带，并且在插入端由舌部组成，以便穿过更容易，若干形状相似的单元部分从舌部延伸，其相应的栓锁部件定向为上基本远离舌端的方向。每个单元部分优选的通常为圆形或椭圆形，类似形状的孔垂直穿透单元，或在单元之间，喇叭形栓锁部件从单元的任一侧边凸出。还可能制造类似椭圆或圆形的单元设计，但是由例如塑料或柔性金属的薄片材料中切割而成。

可以提供一种由有凹口的后壁形成的成形孔，以至于束带穿过单元孔而插入时，该通道使得穿透单元优选的发生卷曲。下一单元的前壁将由前一单元的有凹口后壁所形成的间隙闭合，以形成闭合的孔。

本发明的任意实施例还可制成连续的卷带(reel)，所述卷带可以含有或不含在本设计中所包括的插入的舌部。

附图说明

为了更好的理解本发明，现在参考附表和附图来详细描述实施例，其中：

图1显示当在放松状态时，一种利用多个单元的传统的减少浪费的束带；

图2显示当在拉紧状态时，一种传统的减少浪费的束带；

图3显示在穿过期间，一种传统的减少浪费的束带；

图4显示在传统的减少浪费的束带中发生的单元的变形，其中

a)显示放松的单元；

b)显示在纵向张力下的单元；

c)显示在穿过其孔的期间张开的单元；以及

d)显示在穿过孔而插入的期间变窄的单元；

图5显示在放松状态下本发明的第一优选实施例；

图6显示在拉紧状态下本发明的第一优选实施例；

图7显示在放松状态下本发明的第二优选实施例；

图8显示在拉紧状态下本发明的第二优选实施例；

图9显示用于装配束带的一种优选的技术；

图10显示在最初穿过期间，产生的“双弓形/拱形”或鞍形；

图11显示当穿过过程进行时，张开的“双弓形”或鞍形；

图12显示穿过过程的三个阶段；

图13显示在低角度穿过阶段期间，栓锁部件的卷曲；

图14显示在高角度穿过阶段期间，栓锁部件的卷曲；

图15显示被适当的设置通道的孔所的反向卷曲效果；

图16显示在放松状态的被适当的设置通道的孔，以促使栓锁向内卷曲；

图17显示在拉紧状态的被适当的设置通道的孔，以促使栓锁向内卷曲；

图18显示在穿过后，单元和栓锁部件返回到默认位置；

图19显示栓锁部件受被穿过单元的试图回抽的影响而发生卷曲；

图20显示当束带围绕目标物品正确安装时，栓锁部件优选的向外卷曲的侧视图；

图21显示当束带受到高纵向张力时，两个栓锁部件聚集到一起的后视图；以及

图22显示一种去除束带的技术，该技术优选的利用在单元部分的后壁切出的凹口，并同时利用由该过程所产生的栓锁向内卷曲。

具体实施例

图1描述了根据现有设计(例如现有技术的美国专利5,799,376)在放松状态1下无浪费的束带的一部分，其中孔2由向内弯曲的壁部分3限定边界，栓锁部件4由壁部分3伸出。

如图2所示，当施加纵向张力时，每个单元的后壁向外5弯曲，并且束带通常横向收缩和纵向伸展。

侧壁部件也能够向外弯曲6，而且这发生在将一个单元7插入另一个单元8(图3)期间。应注意到在该设计中插入(穿过)的单元7通常横向收缩，而被穿透的单元8通常横向伸展。

在一个单元成功的穿过另一个单元之后，该壁部分返回到朝向内的状态，并且被插入单元的栓锁部件用来防止被插入单元的回抽。

在图4中提供了在现有技术中所利用的两维的单元变形的全部变化范围。

在本发明的实施例中，形成类似构造的束带，但是单元的壁9已经形成膨胀的或近似椭圆的状态(参见图5和6，和图4C)。

该单元通常是成椭圆形或圆环(或环带)的形式，基本类似的形状的孔10从每一单元的中心穿过，即，具有近似相同的壁厚或横截面。一个或多个栓锁部件11朝向后，附在单元的侧壁。这些栓锁部件可以被认为是单元的大体上半圆的前壁9b的延续，以径向臂将后部的厚壁与所述前壁相连接。

这些单元相互连接形成束带的尾部，一个单元的前壁9b与下一个单元的后壁9a成形或者合并。形成适当的长度后，可终止于具有舌部12的插入端，以便帮助穿过。

该束带优选的由一体的单片材料制造，例如弹性塑料(如尼龙，聚丙烯或聚氨酯)，橡胶或适当的金属(如，弹簧钢)。由片材料进行注塑或冲压而成是其优选的制造模式。有利地，束带应该约是5到30mm宽，1到5mm厚，并且可能在特定情况下，长度可达到500mm。在该尺寸范围内，所选择的材料应该优选具有约S80到S90或D40到D60(通过标准ASTM D2240确定)的肖氏硬度，约0.01GPa到0.1GPa(按照ASTM D790)的挠曲模量，约100KN/m或以上(按照ASTM 624)的高抗撕强度，并且抗张强度尽可能高，优选的断裂时超过25MPa(按照ASTM D412)。对于本发明的较小型的实施例，利用上述较高抗张强度的较硬材料(即较高的挠曲模量)是有利的；反之对于本发明的较大型的实施例，使用较弱的或更柔性的材料就足够了。从分别由BASF和Bayer公司提供的Elastollan和Texin系列的聚氨酯中就可以找到具有适当有利性能(对于上述尺寸)的材料的实例。

对于公知的束带，当本发明的束带受到纵向张力(图6)时，该束带经受微弱的横向收缩和较显著的纵向伸展。还可注意到该栓锁部件11绕垂直于束带的水平面的轴(Z轴)旋转，使得这些栓锁部件在横向(Y方向)伸展。

栓锁部件13的这种横向伸展用于阻止受张力单元穿过其它单元的孔，因此传统束带上的栓锁一般较小。同样地，孔14的横向收缩和变窄也会阻止穿线操作，因此在传统的设计中，孔被设计的尽可能宽，壁被设计的尽可能的薄，因而强度受到相应的损失。然而本发明利用多级拓扑法可解决这些问题，因此相同形状的单元以其部件在装配过程中以不同的方式变形。

优选的，该束带总是通过在插入端(如果设置的话)将舌部插入最后的单元部分17(图9)来装配。接着，穿过该孔拉动整个束带，在目标物品19附近留下小环18。通过这种方式，剩余的束带20可被移走并且反复的使用，但舌部仍连接在所述剩余的束带上，因此大大的减少了浪费。

正如图10，11和12所表示的，第一阶段是一个单元穿过一个孔插入(注意为简单起见，图10，11只显示两个椭圆单元，所述椭圆单元不包括栓锁部件、成形孔通道或在其它部分可能被描述的其它这类的特征)。

在图10中，穿过的第一单元部分21顶压第二外部单元部分22的孔，导致第二单元部分沿横向轴折叠成鞍形，其脊线在束带的Y方向上。

第一单元部分的持续的插入使折叠增加到一个点，在此，侧叶部分23产生“双弓形”或双拱形，接着开始向外折叠(图11)。这导致孔的横向伸展，且不依赖任何在其它束带设计中描述的依赖材料的弹性部分(该效果实际上可通过非弹性材料例如纸或卡片来证实)。

如图12中三个阶段所示，如果孔的横向伸展很充分，那么整个穿过的单元部分可基本不受阻碍的穿过。

然而，对该机制起辅助作用的是使穿透单元收缩的手段，以使穿透单元穿过这些膨胀的或未经膨胀的孔。该手段涉及当穿透单元穿过另一单元的孔时，使穿透单元发生卷曲，并且除上述讨论的“鞍形折叠”以外，还希望以促进和控制该技术的方式来构造束带的单元。

当穿透单元24的插入端进入另一个被穿透单元25的孔时，穿透单元的栓锁部件26被迫离开束带的主水平面(X-Y)而向上卷曲(参看图19)。

控制卷曲的方向(上或下)是有利的，如果束带被制成完全三维的形状(而不是具有确定厚度的两维形状)，那么有可能在上表面和下表面上加入几何特征，从而控制该卷曲。

然而，这种修改使束带制造起来变得没有必要的复杂，并迫使束带成为不对称制品，这要求在起作用时，束带要“正面朝上”。另外，在装配过程的不同阶段，需要发生向上卷曲转换到向下卷曲的效果，并且这与不对称设计相抵触。

如图13和14所示，不采取三维几何图形即可实现所希望的控制的一种简单的方式是手动调节穿透角。

通常，在低穿透角，例如在穿透的第一阶段中所遇到的，栓锁部件26将从目标物品向外卷曲，并且朝着操作员(图13)，然而若以较陡角度插入，那么该栓锁部件朝着目标向内(27)卷曲，并且远离操作员(图14)。当环在目标物品上闭合时这是非常明显的，因为在该阶段，束带经常贴着穿透单元的后壁突然被拉动，并且有效地穿过束带的后部。这在图14中描述。

在穿过阶段，该后来向内的方向是最希望的方向，因为此时在穿透单元28的后壁上滑动的是相对光滑的下侧。相反，如果栓锁部件向外卷曲(如图13)，那么栓锁部件必须对着后壁滑动，并且这自然的导致一种棘齿作用，而这种棘齿作用需要更多的来自操作员的力，从而影响到穿透单元的通过。

因此，该束带的使用者可调节插入角，以便栓锁部件总是向内卷曲，并且整个过程保持光滑的滑动状态。

然而，这常常需要用两只手使束带滑动到该位置内，并且较好的解决方案是改变单元的孔，以便提供特定形状的通道，即使在低插入角情况下，该通道促使正确的向内卷曲。与图13相对照，图15对这一观点进行了描述。

因此，在本发明的替代优选实施例中(图7和8)，在单元的后壁内切出小凹口15、16。如以下将要解释的那样，这种重要的改变迫使单元结合，以便一个完整的孔仅由两个邻近的单元形成，并且这种改变将这些孔转化为适用于若干目的成形通道。

以最简单的形式，该成形的通道包括大体上的V形切口或U形凹口，不管在拉紧状态29或放松状态30，该成形的通道从孔伸展到每个单元的后壁内(图16和17)。

在穿过操作中，该凹口用来促进栓锁部件卷曲(比较图5和7)，因为它们之间的后壁是较低的刚性。而且，该束带的纵向中心倾斜以滑到该凹口内，同时强迫该栓锁部件以相反方式弯曲，即远离操作员，并且如所希望的那样朝向目标物品。

现在，一旦围绕目标物品紧拉该束带，那么栓锁部件肯定会被放置在防止回抽的位置上。

以最简单的形式，这可利用弹性变形材料起作用，其中一旦纵向张力消除，该单元恢复默认形状。在图18中，例如，可以看到该简单的技术如何操作，栓锁部件31侧向延伸，以便与穿透单元的后壁32接合。

然而如图19所描述，一种更复杂的方法是，通过被穿透单元34的后壁的附加的向上旋转作用，来利用栓锁部件33的卷曲。如果该栓锁部件被制造的足够长，那么它们甚至可伸展到后壁部分之上，从而实现更大的强度的栓锁。另外，还可利用栓锁13向主水平面(参见图6)外的旋转，以改进栓锁的强度，因为栓锁可更多的向外。

通过在相反方向施加纵向张力(即，试图将穿透单元回抽，而不是使它们穿过)，可获得如此的栓锁卷曲。此外，辅助凹口29可以大大的有助于该过程，因为辅助凹口促使栓锁更容易发生卷曲，因此，而且由于被约束的目标物品35实际上阻止了栓锁向下卷曲，因此仅可向上卷曲。因此在这一阶段，有利的向上卷曲很大程度上是自动的(图20)。

后壁凹口的其它益处是将卷曲的栓锁部件一起拉到中心通道内，并且如果栓锁足够的长，那么当受到充分的回抽张力(图21)时，它们可相互邻接36。在该点，卷曲过程受到抑制，并且两个栓锁起相互加强的作用，此外增加了栓锁的总强度。(栓锁部件的完全向上卷曲并非总是希望的，因为它导致栓锁能力的降低，并且束带环穿过孔向后滑动。然而有时，采用可控制滑动量的设计，因而避免产生过大的张力。)

还能注意到单元的后壁中凹口在栓锁过程期间将帮助该壁变形。初看，这意味着薄弱，但由于单元依赖拓扑变形起作用，后壁的削弱实际上增加了栓锁带的强度。没有这种切口，后壁如同刚性屏障(如图19)，而具有切口的后壁可围绕穿透单元的栓锁部件弯曲，因此增加了接触表面积，并且改进了栓锁强度。

另外，如果束带需要去除，该后壁切口提供一种便利。其实施通常是通过，以与该束带开始穿孔相反的方向(图22)，将插入端(如果存在的话则具有舌部)37向后再穿过穿透单元38的孔。

该过程导致该束带松开，然而在该孔中要求有足够的空间，以便允许使双倍厚度的束带穿过该孔。如果需要，后壁中额外的切口可提供该附加空间，而不会严重损害其它功能。

还应该注意由于该去除技术通常用在较陡的牵拉角中，因此栓锁部件39朝着被约束的目标物品向内弯曲。这使去除束带的过程非常简单，操作员几乎不需施力。

Claims (13)

1.一种当穿过其自身时形成环的柔韧的，整体成形的束带，该束带包括：

在束带中形成的若干相同的单元，所述单元形成大体上环形的闭合孔(10，14)，所述的环形闭合孔由所述单元的壁部分限界，每个孔允许被其它单元穿过，所述单元还设有一个或多个栓锁部件(11，13，26，27，31，33)，所述栓锁部件允许一个单元以一个方向穿过另一个单元，但阻止所述单元以相反方向穿过，

其中所述的限定孔边界的壁可绕横向和纵向轴折叠成鞍形，以便在所述壁的材料不被拉伸的情况下增加孔的宽度，从而促使穿透单元穿过另一个正在使用中的单元的孔。

2.如权利要求1所述的柔韧束带，其中所述孔通过凹口向后伸展，所述凹口位于限定所述孔边界的后壁部分中。

3.如权利要求1或2所述的柔韧束带，其中一个孔的后壁部分形成下一个孔的前壁部分。

4.如权利要求1所述的柔韧束带，其中每个单元的前壁大体上是半圆形，并且侧壁由与前壁相接的短的、大致为径向的臂形成。

5.如权利要求1所述的柔韧束带，其中在穿过期间，鞍形构造的单元进一步适于向外折叠，以便使闭合孔的宽度伸展，从而促进穿透单元通过。

6.如权利要求4所述的柔韧束带，其中被穿透单元的形状的变化在使用中受穿透单元通过的影响。

7.如权利要求1所述的柔韧束带，其中在使用中，在穿过或试图回抽期间，穿透单元的壁部分和/或栓锁部件绕其纵轴卷曲，以改变穿透单元的形状，以使该单元顺利穿过另一个单元。

8.如权利要求7所述的柔韧束带，其中穿透单元的限界壁和/或栓锁部件离开束带的水平面向外卷曲，这使得使用中穿透单元的横向宽度降低。

9.如权利要求1所述的柔韧束带，其中所述单元由弹性材料形成，以便在一个单元已经穿过另一个单元后，所述单元基本恢复到其初始形状。

10.如权利要求7所述的柔韧束带，其中已穿过另一个单元的单元的试图回抽会使穿透单元的壁和/或栓锁部件类似的卷曲到阻止回抽的位置。

11.如权利要求10所述的柔韧束带，其中在试图回抽时，被穿透的单元的壁的辅助旋转进一步阻止了穿透单元的回抽，因此改进了栓锁的完整性。

12.如权利要求1所述的柔韧束带，其中所述束带中的张力导致栓锁部件绕垂直于水平面的轴旋转，以便栓锁部件在纵向张力作用下向外移动，因此增加了穿透单元部分的横向宽度以阻止回抽。

13.如权利要求1所述的柔韧束带，其中所述束带的材料具有S80到D60的肖氏硬度范围，0.01GPa到0.1GPa之间的挠曲模量，超过100KN/m的抗撕强度，和超过25MPa的抗张强度。

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