CN104853894A - 模塑的捕捉元件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种阳性-阴性或者阳性-阳性自动夹紧装置的捕捉元件，其包括轮轴部分(1)和捕捉部分(2)，轮轴部分沿横向于基带(B)的轴线延伸，且捕捉部分从轮轴部分侧面地突出，其特征在于，至少捕捉部分由在25℃下具有大于1000MPa，尤其是大于1200MPa，特别是大于1500MPa的弯曲模量的热塑性材料制成，捕捉元件通过模塑，尤其是通过注塑成型进行生产，当绘制用于钩的温谱图时，即当进行差示扫描量热法时，在首次升温期间可看到在玻璃化转化附近不存在或几乎不存在松弛焓。

Description

模塑的捕捉元件及其制造方法

本发明涉及阳性-阴性(male-female)(钩-环型(hook-in-loop type))或者阳性-阳性(male-male)(钩-钩型(hook-in-hook type))接触和闭合紧固件(touch-and-close fastener)的阳性部分，包括一个轮轴(shank)和从轮轴的侧面突出地捕捉部分(catching part)。特别地，本发明可以涉及钩形或者蘑菇形的元件。本发明还涉及含有这种类型的阳性元件的阳性-阴性或者阳性-阳性的接触和闭合装置。本发明还涉及制造这种类型的阳性元件的方法和用于制造这种类型的阳性元件的设备。

钩形或者蘑菇形的阳性元件，在下文中一般将被称为捕捉元件(catchingelements)，其通过由热塑性塑料(thermoplastic)模塑制成，是已知的现有技术。模具是由补充填充有模制热塑性塑料的捕捉元件的一定形状的腔制成的，然后通过从腔中剥离它们进行脱模。

至于蘑菇来说，只有具有非常薄的头的那些才可以以这种方式进行制造。缺点是，随后该捕捉不能很好地承受各种压力，特别是当蘑菇构成接触和闭合紧固件的部件之一时的剥离牵引力。问题是，如果能够获得一个厚的头，能够不再从模塑的腔中剥离该头。与蘑菇相比，对于钩形的捕捉元件而言，这些钩形的捕捉元件是比较容易通过模塑进行制造的。然而，能够从模塑的腔中剥离出它们的需求导致形状和材料方面对制造的约束，特别地，这些意味着所得到的钩是中等的捕捉质量。尤其是，能够由无定形或基本无定形热塑性塑料(即由其内含有显著百分比的刚性无定形的热塑性塑料的热塑性塑料)生产这种钩将是很好的。现在，因为这样的材料是特别刚性的(具有至少1000MPa，特别是高于1200MPa，尤其是高于1500MPa，甚至为2000MPa的弯曲模量(bending modulus))，用一种简单地由模塑的腔中喷射出它们组成的脱模使它们制成钩是不可能的(即使这种类型的脱模用于大规模生产是特别有利的)，因为一旦钩已从模具中剥离或喷射，它们就太退化而不具有丝毫的捕捉能力。

本发明通过提出一种方法来试图克服现有技术的缺点，该方法允许上文提到的这种类型的阳性或捕捉元件通过由无定形或基本无定形的热塑性材料模塑进行制造，以从模塑的腔中喷射或剥离，这对于大规模的工业生产是高度有利的。

根据本发明，提供了一种制造捕捉元件的方法，该捕捉元件包括沿横向于基带(base band)的轮轴轴线从基带延伸的轮轴部分和以横向于轮轴的轴线方向从轮轴侧面地突出的捕捉部分，该方法包括以下步骤：

-提供补充捕捉元件的一定形状的模塑的腔；

-以能够流动的形式，尤其是以粘性或浆状形式将模塑的热塑性塑料引入到模塑的腔中；

-将模塑的腔内部的热塑性塑料的温度调节至包括在Tg-ΔTg和Tg+ΔTg之间的T_模塑值，Tg为热塑性塑料的玻璃化转变温度，ΔTg等于约30℃，优选等于约15℃；

-元件在此温度T_模塑下进行脱模；以及

-将脱模的元件在比T_模塑低的温度下，尤其是在环境温度下放置以冷却。

根据一种优选的实施方式，热塑性塑料是无定形的或基本无定形的，且ΔTg等于约15℃。

优选地，模塑的腔中的热塑性塑料的温度T_模塑通过使模塑的腔为温度T_模塑来进行调节。

优选地，在高于温度T_模塑的温度T_引入下将热塑性塑料引入到模塑的腔中，在脱模步骤开始之前，放置使材料的温度达到模塑的腔的温度T_模塑。

本发明还涉及一种阳性-阴性或者阳性-阳性的接触和闭合装置的捕捉元件，特别是一种钩或者一种蘑菇，该捕捉元件包括轮轴部分和捕捉部分，轮轴部分沿横向于基带的轴线延伸，捕捉部分从轮轴部分侧面地突出，其特征在于，至少捕捉部分由在25℃下具有大于1000MPa，尤其是大于1200MPa，特别是大于1500MPa的挠曲模量(flexural modulus)的热塑性塑料制成，钩元件通过模塑，尤其是注塑成型(injection molding)进行生产，当绘制用于捕捉元件的温谱图时，即当进行差示扫描量热法(differential scanningcalorimetry)时，在首次升温时注意到在玻璃化转化的附近不存在或几乎不存在松弛焓(relaxation enthalpy)。

优选地，轮轴部分也由在25℃下具有大于1000MPa，尤其是大于1200MPa，特别是大于1500MPa的挠曲模量的热塑性塑料制成，尤其是由与捕捉部分相同的材料制成。

根据本发明的一种优选的实施方式，热塑性塑料是无定形的或基本无定形的材料。

优选地，该材料在25℃下具有大于1500MPa的挠曲模量。

因此，根据本发明，有可能首次由高刚性的，尤其是无定形的，具有好的捕捉能力的热塑性塑料使用涉及通过喷射或剥离脱模的模塑步骤来制造捕捉元件，这特别有利于大规模的生产。

根据本发明的一种优选的实施方式，无定形的热塑性塑料包括ABS(丙烯腈丁二烯苯乙烯)、PC(聚碳酸酯)、PVC(聚氯乙烯)、PEI(聚醚酰亚胺)、PES(聚醚砜)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PA(聚酰胺)6,6和/或PS(聚苯乙烯)。

根据本发明的一种优选的实施方式，捕捉元件具有蘑菇的形状，尤其是头部围绕轮轴部分360°地从轮轴部分侧面地突出。

特别地，根据本发明的一种优选的实施方式，捕捉部分在至少三个角度分离的角扇区(angular sectors)从轮轴部分侧面地突出。

优选地，松弛焓的不存在或几乎不存在对应于DSC曲线上的小于或等于1J/g的比松弛焓(specific relaxation enthalpy)，比松弛焓为在从Tg至Tg-30℃范围的区域中的首次升温曲线和第二次升温曲线之间的面积除以样品的质量的比值。

优选地，松弛焓的不存在或几乎不存在对应于Tg和Tg-30℃之间所包括的区域中的DSC的首次升温的曲线的峰或最大点的不存在。

根据本发明，无定形的材料是指材料内的结晶度水平为0％的材料。

根据本发明，基本无定形的是指包括无定形的区域和非无定形的区域，无定形的区域占超过所提及的材料的体积的一半的材料。优选地，占超过60％，更优选的是，超过70％，非常优选地，超过80％，并且非常有利的是，超过95％的体积。

现在以实施例结合附图的方式描述本发明的一些优选的实施方式，其中：

·图1描述了根据本发明的一种钩的侧视图；

·图2a和2b描述了根据本发明的一种蘑菇形的钩元件的侧视图和平面图；

·图3描述了本发明的另一种实施方式的钩元件的平面图；

·图4描述了根据又一种实施方式的钩元件的平面图；

·图5A、5B、5C、5D和5E描述了根据本发明分别由ABS、PS、PA-6,6、PMMA和PC制成的捕捉元件用于首次升温的DSC(差示扫描量热法)曲线；

·图6A、6B和6C分别描述了根据不按照本发明进行脱模的现有技术的方法获得的元件的与图5A、5B和5C相对应的曲线；以及

·图7A和7B是分别使用现有技术的脱模方法和通过本发明的方法制成的ABS钩的照片。

图1描述了根据本发明的一种钩的实施方式。所述钩包括衍生自基带B的轮轴-形成部分1，和从轮轴部分1侧面突出的头部2。

轮轴部分1沿基本垂直的轴线延伸，即轴线与基带B成直角。然而，根据其它的实施方式，有可能考虑关于与基带B成直角的这一方向是倾斜的。为了定义在轮轴和捕捉部分之间的分界3，其是由与图1中的基带B平行的水平断面组成的，根据本发明，将横截面定义为与钩部分的基底平面B相平行。根据本发明，头部和基底部分之间的分界被定义为平面3，超出平面3的横截面的Pi点位于朝向右的最远处，其是横截面朝向外面且朝向钩延伸侧(此处为图1中的左手侧)的最远处的点。根据本发明，一旦已确定横截面3，然后可考虑轮轴部分是位于该横截面3下面的钩的部分，且该钩部分为位于横截面3上方的部分2。

图2a和2b描述了根据本发明的一种蘑菇形的阳性元件。在图2a中可以看出，它也包括轮轴部分1'和头部2'，在该图中描述的Pi点是离横截面3的左侧的最远处，超出横截面3后该Pi点开始移动回该图中的左侧。根据该实施方式，其显示了关于垂直轴旋转的对称，在横截面3上的所有点均是Pi点。

图2b示出了从上方俯视的图2a的蘑菇形。

图3和图4描述了不同的实施方式，其中，所述钩具有与图2a的蘑菇完全一样的轮轴，而与此相反的，头部从仅跨过角扇区的轮轴侧面地突出(图3为四角区域，图4为三角扇区)。

根据本发明的方法有利地允许钩，例如那些在图1-4中描述的钩，但更引人注目的是，像在图2a、2b、3和4中的蘑菇通过模塑进行制造，而且，尤其是通过注塑成型，尽管有与必须被脱模的头部的存在相关联的难度。因此，根据本发明，用于制造这些钩的方法包括，采用补充待生产的一定形状的钩或蘑菇的模塑的腔，将无定形的热塑性塑料(例如PEI、PES、PVC、聚苯乙烯、ABS等)引入到模塑的腔中。

使用加热装置来使模塑的腔达到基本上等于热塑性塑料的玻璃化转变温度(Tg)的温度T_模塑，包括从Tg-20至-30°(优选为10至15°)到Tg+20至+30°(优选10至15°)延伸的范围。由于材料在比T_模塑更高的温度T_引入被引入，放置以达到温度T_模塑，然后钩在温度T_模塑下脱模。然后钩放置以冷却至环境温度。结果发现，所得到的钩被完全脱模(参见图7B的实施例)，而且，尤其是，与现有技术不同，与模塑的腔的互补形状相比较，通过脱模的钩没有被变形或损坏(见图7B)。因此生产具有非常钩的捕捉部分和蘑菇头部已成为可能，该蘑菇头部在具有大的头部厚度的所有轮轴边缘周围侧面地突出，如果没有这种突出则在脱模期间表现出微小的钩损坏的问题。

电阻加热元件、感应系统、例如使用水或油的流体调节电路，或者在本领域中公知的任何其它类似的系统，可以通过加热装置的方式来提供。

因此，使用根据本发明的方法，上述类型的钩，特别是具有良好捕捉能力的钩，以及蘑菇，可以通过使用喷射或剥离的模塑进行生产，特别适合于大规模的制造。

图5A、5B、5C、5D、5E、6A和6B描述了一种证明使用根据本发明的方法制造出根据本发明的钩的方法(图5A、5B、5C、5D和5E)，而且，尤其是，不同于现有技术(图6A和6B)，通过脱模操作没有被损坏。应当指出的是，图5D和5E的材料(PMMA和PC)使用现有技术的方法不能被脱模。

因此，图5A、5B、5C、5D和5E分别描述了分别用ABS、PS、PA-6,6、PMMA和PC制成的根据图1至4中任意一种的钩的DSC，以及图6A、6B和图6C分别描述了分别用ABS、PS和PA-6,6制成的钩的DSC，其在根据本发明的目的温度下不能进行脱模。

DSC是一个曲线，该曲线给出了在供给的热量中热变化的瞬时量以获得温度的增加，作为温度的函数。

进行脱模时捕捉元件遭受的严重变形在制成它的材料中留下残余应变。在DSC中，对于位于Tg附近的温度范围，需要提供给该材料显著量的热量，以消除该应变并继续升温。然后，这是一种吸热现象，样品吸收热量，该吸收的特征在于峰，进一步升温时该峰不再或几乎不再出现，是因为如果未被消除的话，该应变也已被大大降低。

图5A描述了在首次升温期间根据本发明由ABS制成的钩所获得的曲线，即温度以10℃/分钟的固定速度从10到200摄氏度变化。

可以从图6A中看出，在首次经过中(in the first pass)，在玻璃化转变温度和其附近之前获得了一个峰，即在这一点所述曲线的导数是零，并且对应于一个局部最大值(表征松弛焓和吸热反应)。与此相反，根据本发明，在玻璃化转变的区域中没有或几乎没有这样的最大点(参见图5A)。

在玻璃化转变的附近的峰或最大点的几乎不存在(以及因此松弛焓的几乎不存在)意味着该DSC曲线基本上是直线，且尤其是每单位质量的包括在首次经过的曲线和第二次经过(second pass)的曲线之间的区域的面积(area)(△H)小于1J/g。

在根据本发明的方法中，在将模塑的材料引入到腔之前或之后，将模塑的腔升温至用于脱模的温度(即在Tg的附近)。

当绘制用于DSC的温升曲线，且尤其是如在图5A至5E和6A至6C中可见的曲线时，首次升温的曲线被描绘成粗线和第二次升温的曲线被描绘成细线。第二次上升的曲线被向下抵消(offset)，是因为，由于在第二次上升时钩已经熔化了一次(在首次上升时)，与装置的接触要好得多，且需要较少的能量来加热样品，从而导致从原点的这种抵消。

因此，为了计算在峰附近的比松弛焓，第二次上升曲线提前被升高以与首次上升曲线相匹配。然后在图5A至5E和6A至6C中给出了超过[Tg-30°；Tg]部分的合适的曲线，同样地以粗线在首次上升的曲线下方延伸，并与其形成闭环，测量其表面积以便计算焓。

特别地，在峰附近的比松弛焓被定义为在首次升温曲线和考虑到上面描述的抵消的第二次升温曲线之间的在Tg-30°和Tg之间的差值的积分除以样品的质量。差值的积分对应于所定义的面积，一方面，在分别为首次和第二次上升的两条曲线的顶部和底部，并且，另一方面，在对应于T＝Tg和T＝Tg-30°的垂直直线的左侧和右侧。

在图5A中，△H为0.2001J/g，而在图6A中，△H为1.754J/g。

在图5B中，△H为0.4838J/g，而在图6B中，△H为2.2683J/g。

在图5C中，△H为0.5839J/g，而在图6C中，△H为2.188J/g。

在图5D中，△H是0.6913J/g(按照现有技术，没有可能的曲线)。

在图5E中，△H为0J/g(按照现有技术，没有可能的曲线)。

图7A描述了根据现有技术由ABS制成的钩，由于脱模而高度受损，而在图7B中，ABS钩已经按照本发明进行脱模且没有受损。这两个图用于举例说明本发明的效果，并不意在限制本专利申请的范围，该范围仅由按照说明书的权利要求所限定。特别地，可能发生的是由于进行脱模，根据本发明的钩有稍微变形，虽然总的来说保持了其捕捉性能但没有完美地补充它的模塑的腔的形状。为了确定一个捕捉元件是否与本发明相一致或与现有技术相一致，真正重要的是DSC分析，而不是这一元件的简单的视觉分析。

进行DSC的精确条件如下：

使用的DSC：热重分析仪(Perkin-Elmer Pyris)

氛围：氮气

测试盘(Test pan)：非密封的铝盖

钩的切割：用手术刀从片材的中心切割钩。在它们的基底进行切割而不用从片材减去材料。

样品的质量：6mg(+或-1mg)

在盘中钩的位置：在盘的底部将钩平放，以便有与盘的底部接触的分析材料的最大表面积。

循环温度程序：

加热速度：10℃/分钟

温度范围：5℃-225℃

温度循环：

1.在5℃下恒温2分钟

2.以10℃/分钟从5℃加热至200℃

3.在200℃下恒温2分钟

4.以200℃/分钟从200℃冷却至5℃

5.在5℃下恒温2分钟

6.以10℃/分钟从5℃加热至200℃

7.在200℃下恒温2分钟。

结果的处理：

使用切线法测定玻璃化转变温度(Tg)。

在Tg(吸热峰)附近测定并相互比较两个加热经过(heating passes)期间的松弛焓。

用于测定弯曲模量的精确条件如下：

按照标准NF EN ISO 178进行测试：塑料-挠曲性能的测定。

像梁一样被支撑(supported like a beam)的试样，以恒定速度在其跨度的中间遭受弯曲，直至试样断裂或直至变形已经达到预定值。在该试验中，测定试样所承受的负荷。必须符合由该标准指定的比例，即l/h＝20(+/-1)，其中，l是长度，h是厚度。

在弹性极限下的弯曲应力通过下列公式进行计算：

σ＝(3FL)/(2bh²)

其中，F是在0.002的应变(□)下的牛顿负荷，L是设置的以毫米(mm)计的跨度，b是试样片的宽度，h是试样片的厚度。

然后使用以下公式计算弯曲模量：

E＝σ/□。

Claims (10)

1.一种阳性-阴性或者阳性-阳性接触和闭合装置的捕捉元件，该捕捉元件包括轮轴部分和捕捉部分，所述轮轴部分沿横向于基带的轴线延伸，所述捕捉部分从所述轮轴部分侧面地突出，其特征在于，至少所述捕捉部分由在25℃下具有大于1000MPa，尤其是大于1200MPa，特别是大于1500MPa的挠曲模量的热塑性塑料制成，所述捕捉元件通过模塑，尤其是注塑成型进行生产，当绘制用于钩的温谱图时，即当进行差示扫描量热法时，在首次升温时注意到在玻璃化转化的附近不存在或几乎不存在松弛焓。

2.根据权利要求1所述的元件，其特征在于，松弛焓的不存在或几乎不存在对应于DSC曲线上的小于或等于1J/g的比松弛焓，所述比松弛焓为在从Tg至Tg-30℃范围的区域中的首次升温曲线和第二次升温曲线之间的面积除以样品的质量的比值。

3.根据权利要求1或2所述的元件，其特征在于，松弛焓的不存在或几乎不存在对应于Tg和Tg-30℃之间所包括的区域中的DSC的首次升温的曲线的峰或最大点的不存在。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的元件，其特征在于，所述轮轴部分也由在25℃下具有大于1000MPa，尤其是大于1200MPa，特别是大于1500MPa的挠曲模量的热塑性塑料制成，尤其是由与所述捕捉部分相同的材料制成。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的元件，其特征在于，所述热塑性塑料是无定形的或基本无定形的材料。

6.根据前述任意一项权利要求所述的元件，其特征在于，所述材料在25℃下具有大于1500MPa的挠曲模量。

7.根据权利要求5或6所述的元件，其特征在于，所述无定形的热塑性塑料选自包括丙烯腈丁二烯苯乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚醚酰亚胺、聚醚砜和聚苯乙烯的组。

8.根据前述任意一项权利要求所述的元件，其特征在于，所述元件具有蘑菇的形状，尤其是所述头部围绕所述轮轴部分超过360°地从所述轮轴部分侧面地突出。

9.根据前述任意一项权利要求所述的元件，其特征在于，所述捕捉部分在至少三个角度分离的角扇区从所述轮轴部分侧面地突出。

10.一种制造捕捉元件的方法，该捕捉元件包括沿横向于基带的轮轴轴线从基带延伸的轮轴部分和以横向于轮轴的轴线方向从轮轴侧面地突出的捕捉部分，该方法包括以下步骤：

-提供补充捕捉元件的一定形状的模塑的腔；

-以能够流动的形式，尤其是以粘性或浆状形式将模塑的热塑性塑料引入到模塑的腔中；

-将模塑的腔内部的热塑性塑料的温度调节至包括在Tg-ΔTg和Tg+ΔTg之间的T_模塑值，Tg为热塑性塑料的玻璃化转变温度，ΔTg等于约30℃，优选等于约15℃；

-元件在此温度T_模塑值下进行脱模；以及

-将脱模的元件在比T_模塑低的温度下，尤其是在环境温度下放置以冷却。