CZ304397B6 - Tichý suchý zip z materiálů s tvarovou pamětí - Google Patents

Abstract

Tichý suchý zip z materiálu s tvarovou pamětí, sestávající ze dvou spojovaných dílů, kde oba díly jsou opatřeny háčky ze slitiny TiNi.

Description

Oblast techniky

Rozebíratelné spojování dílů tzv. suchým zipem založeným na superelastických háčkách z materiálů s tvarovou pamětí.

Dosavadní stav techniky

Dosud známé suché zipy typu háček-očko mají dvě části s odlišným povrchem. Jeden povrch je tvořený polem malých háčků z plastu, druhý vrstvou tenkých vláken opět z plastu tvořících uzavřené smyčky. První suché zipy tohoto typu se začaly vyrábět před šedesáti roky.

Původní suché zipy byly založeny na zachytávání háčků, jimiž byl opatřen první spojovaný díl, do oček na druhém spojovacím dílu. Tento princip se osvědčil, přesto jsou známa použití, kde jsou oba povrchy opatřeny háčky. První pokusy byly činěny s bavlnou. V současnosti je většinou používán nylon a polyester. Existují také specifická provedení, v kosmické technice se používají suché zipy, kde na jednom dílu jsou polyesterové háčky, a druhý je opatřen oky z teflonu.

Podstatnou nevýhodou dosavadních suchých zipů typu háček-očko je jejich hlučnost. Jsou však i další vlastnosti (citlivost na teplotu, prach, vlhkost), které je možné zlepšit.

Materiály s tvarovou pamětí nebyly a nejsou pro výrobu suchých zipů dosud používány. Byly však řešeny projekty zaměřené na využití tepelné aktivace paměťových prvků ze slitiny TiNi.

Mechanický spoj provedený suchým zipem je relativně pevný a odolný proti působení statické i dynamické síly působící kolmo i tečně k povrchu spoje. Odpojení se provádí pomocí odlupování. Spoj lze spínat a odepínat opakovaně po tisíce cyklů, kvalita spojení se však snižuje s četností použití.

Podstata vynálezu

Tento vynález směřuje ke snížení hlučnosti a změně mechanických vlastností spoje pomocí suchého zipu typu háček-očko tím, že místo plastových okrouhlých háčků a vláknových oček jsou použity háčky vyrobené ze slitiny s tvarovou pamětí. Pevnost mechanického spoje působící v navrhovaných suchých zipech je založená na mechanickém kontaktu pomocí superelastických háčků z materiálů s tvarovou pamětí. V důsledku použití materiálů s tvarovou pamětí a jiného designu (oba povrchy zipu mohou obsahovat háčky), mají navrhované tiché suché zipy významně odlišné vlastnosti od běžně používaných suchých zipů.

Například slitina s tvarovou pamětí TiNi se chová superelasticky v širokém teplotním rozsahu od -30 do 150 °C. To znamená, že je-li háček z takového materiálu deformován a po deformaci přestane působit síla, která způsobila tuto deformaci, háček se vrátí do svého původního tvaru. Jednotlivé háčky se při zapínání a odepínání suchého zipu deformují především v ohybu, a to podstatně odlišným způsobem (napětím vyvolaná martenzitická transformace způsobující nelineární deformační odezvu materiálu do několika procent deformace) než plastové háčky v běžném suchém zipu (elastická deformace). Podstatnou přednostní mechanismu deformace slitin s tvarovou pamětí pro navrhovaný tichý suchý zip je mechanická hystereze (návrat do původního tvaru nastává při nižší síle). S hysterezí je dále spojeno tlumení mechanických kmitů háčků. Napětí v háčku roste s rostoucí teplotou, což způsobuje nárůst pevnosti spoje s teplotou.

- 1 CZ 304397 B6

V důsledku kombinace výše uvedených jevů jsou suché zipy s háčky s tvarovou pamětí výrazně méně hlučné než běžné zipy zhotovené z plastů a mají oproti těmto další předností. Pevnost spojení je nastavitelná v širokém rozsahu volbou tvaru háčků a nastavením elastických vlastností háčků pomocí tepelného zpracování (žíhání háčků při určité teplotě a po určitou dobu). Otevření suchých zipů se provádí odlupováním a odpor zipů není větší než u dosud používaných zipů.

Z hlediska funkce tedy mají navrhované suché zipy řadu předností oproti běžným suchým zipům. Jsou méně hlučné, pevnost mechanického spojení je větší, roste s rostoucí teplotou a není ovlivněna prašností. Navrhované suché zipy vyžadují výrazně menší přítlačnou sílu pro vytvoření mechanického spoje.

Příklad provedení vynálezu

Háčky TiNi s průměrem 0,15 mm a poloměrem zahnutí 0,25 mm byly před instalací vytvořeny pomocí žíhání drátu tvářeného za studená v požadovaném tvaru při teplotě 350 °C po dobu 30 min. Tím byl nastaven tvar áčku a superelastické vlastnosti TiNi materiálu. Dále byly vytvořeny dva identické polymerové filmy o rozměrech 30 x 30 x 3 mm. Do nich byly zasazeny jednotlivé TiNi háčky takovým způsobem, aby podélná osa háčku byla přibližně kolmá na film a aby rovná část drátu pronikla na druhou stranu filmu. Tím vznikla pole háčků ze slitiny TiNi s hustotou 80 háčků na cm². Po úpravě tak měly oba filmy na jedné své straně pole háčků a na druhé straně pole rovných drátků. Pole rovných drátků byla následně zalita do tenké vrstvy epoxidu, aby se háčky neuvolnily.

Průmyslová využitelnost

Tichý suchý zip z materiálů s tvarovou pamětí může být využit pro opakované mechanické spojování a odpojování částečně ohebných materiálů (textil, plasty, papír, tenké kovové fólie atd.). Díky snížené hlučnosti nalezne praktické využití zejména v případě, kdy vadí hlučnost běžných suchých zipů, ale díky svým ostatním vlastnostem i tam, kde se vyžaduje vyšší či nastavitelná pevnost spojení, odolnost vůči mechanickému poškození, funkčnost při vysokých teplotách, funkčnost v prašném prostředí nebo nižší přítlačná síla pro vytvoření mechanického spoje.

Claims (1)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Tichý suchý zip z materiálu s tvarovou pamětí, sestávající ze dvou spojovaných dílů, kde oba díly jsou opatřeny háčky, vyznačující se tím, že háčky jsou zhotoveny ze slitiny TiNi.