DE112014007119B4

DE112014007119B4 - Verschlusselement und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE112014007119B4
Application number: DE112014007119.6T
Authority: DE
Inventors: Toshiyuki Asami; Isamu Michihata; Sayaka Nakamura; Yoshinori Kojima
Original assignee: YKK Corp
Current assignee: YKK Corp
Priority date: 2014-10-29
Filing date: 2014-10-29
Publication date: 2022-03-24
Anticipated expiration: 2034-10-30
Also published as: WO2016067400A1; TWI563028B; TW201623425A; CN107072356A; US10098420B2; DE112014007119T5; US20170311684A1; CN107072356B; JPWO2016067400A1; JP6340430B2

Abstract

Ein Verschlusselement aus einer Polyacetalharz-Zusammensetzung, die 5 bis 30 Masse-% Verstärkungsfasern aufweist, die einen durchschnittlichen Faserdurchmesser von 5 bis 15 µm und ein Zahlenmittel der Faserlänge von 150 bis 500 µm haben, wobei die Verstärkungsfasern eine Faserlängenverteilung Lw/Ln von 1,0 bis 2,0 haben, wobei Ln das Zahlenmittel der Faserlänge und Lw ein Gewichtsmittel der Faserlänge darstellt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verschlusselement und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf einen Verschlussstreifen, der die Verschlusselemente aufweist. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf einen Reißverschluss, der die Verschlusselemente aufweist.
STAND DER TECHNIK
Ein Reißverschluss ist ein Hilfsmittel zum Öffnen und Schließen eines Gegenstands, der bei bekannten Bedarfsartikeln wie etwa Kleidung, Taschen, Schuhen und verschiedenen Artikeln sowie bei industriellen Gütern wie etwa Wasserspeichertanks, Fischernetzen und Raumanzügen verwendet wird. Der Reißverschluss besteht hautsächlich aus drei Teilen: einem Paar langer Verschlussbänder, einer Anzahl von Elementen, die Abschnitte des Verschlusses verkuppeln und entlang eines Seitenrands jedes Bands befestigt sind, und einem Schieber zum Steuern des Öffnens und Schließens des Verschlusses durch Verkuppeln oder Trennen der einander gegenüberliegenden Elemente.
Eines der Verfahren zum Befestigen der Elemente an dem Verschlussband ist das Spritzgießen eines Kunstharzes an einen Kernabschnitt, der an einem Seitenrand des Verschlussbands gebildet ist. Ein Polyacetalharz (Polyoxymethylen-Harz) ist als ein Material zum Ausbilden der Elemente bekannt (Japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer JP 2007 - 21 023 A . Das Polyacetalharz ist ein technischer Kunststoff mit einem guten Gleichgewicht zwischen Festigkeit, Elastizität, einem Kriechverhalten, einem Stoßwiderstand und einer zyklischen Ermüdungseigenschaft (cyclic fatigue property), und er wird weithin für verschiedene mechanische Teile sowie Büroautomationsgeräte (OA equipment) verwendet.
Ferner offenbaren die japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer JP H05- 125 256 A und die WO 01/ 32 775 A1 , dass das Polyacetalharz als ein Verschlussmaterial verwendet werden kann, und eine Glasfaser kann ferner als ein Verstärkungsmittel oder ein anorganischer Füllstoff verwendet werden. Ferner offenbart die WO 01/ 32 775 A1 , dass der anorganische Füllstoff vorzugsweise in dem Bereich von 0,5 bis 100 Gew.-Teilen, und besonders bevorzugt in dem Bereich von 2 bis 80 Gew.-Teilen auf Basis von 100 Gew.-Teilen des Polyoxymethylen-Harzes ist, und dass eine Menge von weniger als 0,5 Gew.-Teilen des anorganischen Füllstoffs unzureichend ist für den Verstärkungseffekt des Füllstoffs, und dass eine Menge von mehr als 100 Teilen zu einer Verschlechterung der Oberflächenerscheinung und einer Abnahme der Gießformbarkeit und des Stoßwiderstands führt, was nicht gewünscht ist.
ZITIERLISTE

[Patentdokument 1] JP H05-125 256 A
[Patentdokument 2] WO 01/ 32 775 A1
[Patentdokument 3] JP 2007-021023 A

Aus der US 2015 / 0148460 A1 ist ein Verschlusselement bekannt, das aus einem Harz und Verstärkungsfasern besteht.
Aus der US 2015/ 0210834 A1 ist ein Verschlusselement mit Verstärkungsfasern bekannt, deren mittlere Länge vor der Verarbeitung 3 mm und nach der Verarbeitung 0,25 mm beträgt.
Ein weiteres Verschlusselement ist bekannt aus der US 2015 / 0343681 A1.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Durch die Erfindung zu lösende Aufgabe
Herkömmlicherweise hat ein Reißverschluss mit Elementen, die durch Spritzgießen eines Polyacetalharzes hergestellt sind, den Nachteil, dass die Querfestigkeit der Kette schwächer ist als diejenige eines Spiral-Verschlusses. Aus diesem Grund war es für Gegenstände, für die eine Festigkeit erforderlich ist, wie etwa Taschen, notwendig, die Größe der Elemente zu vergrößern. Insbesondere kann ein durch Spritzgießen des Polyacetalharzes hergestelltes dünneres Element zu „geöffneten Beinen“ durch Deformation und zur Öffnung eines Bandklemmabschnitts des Elements führen, wenn die Querfestigkeit der Kette gemessen wird. Aus diesem Grund ist es erwünscht, Elemente aus Polyacetalharz mit verbesserter Festigkeit bereitzustellen.
Zu diesem Zweck offenbaren Patentdokument 1 und Patentdokument 2, dass die Glasfasern in den Verschluss aus dem Polyacetalharz eingebaut werden können. Jedoch verbleibt dabei das Problem, dass es schwierig ist, wenn die Glasfasern in ein kleines Teil wie etwa ein Verschlusselement eingebaut werden, die Glasfasern in einer spezifischen Richtung zu orientieren, was zu einer kleineren Querfestigkeit der Kette führt als erwartet. Zusätzlich gibt es das weitere Problem, dass ein Schieber, der von dem Element Reibung erfährt, durch die in die Elemente eingebauten Glasfasern verschleißen kann.
Die vorliegende Erfindung wurde unter den obigen Umständen gemacht. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Elemente aus einem Polyacetalharz bereitzustellen, die die Querfestigkeit der Kette effektiv verbessern, während ein Verschleißwiderstand beibehalten wird. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zum Herstellen der Elemente aus dem Polyacetalharz. Ferner ist es eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Verschlussstreifen bereitzustellen, der die Elemente gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist. Des Weiteren ist es eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Reißverschluss bereitzustellen, der die Elemente gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist.
Mittel zum Lösen der Aufgabe
Die vorliegenden Erfinder haben intensive Studien zum Lösen der oben genannten Aufgaben betrieben und haben herausgefunden, dass eine verbesserte Ketten-Querfestigkeit und ein Verschleißwiderstand durch Steuern eines durchschnittlichen Faserdurchmessers und einem Zahlenmittel der Faserlänge (numeric average value fibre length) einer Verstärkungsfaser innerhalb eines bestimmten Bereichs und durch Einbau der Verstärkungsfasern in einer geeigneten Menge erreicht werden können. Ferner haben die vorliegenden Erfinder herausgefunden, dass die Ketten-Querfestigkeit und der Verschleißwiderstand weiter verbessert werden können, indem eine Faserlängenverteilung der Verstärkungsfasern gesteuert wird. Die vorliegende Erfindung wurde auf Grundlage der obigen Erkenntnisse vollendet.
Dabei bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verschlusselement, das eine Polyacetalharz-Zusammensetzung aufweist, die 5 bis 30 Masse-% Verstärkungsfasern enthält, wobei jede einen durchschnittlichen Faserdurchmesser von 5 bis 15 µm und ein Zahlenmittel der Faserlänge von 150 bis 500 µm hat.
In einer Ausführungsform des Verschlusselementes gemäß der vorliegenden Erfindung haben die Verstärkungsfasern eine Faserlängenverteilung Lw/Ln von 1,0 bis 2,0, wobei Ln das Zahlenmittel der Faserlänge und Lw ein Gewichtsmittel der Faserlänge angibt.
In einer weiteren Ausführungsform des Verschlusselements gemäß der vorliegenden Erfindung haben die Verstärkungsfasern den durchschnittlichen Faserdurchmesser von 6 bis 13 µm, das Zahlenmittel der Faserlänge von 200 bis 350 µm und den Wert Lw/Ln von 1,1 bis 1,8, und wobei die Polyacetalharz-Zusammensetzung 10 bis 20 Masse-% der Verstärkungsfasern enthält.
In einer weiteren Ausführungsform des Verschlusselements gemäß der vorliegenden Erfindung hat das Verschlusselement eine Dicke t von 2,6 mm oder weniger, eine Länge I in Seitenrichtung von 4,5 mm oder weniger und eine Länge m in Längsrichtung von 3,2 mm oder weniger.
In einer weiteren Ausführungsform des Verschlusselements gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Verschlusselement durch Spritzgießen hergestellt.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Herstellen eines Verschlusselements, das eine Polyacetalharz-Zusammensetzung aufweist, die Verstärkungsfasern enthält, wobei das Verfahren aufweist:

Einstellen des Gehalts der Verstärkungsfasern in der Polyacetal-Zusammensetzung durch Erzeugen eines Masterbatchs durch einen Schritt des Schmelz-Knetens einer ersten Polyacetalharz-Zusammensetzung, die die Verstärkungsfasern enthält, und anschließendes Mischen des Masterbatchs mit einer zweiten Polyacetalharz-Zusammensetzung, die die Verstärkungsfasern nicht enthält.

Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt ist die vorliegende Erfindung ein Verschlussstreifen, der die Verschlusselemente gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt ist die vorliegende Erfindung eine Verschlusskette, die die Verschlusselemente gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist, wobei die Verschlusskette einen Abstand p zwischen den Elementen von 3,5 mm oder weniger, eine Kettenbreite w von 6,3 mm oder weniger und eine Dicke t von 2,6 mm oder weniger hat.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt ist die Erfindung ein Reißverschluss, der die Verschlusselemente gemäß der vorliegenden Erfindung oder die Verschlusskette gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt ist die Erfindung ein Gegenstand, der den Reißverschluss gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist.
Effekte der Erfindung
Die vorliegende Erfindung kann eine Ketten-Querfestigkeit von Polyacetal-Verschlusselementen durch Verstärkungsfasern erheblich verbessern, und kann auch einen Verschleißwiderstand der Verschlusselemente beibehalten. Die vorliegende Erfindung kann bei den Elementen mit kleinerem Abstand oder kleinerer Dicke besonders effektiv sein.
Figurenliste

1 ist eine teilweise Vorderansicht eines Verschlussstreifens, der die Elemente gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist.
2 ist eine teilweise Seitenansicht des Verschlussstreifens, der die Elemente gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist.
3 ist eine teilweise Vorderansicht einer Verschlusskette, die die Elemente gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist.
4 ist eine Vorderansicht eines Reißverschlusses, der die Elemente gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist.
5 ist ein Konfigurationsbeispiel eines Doppelschnecken-Knetextruders.

GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass Verschlusselemente durch Verwendung einer Polyacetalharz-Zusammensetzung hergestellt werden, die eine geeignete Menge an Verstärkungsfasern mit vorgegebenen Formeigenschaften hat (einem durchschnittlichen Faserdurchmesser und einem Zahlenmittel der Faserlänge), was im Folgenden im Detail beschrieben wird, einschließlich der bevorzugten Ausführungsformen.
<1. Verstärkungsfaser>
(Materialien)
Die in der vorliegenden Erfindung verwendete Verstärkungsfaser kann, ohne darauf beschränkt zu sein, aufweisen: organische Fasern wie etwa Karbonfasern und Aramidfasern, sowie anorganische Fasern wie etwa Glasfasern, Keramikfasern, Metallfasern, Mineralfasern, Schneckenfasern (slug fibers), nadelartige Wollastonite, Whisker (bspw. Kalziumtitanatwhisker, Kalziumkarbonatwhisker, Aluminiumboratwhisker). Eine oder mehrere Fasern ausgewählt aus der Gruppe der Glasfasern, der Aramidfasern und der Karbonfasern werden vorzugsweise verwendet, und die Glasfasern werden besonders bevorzugt verwendet, unter dem Gesichtspunkt, dass die Festigkeit verbessert werden kann, während das Fließvermögen oberhalb eines bestimmten Niveaus beibehalten wird. Diese Materialien können alleine verwendet werden, oder zwei oder mehr dieser Materialien können in Kombination verwendet werden. Die Glasfasern, die in geeigneter Weise für die vorliegende Erfindung verwendet werden können weisen auf: filamentöse Glasfasern, die durch Schmelzspinnen von Glas wie etwa E-Glas (Elektro-Glas), C-Glas (Chemisches Glas), A-Glas (Alkaliglas), S-Glas (hochfestes Glas) und alkaliresistentes Glas erhalten wurden. Im Hinblick auf die Verstärkungswirkungen ist das Glas-Monofilament, das in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, vorzugsweise eines, das durch Schmelzspinnen von E-Glas zu Filament erhalten wurde.
(Gehalt)
Bei der Verstärkungsfaser in der Polyacetalharz-Zusammensetzung zum Ausbilden des Elements stellt ein höherer Gehalt an Verstärkungsfasern tendenziell eine höhere Biegefestigkeit bereit, und ein niederer Gehalt an Verstärkungsfasern stellt tendenziell eine höhere Zugfestigkeit bereit. Genauer gesagt kann, wenn der Gehalt der Verstärkungsfaser geringer ist als 5 Masse-%, eine verbesserte Wirkung der Biegefestigkeit nicht erhalten werden, so dass sich die Beine der Elemente durch die Ketten-Querfestigkeit aufweiten und die Elemente leicht abfallen. Deshalb sollte der Gehalt an Verstärkungsfaser bei der Polyacetalharz-Zusammensetzung (d.h. in dem Element) 5 Masse-% oder mehr, und vorzugsweise 10 Masse-% oder mehr, und besonders bevorzugt 13 Masse-% oder mehr sein. Wenn andererseits der Gehalt der Verstärkungsfaser 30 Masse-% übersteigt, nimmt die Zugfestigkeit des Elements ab und eine Beschädigung des Elements tritt mit höherer Wahrscheinlichkeit auf. Deshalb sollte der Gehalt der Verstärkungsfaser in der Polyacetalharz-Zusammensetzung 30 Masse-% oder weniger, und vorzugsweise 20 Masse-% oder weniger, und besonders bevorzugt 17 Masse-% oder weniger sein.
(Durchschnittlicher Faserdurchmesser)
Der durchschnittliche Faserdurchmesser der Verstärkungsfaser in dem Element hat auch eine bedeutsame Auswirkung auf die Festigkeit des Elements und den Verschleißwiderstand des Reißverschlusses. Wenn der durchschnittliche Faserdurchmesser der Verstärkungsfaser in dem Element kleiner ist als 5 µm, können keine ausreichenden Verstärkungswirkungen erhalten werden und eine Beschädigung des Elements tritt wahrscheinlich auf. Ferner, je größer der durchschnittliche Faserdurchmesser der Verstärkungsfaser ist, desto größer ist der Verschleißwiderstand des Elements. Deshalb sollte der durchschnittliche Faserdurchmesser der Verstärkungsfaser in dem Element 5 µm oder mehr, bevorzugt 6 µm oder mehr, und besonders bevorzugt 8 µm oder mehr sein. Wenn andererseits der durchschnittliche Faserdurchmesser der Verstärkungsfaser 15 µm überschreitet, verschleißt der Schieber leicht, und der Verschleißwiderstand wird schlechter und auch der Verstärkungseffekt nimmt ab. Deshalb sollte der durchschnittliche Faserdurchmesser der Verstärkungsfaser in dem Element 15 µm oder weniger, bevorzugt 13 µm oder weniger, und besonders bevorzugt 11 µm oder weniger sein.
In der vorliegenden Erfindung kann der durchschnittliche Faserdurchmesser der Verstärkungsfaser in dem Element durch das folgende Verfahren gemessen werden: die Harzkomponente wird durch Erhitzung der Elemente in einem elektrischen Ofen entfernt, der für die anorganischen Fasern für 2 Stunden bei 600°C gehalten wird, oder für die organischen Fasern für 5 Stunden bei 500°C gehalten wird, und mittels eines Rasterelektronenmikroskops (SEM) werden dann die sich ergebenden Fasern betrachtet, um zufällig 100 Verstärkungsfasern auszuwählen und einen Faserdurchmesser (Durchmesser) an einem zentralen Abschnitt der Länge von jeder der ausgewählten 100 Fasern bei einer Vergrößerung von 1000 zu messen, und der arithmetische Mittelwert wird von den gemessenen Faserdurchmessern berechnet. Ohne Erhitzung kann der Faserdurchmesser der Verstärkungsfaser in dem Harz auf dieselbe Weise unter Verwendung eines Mikrofokus-Röntgen Fluoroskopie-/CT-Apparats gemessen werden.
(Zahlenmittel der Faserlänge (numeric average fiber length))
Das Zahlenmittel der Faserlänge der Verstärkungsfaser in dem Element hat auch eine bedeutsame Auswirkung auf die Festigkeit des Elements und den Verschleißwiderstand des Reißverschlusses. Wenn das Zahlenmittel der Faserlänge der Verstärkungsfaser kleiner ist als 150 µm, können keine ausreichenden Verstärkungswirkungen erreicht werden und eine Beschädigung des Elements tritt wahrscheinlich auf. Je länger ferner das Zahlenmittel der Faserlänge der Verstärkungsfaser ist, desto größer ist der Verschleißwiderstand der Elementreihe. Deshalb sollte das Zahlenmittel der Faserlänge der Verstärkungsfaser in dem Element 150 µm oder mehr, bevorzugt 200 µm oder mehr, und besonders bevorzugt 250 µm oder mehr sein. Wenn andererseits das Zahlenmittel der Faserlänge der Verstärkungsfaser 500 µm überschreitet, verschleißt der Schieber leicht, und der Verschleißwiderstand wird schlechter und auch die Verstärkungswirkungen nehmen ab. Deshalb sollte das Zahlenmittel der Faserlänge der Verstärkungsfaser in dem Element 500 µm oder weniger, bevorzugt 350 µm oder weniger, und besonders bevorzugt 300 µm oder weniger sein.
Bei der vorliegenden Erfindung kann das Zahlenmittel der Faserlänge der Verstärkungsfaser in dem Element (Ln) durch das folgende Verfahren gemessen werden: die Harzkomponente wird durch Erhitzung der Elemente in einem elektrischen Ofen entfernt, der für die anorganischen Fasern für 2 Stunden bei 600°C gehalten wird oder für die organischen Fasern für 5 Stunden bei 500°C gehalten wird, und mittels eines Rasterelektronenmikroskops (SEM) werden dann die sich ergebenden Fasern betrachtet, um zufällig 100 Verstärkungsfasern auszuwählen und die Faserlänge von jeder der ausgewählten 100 Fasern bei einer Vergrößerung von 50 zu messen, und das Zahlenmittel der Faserlänge wird aus den Beobachtungsergebnissen unter Verwendung der untenstehenden Gleichung berechnet. Ohne Erhitzung kann die Faserlänge der Verstärkungsfaser in dem Harz unter Verwendung eines Mikrofokus-Röntgen Fluoroskopie-/CT-Apparats gemessen werden. $Ln = Σ (Li \times Ni) / Σ Ni$

Li: die Faserlänge der Verstärkungsfaser
Ni: die Anzahl der Verstärkungsfasern mit Faserlänge Li

(Lw/Ln)
Der Wert Lw/Ln gibt ein Maß der Variation der Faserlänge der Verstärkungsfasern an, wobei Ln das Zahlenmittel der Faserlänge der Verstärkungsfaser und Lw ein Gewichtsmittel (weight average) der Faserlänge der Verstärkungsfaser ist. In Anbetracht der Definition ist Lw/Ln 1,0 oder größer. Der Wert Lw/Ln=1 bedeutet, dass alle Verstärkungsfasern, die in einem Element enthalten sind, dieselbe Faserlänge haben, wenn diese Verstärkungsfasern aus demselben Material bestehen. Ein größerer Wert von Lw/Ln stellt einen größeren Verstärkungseffekt des Elements bereit und führt dadurch zu einer weiteren Verbesserungswirkung der Querfestigkeit. Deshalb ist der Wert Lw/Ln vorzugsweise 1,1 oder mehr, und bevorzugt 1,2 oder mehr, und besonders bevorzugt 1,3 oder mehr. Wenn andererseits der Wert Lw/Ln zu hoch ist, nimmt im Gegenteil die Verstärkungswirkung ab und der Schieber verschleißt leicht. Deshalb ist der Wert Lw/Ln vorzugsweise 2,0 oder weniger, bevorzugt 1,8 oder weniger, und besonders bevorzugt 1,5 oder weniger.
Bei der vorliegenden Erfindung kann das Gewichtsmittel der Faserlänge (Lw) durch das folgende Verfahren gemessen werden: die Harzkomponente wird durch Erhitzung der Elemente in einem elektrischen Ofen entfernt, der für die anorganischen Fasern für 2 Stunden bei 600°C gehalten wird oder für die organischen Fasern für 5 Stunden bei 500°C gehalten wird, und mittels eines Rasterelektronenmikroskops (SEM) werden dann die sich ergebenden Fasern betrachtet, um zufällig 100 Verstärkungsfasern auszuwählen und die Faserlänge von jeder der ausgewählten 100 Fasern bei einer Vergrößerung von 50 zu messen, und das Gewichtsmittel der Faserlänge wird aus den Beobachtungsergebnissen unter Verwendung der untenstehenden Gleichung berechnet. Ohne Erhitzung kann die Faserlänge der Verstärkungsfaser in dem Harz unter Verwendung eines Mikrofokus-Röntgen Fluoroskopie-/CT-Apparats gemessen werden. $\begin{matrix} Lw = Σ (Wi \times Li) / Σ Wi \\ =Σ (π {Ri}^{2} \times Li \times ρ \times Ni \times Li) / Σ (π {Ri}^{2} \times Li \times ρ \times Ni) \\ = Σ ({Ri}^{2} \times {Li}^{2} \times Ni) / Σ ({Ri}^{2} \times Li \times Ni) \end{matrix}$

Li: die Faserlänge der Verstärkungsfasern
Ni: die Anzahl der Verstärkungsfasern mit der Faserlänge Li
Wi: das Gewicht der Verstärkungsfasern
Ri: der Faserdurchmesser an einem zentralen Abschnitt der Länge der Verstärkungsfaser
P: die Dichte der Verstärkungsfaser

Eine Fläche der Verstärkungsfaser ist gewöhnlich mit einem Leimungsmittel bedeckt. Das Bedecken der Verstärkungsfaser mit dem Leimungsmittel kann den Vorteil bringen, dass das Anhaften an dem Harz verstärkt wird und die Festigkeit weiter verbessert wird. Das Leimungsmittel weist auf, ohne darauf eingeschränkt zu sein: Haftmittel auf Urethanbasis, Haftmittel auf Polyesterbasis, Haftmittel auf Acrylbasis, Haftmittel auf Epoxidbasis und beliebige andere Haftmittel. Die Haftmittel auf Urethanbasis, Haftmittel auf Acrylbasis und Haftmittel auf Silanbasis werden bevorzugt.
Die Haftmittel weisen auf: Haftmittel auf Silanbasis, Haftmittel auf Titanatbasis, Haftmittel auf Aluminiumbasis, Haftmittel auf Chrombasis, Haftmittel auf Zirkoniumbasis und Haftmittel auf Boranbasis, und sie können vorzugsweise Haftmittel auf Silanbasis sein.
Die Haftmittel auf Silanbasis weisen auf: Triethoxysilan, Vinyltris(β-methoxyethoxy)Silan, γ-Methacryloxypropyltrimethoxysilan, γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, β- (3,4-Epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilan, N-β(Aminoethyl)-γ-Aminopropyltrimethoxysilan, N-β-(Aminoethyl)-γ-Aminopropylmethyldimethoxysilan, γ-Aminopropyltriethoxysilan, N-Phenyl-γ-Aminopropyltrimethoxysilan, γ-Mercaptopropyltrimethoxysilan und γ-Chloropropyltrimethoxysilan, und sie können vorzugsweise Aminosilane wie etwa γ-Aminopropyltriethoxysilane and N-β-(Aminoethyl)-γ-Aminopropyltrimethoxysilan sein.
<2. Polyacetalharz>
Das Polyacetalharz ist eine Polymerverbindung, deren Hauptstruktureinheit eine Oxymethylengruppe (-CH₂O-) ist. Das Polyacetalharz, das in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, weist auf, ohne darauf eingeschränkt zu sein: Polyacetal-Homopolymere und Polyacetal-Copolymere. Repräsentative Beispiele für die Polyacetal-Homopolymere weisen auf, aber sind nicht beschränkt auf, Polyacetal-Homopolymere, die durch Homopolymerisation eines Formaldehyd-Monomers oder eines zyklischen Oligomers von Formaldehyd erhalten wurden. Repräsentative Beispiele für die Polyacetal-Copolymere weisen auf, ohne darauf beschränkt zu sein: Polyacetal-Copolymere, die durch Copolymerisation eines Formaldehyd-Monomers oder eines zyklischen Oligomers von Formaldehyd mit einem zyklischen Ether und/oder einem zyklischen Formal erhalten wurden. Das zyklische Oligomer von Formaldehyd weist ein Trimer (Trioxan) und ein Tetramer (Tetroxan) von Formaldehyd auf. Die zyklischen Ether und die zyklischen Formale weisen auf: Ethylenoxid, Propylenoxid, Epichlorhydrin und 1,3-Dioxolan, und zyklische Formale von Glykolen und Diglycolen wie etwa ein 1,4-Butadeniol-Formal.
Ferner können die Polyacetal-Copolymere auch verzweigte Polyacetal-Copolymere aufweisen, die durch Copolymerisation von monofunktionalen Glycidylethern und Polyacetal-Copolymeren mit einer vernetzten Struktur erhalten wurden, die durch Copolymerisation von polyfunktionalen Glycidylethern erhalten wurden.
Ferner können die Polyacetal-Homopolymere auch Verbindungen mit (einer) funktionalen Gruppe(n) wie etwa (einer) Hydroxylgruppe(n) an beiden Enden oder an einem Ende aufweisen, beispielsweise Polyacetal-Homopolymere mit einer Blockkomponente, die durch Polymerisation eines Formaldehyd-Monomers oder eines zyklischen Oligomers von Formaldehyd in Gegenwart eines Polyalkylenglykols erhalten wurden. Ferner können die Polyacetal-Copolymere auch Verbindungen mit (einer) funktionalen Gruppe(n) wie etwa (einer) Hydroxylgruppe(n) an beiden Enden oder an einem Ende aufweisen, beispielsweise Polyacetal-Copolymere mit einer Blockkomponente, die durch Copolymerisation eines Formaldehyd-Monomers oder eines zyklischen Oligomers von Formaldehyd mit einem zyklischen Ether und/oder einem zyklischen Formal in Gegenwart eines hydrierten Polybutadienglykols erhalten wurden.
Die vorliegende Erfindung kann ein beliebiges der Polyacetal-Homopolymere und der Polyacetal-Copolymere verwenden, wenngleich die obigen Listen nicht erschöpfend sind. Die Polyacetalharze können alleine verwendet werden, oder zwei oder mehr dieser Polyacetalharze können in Kombination verwendet werden.
<3. weitere Additive>
Bei der Polyacetalharz-Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Gesamtgehalt des Polyacetalharzes und der Verstärkungsfasern typischerweise 90 Masse-% oder mehr, und besonders typisch 95 Masse-% oder mehr. Dieser Gesamtgehalt kann 98 Masse-% oder mehr und ferner 100 Masse-% betragen. Andererseits kann die Polyacetalharz-Zusammensetzung gewöhnlich verwendete Additive wie etwa Farbstoffe, Pigmente, Hitzestabilisatoren, Witterungsstabilisatoren und hydrolyseresistente Mittel aufweisen, beispielsweise in einem Gesamtgehalt von 10 Masse-% oder weniger, und typischerweise 5 Masse-% oder weniger, und besonders typisch 2 Masse-% oder weniger.
<4. Element>
Die Polyacetalharz-Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung kann durch Schmelz-Kneten von jedem der oben genannten Bestandteile unter Verwendung einer Vorrichtung wie etwa eines Einzelschnecken-Knetextruders, eines Doppelschnecken-Knetextruders und eines Kneters hergestellt werden. Nach dem Schmelz-Kneten kann das Element durch ein beliebiges herkömmliches Formungsmittel hergestellt werden, beispielsweise Spritzgießen. Im Allgemeinen wird eine Reihe der Elemente an einen Seitenrand eines Verschlussbands spritzgegossen, während gleichzeitig die Elementreihe an dem Verschlussband befestigt wird.
Weil die Verstärkungsfasern durch das Schmelz-Kneten gebrochen und gekürzt werden, ist es erforderlich, eine Schneckenrotationsgeschwindigkeit, einen Schneckenaufbau, eine Knettemperatur und dergleichen zu steuern, so dass die Verstärkungsfasern die oben erwähnten Formeigenschaften haben, wenn sie letztlich zu den Elementen geformt werden. Insbesondere kann, um die Faserlängenverteilung der Verstärkungsfaser zu verengen (um den Wert Lw/Ln zu verringern), ein Masterbatch der Polyacetalharz-Zusammensetzung, der eine hohe Konzentration der Verstärkungsfasern enthält, vorbereitet werden, dem ein farbiges oder farbloses Polyacetalharz, das die Verstärkungsfasern nicht aufweist, und optional Additive beigegeben werden können. Wenn der Masterbatch nicht vorbereitet wird, wird die Faserlänge der Verstärkungsfasern dazu tendieren, breit zu variieren. Die Konzentration der Verstärkungsfaser in dem Masterbatch kann bspw. 40 bis 80 Masse-%, und typischerweise 45 bis 65 Masse-% betragen. Der Masterbatch kann vorbereitet werden, indem eine vorgegebene Konzentration an Verstärkungsfasern zu dem Polyacetalharz zugegeben wird und die Schmelze geknetet wird, und die geknetete Schmelze kann gekühlt werden, um sie zu verfestigen. Die Verwendung des Masterbatchs kann den Vorteil bereitstellen, dass die Steuerung der Faserlängenverteilung der Verstärkungsfasern verbessert werden kann und die Einstellung der Verstärkungsfaserkonzentration und die Herstellung der farbigen Pellets vereinfacht werden können. Das heißt, durch Vermengen des Masterbatchs mit vorgegebenen Arten von farbigen oder farblosen Polyacetalharzen, die die Verstärkungsfasern nicht enthalten, können in einfacher Weise farbige Harze hergestellt werden, die die Verstärkungsfasern enthalten, was zu einer verbesserten Produktivität führen wird.
Wenngleich die Erfindung nicht durch eine Theorie beschränkt werden soll, wird der Mechanismus des Ausgleichens der Faserlänge durch Verwendung des Masterbatchs beschrieben werden. Der Masterbatch kann einen starken Kneteffekt hervorrufen, weil die hohe Konzentration der Verstärkungsfasern in dem Harz enthalten und verteilt ist, und eine Scherkraft zwischen den Verstärkungsfasern wirkt in starker Weise, zusätzlich zu einer Scherkraft durch die Schnecke. Weil ferner die Scherkraft zwischen den Verstärkungsfasern mehr zum Brechen der längeren Fasern als der kürzeren Fasern wirkt, kann die Variation in der Faserlänge reduziert werden.
Ein Konfigurationsbeispiel eines Doppelschnecken-Knetextruders, der bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, wird nun beschrieben. Der Doppelschnecken-Knetextruder weist allgemein einen Schneckenaufbau mit einer Schmelzzone und einer Knetzone auf, und wobei eine motorgetriebene Schneckenwelle zusammengesetzt ist aus einer Kombination von Schneckengang und Knetelement genannt Knetscheibe.
Sowohl die Schmelzzone als auch die Knetzone weisen vorzugsweise die Knetscheiben auf. Die Bereitstellung der Knetscheiben erlaubt das Schmelzen des Polyacetalharzes und die feine Verteilung der Verstärkungsfasern. Die Knetscheiben erzeugen eine hohe Knetfähigkeit durch die alternierende Anordnung der Scheiben relativ zueinander. Die Knetscheiben haben einen Vorwärtsfördertyp, einen Nicht-Fördertyp und einen Rückwärtsfördertyp, und die Knetscheiben des Vorwärtsfördertyps haben typischerweise von 2 bis 10 Blätter und einen Verdrehwinkel der Blätter von 10 bis 60 Grad, und eine Länge in dem Bereich des 0,3 bis 2,0fachen eines Schneckenlängsdurchmessers. Die Knetscheiben des Nicht-Fördertyps haben typischerweise von 2 bis 10 Blätter, einen Verdrehwinkel der Blätter von 70 bis 110 Grad, und eine Länge in dem Bereich des 0,3 bis 2,0fachen eines eines Schneckenlängsdurchmessers. Die Knetscheiben des Rückwärtsfördertyps haben typischerweise von 2 bis 10 Blätter, einen Verdrehwinkel der Blätter von 10 bis 60 Grad, und eine Länge in dem Bereich des 0,3 bis 2,0fachen eines Schneckenlängsdurchmessers.
Ein Zylinder des Extruders kann zusammengesetzt sein aus einer Mehrzahl von Blöcken, und der Schneckenaufbau kann in jedem Block geändert werden. Die Anzahl und der Typ (Vorwärtsförderung, Nicht-Förderung, Rückwärtsförderung) der Knetscheiben, und die Anzahl und Position der Zylinderblöcke, die aus den Knetscheiben bestehen, kann in Abhängigkeit von dem Zweck in geeigneter Weise festgelegt werden. Ferner können auch die Anzahl, der Typ (Vorwärtsförderung und Rückwärtsförderung) und die Position der Zylinderblöcke, die aus den Schneckengängen (flight screws) bestehen, in Abhängigkeit von dem Zweck in geeigneter Weise festgelegt werden. Funktionen wie etwa ein Trichter, eine Entlüftung und eine Seitenzuführung können ferner gemäß der Rolle jedes Blocks hinzugefügt werden.
Der Extruder hat vorzugsweise eine Entgasungsöffnung. Eine Entgasung des durch eine thermische Geschichte u. dgl. generierten Formaldehyds von der Entlüftung kann eine Menge an Formaldehyd verringern, die von dem Polyacetalharz emittiert wird. Die Entgasungsöffnung ist vorzugsweise nach dem Kneten in der Schmelzzone und der Knetzone durch die Knetscheiben angeordnet, und die Entgasung wird vorzugsweise unter einem reduzierten Druck von -0,06 bis -0,1 MPa durchgeführt. Die Entgasungsöffnung und/oder eine offene Entlüftung können in Abhängigkeit von der Länge des Zylinders zwischen der Schmelzzone und der Knetzone bereitgestellt sein. Die zwischen der Schmelzzone und der Knetzone bereitgestellte Entlüftung kann eine offene Entlüftung zum Entgasen der mitgeführten Luft, die durch die Seitenzuführung der Verstärkungsfasern erzeugt wurde, oder zum Bestätigen des geschmolzenen Zustands sein.
Unter Bezugnahme auf 5 wird das Polyacetalharz von einem Trichter-(hopper HP)-Anschluss an dem Extruder in den Zylinder gegeben und in der Schmelzzone (C1 bis C9) geschmolzen. Die offene Entlüftung ist in dem finalen Block (C9) der Schmelzzone installiert. Als nächstes werden die Verstärkungsfasern von einem Seitenzuführ-(side feed SF)-Anschluss zugegeben und in der Knetzone (C10 bis C14) geknetet, und ferner wird die Entgasung von einem Entlüftungs-(vent V)-Anschluss durchgeführt, und die Mischung kann von der Austrittsdüse (die D) über einen Adapter (A), der lösbar zwischen den Extruder und die Austrittsdüse eingebunden ist, fortlaufend extrudiert werden. In der vorliegenden Erfindung ist der Trichter-(hopper HP)-Anschluss ein Zuführanschluss, der an der Basis der Schnecke angeordnet ist, und der Seitenzuführ-(side feed SF)-Anschluss ist ein Zuführanschluss, der zwischen dem Trichteranschluss und den Austrittsdüsen angeordnet ist. Die Verstärkungsfasern werden vorzugsweise von dem Seitenzuführ-(side feed SF)-Anschluss zugeführt, um die Verstärkungsfaser bei einer vorgegebenen Länge zu halten und um einen Abrieb der Herstellungsmaschine und dergleichen zu verringern.
Eine Prozesstemperatur zum Schmelz-Kneten ist vorzugsweise 180 bis 240°C, und Inertgasaustausch wird vorzugsweise durchgeführt, um die Qualität und die Arbeitsumgebung beizubehalten.
1 und 2 zeigen schematische Teilansichten eines Verschlussstreifens 1, bei dem eine Reihe von Verschlusselementen 3 für den Reißverschluss gemäß der vorliegenden Erfindung an einen Kernabschnitt 21 geklemmt und daran befestigt ist, der durch Spritzgießen an einem Seitenrand eines Verschlussbands 2 durch Spritzgießen bereitgestellt ist. Der Einfachheit halber sind die Verschlusselemente 3 im Folgenden als „Elemente“ bezeichnet. Wie in 1 dargestellt ist, gibt ein Abstand p der Elemente 3 die Länge zwischen den Mittenlinien der benachbarten Elemente 3 an. Eine Länge I des Elements 3 in Seitenrichtung gibt die Maximalabmessung in der Richtung senkrecht zu der Anordnungsrichtung der Elemente und parallel zu der Fläche des Verschlussbands an (in der vorliegenden Erfindung ist diese Richtung als eine „Seitenrichtung“ bezeichnet). Mit anderen Worten gibt sie den Abstand von einer Spitze 3a eines Kopfabschnitts, der mit dem gegenüberliegenden Element kuppelt, bis zu einer Spitze 3b eines Fußabschnitts an, der an der entgegengesetzten Seite von dem Kopfabschnitt angeordnet und an dem Band befestigt ist. Eine Länge des Elements 3 in Längsrichtung gibt die Maximalabmessung in der Richtung parallel zu der Anordnungsrichtung der Elemente an (in der vorliegenden Erfindung wird diese Richtung als eine „Längsrichtung“ bezeichnet). Wie in 2 gezeigt ist, gibt eine Dicke t des Elements 3 die Maximalabmessung in der Richtung parallel zu der Vorne- und Hintenrichtung des Verschlussbands an. Zusätzlich zeigt 3 eine teilweise Frontansicht einer Verschlusskette, die sich durch Verkuppeln der Elemente eines Paars von Verschlussstreifen ergibt. Eine Kettenbreite w gibt die Maximalabmessung zwischen den Spitzen 3b der Beinabschnitte der Elemente in der Seitenrichtung an, wenn gegenüberliegende Elemente miteinander verkuppelt sind.
Wenngleich die Größe des Elements 3 für den Reißverschluss gemäß der vorliegenden Erfindung nicht eingeschränkt ist, kann die vorliegende Erfindung Verstärkungswirkungen sogar an einem kleinen Element erzielen, bei dem die Verstärkungsfasern kaum in einer vorgegebenen Richtung orientiert sind, so dass die Verstärkungswirkungen der Verstärkungsfasern kaum hervorgerufen werden. Wenn die Größe eines so kleinen Elements durch die Länge I in Seitenrichtung, die Länge m in Längsrichtung und die Dicke t ausgedrückt wird, ist die Länge I in Seitenrichtung generell 4,5 mm oder weniger, und für ein kleineres Element ist sie 4,1 mm oder weniger, und für ein noch kleineres Element ist sie 3,6 mm oder weniger, und beispielsweise ist sie 3,2 mm bis 4,5 mm. Die Länge m in Längsrichtung ist allgemein 3,2 mm oder weniger, und für ein kleineres Element ist sie 2,7 mm oder weniger, und für ein noch kleineres Element ist sie 2,2 mm oder weniger, und beispielsweise ist sie 1,9 mm bis 3,2 mm. Die Dicke t ist allgemein 2,6 mm oder weniger, und für ein kleineres Element ist sie 2,4 mm oder weniger, und für ein noch kleineres Element ist sie 2,2 mm oder weniger, und beispielsweise ist sie 1,5 mm bis 2,6 mm.
Wenn ferner die Größe des Elements 3 durch den Abstand p ausgedrückt wird, ist der Abstand generell 3,5 mm oder weniger, und für ein kleineres Element ist er 3,0 mm oder weniger, und für ein noch kleineres Element ist er 2,5 mm, und beispielsweise 2,2 bis 3,5 mm. Wenn ferner die Größe des Elements 3 durch die Kettenbreite w ausgedrückt wird, ist die Kettenbreite w generell 6,3 mm oder weniger, und für ein kleineres Element ist sie 5,9 mm oder weniger, und für ein noch kleineres Element ist sie 5,5 mm, und beispielsweise 4,5 bis 6,3 mm.
4 zeigt eine schematische Ansicht eines Reißverschlusses, der die Elemente gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist, und der Reißverschluss weist auf: ein Paar Verschlussbänder 2 mit einem an einem Seitenrand der Verschlussbänder gebildeten Kernabschnitt 21, einer Reihe der Elemente 3, die in einem vorgegebenen Abstand an dem Kernabschnitt 21 des Verschlussbands 2 befestigt sind, einen oberen Stopper 4 und einen unteren Stopper 5, die an dem oberen Ende und dem unteren Ende der Reihe der Elemente 3 an dem Kernabschnitt 21 der Verschlussbänder 2 befestigt sind, und einen Schieber 6, der zwischen einem einander gegenüberliegenden Reihenpaar der Elemente 3 angeordnet ist und in der Oben- und Untenrichtung verschiebbar ist, um die Elemente 3 zu verkuppeln und entkuppeln.
Wenn die Reihe der Elemente 3 entlang eines Seitenrands eines Verschlussbands 2 befestigt ist, wird dies als ein Verschlussstreifen bezeichnet, und wenn die Reihen der Elemente 3 bei einem Paar Verschlussstreifen miteinander verkuppelt sind, wird dies als eine Verschlusskette bezeichnet. Es ist anzumerken, dass der untere Stopper 5 ein öffenbares, schließbares und passend einführbares Mittel sein kann, das mit einem Steckteil, einem Kastenteil und einem Kastenkörper bereitgestellt ist, so dass das Paar der Reißverschlussketten durch eine Trennungsbetätigung des Schiebers getrennt werden kann.
Die für das Verschlussband 2 verwendeten Isoliermaterialien sind nicht beschränkt, aber es können natürliche Harze oder Kunstharze sein. Allgemein werden aus diesen Materialien bestehende Fasern gewebt oder gestrickt, um ein Verschlussband auszubilden. Typischerweise können Polyester, Polyamide, Polypropylene, Acrylharze und dergleichen als die Materialien für das Verschlussband 2 verwendet werden. Darunter sind Polyesterbänder angesichts ihrer guten Kettenquerfestigkeit bevorzugt.
Der Reißverschluss gemäß der vorliegenden Erfindung kann an verschiedenen Gegenständen befestigt werden, und funktioniert insbesondere als ein Hilfsmittel zum Öffnen/Schließen. Die Gegenstände, an denen der Reißverschluss befestigt wird, weisen auf, aber sind nicht eingeschränkt auf, Bedarfsartikel wie etwa Kleidung, Taschen, Schuhe und verschiedene Artikel, sowie industrielle Güter wie etwa Wasserspeichertanks, Fischernetze und Raumanzüge.
BEISPIELE
Im Folgenden werden Beispiele für die vorliegende Erfindung dargestellt, die jedoch zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung und ihrer Vorteile bereitgestellt sind, und die nicht in einem beschränkenden Sinne zu verstehen sind.
(Herstellung der GF Masterbatchs G-1 bis 16 und G-17)
Kommerziell erhältliche Glasfasern (GF) mit jeweils einer Faserlänge von 3 mm mit einem an Glas-Monofilamenten aus E-Glas haftenden Leimungsmittel wurden vorbereitet. Die vorbereiteten Glasfasern haben verschiedene durchschnittliche Faserdurchmesser gemäß der Masterbach-Nummer, wie in Tabelle 1 dargestellt ist. Das Schmelz-Kneten wurde dann bei einem Verhältnis von 50 Masseteilen der Glasfaser (GF) zu 50 Masseteilen eines Polyacetalharzes unter Verwendung eines Doppelschnecken-Knetextruders mit einem Schneckendurchmesser von 45 mm bei einer Schmelzknettemperatur von 200°C und einer Schneckenrotationsgeschwindigkeit von 150 rpm durchgeführt, und die Schmelze wurde dann in Stränge extrudiert und mit einem Granulator pelletiert, um die GF-Masterbatchs G-1 bis 7 zu erzeugen (Produkte, von denen jedes eine Konzentration von 50% hat), die die Glasfasern mit verschiedenen durchschnittlichen Faserdurchmessern und Zahlenmitteln der Faserlänge haben, wie sie in Tabelle 1 gezeigt sind. Der durchschnittliche Faserdurchmesser und das Zahlenmittel der Faserlänge der Glasfaser in jedem Masterbatch wurden durch SEM-Betrachtung gemessen, wie unten beschrieben wird. Der Faserdurchmesser der Glasfaser ändert sich nicht über die gesamte Strecke von Beginn bis zu Vollendung des Elements.
GF Masterbatchs G-8 bis 13 mit verschiedenen Zahlenmitteln der Faserlänge wurden durch Einstellung der Schneckenrotationsgeschwindigkeit und des Schneckenaufbaus des Doppelschnecken-Knetextruders, der für die Herstellung von G-1 verwendet wurde, hergestellt. Die Faserlänge tendiert dazu abzunehmen, wenn die Schneckenrotationsgeschwindigkeit höher ist, und der Wert Lw/Ln tendiert dazu abzunehmen, wenn die Knettemperatur höher ist. Genauer gesagt wurde der Schneckenaufbau geändert, indem der Typ (Vorwärtsbeförderung oder Rückwärtsbeförderung) der Knetscheiben nach der Seitenzuführung der Glasfasern geändert wurde. Eine vielfache Verwendung der Vorwärtsbeförderungs-Knetscheiben führt tendenziell zu einer Verringerung des Knetgrads, so dass die Faserlänge der Glasfasern länger ist, und der Wert Lw/Ln größer ist. Andererseits führt eine vielfache Verwendung der Rückwärtsbeförderungs-Knetscheiben tendenziell zu einer Erhöhung des Knetgrads, so dass die Faserlänge der Glasfasern kürzer ist, und der Wert Lw/Ln kleiner ist.
GF Masterbatchs G-14 bis 16 mit verschiedenen Faserlängenverteilungen wurden durch Änderung der Schneckenrotationsgeschwindigkeit und der Knettemperatur des Doppelschnecken-Knetextruders hergestellt, der für die Herstellung von G-1 verwendet wurde. Der Wert Lw/Ln wird tendenziell größer, wenn die Knettemperatur ansteigt.
Ferner wurden 15 Massenteile derselben Glasfaser wie G-1, 20 Massenteile eines blaufarbigen Polyacetalharzes und 65 Masseteile eines farblosen Polyacetalharzes von einem Doppelschnecken-Knetextruder mit einem Schneckendurchmesser von 45 mm bei einer Knettemperatur von 200°C und einer Schneckenrotationsgeschwindigkeit von 200 rpm schmelzgeknetet und anschließend in Stränge extrudiert und mit einem Granulator pelletiert, um G-17 herzustellen (ein Produkt mit einer Konzentration von 15%). G-17 selbst ist eine Polyacetalharz-Zusammensetzung zum Formen des Elements, und ist kein Masterbatch.

Tabelle 1

GF Master Nr.	Durchschnittlicher Faserdurchmesser µm	Zahlenmittel der Faserlänge µm
G-1	10,2	353
G-2	3,1	354
G-3	5,1	356
G-4	6,1	352
G-5	13,0	357
G-6	15,1	358
G-7	18,2	352
G-8	10,2	227
G-9	10,2	250
G-10	10,2	303
G-11	10,2	453
G-12	10,2	602
G-13	10,2	658
G-14	10,2	351
G-15	10,2	350
G-16	10,2	357
G-17	10,2	711

(Herstellung der Verschlussketten-Muster 1 bis 24)
Der GF Masterbatch, das blaufarbige Polyacetalharz (farbiges POM) und das farblose Polyacetalharz (farbloses POM) wurden zu den in Tabelle 2 gezeigten Anteilen vermengt, um die Harzzusammensetzungen V-1 bis 24 herzustellen, und anschließend wurde unter Verwendung einer Kettenspritzvorrichtung die Reihe der Elemente mit der in 1 gezeigten Form an einen Kernabschnitt spritzgegossen, der an einem Seitenrand eines Verschlussbands bereitgestellt ist, um einen Verschlussstreifen zu erzeugen, und dann wurde ein Paar Verschlussstreifen zur Bildung von Verschlussketten-Mustern 1 bis 24 verkuppelt. Diese Ketten hatten eine Dicke (t) von 1,9 mm, eine Kettenbreite (w) von 5,7 mm und einen Elementabstand (p) von 2,4 mm.

[Tabelle 2]

Harz-Zusammsetzung zum Spritzgießen Nr.	GF Master Nr.	Anteil des GF Masters (Masseteile)	Anteil des farbigen POM (Masseteile)	Anteil des farblosen POM (Masseteile)
V-1	G-1	0	20	80
V-2	G-1	6	20	74
V-3	G-1	10	20	70
V-4	G-1	20	20	60
V-5	G-1	30	20	50
V-6	G-1	40	20	40
V-7	G-1	60	20	20
V-8	G-1	66	20	14
V-9	G-2	30	20	50
V-10	G-3	30	20	50
V-11	G-4	30	20	50
V-12	G-5	30	20	50
V-13	G-6	30	20	50
V-14	G-7	30	20	50
V-15	G-8	30	20	50
V-16	G-9	30	20	50
V-17	G-10	30	20	50
V-18	G-11	30	20	50
V-19	G-12	30	20	50
V-20	G-13	30	20	50
V-21	G-14	30	20	50
V-22	G-15	30	20	50
V-23	G-16	30	20	50
V-24	G-17	100	0	0

Die hergestellten Verschlussketten wurden gemäß den folgenden Verfahren ausgewertet.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.
(Durchschnittlicher Faserdurchmesser)
Zehn aus der Verschlusskette geschnittene Elemente wurden in einen Aluminium-Schmelztiegel gegeben und in einem elektrischen Ofen geheizt, der für 2 Stunden bei 600°C gehalten wurde, und der sich ergebene Rückstand wurde mit einem Rasterelektronenmikroskop (SEM) betrachtet. Der Faserdurchmesser in einem zentralen Abschnitt von jeder Länge der 100 zufällig ausgewählten Glasfasern wurde bei einer Vergrößerung von 1000 gemessen, und der arithmetische Mittelwert davon wurde als der durchschnittliche Faserdurchmesser betrachtet.
(Zahlenmittel der Faserlänge und Gewichtsmittel der Faserlänge)
Aus dem GF Masterbatch oder der Verschlusskette geschnittene Elemente wurden geheizt und mit einem SEM in der oben beschriebenen Weise betrachtet. Unter Verwendung der SEM-Bilder bei einer Vergrößerung von 50 wurden der Faserdurchmesser und die Faserlänge in dem zentralen Abschnitt jeder Länge der 100 zufällig ausgewählten Glasfasern gemessen. Das Zahlenmittel der Faserlänge Ln und das Gewichtsmittel der Faserlänge Lw wurden auf Grundlage der oben genannten Gleichungen berechnet.
(Querfestigkeit der Kette)
Die Querfestigkeit der Kette wurde gemäß dem Standard JIS S 3015: 2007 gemessen.
(Wiederholter Öffnungs- und Schließtest des Verschlusses)
Der wiederholte Öffnungs- und Schließtest wurde 1000 Mal für den Verschluss gemäß dem Standard JIS S 3015: 2007 durchgeführt. Ein Schieber aus einem Nylonharz (aufweisend 70 Masse-% an Glasfaser GF) wurde verwendet. Der Schieber wurde von dem getesteten Verschluss entfernt, und der Verschleißstatus an den Oberflächen der Elemente und im Inneren des Schiebers wurde mit einem optischen Mikroskop betrachtet, und die Ergebnisse wurden in Stufen klassifiziert, wie im Folgenden beschrieben.

⊚ (Doppelkreis): Kein Verschleißzeichen wurde beobachtet;
◯ (Einfachkreis): Leichte Verschleißzeichen wurden beobachtet;
△ (Dreieck): Verschleißzeichen und Verschleißstreifen von 1 bis 3 wurden beobachtet;
× (Einfach-X): Verschleißzeichen und Verschleißstreifen von 4 bis 10 wurden beobachtet;
×× (Doppel-X): Verschleißzeichen und Verschleißstreifen von 11 oder mehr wurden beobachtet.

[Tabelle 3]

	Harz-Zus, für SpritzGießen Nr.	GF Gehalt	∅ Faser-Durch mess.	Num. ∅ FaserLänge	Lw/Ln	Bemerkungen		Ketten-Querfestigkeit	Verschluss-Haltbarkeitsst
		Masse -%	µm	µm			N	Schadenstatus	Elemente	Schieber
Muster - 1	V-1	-	-	-	-	Vergleichsbeispiel	203	Gefallen	××	⊚
Muster - 2	V-2	3,0	10,2	251	1,29	Vergleichsbeispiel	225	Gefallen	×	⊚
Muster - 3	V-3	5,0	10,2	259	1,32	Beispiel	341	Gebrochen	Δ	⊚
Muster - 4	V-4	10,0	10,2	271	1,30	Beispiel	365	Gebrochen	◯	⊚
Muster - 5	V-5	15,0	10,2	270	1,39	Beispiel	397	Gebrochen	⊚	⊚
Muster - 6	V-6	20,0	10,2	266	1,37	Beispiel	372	Gebrochen	⊚	◯
Muster - 7	V-7	30,0	10,2	257	1,36	Beispiel	352	Gebrochen	⊚	Δ
Muster - 8	V-8	33,0	10,2	289	1,36	Vergleichsbeispiel	233	Gebrochen	⊚	×
Muster - 9	V-9	15,0	3,1	266	1,37	Vergleichsbeispiel	227	Gebrochen	◯	⊚
Muster - 10	V- 10	15,0	5,1	256	1,38	Beispiel	364	Gebrochen	◯	⊚
Muster - 11	V- 11	15,0	6,1	285	1,37	Beispiel	376	Gebrochen	◯	⊚
Muster - 12	V- 12	15,0	13,0	259	1,33	Beispiel	373	Gebrochen	⊚	◯
Muster - 13	V-13	15,0	14,9	279	1,39	Beispiel	364	Gebrochen	⊚	Δ
Muster - 14	V- 14	15,0	18,2	275	1,35	Vergleichsbeispiel	341	Gebrochen	⊚	×
Muster - 15	V- 15	15,0	10,2	121	1,26	Vergleichsbeispiel	230	Gebrochen	◯	⊚
Muster - 16	V- 16	15,0	10,2	152	1,29	Beispiel	353	Gebrochen	◯	⊚
Muster - 17	V- 17	15,0	10,2	209	1,39	Beispiel	373	Gebrochen	⊚	⊚
Muster - 18	V- 18	15,0	10,2	346	1,41	Beispiel	371	Gebrochen	⊚	◯
Muster - 19	V- 19	15,0	10,2	495	1,32	Beispiel	364	Gebrochen	⊚	Δ
Muster - 20	V-20	15,0	10,2	558	1,32	Vergleichsbeispiel	333	Gebrochen	⊚	×
Muster - 21	V-21	15,0	10,2	257	1,11	Beispiel	372	Gebrochen	⊚	⊚
Muster - 22	V-22	15,0	10,2	261	1,98	Beispiel	370	Gebrochen	⊚	◯
Muster - 23	V-23	15,0	10,2	298	2,03	Beispiel	372	Gebrochen	◯	Δ
Muster - 24	V-24	15,0	10,2	608	2,58	Vergleichsbeispiel	348	Gebrochen	◯	×

(Diskussion)
Muster-1 zeigte die niedere Querfestigkeit der Kette und das höhere Niveau an Kettenverschleiß bei dem Haltbarkeitstest, weil Muster 1 die Glasfasern nicht enthält.
Muster-2 bis Muster-8 hatten geeignete Werte für den durchschnittlichen Faserdurchmesser, das Zahlenmittel der Faserlänge und den Wert Lw/Ln, während sie verschiedene Anteile an Glasfasern hatten. Muster-2 hatte eine unzureichende Verbesserung der Querfestigkeit der Kette, weil der Anteil der Glasfasern zu gering war. Die Elemente waren auch ernsthaft verschlissen. Muster-3 bis Muster-7 sind Erfindungsbeispiele, die aufgrund ihrer geeigneten Werte für den Glasfaseranteil, den durchschnittlichen Faserdurchmesser, das Zahlenmittel der Faserlänge und den Wert Lw/Ln die höhere Querfestigkeit der Kette und die verbesserte Haltbarkeit hatten. Insbesondere zeigte Muster-5, das 15 Masse-% Glasfasern hatte, nicht nur die höchste Querfestigkeit der Kette, sondern auch eine außerordentliche Haltbarkeit. Muster-8 zeigte eine unzureichende Verbesserung der Querfestigkeit der Kette, weil der Anteil zu hoch war, obwohl es die Glasfasern enthielt. Ferner wurde der Schieber in dem Haltbarkeitstest verschlissen.
Muster-9 bis Muster-14 hatten die geeigneten Werte für den Glasfasergehalt, das Zahlenmittel der Faserlänge, und den Wert Lw/Ln, während die durchschnittlichen Faserdurchmesser variierten. Muster-9 zeigte eine unzureichende Verbesserung der Querfestigkeit der Kette, weil der durchschnittliche Faserdurchmesser zu klein war. Muster-10 bis Muster-13 sind Erfindungsbeispiele, die die höhere Querfestigkeit der Kette und die verbesserte Haltbarkeit hatten, weil sie die geeigneten Werte für den Glasfasergehalt, den durchschnittlichen Faserdurchmesser, das Zahlenmittel der Faserlänge und den Wert Lw/Ln hatten. Insbesondere zeigten Muster-11 und Muster-12 mit dem Faserdurchmesser im Bereich von 6 bis 13 µm gute Ergebnisse. Bei Muster-14 wurde der Schieber bei dem Haltbarkeitstest verschlissen, weil der durchschnittliche Faserdurchmesser zu groß war.
Muster-15 bis Muster-20 hatten die geeigneten Werte für den Glasfasergehalt, den durchschnittlichen Faserdurchmesser und den Wert Lw/Ln, während das Zahlenmittel der Faserlänge variierte. Muster-15 zeigte eine unzureichende Verbesserung der Querfestigkeit der Kette, weil das Zahlenmittel der Faserlänge zu kurz war. Muster-16 bis Muster-19 sind Erfindungsbeispiele, die die höhere Querfestigkeit der Kette und die verbesserte Haltbarkeit hatten, weil sie die geeigneten Werte für den Glasfasergehalt, den durchschnittlichen Faserdurchmesser, das Zahlenmittel der Faserlänge und den Wert Lw/Ln hatten. Insbesondere zeigten Muster-17 und Muster-18 mit der Faserlänge im Bereich von 200 bis 350 µm gute Ergebnisse. Bei Muster-20 war der Schieber in dem Haltbarkeitstest verschlissen, weil das Zahlenmittel der Faserlänge zu lang war.
Muster-21 bis Muster-23 sind jeweils Erfindungsbeispiele mit den geeigneten Werten für den Glasfasergehalt, das Zahlenmittel der Faserlänge und den durchschnittlichen Faserdurchmesser, während die Werte Lw/Ln variierten, um die Auswirkungen von Lw/Ln zu verifizieren. Von diesen zeigte Muster-21 mit Lw/Ln in dem Bereich von 1,1 bis 1,8 die besten Ergebnisse. Bei Muster-23 mit Lw/Ln von mehr als 2 wurde der Schieber leicht verschlissen, weil Muster-23 die breitere Verteilung der Glasfaserlänge und den größeren Anteil längerer Fasern hatte.
Muster-24 verwendete die Harz-Zusammensetzung, die durch Schmelzkneten der Glasfaser und des Polyacetalharzes ohne Vorbereitung des Masterbatches hergestellt wurde. Der Schieber war in dem Haltbarkeitstest verschlissen, weil das Zahlenmittel der Faserlänge zu lang war und der Wert Lw/Ln zu groß war.
Bezugszeichenliste

1: Verschlussstreifen
2: Verschlussband
21: Kernabschnitt
3: Elemente
4: oberer Stopper
5: unterer Stopper
6: Schieber
7: Verschlusskette
M: Extrudermotor
C1-14: Zylinderblöcke
A: Adapter
D: Austrittsdüsen (dyes)
HP: Trichter (hopper)
SF: Seitenzuführung (side feeder)
OV: offene Entlüftung (open vent)
V: Entgasungsöffnung (degassing vent)

Claims

Ein Verschlusselement aus einer Polyacetalharz-Zusammensetzung, die 5 bis 30 Masse-% Verstärkungsfasern aufweist, die einen durchschnittlichen Faserdurchmesser von 5 bis 15 µm und ein Zahlenmittel der Faserlänge von 150 bis 500 µm haben, wobei die Verstärkungsfasern eine Faserlängenverteilung Lw/Ln von 1,0 bis 2,0 haben, wobei Ln das Zahlenmittel der Faserlänge und Lw ein Gewichtsmittel der Faserlänge darstellt.
Das Verschlusselement nach Anspruch 1, wobei die Verstärkungsfasern den durchschnittlichen Faserdurchmesser von 6 bis 13 µm, das Zahlenmittel der Faserlänge von 200 bis 350 µm und den Wert Lw/Ln von 1,1 bis 1,8 haben, und wobei die Polyacetalharz-Zusammensetzung 10 bis 20 Masse-% Verstärkungsfasern aufweist.
Das Verschlusselement nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Verschlusselement eine Dicke t von 2,6 mm oder weniger, eine Länge I in Seitenrichtung von 4,5 mm oder weniger, und eine Länge m, in Längsrichtung von 3,2 mm oder weniger hat.
Das Verschlusselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Verschlusselement durch Spritzgießen hergestellt ist.
Ein Verfahren zum Herstellen des Verschlusselements nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Verfahren aufweist: Einstellen des Gehalts der Verstärkungsfasern in der Polyacetalharz- Zusammensetzung durch Erzeugen eines Masterbatchs durch einen Schritt des Schmelzknetens einer ersten Polyacetalharz-Zusammensetzung, die die Verstärkungsfasern enthält, und anschließendes Mischen des Masterbatchs mit einer zweiten Polyacetalharz-Zusammensetzung, die die Verstärkungsfasern nicht enthält.
Ein Verschlussstreifen, der die Verschlusselemente nach einem der Ansprüche 1 bis 4 aufweist.
Eine Verschlusskette, die die Verschlusselemente nach einem der Ansprüche 1 bis 4 aufweist, wobei die Verschlusskette einen Abstand p zwischen den Elementen von 3,5 mm oder weniger, eine Kettenbreite w von 6,3 mm oder weniger und eine Dicke t von 2,6 mm oder weniger hat.
Ein Reißverschluss, der die Verschlusselemente nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder die Verschlusskette nach Anspruch 7 aufweist.
Ein Gegenstand, der den Reißverschluss nach Anspruch 8 aufweist.