CN1229048C - 可与勾接合的环 - Google Patents

Abstract

本发明提供包括高膨松纱的可与勾接合的环材料，使用这种材料的闭合条，以及提供制造这种材料的方法。根据本发明，一种勾和环搭接系统中使用的可与勾接合的搭扣材料，包括柔软材料薄片型的载体以及至少一股高膨松纱，高膨松纱沿载体延伸并沿其长度连续地紧密固定在一部分载体上，其中，其上固定有高膨松纱的一部分载体是平的，并且所述高膨松纱具有包括大量膨松纤维的结构。

Description

可与勾接合的环

技术领域

本发明一般涉及接触搭扣以及用于这种搭扣的可接合的环元件，更具体地，涉及其在产品中的应用，如袋和柔软包装的闭合条，以及其制造的方法和设备。

背景技术

在很多一次性包装的应用中，需要低成本的柔性闭合物。用于袋或类似特征物中的一些可重复关闭的商用闭合使用拉链型面密封技术。其它闭合，不管是一次性的还是可重复关闭的，包括各种粘结剂、扭绞带、夹条或拉带。勾-环闭合技术也已经用于包装的闭合，例如柔软袋，但至今没有广泛应用。

很多大容量一次性的包装闭合物的一些理想性质包括低刚度、低重量、小体积和低成本。在很多情况下，需要重复打开和关闭，但对于很多一次性产品的应用，每件产品重复打开和关闭的预期次数仅为2到10次。

发明内容

我们已经意识到，一般认为很多包装应用中的勾-环闭合技术在实际使用时太大或太贵，闭合物的布置使勾和环搭接本身主要受到剪切载荷。实例包括信封型和上卷袋闭合物、缠绕条和具有避免剥离特征的内袋面闭合物。而且，我们意识到，很多这些应用中需要最小闭合强度，以保持袋或包装的开口对预期的载荷能充分地关闭。

本发明涉及到的和特别有用的一些闭合结构和包装应用的实例参见我们的美国专利申请09/187,389、09/187,936、09/133,991、临时美国专利申请60/159,489以及指定美国的PCT申请US99/26261。所有这些申请的内容在此引用为参考文献。

以低廉价格生产非常小的、模制的凸搭扣元件的工艺在过去几年中取得了发展，例如Fisher(美国专利4794028，其全部内容在此作为参考文献)提出的连续成形方法，这种接触闭合物的环元件的成本是接触搭扣技术在很多应用中的限制因素。

我们现在发现，一些可购买到的批量生产的纱线，出售时用于，例如家用工艺品如编织或刺绣，或者用于地毯的生产，它在某些参数和特征上能够形成勾-环闭合系统中的低价有效环元件。特别是，一些在包装结构中使用的环闭合，承受最多的是剪切载荷和很小的剥离载荷，为很多一次性包装需要提供了低成本的解决方案。

特别是，根据本发明的一个方面，高膨松纱，例如包括多股线捻在一起的纱线，每一股由纤维或细丝形成的，这些纤维或细丝各自是卷曲的，或者膨松的，这种纱线能用于提供勾-环搭扣中低成本的、可与勾接合的元件，应用于柔软的一次性包装中，例如袋或信封。将“松散”应用于纱线中，我们指的是纱线横截面内由纤维占据的面积比。换句话说，我们将“膨松比”定义为合股纤维的横截面积除以纤维面积，其中合股纤维的横截面积的确定是通过测量合股线的直径得到的，但不包括多余的松纤维末端。对于由相当均匀纤维组成的纱线，纤维面积是单根纤维的横截面积，由其标称直径乘以纱线中纤维的总数量确定。我们优选的纱线，在层叠之前静止时，其膨松比为15到50，更优选的是18到40，最优选的是20到25。

一般优选的是，承载纱线的载体表面是基本平的。对于“基本平”，我们是指虽然表面可以不是完全平的，但表面不包括任何连续高出的结构，例如筋。与使用纱线的面积分隔开的载体其它面积上，可以包括勾或其它高出的特征。包括连续高出的结构可以使搭扣材料刚性更大，并且可以增大搭扣材料的厚度，但这在某些应用中是不希望的。一般优选的是，载体薄片相当薄，例如小于0.010英寸，更优选的是0.005到0.007英寸。此外，高出的结构可以使搭扣材料不能实际应用于袋闭合物，因为在较厚的闭合条周围难以形成袋的侧密封。在某些应用中，例如，当需要非常薄的搭扣材料时，希望使用纱线的表面没有任何高出的结构，包括不连续的结构，如柱。

对于某些闭合物，纱线部分地封闭在闭合条的表面树脂中，而在闭合条上面整体模制有凸搭扣元件阵列，从而当闭合条关闭时凸搭扣元件接合并保持纱线各个纤维或细丝的未封闭片段膨松。在这些闭合物中，优选地连续地沿着纱线的长度将纱线永久地封闭在闭合条中，以便将纱线牢固地固定，防止在承载或打开时被从封闭树脂中拉出来。纱线可以在机器的生产方向上沿着闭合纵向拉直，或者在重复的图案中形成宽广的闭合环区。在一些情况下，纱线穿过闭合的环区，与机器方向和闭合条的长度以及模制的搭扣元件阵列交叉。

优选地，纱线的封闭纤维是熔点高于封闭树脂的材料，从而纤维可以封闭在树脂中而不丧失其作为纤维的完整性，或者熔化到基体树脂中。优选的基体树脂材料是与使用它们的包装的树脂相容的，并且包括聚乙烯、聚丙烯、尼龙，PVC和其它热塑性塑料。优选的纱线材料包括聚丙烯酸和尼龙(例如用于那些针织套衫等的编织线等)、聚酯、聚丙烯、天然纤维如棉花或羊毛，以及用于地毯之类的松散连续纤维纱线。

我们发现，这些纱线可以有效地并以低廉价格封闭在树脂基体中，所选择的条件是仅仅使纱线近端的纤维片段封闭在树脂中，而留下纱线远端的纤维片段处于膨松状态，并暴露在外用于接合凸搭扣元件。我们发现，不对纱线纤维或基体树脂进行任何后处理(即，在封闭态)，这些环产品的纱线能提供与适当的凸搭扣元件的充分接合，以便作为可重复关闭的闭合而应用于很多一次性包装应用中。例如，可以通过使用冷却辊，优选的是在砑光机组中来完成封闭，冷却辊接收纱线以及至少具有一个熔化表面的树脂。

还发现，通过将纱线直接送入Fisher所提出的设备中的搭扣元件成形咬入区中，廉价的高度膨松纱线可适于封闭在闭合条的基体树脂中，在咬入区足够高的压力下迫使树脂进入搭扣元件空隙中，同时留下足够数量的纱线纤维没有封闭并暴露着，并且足够膨松以形成可与勾接合的环。由于纱线不对闭合的基体提供任何强度或刚度，因此需要封闭足够数量的纱线纤维以抵抗沿其长度的每个点上的预期拉出力。例如，发现用聚乙烯作基体树脂时，在400华氏度的温度下将聚乙烯挤入成形站，多股线合股的高松散丙烯酸编织纱线能经受这样的处理条件，形成基体的树脂仅将一侧的纱线缠结并封闭，而相反一侧的纱线在处理过程中靠近冷却辊，保持原样并在处理后弹回到高松散的状态。由于线相互间捻在一起，大量暴露的纤维片段至多是仅仅与一根部分旋转的捻线一样长，每一端固定在基体树脂中并且有效地形成锚固在基体上的可与勾接合的纤维。换句话说，细丝的高效捻转能产生可与勾接合的环片段，其长度小于1/4英寸。

通过适当地控制成形速度和树脂温度以及压力(其最佳值是相关的，取决于所用树脂的类型以及产品的几何形状，这对于本领域熟知人员是可以理解的)，可以控制基体树脂向环材料中的渗透，从而树脂不能完全覆盖暴露的环表面。在很多应用中，使用适当轮廓形状的压环迫使纱线进入熔融树脂中能有助于形成一定图案的纱线膨松区，此区域与其它区域相比很少被树脂渗透。这些膨松区伸出甚至更多的环用于随时与搭扣元件接合。

还发现，这些部分封闭的合股多股纤维能提供好的纤维密度用于接收非常小的凸搭扣元件，例如高度为0.0015英寸或更小，排列成阵列的密度为每平方英寸有500到3000个搭扣元件的勾。还发现，在每股暴露片段的细丝之间形成充分开放的空间，并在捻线之间形成空隙，以允许搭扣元件有效地穿透从而形成应用于一次性包装的可重复关闭的勾和环接合。

如同此说明中所使用的，用于环的一般术语“可与勾接合”是指能与多种可用类型的勾中的一种勾接合的环，例如J形勾、棕榈树形勾或蘑菇形勾。

本发明的一个或多个实施例的细节将在附图和下面的描述中给出。从描述、附图以及从权利要求中，本发明的其它特征、目的和优点将变得更加明显。

附图说明

图1是闭合条类型的复合接触搭扣的透视图；

图1A是图1中1A区的放大图，表示闭合条中环元件的结构；

图1B是环元件的横截面的显微照片；

图1C是四股纱线环元件的显微照片，部分未捻成一股；

图1D是图1C中从纱线股中抽出的一股线的显微照片；

图1E是形成一股纱线环元件的很多单根细丝的显微照片；

图2和2A表示形成图1中闭合条的几种方法；

图3A和3B是图2设备中的成形咬入区另一个实施例的放大剖面图，表示纱线环元件部分嵌在闭合条的树脂中；

图4A-4C表示波状纱线环元件图案；

图5表示形成闭合条的方法和设备，其中纱线环元件具有波状的图案并在闭合基体形成时封闭在闭合基体中；

图5A表示图5中机器咬入区的一个变化形式；

图6是沿图5中线6-6的剖视图；

图7表示在闭合条搭扣元件和基体形成后将波状图案的纱线环条应用于闭合条中的方法和设备；

图8是沿图7中线8-8的剖视图；

图9表示两股纱线股捻成交错的正弦图案穿过闭合条上的熔融树脂珠以形成环元件；

图10表示具有图1中闭合条的一次性柔软袋；

图11A和11B是沿图10中线11A-11A的剖视图，其中袋分别处于原始密封和重新闭合状态；

图12表示打开图10中的袋的方法；

图13表示具有纱线环元件的包裹带闭合物；

图13A是沿图13中线13A-13A的剖视图；

图14表示用图13中的包裹带闭合物固定的一次性袋；

图15表示在连续过程中制作包裹带闭合物的过程；

图15A-15D表示在图15中各个点处被处理的产品；

图16和16A分别是表示图15中组合器的功能和基本结构的俯视图和侧视图；

图17表示固定在袋边缘的闭合条；

图18表示双闭合条结构；

图19表示搭扣产品的侧视图，其一侧具有纱线，而相反一侧具有勾；图19A是图19中沿线19A-19A的剖视图；

图20是另一种包括纱线和多行勾的搭扣产品的透视图；

图21是包括多个基本平行纱线的搭扣产品的透视图；图21A是图21中A区的高倍放大透视图；

在不同附图中相似的参考数字和符号表示相似的元件。

具体实施方式

参看图1，长度方向连续的闭合条100，例如用于密封袋，包括薄的片形树脂基体102，在其正面108上分别具有沿长度方向连续且平行的环和搭扣元件带103和106。带103和106距离闭合条的中心C相等，从而当沿纵向在C处折叠闭合条以覆盖正面108时，带106的搭扣元件接合并保持带103的环，而形成可拆开的搭接。带106的搭扣元件110与正面108整体模制在一起并从其上面延伸出来。在此实施例中，这些搭扣元件是J形勾，一行行地沿闭合条的长度方向延伸。一些J形勾沿闭合条面朝相反方向。也可以使用其它形状的搭扣元件，包括其它类型的勾以及沿宽度方向伸出基体102的搭扣元件。适合的搭扣元件形状是CFM29型号的勾的形状(高度约为0.015英寸)，在新罕布什尔州Manchester的Velcro USA公司销售的多种产品中可以得到这种勾。

环的带103由单独的一股纱线104组成，它具有四根线相互捻在一起形成螺旋状，从而四根线中每一根的纤维伸入和离开基体的树脂中以形成可接合的环。或者，带103可以包括两股(未示出)沿闭合条延伸并分开较小距离的平行纱线。下面将更全面的讨论其它排列。在一个本发明实施例中，勾的带106宽度约为0.375英寸，环的带103宽度约为0.125英寸并包括两股相互紧靠在一起的平行纱线。

如图1A和图1B所示，沿纱线的下侧，纱线104的纤维在连续成形过程(在下面描述)中形成基体时直接封闭在基体的树脂中。在其它情况下，利用超声波结合、焊接或粘结剂，纱线连续地结合到成形基体上。从图1B可以看出，与薄的基体相比，纱线相当厚，基体的树脂仅渗透到纱线的近端部分。

图1C表示在图1闭合物中使用的四股纱线，其中照片左半边中四股单独的线未缠结在一起。从图中可以看出，每股线由很多单独的纤维或细丝组成，纤维或细丝并不是完全笔直的和光滑的，而是局部卷曲的和扭结的，从而为纱线股提供高度的膨松。在这种情况下，纱线纤维通过卷曲或其它纱线技术中公知的方法形成织物组织。在图示的实施例中，单独的丙烯酸纤维或细丝的直径为约0.00088英寸，旦尼尔(纤维细度单位)约为2，在四股线中的每股中约有200根细丝。在照片的右半边股之间的相互缠结是明显的。在每股中仍有一些纤维的缠结，线捻在一起形成每股线中的“组”，与捻成的图案对应，这可以从图1D中单独一股未与纱线缠结的线的照片中看出。这种合股纱线结构可很好地构成可与勾接合的环的一个原因是单独的纤维通常在一个非常短的距离内从前转到后(即，围绕纱线股)，沿着纱线的外表面相邻线间的轴向间距或距离仅为0.040英寸。通过将纱线一侧沿其长度连续地固定在基体载体上，纱线暴露的、没有局部卷曲的两端锚固在载体上。这产生了非常好的锚固，允许勾勾住这些纤维，而且提供好的保持力以防止纤维从载体上拉出。在此图示的实施例中缠结纤维0.040英寸的有效间距指沿着纤维间隔为1/16英寸，纤维在两侧锚固，从而形成暴露的环以便与勾接合，并具有均匀重复的1/16英寸间隔。

由机械干扰环结和将卷曲细丝弯曲形成的纱线的松散或膨松与纱线成功遇到并与给定尺寸和形状的配对勾接合的能力特别相关。例如，单独纤维的卷曲或膨松特点可以从图1D和1E中看出。我们相信，尽管凸搭扣元件阵列与一定面积纤维环的综合接合性能是一个统计规律，但接合的基本力学性能可以参考单独的勾形搭扣元件进行描述。当再进入形勾(即尖端朝基体弯回的J形勾)进入环区时，随着勾整体穿透环材料，勾的头可能遇到并推开一根或多根环或纤维。在某些情况下，当勾充分穿透松散的纤维时，纤维将弹回进入勾的弯处，使得将勾从环材料直线拉回勾会与纤维接合。在其它情况下，勾相对于纤维的稍许横向移动将一根或多根纤维放在勾的弯曲部分内。可以说，此时当环或纤维在勾悬垂部分下面延伸时，勾和环是“欲接合”(committed)但还没有“接合”。假如可接合的纤维没有拉紧，当勾的表面首次在松驰状态下与欲接合的环接触时，随着将欲接合的勾拉出环材料，它不能承载任何载荷。仅仅在环或纤维的自由长度拉紧之后，单独的环和勾才能抵抗分离的载荷。很多提高勾和环闭合物性能的技术是改善这种类似的欲接合，而欲接合受以下因素影响：勾头的进入轨迹和形状(能影响勾成功穿透环材料的深度到低于一些邻近纤维高度的能力)，纤维弹性，勾的尖端结构(能影响钻入纤维之间的能力)以及横向增强欲接合运动的趋势。相信后者与以下现象有关，即勾和环型搭接在剪切力下比在剥离或正常载荷作用下效果更好，因为剪切引起一定程度的横向运动，形成新的欲接合和随后的接合，甚至在形成其它接合时。当选择最好合股的多股纱线作为环元件时，环纤维区的性质以及勾的结构对勾穿透到纱线群中的影响是相同的。最佳的环材料并不需要具有最稠密数量的环，这已经被理解一段时间了。环垫内没有足够的自由空间供给勾的头以穿透纤维群并使环横向偏斜，至多仅能形成微弱的搭接。我们相信，对于成功作为环材料候选者的纱线，需要环群有些松散或膨松是其原因所在。一些商业上可获得的多股纱线，尽管一些具有卷曲的或膨松的纤维，但捻得相当紧，从而过于稠密而不能达到足够的勾一环欲接合。那些太稠密但具有作为环元件所需的性能的合股纱线可以在连接到闭合树脂时稍微解除缠绕。我们发现，在减小纱线的内部纤维密度以产生额外的空间用于勾穿透以及增大纱线横截面积将环纤维分散在成品闭合较宽宽度范围的同时，解开多股纱线还能在相邻线之间形成有用的螺旋间隙，从而增大具有接合环的纱线有效表面积。

我们相信丙烯酸编织纱线纤维能承受将纱线固定到基体上的优选压力和温度，一部分原因是这些纱线产生的纱线松散、隔热效应和流动阻碍效应。优选地，主动冷却直接与纱线接触的工具表面(在优选的条件下，为成形咬入区的辊)并使其抵御熔融树脂，以帮助阻止完全封闭的形成。

在使用砑光工艺将不同树脂的基体和纱线结合在一起的优选情况下，当熔融塑料经过咬入区时被挤成非常薄的截面，因此具有很少的热量，当它接触冷却成形辊的邻近部分时冷却，使基体树脂的粘度增大。这一结果与化学不相容性不能形成基体树脂润湿纱线纤维的事实一起，使纤维本身形成流动阻碍，从而较远的纤维不会被树脂浸渍，保持它们的膨松和可与勾接合的性能。尽管基体进入咬入区时非常热，但仅仅是与树脂初始接触的纱线近端被嵌入。当通过咬入区后，并将少量残留应力留在一些带有闭合区段的纤维内，纱线材料的其余部分弹回并恢复一些松散。比形成基体的塑料熔点高的树脂增强纱线纤维在基体树脂中的夹持，从而暴露和封闭的片段连续形成机械地和零星地锚固在基体树脂中的连续细丝。当将环纱线嵌入化学不相容的基体树脂中时，在很多情况下，纱线的锚固仅仅是机械地。例如，丙烯酸纤维与聚乙烯是化学不相容的。对于很多柔软包装应用，选择线性低密度聚乙烯作为载体网，因为标准聚乙烯包装膜或多层膜的密封剂层易于加热密封。

除了在零售店可以得到的用于编织的纱线类型外，例如，在地毯加工中所用的卷曲松散连续细丝(BCF)纱线也可在某些应用中使用。有用的地毯纱线具有较高的旦尼尔，例如，与约5到20类似，单根纤维的直径为约0.001到0.002英寸之间；而编织纱线的重量为约2到5旦尼尔，纤维直径为约0.0006到0.001英寸。可以相信，具有足够的弹性和韧性，越细纤维更适合与非常小的凸搭扣元件接合，例如那些与上述CFM-29型勾尺寸相似以及更小的凸搭扣元件。BCF纱线一般必须在用作环材料之前进行膨胀，通常利用加热进行膨胀。纱线在应用到载体网之前在尖端进行膨胀，或者在纱线嵌入后作为一个后处理步骤。如果纱线在尖端膨胀，则需将尖端压力降到最低程度。

图2表示生产上述闭合条的有利方法和设备。方法中使用连续挤压/辊成形法用于在整体的薄片形基体上形成搭扣元件，如Fisher在美国专利4,794,028中所描述的；尖端层叠过程一般地参见Knnedy等人的美国专利5,260,015，上述两专利的全部内容在此引用作为参考文献。辊和其它元件的相对位置及尺寸没有计算。挤压头150将熔融树脂的连续薄片送入冷却旋转成形辊154和反向旋转的压力辊156之间的咬入区152。成形辊154具有一个微小搭扣元件阵列的成形空腔，从圆周向内延伸(示意性表示)，用于形成搭扣元件。咬入区152的压力迫使树脂进入搭扣元件空腔并形成基体。形成的产品在成形辊上冷却，直到使用剥离辊158将凝固的搭扣元件(如，勾)从固定空腔中剥离。连续的纱线104与熔融树脂一起送入咬入区152，在此处纱线104仅仅是部分嵌入树脂中，并在冷却条件下永久地结合在基体的正面，使纱线的外纤维弹性恢复到膨松并且从咬入区出来时形成可与勾接合的环。这样，从成形辊上剥离下来的产品162同时包括搭扣元件和可接合的环。为达到较高的生产率，两条或多条闭合条可以同时在一个成形辊上生产，然后切开并绕成卷。

图2还表示在某些情况下可以使用的其它有益的方法。例如，与将纱线104送入咬入区152并且当基体成形时将纱线结合到基体上的方法不同，纱线可以在基体成形后再结合到基体上，例如虚线所示的纱线104’。在某些情况下，将成形基体的正面在施加纱线的区域内，刚好在其进入空转轮172和176之前进行加热。通过在树脂的压力辊一侧将一条纸送入咬入区152，如指出的，或者通过将涂有粘结剂的纸粘贴到在剥离辊158或空转辊176上成形的基体上，纸139可以结合到基体的后面。对于某些应用，这种涂粘结剂的纸包括转移涂层，从而纸的背衬可以从粘结剂上剥离到产品的背面，以保证最终产品的背面是支撑表面。例如，以这种方式应用到产品背面的粘结剂可以是压敏或热激活的粘结剂。为减少空气或潮气渗透到最终产品中，第二流树脂(熔融的或以膜的形式，未示出)可以添加到咬入区，紧贴压力辊156以形成最终产品的背衬。例如，可以加入一层聚酯，以减少氧气渗透到聚乙烯闭合条中，和/或可以加入定向聚乙烯或高密度聚乙烯作为防潮层。这些额外的层经常用于包装某些食物。在纱线和熔融树脂之间加入一条隔离材料178可以控制树脂在咬入区152渗透到纱线中。在某些情况下，隔离材料178是穿孔纸或膜，允许树脂在选定区域内进入纱线中，但禁止其流入其它区域。隔离材料也可以是具有高孔隙度的均匀薄片材料，限制树脂进入纱线。

图3表示在咬入区152内(图2)将纱线104结合到基体的树脂上。成形辊154包括“导向”环180，其位于一套直径较小的环182的两侧，形成帮助将纱线横向保持在咬入区位置上的凹槽。环182可以具有单独一个较小的直径，或者，如图所示，可以具有波动的外径，以形成改变纱线与树脂之间层叠压力的区域，例如在前引用作为参考文献的我们的先前申请中涉及的桩环。如果将多股纱线沿单独的通道送入树脂中，则成形辊具有由适当的较小直径环形成的相应数量的凹槽。我们也惊奇地发现，纱线104在某些情况下可以成功固定到树脂中，而不需要在成形辊上具有任何相应的特征，甚至是在正常的勾成形咬入区压力下，如图3B所示。尽管在任一情形下，在成形/封闭咬入区内纱线的松散被大大压缩，但发现当退出咬入区时纱线快速恢复明显的膨松和松散，例如，如图1B所示。图示的冷却通道183靠近成形辊的表面，在咬入区最靠近纱线104的一侧，以帮助调节高度膨松纱线外侧的温度，从而提高没有熔融树脂的纱线数量。具有这种冷却通道的成形辊的细节参见美国专利6,039,556，其内容在此引用作为参考文献。

图2A表示形成上述闭合条的另一种方法和设备。挤压头188的成形表面(有时称为注射头)靠近成形辊154(具有固定的搭扣元件成形空腔，如上面参考图2所作的描述)设置，连续流动的熔融树脂在压力下注射到头188和成形辊154之间形成的间隙190中，填充搭扣元件空腔并形成基体的正、后面。成形辊154的设计和结构与图3A或3B中所示的相同，其中较低的成形元件可以认为是邻接的挤压头。纱线104通过间隙190的预定区域送入，并在间隙中树脂的压力作用下紧靠在成形辊154的表面。以这种方式，环材料部分嵌入基体树脂中并永久地结合在基体的正面。在某些应用中，在纱线没有完全被树脂浸透的条件下树脂不可能充满搭扣元件空腔，则通过头188和环材料160之间的间隙190送入一条隔离材料178。隔离材料178已经在上面参考图2做了详细描述。对于某些应用，当成形的产品保持在成形辊154上时将一条纸或其它适合的背衬材料139层叠到基体的背面，例如，利用压力辊施加的压力。另外可以选择的是，在剥离辊158或空转辊176上可以将涂有粘结剂的纸粘贴到成形的基体上。

参看图4A和4B，纱线104可以布置在闭合物的环带内载体条的表面上，其图案是宽度为“W”和幅度为“A”的波浪形或振荡形，参数W和A都可以在宽范围内改变，用以形成适于闭合物应用的覆盖层。与单独一股纵向纱线相比，所得到的环带在单位闭合长度内具有更多的环，并且这些环分散在较大宽度范围上，便于接合或者减小对闭合物对齐的要求。另外，在环带边缘附近卷曲螺旋缠绕的纱线能部分打开合股的螺旋并提供更大的膨松以及勾穿透的间隙面积。当图案的波长减小以及纱线的局部曲率增大时，这一作用变得更加明显，如图4B所示的图案。尽管纱线一般沿闭合物的长度延伸，但这些图案在环带中心附近形成的片段，部分以不同方向延伸。图案的幅度在某些情况下非常大，如图4C所示，从而使中心片段实际上横过机器的方向，并且纱线形成宽范围的环区。此图案可以像例如正弦波、方波、三角波或其它形状的波。使用这种结构的纱线的一个优点在于，多数纱线的性质使可接合的纤维从纱线的所有侧在延伸出来，而不是像很多纺织或针剌的环元件一样从单独一个宽表面上延伸出来。这样，当这种取向的元件可以切成窄的宽度并接着按波动图案排列时，纱线避免了任何关于保持纱线股的任何侧面朝上以用于接合的问题。在这种情况下，多数合股纱线即可被称为是全按一个方向的环元件。

图5表示在形成闭合物的凸搭扣元件同时将纱线104制成其应用图案的一种方法。图示的方法采用成形辊154、压力辊156、剥离辊158和挤压器150，其结构与上面所述的相似，但成形辊和压力辊并排排列，挤压器在辊之间咬入区152的上方。树脂在重力作用下送入咬入区，但受到与上述过程相同的咬入区压力和温度。纱线104的送入速率则驱动辊184保持，并根据成形辊154和所制作纱线图案的幅度和频率进行选择。纱线通过振荡臂186末端的孔眼送入，振荡臂186适于前后运动，运动的幅度和频率与所需的图案对应，从而将纱线104布置在成形辊154上与最终产品环带对应的区域内，如图6所示。当纱线104穿过成形辊154的表面进入咬入区152时，为了帮助将纱线104保持在其布置的结构，成形辊的环带区可以加工成粗糙的表面或者装有非常小的钉或其它突起(未示出)，从而纱线不会从辊表面滑落。多桩环的交错外形特征也可帮助防止滑落。对于某些类型和重量的纱线，或者当需要光滑辊成形环带区表面时，成形辊154和压力辊156可以布置成图5A所示的结构，树脂或者通过图示的挤压器150，或者通过与图2A中相似的压力头，在进入咬入区152之前进入压力辊156。图5A的结构，在纱线104进入咬入区的熔融树脂之前，减小了纱线104在成形辊154上遇到的最大垂直斜率。

另外可以选择的是，纱线104可以在成形咬入区的下游固定到闭合基体上，如图7和8所示。在此实施例中，如上所述，基体和勾在咬入区152形成，但成形辊154还具有成形环，用于形成一个直主干188阵列，如图8所示。当成形的产品通过辊158从辊154上剥离并通过辊172和176后，纱线104布置到成形的主干188上，沿机器方向布置成直线，或者布置成具有与机器方向交叉的元件图案，例如图4A-4C中示出的。主干188临时将纱线104固定在其位置上，直到主干末端熔化封闭纱线较低的擦毛纤维。主干的末端可以在纱线和主干通过加热辊190时熔化，加热辊的表面温度高于主干的树脂的熔点但低于纱线树脂的熔点。如图中所示的火焰加热器192，火焰软化主干尖端对于某些主干与纱线的结合是有用的，但必须小心保证纱线暴露在外用于接合的细丝不被熔化。另外可以选择的是，如图中虚线所示，树脂的火焰或其它软化可以刚刚在铺设纱线之前进行。作为主干的替代选择，第二带凸搭扣元件，例如J形勾，可以在咬入区152沿承载纱线的基体区域形成，并随后熔化以封闭纱线纤维。

尽管对于固定纱线104来说将其封闭在成形基体的树脂中是优选的，但也可以使用其它方法，例如使用粘结剂固定纱线；或者将纱线打桩固定于珠状树脂(例如，热熔胶)中，树脂是在纱线进入之前加到成形基体上的。固定方法必须充分保证承受纱线用于闭合时遇到的预期的剥离和剪切载荷，但如上所述，对于很多一次性包装其应用预期的载荷和闭合循环较低。例如，图9示出了一股纱线104和一股纱线194以正弦波图案分布在熔融聚乙烯粗节纱192上。接着粗节纱192和纱线通过咬入区，必须在粗节纱凝固之前将纱线的纤维封闭在珠状树脂的节196上。由于纱线股仅仅是固定在分隔开的节196上，它们在节之间形成弓形部分，或者没有形成封闭，或者与节196相比形成较小的封闭。

保留闭合的成形树脂基体处于成形状态(即没有任何后序固定拉伸或取向)有利于避免，例如，将任何封闭的纱线纤维从基体树脂中拉出，从而弱化纱线的固定。拉伸首先易于破坏或分离拉得最紧的纤维，并且由于基体树脂正常的后拉伸松驰，将导致在最终产品中缺少所需拉紧程度的封闭纤维。但是，对于某些应用，纱线104分布成波浪形或正弦波图案，其一部分与机器方向或闭合的成形方向成一定角延伸，而在纱线固定后沿机器方向拉伸产品具有一定的优点。可以相信，这样的拉伸可以帮助纱线这些倾斜部分宽度的扩大，拉紧一些暴露的纤维并改善闭合的承载能力。这样的拉伸可以在成形产品在生产线末端卷绕之前完成，例如通过图5中所示的超越剥离辊158，如果纱线在咬入区固定，或通过在下游放置多级纵向拉伸站(未示出)固定。当使用这样的热罐下游拉伸站时，加热罐的布置不应该使载荷直接作用在闭合的工作表面上，从而不损坏凸搭扣元件。

图10表示采用上述闭合物的一次性包装。袋500包括一片聚乙烯袋材料，折叠一次以形成袋的底边502，结合到闭合物100上以形成袋的上边505，将袋前面的材料与袋后面的材料焊接在一起形成沿其余两侧506和508的永久性密封。尽管图中所示为平袋，但袋500可以是其它形式的结构，例如具有下折叠端的小袋，用于以其下边缘小袋垂直地站立。

参看图12，为了初次打开密封袋，用一只手510抓住上边缘502，另一手512在易碎通道110的另一侧抓住袋的正面，易碎通道110是整体成形以沿闭合物100延伸(也可参见图1)。手512仅仅抓住或捏住袋的正面，而不抓起袋的后面，将袋的正面向远离上边缘的方向拉，在通道110上形成高的拉伸载荷，将撕破口沿通道110延伸形成袋的开口515。

如图11A所示，袋后侧516的袋材料在518处焊接到可重复闭合的闭合物100的后侧(即非搭接侧)上。袋前侧520的袋材料沿闭合物100的前侧(即搭接侧)边缘区522焊接到闭合物上。这样闭合物固定到袋材料上并且沿袋的侧边密封(见图10)，闭合物在袋的一端形成不透气、不透水的密封。

闭合物100的前面承载部分嵌入闭合基体树脂内的纱线104，由基体树脂成形的勾形搭扣元件条106排成行沿闭合的长度延伸。当通过沿槽110初次打开闭合物后，围绕通过撕扯闭合物形成的开口折叠袋的上边，可拆开地将纱线104与勾的条106接合(图11B)，可以将袋重新闭合。在这种闭合状态，从图11B可以看出，与箭头B平行的载荷，例如，由摇动袋内物品产生的载荷施加在袋的闭合端，将在闭合中主要形成剪切载荷，而不是正常载荷或分离载荷。而且，假如袋的膜和闭合基体都非常柔软，那么几乎所有的附加载荷，在导致袋膜偏转后，将转变成横穿闭合物的剪切载荷。上述闭合物的勾-环结构特别适于这种类型的用途，其中附加的剥离和分离载荷是最小的。

图13和13A表示采用可拆开闭合物200的一次性包装的另一个实施例，其中闭合物200具有自由延伸的纱线202，适于作为环元件用于勾-环类型搭接。此实施例中的闭合物包括在拉片204和勾片206之间延伸的单股纱线202，勾片具有一个整体模制的凸搭扣元件208阵列。勾片206的一端永久地固定在一次性聚乙烯袋210的一侧上，例如结合在图中所示的侧面热密封212内，或者通过压敏粘结剂固定。例如，袋可以是百贷店产品区提供给消费者使用的类型。尽管一股纱线对于很多应用是足够的，但如果需要，可以提供平行的二到四股纱线202。

图14表示采用闭合物200作为围绕袋210顶部的包裹带。当袋中有产品时，用一只手将袋悬挂在上边缘区(即，闭合物200以上的区域)，而拉片204抓在另一手中，纱线202缠绕袋的颈部并与勾片206的凸搭扣元件接合，将袋的顶部拉紧闭合。优点在于，勾片206能接合在纱线202长度的任何位置。闭合物所需的对齐仅仅是部分纱线202穿过勾片206。袋塌陷的颈部中或纱线202中甚至是轻微的弹性也将帮助保持包裹纱线中的拉伸力以及接合的勾与纱线纤维之间的有益的剪切载荷。理想的，纱线的长度允许围绕塌陷的袋颈部多圈，从而有多次穿过勾片的机会。所提供的拉片204有助于抓住纱线202的自由端，但没有任何这种拉片闭合物也能恰当地起到保持袋的开口关闭的作用。

尽管图示出闭合物200沿侧密封固定在袋210上，但可以容易地固定在袋外表面上的任何位置；对于关闭袋的开口端，则适当固定在袋开口端的附近。如果需要，勾片206的整个后面可以粘贴到袋膜上而不是袋的一端上，尽管对于某些应用我们发现，如果仅仅与固定纱线202相反的一端是固定的，勾片的工作面被塌陷袋膜覆盖的可能性很小，如图所示。

参看图15，对于包裹带闭合，例如图13中的闭合物200，其制作的连续过程包括Fisher型连续成形方法(CFM)机214，使用原料树脂并生产连续带状搭扣带201，它具有一个整体模制的勾形搭扣元件阵列，形成在不连续带216中搭扣带的一侧(图15A)。从这里，搭扣带在切割站218被纵向切开形成具有搭扣元件的勾部分220以及分隔开的光滑树脂条222(图15B)。这两个连续带同时送入组合器224，将不连续的纱线202穿过两个带(图15C)。通过首先在带上涂轻微的粘结剂，或者通过火焰软化带后面以产生轻微粘性，用于将纱线保持在其位置上，当带到达最后加工站226时，这些纱线可以临时保持在带的上表面(即，后表面)。在加工站226，例如通过热固定或其它方法纱线永久地固定到两条带上，并将两条带冲切出撕扯线228，形成各个勾片206和撕扯片204(图15D)以及其它任何所需特征，例如在后处理中使用的牵引送入孔230(仅仅为了图示而仅示出一侧上的)，并且修整片和纱线的外边缘。最后加工站也可以将粘结剂或释放纸应用到勾片206的后侧，用于将各个包裹带固定到包装上，或者在拉片204上印刷适当的指示或标记。作为模制拉片204的替代，可以由一条纸形成纸拉片，每股纱线的一端固定在纸拉片上面。

如图16和16A所示，组合器224可以是转轮型的机器，用于在生产增强的包装带时将玻璃纤维布置到对潮气敏感的牛皮纸上，例如，利用两个斜轮270，每个轮含有多个(如，12个)纱线线轴272。当一起旋转时，两个线轴轮270的结构以闭合所需要的恰当的间距L布置并切断纱线，例如L为0.25英寸。当线轴轮旋转时，从线轴中伸出的纱线末端276被另一个轮的夹子274抓住并拉出，将纱线延伸并铺展在勾条上与模制勾相反的一侧的预成形树脂条上。当完全延伸时，纱线被多凸轮驱动的切割器从线轴源上切断。

另外可以选择的是，纱线可以由一部分只带有纬纱的麻棉布提供，其中纬纱延伸穿过宽的中间区但沿边缘由几根经纱连接。可以使用例如Nashua工业机器公司开发的“SCRIMASTER”工艺生产这种麻棉布。同样地，将麻棉布穿过两条树脂条，使纬纱在树脂条之间延伸，该工艺的其它部分如图所示。

组合器224也可用于将纱线布置在软化的载体网表面，以形成带有在横穿机器的方向延伸的纱线环带。

现在参看图17，另一个采用纱线股作为环元件的闭合条包括树脂基体240，横制成具有一个从其上表面伸出并在其上表面延伸的凸搭扣元件242阵列。基体的后表面在其整个长度上，除了在短跨距248以及每个拉片片段253之上，具有压敏粘结剂(下面讨论)以及在粘结剂上方的连续释放纸252。在基体形成搭扣元件后，容易地施加粘结剂和释放纸。单纱线股244沿闭合条的长度延伸，并在窄带246内的固定间隔处永久地固定在基体上，例如通过热桩固。除了与搭扣元件嵌合部分外，纱线244沿带246之间的跨度不连接。基体240(而不是纱线244)在线250处穿过其宽度打孔，从而形成沿跨距248延伸的拉片的一个边缘。在使用时，拉片适于从基体其余部分上撕下并被拉伸，以伸长纱线244的自由长度，所述纱线244仅在其相关带246的相反一端保持连接到基体上。

通过去除释放纸252，粘结剂用于将闭合条垂直地粘贴到一系列由袋膜制成的袋上(例如，粘贴到袋的一个封闭侧边上)，最后沿线D切开膜与闭合条以形成单个袋，每个袋具有一条沿其一条侧边伸长的闭合条。由于靠近每个袋一端的跨距248上没有粘结剂，因此最终用户可以容易地抓住拉片252并将其从闭合条的其余部分上扯开，拉伸纱线244以便紧紧地包裹袋并固定在闭合的基体表面的勾元件上，从而将已经打开的袋封闭。再次，纱线可以绕袋包裹多圈并且在每一圈均包裹在垂直延伸勾条的选定区域。这样，可以形成沿袋整体长度上的螺旋形紧密包裹。

图18表示从一个单独产品上制成两条闭合物，此产品适当具有两条勾元件带254和两股相应的纱线244。另外，产品上可以冲切出孔256作为成品袋的把手，沿冲切线258将闭合条分隔开。

上面描述了本发明的很多实施例。然而，应该理解的是，在不偏离本发明精神和范围的情况下可以做出不同的修改。因此，其它的实施例落在下面权利要求的范围内。

例如，除了上面描述和图示的以外，纱线可以排列成很多结构。图19-21中示出了可供选择的排列的几个例子。

在图19中，搭扣产品300包括布置在载体薄片306的第一表面304上的多个勾302，以及布置在载体薄片306的相反表面310的上多股纱线308。在图19所示的实施例中，纱线在横穿机器的方向上延伸，使产品适于用作例如自接合条带。可以用上述的组合器将纱线排列成这种方式。另外，如果需要，纱线可以沿机器方向延伸。

图20所示的搭扣产品400包括排列成行并且在该行中朝向第一方向的多个勾，以及排列成行并且在该行中朝向相反方向的多个勾402A。纱线404布置在每个勾行之间。勾和纱线都布置在载体薄片408的相同表面406上。

如图21所示的搭扣产品450包括多股隔开的、平行的纱线452，布置在载体薄片454上。如上所述，纱线452部分嵌入(图21A，嵌入区域456)载体薄片454中，多数纱线(图21A，部分458)是自由的，用于与环接合。纱线部分地嵌入其中的载体薄片区域460基本是平的。

除了上述讨论的以外，适合的纱线包括结构与鞋带材料相似的平直编带。

纱线可以进行后处理(例如，在嵌入载体薄片后)，以提高纱线的松散度和膨松度。例如，如果纱线被高咬入区的压力压缩，这可以是适合采用的。适合的后处理包括拉毛和刷毛。

Claims (20)

1.一种勾和环搭接系统中使用的可与勾接合的搭扣材料，包括柔软材料薄片型的载体以及至少一股高膨松纱，高膨松纱沿载体延伸并沿其长度连续地紧密固定在一部分载体上，其中，其上固定有高膨松纱的一部分载体是平的，并且所述高膨松纱具有包括大量膨松纤维的结构。

2.如权利要求1所述的可与勾接合的搭扣材料，其特征在于载体上固定纱线部分的厚度小于0.010英寸。

3.如权利要求1所述的可与勾接合的搭扣材料，其特征在于膨松纤维包括卷曲纤维。

4.如权利要求1所述的可与勾接合的搭扣材料，其特征在于纱线的膨松比为从15到50。

5.如权利要求5所述的可与勾接合的搭扣材料，其特征在于纱线的膨松比为从18到40。

6.如权利要求1所述的可与勾接合的搭扣材料，其特征在于所述高膨松纱是从以下物质制成的纱线中选择的：丙烯酸、尼龙、聚酯、聚丙烯、天然纤维及其混合物。

7.如权利要求1所述的可与勾接合的搭扣材料，还包括与载体整体成形在一起并从载体伸出的勾元件阵列。

8.如权利要求7所述的可与勾接合的搭扣材料，其特征在于勾元件从固定纱线的载体表面伸出。

9.如权利要求7所述的可与勾接合的搭扣材料，其特征在于勾元件从载体上与固定纱线的表面相反的表面伸出。

10.如权利要求7所述的可与勾接合的搭扣材料，其特征在于勾元件的高度为0.015英寸或小于0.015英寸。

11.如权利要求7或10所述的可与勾接合的搭扣材料，其特征在于勾元件排列成阵列，阵列的密度为每平方英寸具有500到3000个勾。

12.如权利要求1所述的可与勾接合的搭扣材料，其特征在于纱线沿着载体线性延伸。

13.如权利要求1所述的可与勾接合的搭扣材料，其特征在于纱线按交替的图案分布在载体上。

14.如权利要求1所述的可与勾接合的搭扣材料，其特征在于交替的图案包括正弦曲线图案。

15.如权利要求1所述的可与勾接合的搭扣材料，包括多股纱线。

16.如权利要求15所述的可与勾接合的搭扣材料，其特征在于所述纱线是分隔开的，并且仅仅通过相互固定在载体上而连接在一起。

17.如权利要求15所述的可与勾接合的搭扣材料，其特征在于所述载体被拉长，并且纱线沿垂直于载体长度的方向延伸。

18.如权利要求15或17所述的可与勾接合的搭扣材料，其特征在于所述纱线相互平行。

19.如权利要求18所述的可与勾接合的搭扣材料，还包括插在平行纱线之间的多行勾。

20.如权利要求1所述的可与勾接合的搭扣材料，其中所述高膨松纱为松散连续纤维丝。

Images