DE69113628T2

DE69113628T2 - Verfahren zur herstellung eines flächenreissverschlusses und so hergestellter flächenreissverschluss.

Info

Publication number: DE69113628T2
Application number: DE69113628T
Authority: DE
Inventors: David Joseph Kenneth Cincinnati Oh 45241 Goulait; Dennis Albert Cincinnati Oh 45240 Thomas
Original assignee: Procter and Gamble Co
Current assignee: Procter and Gamble Co
Priority date: 1990-06-28
Filing date: 1991-06-03
Publication date: 1996-04-04
Anticipated expiration: 2011-06-04
Also published as: HU9204101D0; AU661660B2; IE68403B1; EP0536265A1; DE69113628D1; DK0536265T3; CA2085007C; SA91120121B1; ES2077860T3; PT98092B; TR25601A; SK283140B6; JP3107816B2; PL297382A1; CN1057575A; NZ238747A; CA2085007A1; AR247132A1; HU217380B; WO1992000023A1

Description

BESCHREIBUNG

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft befestigbare mechanische Befestigungssysteme und insbesondere ein Verfahren zum Herstellen eines Befestigungssystems mit verbesserten strukturellen und Befestigungseigenschaften.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Wiederbefestigbare mechanische Befestigungssysteme sind auf dem Gebiet gut bekannt. In der Regel umfassen derartige Befestigungssysteme zwei Hauptbestandteile, ein Häkchen, welches mit einem Substrat verbunden ist und einen komplementären zweiten Bestandteil, eine aufnehmende Oberfläche, ergreift. Die aufnehmende Oberfläche umfaßt in der Regel eine oder mehr Schichten von ritzen oder Fasern.
Ein Vorsprung des Häkchens des mechanischen Befestigungssystemes, in der Regel als das ergreifende Mittel bezeichnet, durchdringt die aufnehmende Oberflache und ergreift oder erfaßt Litzen oder Fasern der aufnehmenden Oberfläche. Das resultierende mechanische Ineinandergreifen und die physikalische Behinderung verhindern ein Entfernen des Häkchens von der aufnehmenden Oberfläche, bis Trennkräfte entweder die Abziehoder die Scherfestigkeit des Befestigungssystemes überschreiten.
Oft wünscht ein Fachmann auf dem Gebiet, die Befestigungseigenschaften des mechanischen Befestigungssystemes auszuwählen oder an die gewünschte Applikation für das mechanische Befestigungssystem anzupassen. Bei bestimmten Applikationen wird die Scherfestigkeit des Befestigungssystemes wesentlich (wenn nicht kritisch) und der Designer wünscht, die Scherfestigkeit des mechanischen Befestigungshäkchens an die Erfordernisse derartiger Applikationen anzupassen.
Beispielsweise können wiederbefestigbare mechanische Befestigungssysteme in Verbindung mit wegwerfbaren absorbierenden Artikeln, wie z.B. Windeln, verwendet werden. Das US-Patent Nr.4,846,815, welches am 11.Juli 1989 an Scripps ausgegeben worden ist, offenbart eine Windel mit einer wiederbefestigbaren Befestigungsvorrichtung, welche Widerstand gegenüber normalerweise angetroffenen Scherbelastungen erzielt und welche für den Träger bequem und hautfreundlich ist. Das US-Patent Nr.4,869,724, welches am 26.September 1989 an Scripps ausgegeben worden ist, offenbart einen wegwerfbaren absorbierenden Artikel mit klebenden Bandlaschen und wiederbefestigbaren mechanischen Befestigungsmitteln, welche in Verbindung miteinander verwendet werden, um zum Wiederbefestigen des wegwerfbaren absorbierenden Artikels um den Träger und bequemen Entsorgen der Windel, nachdem sie beschmutzt worden ist, Vorsorge zu treffen.
Wenn das wiederbefestigbare mechanische Befestigungssystem in Verbindung mit einem wegwerfbaren absorbierenden Artikel, z.B. einer Windel, verwendet wird, ist eine gewisse minimale Scherfestigkeit erforderlich, um die Chancen des mechanischen Befestigungssystems zu minimieren, während des Tragens losgelöst zu werden, was dem Kleidungsstück gestatten würde, möglicherweise lose zu werden oder sogar vom Träger herunterzufallen. Dieses Auftreten steigert die Wahrscheinlichkeit des absorbierenden Kleidungsstückes, Körperausscheidugen, welche vom wegwerfbaren absorbierenden Artikel absorbiert werden sollen, nicht zufriedenstellend zu halten.
Wenn der wegwerfbare absorbierende Artikel ein Erwachsenen- Inkontinenzprodukt ist, können wiederbefestigbare mechanische Befestigungssysteme analog vorteilhaft verwendet werden, wie in der allgemein übertragenen US-Patentanmeldung Ser.Nr.07/382, 157 Ausgabe-Stapel Nr. F40, angemeldet am 18.Juli 1989 namens von Gipson et al., geoffenbart ist. Jedoch konträr zum oben geoffenbarten Erfordernis für die Befestigungssysteme, eine bestimmte minimale Scherfestigkeit aufrechtzuerhalten, kann ein mechanisches Befestigungssystem, welches in Verbindung mit einem Erwachsenen-Inkontinenzprodukt verwendet wird, erfordern, nur eine bestimmte maximale Scherfestigkeit aufzuweisen. Der Unterschied tritt ein, da der Träger von begrenzter manueller Kraft oder Geschicklichkeit sein kann, und wenn die Scherfestigkeit des Befestigungssystems zu groß ist, kann es sein, daß der Träger nicht fähig ist, das wegwerfbare absorbierende Kleidungsstück zu entfernen, um auf Beschmutzen hin zu überprüfen oder um das Kleidungsstück routinemäßig zu wechseln.
Bei noch einer anderen Applikation kann es erwünscht sein, ein mechanisches Befestigungssystem zu haben, welches ein gewisses Gleiten des Häkchens in Bezug auf die aufnehmende Oberfläche in einer Richtung allgemein parallel zur Ebene der aufnehmenden Oberfläche und der Richtung, in welcher ein befestigendes Ergreifen erwünscht ist, gestattet. Derartiges seitliches Gleiten erzeugt ein Befestigungssystem, welches in der Relativposition der Häkchen an der aufnehmenden Oberfläche in einem gewissen Maß einstellbar ist, während die zwei Bestandteile miteinander verbunden werden.
Ebenso können andere Merkmale, wie z.B. die strukturellen Eigenschaften oder die Geometrie, der mechanischen Befestigungssysteme wesentlich sein. Auch kann ein Fachmann auf dem Gebiet wünschen, diese Eigenschaften des Befestigungssystems passend zu machen. Beispielsweise kann das seitliche Auskragen der Häkchen an eine Dimension angepaßt werden, welche die Häkchen komplementär zu einer besonders gewünschten aufnehmenden Oberfläche macht. Ein anderes strukturelles Merkmal, der eingeschlossene Winkel des Näkchens in bezug auf das Substrat, beeinflußt die Tiefe, in welcher das Häkchen die aufnehmende Oberfläche penetriert. Demnach kann der Designer ebenso wünschen, diese Eigenschaft der Geometrie des Befestigungssystems passend, von gleicher Größe mit den Schichten und der Festigkeit der Faser oder Litze der aufnehmenden Oberfläche und der gewünschten Scherfestigkeit des Befestigungssystems zu machen.
Insbesondere hat sich herausgestellt, daß es eine definierte Beziehung zwischen den eingeschlossenen Winkeln der Häkchen in bezug auf die Ebene des Substrats und der Scherfestigkeit des Befestigungssystems gibt. Weiters gibt es eine Beziehung zwischen bestimmten Parametern des Herstellungsverfahrens und den eingeschlossenen Winkeln der Häkchen, die sich aus derartigen Verfahren ergeben.
Ein Verfahren zum Bilden eines freigeformten Häkchens eines mechanischen Befestigungssystems durch Ablegen eines thermisch empfindlichen Materials von einer Tiefdruckwalze auf ein sich bewegendes Substrat ist in der EP-A-0 381 087 beschrieben worden. Das Substrat wird durch einen Spalt von zwei Walzen durchgeführt, welche allgemein gleiche Oberflächengeschwindigkeiten aufweisen.
Dementsprechend ist es ein Ziel dieser Erfindung, ein Verfahren zum einfachen Einstellen des Anpassens der Befestigungseigenschaften, insbesondere der Scherfestigkeit, mechanischer Befestigungshäkchen beizustellen, wenn das mechanische Befestigungssystem hergestellt wird. Es ist ebenso ein Ziel dieser Erfindung, ein Verfahren zum Einstellen der Querauskragungen mechanischer Befestigungshäkchen und der eingeschlossenen Winkel mechanischer Befestigungshäkchen in bezug auf das Substrat während der Herstellung des mechanischen Befestigungssystems beizustellen. Es ist schließlich ein Ziel dieser Erfindung, ein mechanisches Befestigungshäkchen bei zustellen, welches parallel zur Ebene der aufnehmenden Oberfläche quer gleiten kann, nachdem ein Ergreifen stattgefunden hat und während das mechanische Befestigungshäkchen und die aufnehmende Oberfläche miteinander verbunden werden.

KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung umfaßt ein Verfahren zum Herstellen eines wiederbefestigbaren Befestigungssystems mechanischer Häkchen zum Befestigen an einer komplementären aufnehmenden Oberfläche und das wiederbefestigbare Befestigungssystem, welches durch das genannte Verfahren hergestellt worden ist. Das wiederbefestigbare Befestigungssystem weist ein Substrat und mindestens ein freigeformtes Häkchen auf, welches eine Basis, einen Schaft und ein ergreifendes Mittel umfaßt. Die Basis des Häkchens ist mit dem Substrat verbunden, und der Schaft schließt an die Basis an und ragt von der Basis auswärts ab. Das ergreifende Mittel ist mit dem Schaft verbunden und ragt seitlich über die Peripherie des Schafts hinaus ab.
Das Befestigungssystem ist gemäß dem Verfahren hergestellt worden, welches folgende Schritte umfaßt:
Beistellen eines thermisch empfindlichen Materials, Erhitzen des genannten thermisch empfindlichen Materials auf mindestens den Schmelzpunkt;
Beistellen eines Substrats;
Transportieren des genannten Substrats in einer ersten Richtung;
Beistellen einer ersten Walze, welche adaptiert ist, um um ihre Mittellinie zu rotieren, welche Mittellinie allgemein parallel zur Ebene des genannten Substrats und allgemein lotrecht zur genannten ersten Transportrichtung verläuft;
Beistellen einer Zelle am Umfang der genannten ersten Walze;
Anordnen des genannten thermisch empfindlichen Materials in der genannten Zelle;
Axiales Rotieren der genannten ersten Walze bei einer Geschwindigkeit der Umfangsoberfläche;
Ablegen diskreter Mengen des genannten thermisch empfindlichen Materials von der genannten Zelle auf das genannte transportierte Substrat;
Beistellen einer Stützwalze mit einer Mittellinie allgemein parallel zur genannten Mittellinie der genannten ersten Walze;
Aneinanderlegen der genannten ersten Walze und der genannten Stützwalze, um dazwischen einen Spalt und eine Spaltebene zu definieren;
Transportieren des genannten Substrats durch den genannten Spalt;
Rotieren der genannten ersten Walze und der genannten Stützwalze bei im wesentlichen zueinander a unterschiedlichen Geschwindigkeiten der Umfangsoberflächen am genannten Spalt, um dem genannten abgelegten Material eine Vektorausrichtung zu verleihen, welche nicht- orthogonal zum Substrat ist.
Diskrete Mengen des erhitzten, thermisch empfindlichen Materials werden auf das Substrat abgelegt, sodaß eine positive Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem transportierten Substrat und dem erhitzten, thermisch empfindlichen Material, das gerade darauf abgelegt wird, eintritt.
Diese Verfahren können vorteilhafterweise unter Verwendung einer Druckerwalze mit einer Mehrzahl von Zellen, welche um deren Peripherie angeordnet sind, ausgeführt werden. Erhitztes, thermisch empfindliches Material wird in die Zellen abgelegt. Die Druckerwalze wird axial um ihre Mittellinie rotiert und das Substrat wird in der ersten Richtung und Geschwindigkeit in berührender Beziehung mit den Zellen transportiert. Das erhitzte, thermisch empfindliche Material wird daraufhin von den Zellen auf das Substrat abgelegt.
Die Stützwalze ist an die Druckerwalze angelegt, um einen Spalt und eine Spaltebene zu definieren. Das Substrat wird in berührender Beziehung mit den Zellen der Druckerwalze durch den Spalt transportiert. Das Substrat kann vom Spalt in einem festgelegten spitzen Winkel in bezug auf die Spaltebene weggezogen werden. Das Substrat kann durch den Spalt bei einer Geschwindigkeit gezogen werden, welche allgemein nicht äquivalent der Umfangsgeschwindigkeit der Druckerwalze ist.
Im Verfahren zum Anheben der Scherfestigkeit eines mechanischen Befestigungssystems wird das Substrat vom ablegenden Mittel bei einer Geschwindigkeitsdifferenz oder in einem stumpfen Winkel weggezogen. Wenn die zuvor erwähnte Spalt- und Walzenstruktur verwendet wird, erzeugt diese Anordnung einen spitzen Winkel zwischen dem Substrat und der Ebene des Spalts.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Während die Beschreibung mit Ansprüchen abschließt, welche die vorliegende Erfindung hervorheben und unterscheidend beanspruchen, wird angenommen, daß die Erfindung besser aus der folgenden Beschreibung, welche mit den beigeschlossenen Zeichnungen im Zusammenhang vorgenommen wurde, verstanden werden wird, in welchen ähnliche Elemente durch dieselbe Bezugsziffer bezeichnet sind, und:
Figur 1 ist eine Seitenaufriß-Profilansicht eines Häkchens eines Befestigungssystems gemäß dem Befestigungssystem der vorliegenden Erfindung;
Figur 2 ist eine schematische Seitenaufrißansicht einer Vorrichtung, welche verwendet werden kann, um ein Häkchen gemäß dem Befestigungssystem der vorliegenden Erfindung herzustellen;
Figur 3 ist eine graphische Darstellung der Wirkung der Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem transportierten Substrat und dem ablegenden Mittel auf den zwischen dem Substrat und der Spaltebene eingeschlossenen Winkel des Schafts des Häkchens, für zwei unterschiedliche eingeschlossene Winkel;
Figur 4 ist eine graphische Darstellung der Wirkung des eingeschlossenen Winkels des Schafts des Häkchens auf die Scherfestigkeit des mechanischen Befestigungssystems für zwei unterschiedliche zwischen dem Substrat und der Spaltebene eingeschlossene Winkel;
Figur 5 ist eine graphische Darstellung der Wirkung von sowohl positiver als auch negativer Geschwindigkeitsdifferenz auf die Scherfestigkeit eines Befestigungssystems für zwei unterschiedliche zwischen dem Substrat und der Spaltebene eingeschlossene Winkel;
die Figuren 6a und 6B illustrieren zwei Häkchen, welche gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt worden sind, von denen jedes dieselbe positive Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem transportierten Substrat und der Druckerwalze aufweist und unterschiedliche zwischen dem transportierten Substrat und der Ebene des Spalts der Vorrichtung von Figur 2 eingeschlossene Winkel aufweist;
die Figuren 7A und 7B illustrieren zwei Häkchen, welche gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt worden sind, von denen jedes dieselbe positive Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem transportierten Substrat und der Druckerwalze aufweist und unterschiedliche zwischen der transportierten Bahn und der Ebene des Spalts der Vorrichtung von Figur 2 eingeschlossene Winkel aufweist;
die Figuren 8A und 8B illustrieren zwei Häkchen, welche gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt worden sind, von denen jedes denselben zwischen dem transportierten Substrat und der Ebene des Spalts der Vorrichtung von Figur 2 eingeschlossenen Winkel aufweist, und unterschiedliche positive Geschwindigkeitsdifferenzen zwischen dem transportierten Substrat und der Druckerwalze aufweist; und
die Figuren 9A und 9B illustrieren zwei Häkchen, welche gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt worden sind, von denen jedes dieselbe negative Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem transportierten Substrat und der Druckerwalze aufweist und unterschiedliche zwischen dem tranportierten Substrat und der Ebene des Spalts der Vorrichtung von Figur 2 eingeschlossene Winkel aufweist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Das Befestigungssystem 20 der vorliegenden Erfindung umfaßt mindestens ein Häkchen 22, wie es in Figur 1 gezeigt ist, und vorzugsweise eine Gruppe von Häkchen 22. Jedes Häkchen 22 der Gruppe kann mit einem Substrat 24 in einem festgelegten Muster verbunden sein. Jedes der Häkchen 22 weist eine Basis 26, einen Schaft 28 und ein ergreifendes Mittel 30 auf. Die Basen 26 der Häkchen 22 berühren das Substrat 24 und sind damit verbunden und tragen die proximalen Enden der Schäfte 28. Die Schäfte 28 ragen vom Substrat 24 und den Basen 26 nach außen ab. Die Schäfte 28 enden an einem distalen Ende, welches mit einem ergreifenden Mittel 30 verbunden ist.
Das ergreifende Mittel 30 ragt von den Schäften 28 radial in einer oder mehreren Richtungen seitlich ab und kann an eine hakenähnliche Zinke erinnern. Wenn hierin verwendet, meint der Ausdruck "seitlich", daß an dem unter Betracht gezogenen Haupthäkchen 22 eine Vektorkomponente im allgemeinen parallel zur Ebene des Substrats 24 vorliegt. Das Auskragen eines ergreifenden Mittels 30 von der Schaftperipherie 28 in seitlicher Richtung gestattet dem ergreifenden Mittel 30, an einer komplementären aufnehmenden Oberfläche (nicht gezeigt) befestigt zu werden. Das ergreifende Mittel 30 ist mit dem distalen Ende des Häkchens 22 verbunden und vorzugsweise daran anschließend. Es wird offensichtlich sein, daß das ergreifende Mittel 30 mit dem Häkchen 22 an einer Position zwischen der Basis 26 und dem distalen Ende des Schafts 28 verbunden sein kann.
Wie in Figur 2 illustriert, wird die Gruppe von Hakchen 22 durch jede geeignete Vorrichtung und jedes geeignete Verfahren, einschließlich Verfahren, welche ein frei geformtes Häckchen 22, wie hierin nachstehend beschrieben und beansprucht, ergeben, hergestellt. Wenn hierin verwendet, meint der Ausdruck "frei geformt" eine Struktur, welche nicht in fester Form oder mit einer definierten Gestalt von einer Formaushöhlung oder Extruxionsmatrize entfernt wird. Die Häkchen 22 werden in einem geschmolzenen, vorzugsweise flüssigen, Zustand auf ein Substrat 24 abgelegt und verfestigen durch Kühlen bis zur Starre, und vorzugsweise Frosten, zur gewünschten Struktur und Gestalt, wie hiernach beschrieben werden wird.
Das frei geformte Näkchen 22 oder die Gruppe von Häkchen 22 kann durch ein Herstellungsverfahren erzeugt werden, welches ähnlich jenem Verfahren ist, welches allgemein als Tiefdruckverfahren bekannt ist. Unter Verwendung dieses Verfahrens wird ein allgemein planes Substrat 24 mit gegenüberliegenden Flächen zwischen dem Spalt 70 zweier allgemein zylindrischer Walzen, einer Druckerwalze 72 und einer Stützwalze 74, wie in Figur 2 illustriert durchgeführt. Die Walzen 72 und 74 weisen im allgemeinen parallele Mittellinien auf und sind mit dem Substrat 24 in berührender Beziehung gehalten, wenn es durch den Spalt 70 durchgeht. Eine der Walzen, welche insbesondere als die Druckerwalze 72 bezeichnet ist, weist eine Gruppe von als Zellen 76 bezeichneten blinden geschlossen-endigen Ausnehmungen auf, welche der gewünschten Gruppe von Häkchen 22, welche am Substrat 24 abgelegt werden sollen, entsprechen. Die zweite Walze, welche als die Stützwalze 74 bezeichnet ist, ergibt die Stütze und Gegenwirkung gegen die Druckerwalze 72, um das Substrat 24 gegen die Druckerwalze 72 zu positionieren, wenn das Substrat 24 durch den Spalt 70 durchgeht.
Thermisch empfindliches Material, vorzugsweise thermoplastisches Material, aus welchem die Häkchen 22 geformt werden sollen, wird von einer erhitzten Quelle, wie z.B. einer Wanne 80, zugeführt. Das thermisch empfindliche Material wird vorzugsweise auf mindestens seinen Schmelzpunkt erhitzt. Das thermisch empfindliche Material wird in die Zellen 76 eingebracht, wenn die Druckerwalze 72 um ihre Mittellinie rotiert wird. Die Zellen 76, die das thermisch empfindliche Material enthalten, transportieren es, bis ein Kontakt mit dem Substrat 24 hergestellt ist, und legen das erhitzte, thermisch empfindliche Material im gewünschten Muster auf das Substrat 24 ab.
Wenn sich Relativversetzung zwischen dem Substrat 24 und den Walzen 72 und 74 fortsetzt, werden die Häkchen 22 mit einer Querkomponente, im allgemeinen parallel zur Ebene des Substrats 24, gestreckt, wobei der Schaft 28 und das ergreifende Mittel 30 geformt werden. Schließlich kann die Absprengkuppe des Häkchens 22 vom ergreifenden Mittel 30 durch ein abtrennendes Mittel 78 abgetrennt werden. Jedoch kann das abtrennende Mittel weggelassen werden und dieses Häkchen von seiner Absprengkuppe ohne die Verwendung eines dafür bestimmten abtrennenden Mittels 78 getrennt werden, vorausgesetzt die Parameter, entsprechend welchen das Befestigungssystem hergestellt wird, enthalten das Abtrennen ohne solch ein dafür bestimmtes Mittel 78. Zufolge der viskoelastischen Eigenschaften des thermoplastischen Materials zieht sich das Häkchen 22 unter den Einflüssen von Schwerkraft und Schrumpfung, die während des Abkühlens auftreten, zusammen. Dann kühlt, und vorzugsweise frostet, das Häkchen 22 zu einer festen Struktur, wobei es das ergreifende Mittel 30 zusammenhängend mit dem Schaft 28 aufweist.
Das Befestigungssystem 20 wird an einer komplementären aufnehmenden Oberfläche befestigt. Wenn hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck ,aufnehmende Oberfläche", an welcher die ergreifenden Mittel 30 der Häkchen 22 des Befestigungssystems 20 befestigt werden, auf jede Ebene oder Oberfläche, welche eine exponierte Fläche mit eng beabstandeten Öffnungen komplementär zu den ergreifenden Mitteln 30 und begrenzt durch eine oder mehrere Litzen oder Fasern aufweist, oder alternativ, welche exponierte Fläche fähig zu lokalisierter elastischer Verformung ist, sodaß die ergreifenden Mittel 30 eingefangen und nicht ohne Interferenz zurückgezogen werden können. Die Öffnungen oder lokalisierten elastischen Verformungen gestatten den Eintritt der ergreifenden Mittel 30 in die Ebene der aufnehmenden Oberfläche, während die Litzen (oder nicht verformtes Material) der aufnehmenden Oberfläche, welche zwischen den Öffnungen (oder verformten Zonen) dazwischengelegt sind, ein Zurückziehen oder eine Freigabe des Befestigungssystems 20 verhindern, bis es vom Verwender gewünscht ist oder entweder die Abzieh- oder die Scherfestigkeit des Befestigungssystems 20 anders überschritten wird. Die Ebene der aufnehmenden Oberfläche kann flach oder gekrümmt sein.
Von einer aufnehmenden Oberfläche mit Litzen oder Fasern wird gesagt, daß sie "komplementär" ist, wenn die Öffnungen zwischen Litzen oder Fasern dimensioniert sind, um mindestens einem ergreifenden Mittel 30 zu gestatten, in die Ebene der aufnehmenden Oberfläche einzudringen, und die Litzen dimensioniert sind, um durch das ergreifende Mittel 30 ergriffen oder eingefangen zu werden. Von einer aufnehmenden Oberfläche, welche lokal verformbar ist, wird gesagt, daß sie "komplementär" ist, wenn mindestens ein ergreifendes Mittel 30 fähig ist, um eine lokalisierte Verrückung der Ebene der aufnehmenden Oberfläche zu verursachen, welche Verrückung einem Entfernen oder Trennen des Befestigungssystems 20 von der aufnehmenden Oberfläche widersteht.
Geeignete aufnehmende Oberflächen inkludieren vernetzte Schäume, gestrickte Textilen, nichtgewebte Materialien, und stichgebundene Schlaufenmaterialien, wie z.B. Velcro-Brand- Schlaufenmaterialien, welche von Velcro USA aus Manchester, New Hampshire, verkauft werden. Besonders geeignete aufnehmende Oberflächen sind das stichgebundene Textilerzeugnis Modell-Nummer 970026, welches von Milliken Company aus Spartanburg, South Carolina, verkauft wird, und das Textilerzeugnis Modell-Nummer 16110, welches von Guilford Mills aus Greensboro, North Carolina, verkauft wird.
Unter Rückverweis auf Figur 1, um die Bestandteile des Befestigungssystems 20 und der einzelnen Häkchen 22 detaillierter zu überprüfen, sollte das Substrat 24 des Befestigungssystems 20 fest genug sein, um ein Reißen und Trennen zwischen einzelnen Häkchen 22 des Befestigungssystems 20 auszuschließen, eine Oberfläche sein, an welcher die Häkchen 22 leicht haften werden, und fähig sein, um an einem zu fixierenden Artikel, wie vom Verwender gewünscht, befestigt zu werden. Wenn hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck "Befestigen" auf den Zustand, wo entweder ein erster Bauteil, oder Komponente, direkt an einem zweiten Bauteil, oder Komponente, befestigt oder damit verbunden ist, oder indirekt, wo der erste Bauteil, oder Komponente, an einem Zwischenbauteil, oder Komponente, befestigt oder damit verbunden ist, welcher wiederum am zweiten Bauteil, oder Komponente, befestigt oder damit verbunden ist. Die Verbindung zwischen dem ersten Bauteil, oder Komponente, und dem zweiten Bauteii, oder Komponente, ist gedacht, um für die Lebensdauer des Artikels zu bleiben. Das "Substrat" ist jede exponierte Oberfläche, mit welcher ein oder mehrere Häkchen 22 verbunden ist/sind.
Ebenso sollte das Substrat 24 zur Unterstützung konventioneller Herstellungsverfahren aufrollbar sein, flexibel sein, sodaß das Substrat 24 in einer gewünschten Konfiguration gebogen oder gekrümmt werden kann, und fähig sein, der Wärme der flüssigen Häkchen 22, welche darauf abgelegt werden, ohne zu schmelzen oder daß nachteilige Effekte eintreten, zu widerstehen, bis solche Häkchen 22 frosten. Ebenso sollte das Substrat 24 in einer Vielzahl von Breiten verfügbar sein. Geeignete Substrate 24 inkludieren gestrickte Textilerzeugnisse, gewebte Materialien, nichtgewebte Materialien, Gummi-Vinyl-Folien, insbesondere polyolefinische Folien, und vorzugsweise Karton. Weißer Karton mit einem Flächengewicht von 0.08 kg pro Quadratmeter (50 Pfund pro 3000 Quadratfuß) ist als geeignet befunden worden.
Die Basis 26 des Häkchens ist der allgemein ebene Abschnitt des Häkchens 22, welcher am Substrat 24 befestigt ist, und ist angrenzend an das proximale Ende des Schafts 28 des Häkchens. Wenn hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck "Basis" auf jenen Abschnitt des Häkchens 22, welcher sich in direktem Kontakt mit dem Substrat 24 befindet und den Schaft 28 des Häkchens 22 trägt. Es ist nicht erforderlich, daß eine Grenzlinie zwischen der Basis 26 und dem Schaft 28 des Häkchens 22 erkennbar ist. Es ist nur wesentlich, daß während des Gebrauchs der Schaft 28 sich nicht von der Basis 26 trennt und die Basis 26 sich nicht vom Substrat 24 trennt.
Der Querschnitt der Basis 26 sollte ausreichende strukturelle Integrität, und demnach Fläche, für die gewünschten Abzieh- und Scherfestigkeiten des Befestigungssystems 20, basierend auf der Dichte des Musters der Häkchen 22 und der Länge der Schäfte 28 der einzelnen Häkchen 22 ergeben und weiters dem Substrat 24 adäquate Adhäsion verleihen. Wenn ein längerer Schaft 28 verwendet wird, sollte im allgemeinen die Basis 26 von einer größeren Querschnittsfläche sein, um dem Substrat 24 ausreichende Adhäsion und adäquate strukturelle Integrität zu verleihen.
Die Gestalt der Aufstandsfläche der Basis 26 am Substrat 24 ist nicht von Bedeutung und kann in irgendeiner Richtung verbreitert sein, um in jener Richtung größere strukturelle Integrität und demnach eine größere Abziehfestigkeit zu erzielen. Wenn hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck "Aufstandsfläche" auf die ebene Kontaktfläche der Basis 26 am Substrat 24. Das Längenverhältnis der Seiten der Aufstandsfläche sollte nicht zu groß sein, ansonsten könnte das Häkchen 22 unstabil sein, wenn es Kräften parallel zur kürzeren Seite der Aufstandsfläche unterworfen ist. Ein Längenverhältnis von weniger als etwa 1,5:1 ist bevorzugt, und eine allgemein kreisförmige Aufstandsfläche ist bevorzugter.
Für das hierin beschriebene Ausführungsbeispiel ist eine Basis 26 mit einer Aufstandsfläche von allgemein kreisförmiger Gestalt und annähernd 0.76 Millimeter bis 1.27 Millimeter (0.030 bis 0.050 Inch) im Durchmesser geeignet. Falls es erwünscht ist, daß das Befestigungssystem 20 in einer bestimmten Richtung eine größere Abzieh- oder Scherfestigkeit aufweist, kann die Querschnittsfläche der Basis 26 modifiziert werden, um solche Richtung zu verstärken, sodaß die Festigkeit und strukturelle Integrität in bezug zur orthogonalen Achse zu dieser Richtung ansteigt. Diese Modifikation veranlaßt die Häkchen 22 stärker zu sein, wenn sie in der verstärkten Richtung der Basis 26 gezogen werden.
Der Schaft 28 schließt an die Basis 26 an und ragt von der Basis 26 und vom Substrat 24 auswärts ab. Wenn hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck "Schaft" auf jenen Abschnitt des Häkchens 22, welcher zwischen der Basis 26 und dem ergreifenden Mittel 30 liegt und an diese angrenzt. Der Schaft 28 verleiht Längsbeabstandung des ergreifenden Mittels 30 vom Substrat 24. Wenn hierin verwendet, meint der Ausdruck "der Länge nach" in einer Richtung mit einer Vektorkomponente weg vom Substrat 24, welche Richtung die lotrechte Distanz zur Ebene des Substrats 24 an der Basis 26 des Häkchens 22 vergrößert, wenn nicht anders spezifiziert ist, daß es eine Richtung mit einer Vektorkomponente gegen diese Ebene des Substrats 24 ist.
Verbunden mit dem Schaft 28 und der Basis 26 eines jeden Häkchens 22 ist ein Ursprung 36. Der "Ursprung" des Schafts 28 ist der Punkt, welcher als der Mittelpunkt der Basis 26 angesehen werden kann, und ist typischerweise innerhalb der Aufstandsfläche der Basis 26. Der Ursprung 36 wird durch Betrachten des Häkchens 22 von der Seite gefunden. Die "Seitenansicht" ist die Richtung, welche in jeder Richtung radial gegen den Schaft 28 und die Basis 26 genommen ist, welche ebenso parallel zur Ebene des Substrats 24 ist. Wenn das Befestigungssystem 20 gemäß dem nachstehend beschriebenen und beanspruchten Verfahren hergestellt wird, ist es bevorzugt, aber nicht erforderlich, daß beim Bestimmen des Ursprungs 36 das Häkchen 22 in den Richtungen quer zur Maschine, in bezug auf den Weg des Substrats 24 durch den Spalt 70, gesehen wird.
Die Querdistanz zwischen den entfernten Rändern der Aufstandsfläche der Basis 26 für die in Betracht gezogene besondere Seitenansicht wird gefunden und diese Distanz wird halbiert, den Mittelpunkt der Basis 26 für solch eine Ansicht freigebend. Wenn die Aufstandsfläche der Basis 26 für die in Betracht gezogene besondere Seitenansicht halbiert wird, werden kleinere Diskontinuitäten (solche wie Hohlkehlen oder Rauhheiten, welche eigentümlich für die Befestigung am Substrat 24 sind) vernachlässigt. Dieser Punkt ist der Ursprung 36 des Schafts 28.
Der Schaft 28 bildet mit der Ebene des Substrats 24 einen Winkel α . Wenn hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck "Ebene des Substrats 24" auf die flache plane Oberfläche des Substrats 24 an der Basis 26 des in Betracht gezogenen Haupt- Häkchens 22. Der Winkel α wird wie folgt bestimmt. Das Häkchen 22 wird im Profil betrachtet. Die "Profilansicht" des Häkchens 22 ist eine von zwei besonderen Seitenansichten und wird wie folgt gefunden. Das Häkchen 22 wird von den Seitenansichten visuell so geprüft, daß die Richtung mit der maximalen seitlichen Auskragung 38 offenbar wird. Die "seitliche Auskragung" ist die Distanz, welche in solch einer Ansicht vom Mittelpunkt der Basis 26, i.e. dem Ursprung 36 des Schafts 28, und parallel zur Ebene des Substrats 24 zur Projektion des am weitesten seitlich entfernten Punkts am Häkchen 22 genommen wird, welcher in solch einer Ansicht sichtbar ist, wenn solcher Punkt der Länge nach und lotrecht abwärts zur Ebene des Substrats 24 projiziert wird.
Einem Fachmann wird es offenbar, daß das maximale seitliche Auskragen 38 jene Projektion vom Ursprung 36 von der gegenüberliegenden Seite der Basis 26 zur äußeren Peripherie des Schafts 28 oder ergreifenden Mittels 30 ist. Die Seitenansicht des Häkchens 22, welche das seitliche Auskragen 38 maximiert, ist die Profilansicht eines solchen Häkchens 22. Es wird ebenso für einen Fachmann auf dem Gebiet deutlich werden, daß, wenn das Befestigungssystem 20 durch das nachstehend beschriebene und beanspruchte Verfahren hergestellt wird, das maximale seitliche Auskragen 38 in der Regel parallel zur Maschinenrichtung ausgerichtet ist und demnach die Profilansicht im allgemeinen in der Richtung quer zur Maschine ausgerichtet ist. Die in Figur 1 gezeigte Seitenaufrißansicht ist eine der Profilansichten des Häkchens 22. Es wird dem Fachmann auf dem Gebiet weiters offenbar werden, daß es eine weitere Profilansicht im allgemeinen 180º gegenüberliegend zur gezeigten Profilansicht gibt (sodaß das maximale seitliche Auskragen 38 gegen die linke Seite des Betrachters ausgerichtet ist). Jede der zwei Profilansichten ist im allgemeinen gleich gut geeignet für die hierin nachstehend beschriebenen Verfahren.
Der Ursprung 36 des Schafts 28 wird, wie oben beschrieben, mit dem Häkchen 22 in der Profilansicht gefunden. Während noch das Häkchen 22 in der Profilansicht gehalten wird, wird daraufhin eine imaginäre Schnittebene 40-40, allgemein parallel zur Ebene des Substrats 24, an dem Punkt oder Segment des Häkchens 22 mit der größten lotrechten Distanz von der Ebene des Substrats 24 mit der Peripherie des Häkchens 22 in Berührung gebracht. Dies entspricht dem Abschnitt des Häkchens 22 mit der höchsten Erhebung. Die lotrechte Distanz von der imaginären Schnittebene 40-40 zur Fläche des Substrats 24, mit welcher die Basen 26 der Häkchen 22 verbunden sind, definiert die "Höhe" des Häkchens 22. Die imaginäre Schnittebene 40-40 wird dann, vom Punkt der höchsten Erhebung um ein Viertel solch größter lotrechter Distanz näher zum Substrat 24 gebracht, sodaß die imaginäre Schnittebene 40-40 das Häkchen 22 bei einer Höhe von drei Vierteln der lotrechten Distanz von der Ebene des Substrats 24 zum Punkt des Häkchens 22, der der Länge nach am weitesten vom Substrat 24 weg ist, schneidet.
Die imaginäre Schnittebene 40-40 wird daraufhin verwendet, um am Häkchen 22 drei Punkte zu bestimmen. Der erste Punkt ist jener Punkt, wo die Schnittebene die Anlaufkante 42 des Häkchens 22 schneidet und wird als der 75%-Anlaufpunkt 44 bezeichnet. Die "Anlaufkante" ist der Scheitel der Peripherie des Schafts 28, welcher der Länge nach von der Ebene des Substrats 24 wegschaut. Der zweite Punkt ist etwa 1800 durch den Mittelpunkt des Häkchens 22 angeordnet und ist der Punkt, wo die Schnittebene 40-40 die Hinterkante 46 des Häkchens 22 schneidet und wird als der 75%- Hinterkantenpunkt 48 bezeichnet. Die "Hinterkante" ist der Scheitel der Peripherie des Schafts 28, welcher der Länge nach gegen das Substrat 24 gewandt ist, und ist im allgemeinen der Anlaufkante 42 gegenüberliegend angeordnet. Die gerade Linie, welche diese zwei Punkte verbindet, fällt selbstverständlich in die Schnittebene 40-40 und wird halbiert, um den Mittelpunkt 47 der imaginären Schnittebene 40-40 zu ergeben. Daraufhin wird eine gerade Linie gezogen, welche den Mittelpunkt 47 der imaginären Schnittebene 40-40 mit dem Ursprung 36 des Schafts 28 an der Basis 26 verbindet. Der eingeschlossene Winkel α, den diese Linie in bezug auf die Ebene des Substrats 24 definiert, ist der Winkel α des Schafts 28.
Alternativ festgestellt, ist der Winkel α, welchen der Schaft 28 in bezug zur Ebene des Substrats 24 einschließt, der 90º-Komplementär jenes Winkels, welcher am weitesten von der Lotrechten, welche durch die in jeder Seitenansicht gefundene Linie, definiert ist, die den Mittelpunkt 47 der Schnittebene und den Ursprung 36 verbindet. Demnach ist der kleinste Winkel in bezug auf die Ebene des Substrats 24, wenn diese Linie in irgendeiner Richtung radial gegen den Schaft 28, und insbesondere den Ursprung 36, gesehen wird, welche Richtung im allgemeinen parallel zur Ebene des Substrats 24 und orthogonal zur Lotrechten ist, der Winkel α des Schafts 28. Es soll bemerkt werden, daß, wenn das Häkchen 22 annähernd in der Maschinenrichtung, oder um annähernd 180º davon, gesehen wird, der sichtbare Winkel α des Schafts 28 etwa 90º sein wird. Jedoch ist, wie oben diskutiert, der zu messende Winkel α jener, welcher am weitesten von der Lotrechten abweicht, und demnach ist er im allgemeinen jener Winkel α, welcher bestimmt ist, wenn das Häkchen 22 im Profil gesehen wird, in der Regel von etwa der Richtung quer zur Maschine.
Der Winkel α des Schafts 28 kann im allgemeinen lotrecht zur Ebene des Substrats 24 sein, oder ist vorzugsweise in einer
spitzwinkeligen Winkelrelation in bezug dazu ausgerichtet, um die gewünschte Abziehfestigkeit in einer bestimmten Richtung zu erzielen, welche Richtung im allgemeinen parallel zum maximalen seitlichen Auskragen 38 ist. Wenn jedoch der Winkel α des Schafts 28 von der Lotrechten mehr abweicht, ergibt sich mehr seitlich ausgerichtete spezifische Scherfestigkeit. Für das hierin beschriebene Ausführungsbeispiel arbeitet ein Schaft 28 mit einem Winkel α von zwischen etwa 45º und etwa 80º, vorzugsweise etwa 65º, gut. Wenn der Winkel des Schaft 28 weniger als etwa 80º ist, wird in jedem Fall der Schaft 28 in bezug auf die Ebene des Substrats 24 (ohne Berücksichtigung der seitlichen Ausrichtung) als nicht-lotrecht ausgerichtet erachtet.
Der Durchmesser 49 des ergreifenden Mittels wird ebenso von der Profilansicht gemessen. Dies ist der Maximum-Durchmesser einer Ausbuchtung nahe dem distalen Ende des ergreifenden Mittels 30 und ist allgemein zur Projektion der Mittellinie des Schafts 28 und des ergreifenden Mittels 30 orthogonal.
Die vorangehenden Messungen sind unter Verwendung eines Goniometers Modell 100-OO 115 leicht auszuführen, welches von Rame' -Hart, Inc., Mountain Lakes, New Jersey, verkauft wird. Wenn eine präzisere Messung erwünscht ist, wird von einem Fachmann auf dem Gebiet erkannt werden, daß die Bestimmung der Profilansicht, des Ursprungs 36, der Schnittebene 40-40, der 75%-Punkte 44, 47 und 48 und der Winkel α des Schaftes 28 vorteilhafterweise durch Herstellen einer Fotografie des Häkchens 22 und Skalierung von der Fotografie ausgeführt werden kann. Ein elektronisches Scanning Mikroskop Modell 1700 , welches von Amray, Inc., New Bedford, Massachusetts, verkauft wird, ist für diesen Zweck als gut arbeitend befunden worden. Falls erforderlich, können verschiedene Fotografien gemacht werden, um das maximale seitliche Auskragen 38 und jede Profilansicht zu bestimmen.
Der Schaft 28 sollte der Länge nach von der Basis 26 über eine Distanz abragen, welche ausreichend ist, um das ergreifende Mittel 30 vom Substrat 24 an einer Erhebung, welche dem ergreifenden Mittel 30 gestattet, leicht die Litzen der aufnehmenden Oberfläche einzufangen oder zu ergreifen, in Abstand zu halten. Ein relativ längerer Schaft 28 erzielt den Vorteil, daß er tiefer in die aufnehmende Oberfläche eindringen kann und dabei dem ergreifenden Mittel 30 erlaubt, eine größere Anzahl von Litzen oder Fasern zu erfassen oder zu ergreifen. Umgekehrt erzielt eine relativ kürzere Länge des Schafts 28 den Vorteil, daß sich ein relativ festeres Häkchen 22 ergibt, ergibt aber ebenso entsprechend weniger Penetration in die aufnehmende Oberfläche und kann demnach für aufnehmende Oberflächen, wie z.B. Wolle oder lose stichgebundene Materialien, welche weniger dicht gepackte Litzen oder Fasern aufweisen, ungeeignet sein.
Wenn eine aufnehmende Oberfläche eines gestrickten oder gewebten Materials verwendet wird, ist ein relativ kürzerer Schaft 28 mit einer Längenabmessung vom Substrat 24 zum Punkt oder Segment der höchsten Erhebung von etwa 0,5 Millimeter (0.020 Inch), vorzugsweise mindestens 0.7 Millimeter (0.028 Inch), geeignet. Wenn eine aufnehmende Oberfläche eines Materials mit hoher Schlaufe mit einer Abgreifhöhe von mehr als etwa 0.9 Millimeter (0.035 Inch) verwendet wird, ist ein relativ längerer Schaft 28 mit einer größeren Längendimension von mindestens etwa 1.2 Millimeter (0.047 Inch), vorzugsweise etwa mindestens 2.0 Millimeter (0.079 Inch), geeigneter. Wenn die Lange des Schafts 28 ansteigt und die Scherfestigkeit dementsprechend kleiner wird, kann die Dichte der Häkchen 22 des Befestigungssystems 20 angehoben werden, um solchen Verlust der Scherfestigkeit zu kompensieren.
Wie oben beschrieben, bestimmt die Längslänge des Schafts 28 die Längenbeabstandung des ergreifenden Mittels 30 vom Substrat 24. Die "Längsbeabstandung" ist die geringste lotrechte Distanz von der Ebene des Substrats 24 zur Peripherie des ergreifenden Mittels 30. Für ein ergreifendes Mittel 30 von konstanter Geometrie, wird die Längenbeabstandung des ergrelfenden Mittels 30 vom Substrat 24 mit zunehmender Längslänge des Schafts 28 größer. Eine Längsbeabstandung von mindestens dem Zweifachen des Litzen- oder Faserdurchmessers der geplanten aufnehmenden Oberfläche, und vorzugsweise etwa dem Zehnfachen dieses Faser- oder Litzendurchmesser, ergibt ein gutes Auffangen oder Ergreifen und Rückhalt für solche Litzen oder Fasern durch das ergreifende Mittel 30 des Befestigungssystems 20. Für das hierin beschriebene Ausführungsbeispiel arbeitet ein Häkchen 22 mit einer Längenbeabstandung von ungefähr 0.2 Millimeter bis etwa 0.8 Millimeter (0.008 bis 0.03 Inch) gut.
Die Gestalt des Querschnitts des Schafts 28 ist nicht wesentlich. Demnach kann der Schaft 28, entsprechend den zuvor erwähnten Parametern, welche auf den Querschnitt der Basis 26 bezogen sind, von irgendeinem gewünschten Querschnitt sein. Der "Querschnitt" ist die ebene Fläche irgendeines Teils des Häkchens 22 lotrecht zum Schaft 28 oder zum ergreifenden Mittel 30. Der Schaft 28 ist vorzugsweise spitz zulaufend, um im Querschnitt abzunehmen, wenn man dem distalen Ende des Schafts 28 und dem ergreifenden Mittel 30 des Häkchens 22 der Länge nach und quer näher kommt. Diese Anordnung ergibt ein korrespondierendes Abnehmen im Trägheitsmoment des Schafts 28 und des ergreifenden Mittels 30, was zu einem Häkchen 22 von nahezu konstanter Belastung führt, wenn Trennkräfte auf das Befestigungssystem 20 aufgebracht werden, und vermindert dadurch die Quantität der in das Häkchen 22 eingebauten superfluosen Materialien.
Um über einen breiten Bereich von Größen der Häkchen 22 die gewünschte Geometrie aufrechtzuerhalten, kann ein allgemein einheitliches Verhältnis von Querschnittsflächen verwendet werden, um die Häkchen 22 zu skalieren. Ein Verhältnis, welches im allgemeinen die Gesamtzuspitzung des Häkchens 22 kontrolliert, ist das Verhältnis der Fläche des Querschnitts der Basis 26 zur Fläche des Querschnitts des Häkchens 22 an der höchsten Erhebung des Häkchens 22. Wie zuvor festgestellt, bezieht sich der Ausdruck "höchste Erhebung" auf jenen Punkt oder Segment des Schafts 28 oder des ergreifenden Mittels 30 mit der größten lotrechten Distanz von der Ebene des Substrats 24. Typischerweise arbeiten Häkchen 22 mit einem Verhältnis der Querschnittsfläche der Basis 26 zur Querschnittsfläche der höchsten Erhebung im Bereich von etwa 4:1 bis etwa 9:1 gut.
Ein im allgemeinen kreisförmiger Schaft 28, welcher von einem Durchmesser der Basis 26, wie zuvor erörtert, im Bereich von etwa 0.76 mm 0.76 Millimeter bis etwa 1.27 Millimeter (0.030 Inch bis etwa 0.050 Inch) bis zu einem Durchmesser an der höchsten Erhebung von etwa 0.41 Millimeter bis etwa 0.51 Millimeter (0.016 bis 0.020 Inch) spitz zuläuft, ist für das hierin diskutierte Ausführungsbeispiel als geeignet befunden worden. Spezifischerweise ergibt ein im allgemeinen kreisförmiger Querschnitt von etwa 0.46 Millimeter (0.018 Inch) Durchmesser an der höchsten Erhebung eine Querschnittsfläche an der höchsten Erhebung von etwa 0.17 Quadratmillimeter (0.0003 Quadrat-Inch). Ein im allgemeinen kreisförmiger Querschnitt der Basis 26 von etwa 1.0 Millimeter (0.040 Inch) ergibt eine Querschnittsfläche der Basis 26 von etwa 0.81 Quadratmillimeter (0.0013 Quadrat- Inch). Diese Struktur führt zu einem Verhältnis von Querschnittsfläche der Basis 26 zur Querschnittsfläche an der höchsten Erhebung von ungefähr 5:1, was innerhalb des zuvor erwähnten Bereiches ist.
Das ergreifende Mittel 30 ist mit dem Schaft 28 verbunden und grenzt vorzugsweise an das distale Ende des Schafts 28. Das ergreifende Mittel 30 ragt von der Peripherie des Schafts 28 radial und auswärts ab und kann weiters eine Vektorkomponente aufweisen, welche der Länge nach abragt, i.e. gegen das Substrat 24 oder weg vom Substrat 24. Wenn hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck "ergreifendes Mittel" auf irgendeinen Vorsprung quer zur Peripherie des Schafts 28 (anders als kleine Rauhheiten in der Peripherie des Schafts 28), welcher Vorsprung einer Trennung oder Entfernung von einer aufnehmenden Oberfläche widersteht. Der Ausdruck "Peripherie" meint die äußere Oberfläche des Häkchens 22. Der Ausdruck "radial" meint von der Lotrechten oder gegen die Lotrechte zum Substrat 24, welche lotrecht durch den Ursprung 36 hindurchgeht, welcher im allgemeinen mit der Aufstandsfläche der Basis 26 zentriert ist.
Insbesondere hat die Querauskragung eine Vektorkomponente parallel zur Ebene des Substrats 24 und dieser zugewandt. Es wird ebenso erkannt werden, daß das ergreifende Mittel 30 und der Schaft 28 sowohl Quer- als auch Längsvektorkomponenten aufweisen können. Es ist nicht wesentlich, daß ein scharf definierter Terminus des distalen Endes des Schafts 28 zum Vorschein kommt oder daß eine Begrenzungslinie zwischen dem Schaft 28 und dem ergreifenden Mittel 30 irgendwie unterscheidbar ist. Es ist nur erforderlich, daß eine der Länge nach ausgerichtete Fläche der Peripherie des Schafts 28 unterbrochen ist, sodaß das ergreifende Mittel 30 eine Fläche mit einer Vektorkomponente parallel zur Ebene des Substrats 24 und dieser zugewandt aufweist.
Das ergreifende Mittel 30 kann ein größeres Auskragen 38 als der Schaft 28, oder wenn erwünscht vice-versa, aufweisen. Wie in den Figuren illustriert, ist das ergreifende Mittel 30 vorzugsweise allgemein bogenf örmig und kann eine in sich zurückkehrende Krümmung aufweisen. Wenn das ergreifende Mittel 30 eine in sich zurückkehrende Krümmung aufweist, inkludiert das ergreifende Mittel 30 ein Segment, welches sich dem Substrat 24 an der Basis 26 oder an einer seitlich von der Basis 26 beabstandeten Stelle der Länge nach nähert. Dieses Segment ist quer gegen den Schaft 28 ausgerichtet, obwohl das Segment nicht radial gegen den Ursprung 36 ausgerichtet sein muß.
Das ergreifende Mittel 30 eines jeden Häkchens 22 in einer Gruppe von Häkchen 22, welche das Befestigungssystem 20 umfassen, kann sich im wesentlichen in derselben Richtung seitlich erstrecken, wenn relativ unidirektionell ausgerichtet vorherrschende Befestigungssystem-20-Eigenschaften, wie Abziehund Scherfestigkeit, erwünscht sind, oder kann zufallsmäßig ausgerichtet sein, um im wesentlichen isotrope Befestigungseigenschaften in den Querrichtungen zu ergeben. Die ergreifenden Mittel 30 können hakenförmige Zinken sein, welche, eine allgemein konvexe Kontur definierend, deutlich von einer Seite des Schafts 28 abragen und die Öffnung der aufnehmenden Oberfläche durchdringen, um die Litzen oder Fasern der aufnehmenden Oberfläche am inneren Radius der Krümmung 54 des ergreifenden Mittels 30 zu erfassen. Die Interferenz zwischen dem ergreifenden Mittel 30 und den Litzen oder Fasern der aufnehmenden Oberfläche verhindert ein Lösen des Befestigungssystems 20 von der aufnehmenden Oberfläche, bis die Abziehfestigkeit oder Scherfestigkeit des Befestigungssystems 20 überschritten ist. Das ergreifende Mittel 30 sollte in der Querrichtung radial nicht zu weit abragen, da ansonsten das ergreifende Mittel 30 die Öffnung der aufnehmenden Oberfläche nicht penetrieren kann. Der Querschnitt des ergreifenden Mittels 30 sollte bemessen sein, um die Öffnungen der aufnehmenden Oberfläche zu penetrieren.
Die Querschnittsfläche und Geometrie des ergreifenden Mittels 30 sind nicht wesentlich, solange als das ergreifende Mittel 30 eine strukturelle Integrität aufweist, welche ausreichend Scher- und Biegefestigkeiten verleiht, um die gewünschten Abzieh- und Scherfestigkeiten eines Befestigungssystems 20 mit einer Gruppe von Häkchen 22 einer gegebenen Dichte abzudecken. Für das hierin beschriebene Ausführungsbeispiel ist ein ergreifendes Mittel 30 mit hakenförmiger Zinke mit einem maximalen seitlichen Auskragen 38 vom Mittelpunkt der Basis 26 zur entfernten seitlichen Peripherie von etwa 0.79 Millimeter bis etwa 1.40 Millimeter (0.03 bis 0.06 Inch) geeignet.
Wenn eine Gruppe von Häkchen 22 für das Befestigungssystem 20 ausgewählt ist, kann die Gruppe von Häkchen 22 in irgendeinem Muster oder irgendeiner Dichte, wie erwünscht, vorgesehen sein, um die für die besondere Anwendung des Befestigungssystems 20 erforderlichen Abzieh- und Scherfestigkeiten zu erzielen. Wenn die Rasterdichte ansteigt, steigen allgemein die Abziehfestigkeit und die Scherfestigkeit in einer linearen Art proportional. Die einzelnen Häkchen 22 sollten nicht so nahe aneinander angeordnet sein, daß sie die ergreifenden Mittel der benachbarten Häkchen beeinträchtigen und am Ergreifen der Litzen oder Fasern der aufnehmenden Oberfläche hindern. Wenn die Häkchen 22 zu nahe aneinander angeordnet sind, kann ein Verdichten oder Ermüden der Litzen oder Fasern der aufnehmenden Oberfläche auftreten, wobei die Öffnungen zwischen den Litzen oder Fasern okkludiert werden. Umgekehrt sollten die Häkchen 22 nicht so weit voneinander entfernt sein, um eine übermäßige Zone an Substrat 24 zu erfordern, um ein Befestigungssystem 20 von adäquaten Scher- und Abziehfestigkeiten zu ergeben.
Es ist vorteilhaft, die Häkchen 22 in Reihen anzuordnen, sodaß jedes Häkchen 22 vom benachbarten Häkchen 22 im allgemeinen gleich beabstandet ist. Die Reihen sind entsprechend dem nachstehend beschriebenen und beanspruchten Herstellungsverfahren im allgemeinen in der Maschinenrichtung und quer zur Maschinenrichtung ausgerichtet. Allgemein sollte jede Reihe von Häkchen 22 in der Maschinenrichtung und quer zur Maschinenrichtung von den benachbarten Reihen von Häkchen 22 in Maschinenrichtung und quer zur Maschinenrichtung gleich beabstandet sein, um ein allgemein einheitliches Belastungsfeld über das Befestigungssystem 20 und die aufnehmende Oberfläche zu ergeben, wenn Trennkräfte auf das Befestigungssystem 20 und die aufnehmende Oberfläche aufgebracht werden.
Wenn hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck "Zwischenraum" auf den Abstand, gemessen entweder in der Maschinenrichtung oder quer zur Maschinenrichtung, zwischen den Mittelpunkten der Aufstandsflächen der Basen 26 der Häkchen 22 in benachbarten Reihen. In der Regel ist ein Befestigungssystem 20 mit einer Gruppe von Häkchen 22 mit einem Zwischenraum im Bereich von etwa 1.02 Millimeter bis etwa 5.08 Millimeter (0.04 bis 0.20 Inch) in beiden Richtungen geeignet, wobei ein Zwischenraum von etwa 2.03 Millimeter (0.08 Inch) bevorzugt ist. Benachbarte Reihen quer zur Maschinenrichtung sind in der Maschinenrichtung vorzugsweise annähernd um einen halben Zwischenraum versetzt, um die Distanz in der Maschinenrichtung zwischen den benachbarten Reihen quer zur Maschinenrichtung zu verdoppeln.
Die Häkchen 22 können in einer Matrix auf einem Ein-Quadratzentimeter-Gitter mit einer Gruppe von Häkchen 22 mit ungefähr 2 bis ungefähr 10 Reihen von Häkchen 22 pro Zentimeter (5 bis 25 Reihen pro Inch) in sowohl der Maschinenrichtung als auch quer zur Maschinenrichtung, vorzugsweise etwa 5 Reihen von Häkchen 22 pro Zentimeter (13 Reihen pro Inch) in jeder Richtung, angeordnet gedacht sein. Dieses Gitter wird ein Befestigungssystem 20 mit etwa 4 bis etwa 100 Häkchen 22 pro Quadratzentimeter (25 bis 625 Häkchen pro Quadrat-Inch) Substrat 24 ergeben.
Die Häkchen 22 des Befestigungssystems 20 können aus jedem thermisch empfindlichen Material hergestellt sein, welches stabil und formhaltig ist, wenn es fest ist, aber nicht so spröde, daß ein Versagen eintritt, wenn das Befestigungssystem 20 Trennkräften unterworfen ist. Wenn hierin verwendet meint "thermisch empfindlich" die Eigenschaft eines Materials, welche graduell nach Aufbringen von Wärme vom festen Zustand zum flüssigen Zustand wechselt. Ein Versagen ist als eingetreten erachtet, wenn das Häkchen 22 bei Vorhandensein von Trennkräften gebrochen ist oder diesen unterworfen ist oder nicht länger einer Reaktion widerstehen kann. Vorzugsweise hat das Material einen elastischen Zugmodulus, gemessen entsprechend dem ASTM Standard D-638, von etwa 24,600,000 bis etwa 31,600,000 Kilogramm pro Quadratmeter (35,00 bis 45,000 Pfund pro Quadrat-Inch).
Weiters sollte das Häkchenmaterial einen Schmelzpunkt, welcher niedrig genug ist, um Bearbeitbarkeit zu verleihen,und eine relativ hohe Viskosität aufweisen, um bei Temperaturen nahe dem Materialschmelzpunkt eine ziehfeste und zähe Konsistenz zu verleihen, sodaß die Schäfte 28 gestreckt und die ergreifenden Mittel 30 leicht entsprechend dem nachstehend zitierten Verfahren geformt werden können. Es ist ebenso wesentlich, daß die Häkchen 22 viskoelastisch sind, um mehr Variation in den Parametern, welche die Struktur der Häkchen 22 beeinflussen, und insbesondere in der Geometrie des ergreifenden Mittels 30, zu erlauben. Material mit einer komplexen Viskosität im Bereich von 20 bis ungefähr 100 Pascal-Sekunden bei der Aufbringungstemperatur auf das Substrat 24 ist geeignet.
Die Viskosität kann mit einem mechanischen Spektrometer Rheometrics Modell 800 unter Verwendung der dynamischen Arbeitsweise bei einer Abtastfrequenz von 10 Hertz und einer Materialdehnung von 10 % gemessen werden. Eine scheiben- und plattenartige Geometrie ist bevorzugt, insbesondere mit einer Scheibe mit einem Radius von etwa 12,5 Millimeter und einem Spalt von etwa 1,0 Millimeter zwischen der Scheibe und Platte.
Die Häkchen 22 bestehen vorzugsweise aus einem thermoplastischen Material. Der Ausdruck "thermoplastisch" bezieht sich auf unvernetzte Polymere eines thermisch empfindlichen Materials, welches unter Aufbringen von Hitze oder Druck fließt. Thermoplast-Aufschmelzklebstoffe sind besonders gut geeignet, das Befestigungssystem 20 der vorliegenden Erfindung, insbesondere in Übereinstimmung mit dem nachstehend beschriebenen und beanspruchten Verfahren, herzustellen. Wenn hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck "Aufschmelzklebstoff" auf ein viskoelastisches Thermoplast, welches nach Verfestigung aus dem flüssigen Zustand Restbeanspruchungen beibehält. Polyester- und Polyamid-Aufschmelzklebstoffe sind besonders geeignet und bevorzugt. Wenn hierin verwendet, meinen die Ausdrücke "Polyester" und "Polyamid" Ketten mit jeweils sich wiederholenden Ester- und Amide-Einheiten.
Wenn ein Polyester-Aufschmelzklebstoff ausgewählt ist, ist herausgefunden worden, daß ein Klebstoff mit einer komplexen Viskosität von etwa 23 ± 2 Pascal-Sekunden bei etwa 194ºC gut arbeitet. Wenn ein Polyamid-Aufschmelzklebstoff ausgewählt ist, ist herausgefunden worden, daß ein Klebstoff mit einer komplexen Viskosität von etwa 90 ± 10 Pascal-Sekunden bei etwa 204ºC gut arbeitet. Ein Polyester-Aufschmelzklebstoff, welcher von der Bostik Company aus Middleton, Massachusetts, als Nr.7199 auf den Markt gebracht wird, ist als gut arbeitend beurteilt worden. Ein Polyamid-Aufschmelzklebstoff, welcher von der Henkel Company aus Kankakee, Illinois, unter dem Handelsnamen Macromelt 6300 auf den Markt gebracht wird, ist als gut arbeitend beurteilt worden.

HERSTELLUNGSVERFAHREN

Die oben beschriebenen Häkchen 22 können gemäß dem Verfahren hergestellt werden, welches die Schritte des Ablegens diskreter Mengen erhitzten, thermisch empfindlichen Materials auf ein Substrat 24, welches in bezug auf das ausgewählte Mittel zum Ablegen des erhitzten, thermisch empfindlichen Materials transportiert wird, umfaßt. Insbesondere umfaßt das Verfahren die Schritte des Beistellens eines thermisch empfindlichen Materials, wie oben geoffenbart, und dessen Erhitzen auf mindestens den Schmelzpunkt, sodaß das erhitzte, thermisch empfindliche Material sich in einem fluiden, fließfähigen Zustand befindet.
Ein Substrat 24 wird beigestellt und in bezug auf das Mittel zum Ablegen dieses erhitzten Materials transportiert. Ein Mittel zum Ablegen diskreter Mengen des erhitzten, thermisch empfindlichen Materials wird beigestellt. Diskrete Mengen des erhitzten, thermisch empfindlichen Materials werden vom Mittel zum Ablegen auf das Substrat 24 abgelegt.
Während des Transports des Substrats 24 und des Ablegens der diskreten Mengen thermisch empfindlichen Materials, welches das Häkchen 22 bildet, werden zwei Richtungen definiert. Die erste Richtung ist die Transportrichtung des Substrats in bezug auf das Mittel zum Ablegen des thermisch empfindlichen Materials. Die zweite Richtung ist die Ablegerichtung eines derartigen Materials auf das transportierte Substrat 24 zum Zeitpunkt des Ablegens. Ein eingeschlossener Winkel β wird zwischen der ersten Richtung des Transports und der zweiten Richtung des Ablegens definiert.
Um die gewünschten Scherfestigkeitseigenschaften, welche nachstehend beansprucht sind, und eine bevorzugte Geometrie von Häkchen 22 zu ergeben, ist der definierte Winkel β vorzugsweise stumpf. Allgemein, wenn der stumpfe Winkel β von entweder größeren oder kleineren Winkeln an etwa 100º herankommt, ergibt sich in der Regel ein Befestigungssystem 20 mit relativ größerer Scherfestigkeit. Es soll festgestellt werden, daß der bevorzugte Winkel von etwa 100º ziemlich mit dem Mittel 76, welches zum Ablegen des erhitzten, thermisch empfindlichen Materials auf das Substrat 24 ausgewählt worden ist, variieren kann.
Während des Verfahrens zum Ablegen des erhitzten, thermisch empfindlichen Materials auf das Substrat 24 tritt vorzugsweise eine Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem transportierten Substrat 24 und dem thermisch empfindlichen Material, welches gerade abgelegt wird, ein. Solch eine Geschwindigkeitsdifferenz wird als "positiv" erachtet, wenn die Geschwindigkeit des Substrats 24 in der ersten Richtung größer ist als die Geschwindigkeit irgendeines Mittels, wie z.B. der Zellen 76 in der Druckerwalze 72, welches zum Ablegen des erhitzten, thermisch empfindlichen Materials verwendet wird, am Punkt des Ablegens eines derartigen Materials auf das Substrat 24. Umgekehrt wird eine Geschwindigkeitsdifferenz als "negativ" erachtet, wenn die Geschwindigkeit des transportierten Substrats 24 geringer ist als die Geschwindigkeit des Mittels 76 zum Ablegen des thermisch empfindlichen Materials am Punkt des Ablegens eines derartigen Materials auf das Substrat 24. Es wird für einen Fachmann auf dem Gebiet klar sein, daß, wenn das Mittel zum Ablegen des erhitzten, thermisch empfindlichen Materials stationär gehalten wird und das Substrat 24 transportiert wird, sich immer eine positive Geschwindigkeitsdifferenz ergibt. Durch Beistellen einer positiven Geschwindigkeitsdifferenz können die viskoelastischen rheologischen Eigenschaften des thermisch empfindlichen Materials zum seitlichen Dehnen des Materials und zu wünschenswerten Befestigungseigenschaften, insbesondere resultierenden Eigenschaften betreffend wünschenswerte Scherfestigkeit, beitragen.
Unter fortgesetztem Bezug auf Fig. 2 kann das Befestigungssystem 20 gemäß der vorliegenden Erfindung unter Verwendung eines modifizierten Tiefdruckverfahrens hergestellt werden. Tiefdruck ist, wie durch das am 17.Februar 1988 an Sheath et al. ausgegebene US-Patent Nr.4,643,130 illustriert und durch Referenz hierin aufgenommen, um den allgemeinen Stand der Technik zu erläutern, auf dem Gebiet gut bekannt.
Wie durch Fig. 2 illustriert, kann das Substrat 24 durch den Spalt 70, welcher zwischen zwei aufeinanderliegenden Walzen, einer Druckerwalze 72 und einer Stützwalze 74, gebildet ist, durchgeführt werden. Die Walzen 72 und 74 haben im wesentlichen zueinander parallele Mittellinien, welche im allgemeinen parallel zur Ebene des Substrats 24 angeordnet sind. Jede der Walzen 72 und 74 wird um ihre jeweilige Mittellinie rotiert, sodaß die Walzen 72 und 74 am Spalt 70 im allgemeinen die gleiche Oberfläche und Richtung aufweisen.
Falls erwünscht, können sowohl die Druckerwalze 72 als auch die Stützwalze 74 durch eine äußere Antriebskraft (nicht gezeigt) angetrieben werden oder eine Walze kann durch eine äußere Antriebskraft angetrieben werden und die zweite Walze kann durch reibendes Ineinandergreifen mit der ersten Walze angetrieben werden. Ein elektrischer Wechselstrommotor mit einem Output von etwa 1500 Watt erzielt adäquate Antriebskraft. Durch Rotieren betätigen die Walzen 72 und 74 ein ablegendes Mittel zum Ablegen erhitzten, thermisch empfindlichen Materials auf das Substrat, um die Häkchen 22 zu bilden. Die Walzen 72 und 74 rotieren, bei unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten. Es ist lediglich erforderlich, daß beide Walzen 72 und 74 am Punkt des Spalts 70 in derselben Richtung rotieren.
Das ablegende Mittel sollte imstande sein, sich an die Temperatur des Materials der Häkchen 22 im flüssigen Zustand anzupassen, im wesentlichen einheitlichen Abstand zwischen den Häkchen 22 sowohl in der Maschinenrichtung als auch quer zur Maschinenrichtung zu ergeben und die gewünschte Dichte von Häkchen 22 innerhalb der Gruppe zu erzielen. Ebenso sollte das ablegende Mittel imstande sein, Häkchen mit unterschiedlichen Durchmessern der Basis 26 und Höhen des Schafts 28 herzustellen. Insbesondere erzielt die Druckerwalze 72 für das ablegende Mittel, daß es die Häkchen 22 am Substrat 24 im gewünschten Raster, wie oben diskutiert, (oder in einem anderen Muster) entsprechend dem vorliegenden Herstellungsverfahren ablegt. Der Ausdruck "ablegendes Mittel" bezieht sich auf jede Vorrichtung, welche flüssiges Häkchenmaterial von einer Massenquantität auf das Substrat 24 in einzelnen Häkchen 22 entsprechenden Dosierungen überträgt. Der Ausdruck "Ablegen" meint, Häkchenmaterial von der Massenform zu übertragen und solches Material auf das Substrat 24 in einzelnen Häkchen 22 entsprechenden Einheiten zu dosieren.
Ein geeignetes ablegendes Mittel zum Ablegen von Häkchenmaterial auf das Substrat 24 ist ein Raster einer oder mehrerer Zellen 76 in einer Druckerwalze 72. Wenn hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck "Zelle" auf irgendeine Ausnehmung oder andere Komponente der Druckerwalze 72, welche Häkchenmaterial von einer Quelle auf das Substrat 24 transferiert und dieses Material auf das Substrat 24 in diskreten Einheiten ablegt.
Die an der Oberfläche der Druckerwalze 72 genommene Querschnittsfläche der Zelle 76 stimmt im allgemeinen mit der Form der Aufstandsfläche der Basis 26 des Häkchens 22 überein. Der Querschnitt der Zelle 76 sollte annähernd gleich dem gewünschten Querschnitt der Basis 26 sein. Die Tiefe der Zelle 76 bestimmt zum Teil die Längsdimension des Häkchens 22, insbesondere die lotrechte Distanz von der Basis 26 zum Punkt oder Segment der höchsten Erhebung. Wenn die Tiefe der Zelle 76 auf mehr als annähernd 70% des Durchmessers der Zelle 76 ansteigt, bleibt jedoch die Längsdimension des Häkchens 22 im allgemeinen konstant. Dies deshalb, da nicht alles flüssige Häkchenmaterial aus der Zelle 76 herausgezogen und am Substrat 24 abgelegt wird. Zufolge der Oberflächenspannung und Viskosität des flüssigen Häkchenmaterials wird etwas davon in der Zelle 76 verbleiben und nicht auf das Substrat 24 transferiert werden.
Für das hierin beschriebene Ausführungsbeispiel ist eine blinde,im allgemeinen zylindrisch geformte Zelle 76 mit einer Tiefe zwischen etwa 50 bis etwa 70% des Durchmessers adäquat. Falls erwünscht kann die Zelle 76 in der Gestalt etwas stumpfartig-konisch zugespitzt sein, um sich an konventionelle Herstellungsverfahren, wie z.B. chemisches Ätzen, anzupassen.
Bei stumpfartig-konischer Form sollte der eingeschlossene Winkel der Zuspitzung der Zelle 76 nicht mehr als etwa 45º betragen, um die bevorzugte Zuspitzung des Schafts 28 herzustellen und die Basis zu den oben diskutierten Verhältnissen der höchsten Erhebung zu strecken. Wenn die Zuspitzung der Zelle 76 einen größeren eingeschlossenen Winkel aufweist, kann sich ein Häkchen 22 mit zuviel Zuspitzung ergeben. Wenn der eingeschlossene Winkel zu klein ist, oder die Zelle 76 zylindrisch ist, kann sich ein Schaft 28 von im allgemeinen einheitlichem Querschnitt ergeben und dadurch Zonen von höherer Beanspruchung aufweisen. Für das hierin beschriebene Ausführungsbeispiel erzeugt eine Zelle 76 mit einem eingeschlossenen Winkel von etwa 45º, einem Durchmesser an der Walzenperipherie von etwa 0.89 Millimeter bis etwa 1.22 Millimeter (0.035 bis 0.048 Inch) und einer Tiefe im Bereich von etwa 0.25 Millimeter bis etwa 0.51 Millimeter (0.01 bis 0.02 Inch) ein geeignetes Häkchen 22.
Die Druckerwalze 72 und die Stützwalze 74 sollten, koinzidierend mit der die Mittellinien der Walzen verbindenden Linie, komprimiert werden, um den Klebstoff aus den Zellen 76 in der Druckerwalze 72 auf das Substrat 24 zu pressen und um ausreichenden Reibungseingriff zu erzielen, um die gegenüberliegende Walze anzutreiben, wenn sie nicht von außen angetrieben wird. Die Stützwalze 74 sollte ziemlich weicher und anschmiegsamer als die Druckerwalze 72 sein, um ein Polstern des Häkchenmaterials zu ergeben, wenn es von der Druckerwalze 72 am Substrat 24 abgelegt wird. Eine Stützwalze 74 mit einer Gummibeschichtung mit einer Durometerhärte Shore A von etwa 40 bis etwa 60 ist geeignet.
Die Temperatur der Druckerwalze 72 ist nicht wesentlich, jedoch sollte die Druckerwalze 72 erwärmt werden, um ein Verfestigen der Häkchen 22 während des Transfers von der Quelle bis zum Ablegen am Substrat 24 zu verhindern. Im allgemeinen ist eine Temperatur der Oberfläche der Druckerwalze 72 nahe der Temperatur der Materialquelle erwünscht. Eine Temperatur der Druckerwalze 72 von etwa 197ºC ist als gut arbeitend befunden worden.
Es sollte erkannt werden, daß eine Kühlwalze erforderlich sein kann, wenn das Substrat 24 nachteilig durch die Wärme, welche vom Häkchenmaterial abgegeben wird, beeinträchtigt wird. Wenn eine Kühlwalze erwünscht ist, kann sie unter Verwendung von dem Fachmann auf dem Gebiet gut bekannten Mitteln in die Stützwalze 74 eingebaut werden. Diese Anordnung ist oft erforderlich, wenn ein Polypropylen-, Polyethylen- oder anderes Polyolefin-Substrat 24 verwendet wird.
Das zur Formung der einzelnen Häkchen 22 verwendete Material muß in einer Quelle gehalten werden, welche für die genaue Temperatur sorgt, um die Häkchen 22 auf das Substrat 24 auf zubringen. In der Regel ist eine Temperatur, welche gering über dem Schmelzpunkt des Materials liegt, erwünscht. Das Material wird als am oder über dem "Schmelzpunkt" erachtet, wenn das Material teilweise oder zur Gänze im flüssigen Zustand ist.
Wenn die Quelle des Häkchenmaterials auf einer zu hohen Temperatur gehalten wird, kann das Häkchenmaterial nicht viskos genug sein und kann ergreifende Mittel 30 erzeugen, welche seitlich an die in der Maschinenrichtung benachbarten Häkchen 22 anbinden. Wenn die Materialtemperatur sehr heiß ist, wird das Häkchen 22 zu einer kleinen, ziemlich halbkugelförmigen Pfütze zusammenfließen und ein ergreifendes Mittel 30 wird nicht gebildet werden. Umgekehrt, wenn die Temperatur der Quelle zu niedrig ist, kann das Häkchenmaterial nicht von der Quelle zum Mittel zum Ablegen des Materials transferiert werden oder es kann, darauffolgend vom ablegenden Mittel nicht genau im gewünschten Raster oder Muster auf das Substrat transferiert werden. Die Quelle des Materials sollte dem Material ebenso ein im allgemeinen quer zur Maschinenrichtung einheitliches Temperaturprofil verleihen, mit den Mitteln zum Ablegen des Klebstoff-Materials auf das Substrat 24 in Kommunikation sein und leicht nachgefüllt oder aufgefüllt werden, wenn das Häkchenmaterial weniger wird.
Eine geeignete Quelle ist eine Wanne 80, im wesentlichen koextensiv mit jenem Abschnitt der Maschinendimension der Druckerwalze 72, welcher Zellen 76 hat und dazu benachbart ist. Die Wanne 80 hat einen Boden mit geschlossenem Ende, eine Außenseite und Stirnseiten. Die Oberseite kann, je nach Wunsch, offen oder geschlossen sein. Die Innenseite der Wanne 80 ist offen, um dem flüssigen Material darin zu gestatten, um mit dem Umfang der Druckerrolle 72 ungehindert in Berührung zu kommen und mit jedem anderen gewünschten Mittel zum Ablegen des thermisch empfindlichen Materials auf das Substrat 24 zu kommunizieren.
Die Quelle ist von außen durch bekannte Mittel (nicht gezeigt) erwärmt, um das Häkchenmaterial in einem flüssigen Zustand und auf der genauen Temperatur zu halten. Die bevorzugte Temperatur ist über dem Schmelzpunkt, aber unter jener, bei welcher ein signifikanter Verlust an Viskoelastizität eintritt. Falls erwünscht, kann das flüssige Material in der Wanne 80 gemischt oder im Kreislauf umgepumpt werden, um Homogenität und eine gleichmäßigere Temperaturverteilung zu fördern.
Über dem Boden der Wanne 80 angeordnet ist ein Abstreichmesser 82, welches die Menge an Häkchenmaterial, welches auf die Druckerwalze 72 aufgebracht wird, steuert. Das Abstreichmesser 82 und die Wanne 80 werden stationär gehalten, wenn die Druckerwalze 72 rotiert wird, wobei dem Abstreichmesser 82 gestattet wird, den Umfang der Walze 72 zu bestreichen und jedes Häkchenmaterial, welches nicht innerhalb der einzelnen Zellen 76 angeordnet ist, von der Walze 72 zu kratzen, und solchem Material das Recycling zu gestatten. Diese Anordnung erlaubt Häkchenmaterial, von den Zellen 76 im gewünschten Raster entsprechend der Geometrie der Zellen 76 an der Umfangsoberfläche der Druckerwalze 72 auf das Substrat 24 abgelegt zu werden. Wie in Figur 4 zu sehen, ist das Abstreichmesser 82 vorzugsweise in der Horizontalebene, insbesondere am Horizontalscheitel der Druckerwalze 72, welcher Scheitel vom Punkt des Spalts 70 stromaufwärts gelegen ist, angeordnet Nach dem Ablegen auf das Substrat 24 werden die 22 von der Druckerwalze 72 und dem ablegenden Mittel 76 getrennt. Falls erwünscht kann das Trennen als ein gesonderter dafür bestimmter Schritt im Verfahren durch Verwenden eines trennenden Mittels 78 zum Trennen der Häkchen 22 in das ergreifende Mittel 30 des Befestigungssystems 20 und eine Kuppe ausgeführt werden. Wenn hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck "Kuppe" auf jedes Material, welches vom Häkchen 22 getrennt ist und welches nicht einen Teil des Befestigungssystems 20 bildet. In Abhängigkeit von der Einstellung der verschiedenen Parameter, wie z.B. dem Winkel zwischen dem Substrat 24 und dem ablegenden Mittel 76, der Geschwindigkeitsdifferenz, der Viskosität des erhitzten, thermisch empfindlichen Materials, der Zelle 76 etc., muß jedoch ein ausgewiesener und gesonderter Trennschritt nicht erforderlich sein. Das Trennen kann natürlicherweise als eine Funktion dessen, daß das Substrat 24 vom Punkt des Ablegens weg transportiert wird, eintreten.
Falls verwendet sollte das trennende Mittel 78 einstellbar sein, um verschiedene Größen von Häkchen 22 und Quervorsprüngen 38 des ergreifenden Mittels 30 zu ergeben und ebenso Einheitlichkeit der Gruppe quer zur Maschinenrichtung zu erzielen. Der Ausdruck "trennendes Mittel" bezieht sich auf jede Vorrichtung oder jeden Bestandteil, der die Kuppe vom Befestigungssystem 20 der Länge nach trennt. Der Ausdruck "Trennen" bezieht sich auf den Akt des Abtrennens der Kuppe vom Befestigungssystem 20, wie oben beschrieben. Ebenso sollte das trennende Mittel 78 rein sein und sollte nicht rosten, oxidieren oder den Häkchen 22 Korrosionen und Verunreinigungen (wie z.B. Kuppenmaterial) auferlegen. Ein geeignetes trennendes Mittel ist ein Draht 78, welcher im allgemeinen parallel zur Mittellinie der Walzen 72 und 74 angeordnet ist und vom Substrat 24 in einem Abstand angeordnet ist, welcher ziemlich größer als der lotrechte Abstand von der höchsten Erhebung des verfestigten Häkchens 22 zum Substrat 24 ist.
Vorzugsweise ist der Draht 78 elektrisch erhitzt, um ein Ansammeln des geschmolzenen Häkchenmaterials am trennenden Mittel 78, ein Eintreten irgendeines Abkühlens der Häkchen 22, was zwischen dem Zeitpunkt, wenn das Häkchenmaterial die erhitzte Quelle verläßt, und dem Trennen eintritt, zu verhindern und um seitliches Dehnen des ergreifenden Mittels 30 zu fördern. Das Erwärmen des trennenden Mittels 78 sollte ebenso eine einheitliche Temperaturverteilung quer zur Maschinenrichtung ergeben, sodaß eine Gruppe von Häkchen 22 mit im wesentlichen einheitlicher Geometrie erzeugt wird.
Wenn die Temperatur des Häkchenmaterials ansteigt, kann im allgemeinen eine relativ kühlere Temperatur des trennenden Mittels des Hitzdrahtes 78, vorgesehen werden. Wenn die Geschwindigkeit des Substrats 24 abnimmt, tritt ebenso eine weniger häufige Abkühlung des Hitzdrahtes 78 ein, wenn jedes Häkchen 22 und jede Kuppe getrennt werden, was einen Hitzdraht 78 mit relativ geringerer Wattzahl bei denselben Temperaturen ausführbarer macht. Es sollte bemerkt werden, daß, wenn die Temperatur des Hitzdrahtes 78 angehoben wird, sich ein Häkchen 22 mit einer im allgemeinen kürzeren Länge des Schafts 28 ergeben wird. Umgekehrt werden die Länge des Schafts 28 und die Querdimension des ergreifenden Mittels 30 im umgekehrten Verhältnis angehoben werden, wenn die Temperatur des Hitzdrahtes 78 abgesenkt wird. Es ist nicht erforderlich, daß das trennende Mittel 78 das Häkchen 22 unmittelbar berührt, damit ein Abtrennen eintritt. Das Häkchen 22 kann durch die strahlende Hitze, welche vom trennenden Mittel 78 abgegeben wird, abgetrennt werden.
Für das hierin beschriebene Ausführungsbeispiel ist ein Nickel-Chrom-Draht 78 mit rundem Querschnitt, mit einem Durchmesser von 0.51 Millimeter (0.02 Inch), welcher auf eine Temperatur von etwa 343ºC bis etwa 416ºC erhitzt wurde, als geeignet befunden worden. Es wird augenscheinlich sein, daß ein Messer, Laserschneide- oder anderes trennendes Mittel 78 zur Substituierung des oben beschriebenen Hitzdrahtes 78 verwendet werden kann.
Es ist wesentlich, daß das trennende Mittel 78 an einer Position angeordnet ist, welches ein Eintreten des Dehnens des Häkchenmaterials erlaubt, bevor das Häkchen 22 von der Kuppe getrennt wird. Wenn das trennende Mittel 78 von der Ebene des Substrats 24 zu weit weg angeordnet ist, wird das Häkchenmaterial unterhalb des trennenden Mittels 78 durchgehen und nicht davon erfaßt werden, wobei ein sehr langes ergreifendes Mittel 30 gebildet wird, welches nicht genau vom Substrat 24 oder den benachbarten Häkchen 22 beabstandet sein wird. Umgekehrt, wenn das trennende Mittel 78 zu nahe zur Ebene des Substrats 24 angeordnet ist, wird das trennende Mittel 78 den Schaft 28 stauchen und ein ergreifendes Mittel 30 kann nicht geformt werden.
Ein trennendes Mittel 78 in Form eines Hitzdrahtes 78, welcher annähernd 14 Millimeter bis 22 Millimeter (0.56 bis 0.88 Inch), vorzugsweise etwa 18 Millimeter (0.72 Inch), in der Maschinenrichtung vom Punkt des Spalts 70, annähernd 4.8 Millimeter bis 7.9 Millimeter (0.19 bis 0.31 Inch), radial auswärts von der Stützwalze 74 und annähernd 1.5 Millimeter bis annähernd 4.8 Millimeter (0.06 bis 0.19 Inch) radial auswärts von der Druckerwalze 72 angeordnet ist, ist adäquat für das hierin geoffenbarte Herstellungsverfahren positioniert.
Beim Betrieb wird das Substrat 24 in einer ersten Richtung in bezug zum ablegenden Mittel 76 transportiert. Insbesondere wird das Substrat 24 durch den Spalt 70, vorzugsweise gezogen durch eine Aufnahmewalze (nicht gezeigt), transportiert. Dies erzielt eine reine Zone des Substrats 24 für kontinuierliches Ablegen von Häkchen 22 und entfernt die Abschnitte des Substrats 24 mit darauf abgelegten Häkchen 22. Die Richtung, welche im allgemeinen parallel zur Transporthauptrichtung des Substrats 24 ist, wenn es durch den Spalt 70 durchgeht, wird als die "Maschinenrichtung" bezug genommen. Die Maschinenrichtung, wie durch den Pfeil 75 in Figur 2 angegeben, ist im allgemeinen orthogonal zur Mittellinie der Druckerwalze 72 und der Stützwalze 74. Die im allgemeinen zur Maschinenrichtung orthogonale und zur Ebene des Substrats 24 parallele Richtung wird als "quer zur Maschinenrichtung" bezeichnet. Die "Ebene des Spalts" ist die Ebene mit einer Linie koinzident mit dem Spalt und Tangente zur Druckerwalze 72 und zur Stützwalze 74.
Nach Ablegen von Häkchenmaterial von der Zelle 76 auf das Substrat 24 setzen die Walzen 72 und 74 fort, in den Richtungen zu rotieren, welche durch die Pfeile 75 in Figur 2 angegeben sind. Dies ergibt einen Zeitraum von relativem Versetzen zwischen dem transportierten Substrat 24 und den Zellen 76, während welchen Zeitraumes (vor dem Trennen) das Häkchenmaterial das Substrat 24 und die Druckerwalze 72 überbrückt. Wenn sich Relativ- Versetzung fortsetzt, wird das Häkchenmaterial gestreckt, bis ein Abtrennen eintritt und das Häkchen 22 von der Zelle 76 der Drukkerwalze 72 getrennt ist. Wenn hierin verwendet meint der Ausdruck "Strecken", in linearer Dimension anzuheben, wobei mindestens ein Teil dieses Anstiegs für die Dauer des Befestigungssystems 20 im wesentlichen permanent wird.
Wie oben diskutiert, kann es ebenso erforderlich sein, als Teil des Verfahrens, welches das ergreifende Mittel 30 bildet, die einzelnen Häkchen 22 von der Druckerwalze 72 zu trennen. Wenn abgetrennt, ist ein Häkchen 22 der Länge nach in zwei Teile geteilt, in ein distales Ende und ergreifendes Mittel 30, welche mit dem Befestigungssystem 20 verbleiben, und in eine Kuppe (nicht gezeigt), welche mit der Druckerwalze 72 verbleibt und, falls erwünscht, recycliert werden kann. Nach dem Abtrennen der Häkchen 22 von der Kuppe wird dem Befestigungssystem 20 gestattet, vor Kontakt der Häkchen 22 mit anderen Gegenständen zu kühlen. Nach Verfestigung der Häkchen 22 kann, wie erwünscht, das Substrat 24 zu einer Rolle zum Lagern aufgerollt werden.
Das Substrat 24 kann durch den Spalt 70 bei etwa 3 bis etwa 31 Meter pro Minute (10 bis 100 Fuß pro Minute) in der ersten Richtung transportiert werden. Das Substrat 24 kann durch den Spalt 70 bei einer Geschwindigkeit im Bereich von annähernd 25% mehr als bis annähernd 15% weniger als die Umfangsgeschwindigkeit der genannten Druckerwalze 72 durchgezogen werden, was eine um 25% positive Geschwindigkeitsdifferenz bis um 15% negative Geschwindigkeitsdifferenz ergibt. Vorzugsweise gibt es eine positive Geschwindigkeitsdifferenz von mindestens 2%. Demnach ist, wenn die Vorrichtung von Figur 2 verwendet wird, die Geschwindigkeit des transportierten Substrats 24 um mindestens etwa 2% größer als die Oberflächengeschwindigkeit der Druckerwalze 72.
Die Befestigungscharakteristika, insbesondere die Scherfestigkeit, des Befestigungssystems 20 oder eines einzelnen Häkchens 22 können ebenso vom eingeschlossenen Winkel β beeinflußt werden, welcher zwischen zwei Richtungen gebildet ist, welche in die dynamischen Schritte dieses Verfahrens eingebunden sind, wobei die erste Richtung die Hauptrichtung des Transports des Substrats 24 ist und die zweite Richtung die Richtung ist, in welcher das erhitzte, thermisch empfindliche Material auf das transportierte Substrat 24 aufgebracht wird. Ein besonderer eingeschlossener Winkel γ ergibt sich, wenn die beschriebene Vorrichtung mit Druckerwalze 72, Stützwalze 74 und Spalt 70 als das ablegende Mittel 76 zum Ablegen erhitzten, thermisch empfindlichen Materials auf das transportierte Substrat 24 verwendet wird. Es wird für einen Fachmann auf dem Gebiet klar sein, daß, wenn diese Vorrichtung verwendet wird, um das erhitzte, thermisch empfindliche Material auf das Substrat 24 abzulegen, der eingeschlossene Winkel γ zum Zeitpunkt des Ablegens annähernd 90º sein wird, wenn die erste Richtung des Transports des Substrats 24 durch den Spalt 70 allgemein orthogonal zur zweiten Richtung ist, in welcher das erhitzte, thermisch empfindliche Material von einer Zelle 76 in der Peripherie der Druckerwalze 72 extrahiert wird.
Wie zuvor festgestellt, kann das Substrat 24 von der Ebene des Spalts 70 der Druckerwalze 72 in einem bestimmten Winkel γ weggezogen werden, welcher Winkel γ spitz ist in bezug zur Ebene des Spalts 70 und stumpf in bezug zur Richtung des Ablegens des erhitzten, thermisch empfindlichen Materials auf das transportierte Substrat 24. Wenn der eingeschlossene Winkel γ (zwischen der Transportrichtung der Bahn nach dem Verlassen des Spalts 70 und der Ebene des Spalts 70), oder, allgemeiner, der eingeschlossene Winkel β (zwischen der ersten Richtung des transportierten Substrat 24 und der zweiten Richtung des Ablegens des erhitzten, thermisch empfindlichen Materials) auf das transportierte Substrat 24 abnimmt, ergibt sich in der Regel ein Befestigungssystem 20 mit relativ höherer Scherfestigkeit, wie in den Figuren nachstehend illustriert und hiernach detaillierter erörtert ist.
Diese Beziehung trifft im allgemeinen zu, ungeachtet der relativen Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem transportierten Substrat 24 und dem Mittel 76 zum Ablegen erhitzten, thermisch empfindlichen Materials auf das transportierte Substrat 24. Diese Beziehung trifft ebenso auf sowohl positive Geschwindigkeitsdifferenzen als auch negative Geschwindigkeitsdifferenzen zu. Ein Verfahren, bei welchem das transportierte Substrat 24 in bezug zur Richtung des Ablegens des erhitzten, thermisch empfindlichen Materials auf das transportierte Substrat in einem stumpfen Winkel β von etwa 100º bis etwa 110º und vor allem, bei welchem das transportierte Substrat 24 von der Ebene des Spalts 70 in einem eingeschlossenen Winkel γ von etwa 5 bis etwa 40º weggezogen wird, ist als gut arbeitend befunden worden.
Unter Bezug auf Figur 3 ist ersichtlich, daß allgemein, wenn die positive Geschwindigkeitsdifferenz größer wird, der eingeschlossene Winkel α der Häkchen 22 in Bezug zum Substrat 24 abnimmt, und demnach die Häkchen 22 mehr Querausrichtung erhalten und mehr nahezu parallel zur Ebene des Substrats 24 ausgerichtet werden. Diese Beziehung trifft zu und ist im wesentlichen linear für zwei ausgewählte Winkel γ von 15º und 35º, welche zwischen der Ebene des Spalts 70 und der Linie, durch welche das Substrat 24 vom Spalt 70 weggezogen wird, eingeschlossen sind, und umreißt den Bereich von einer negativen 11%-igen Geschwindigkeitsdifferenz zu einer positiven 16%-igen Geschwindigkeitsdifferenz. Unter Bezug auf Figur 4 wird die Scherfestigkeit eines Probestückes des mechanischen Befestigungssystems 20 in Gramm Kraft eines Probestücks des Befestigungssystems 20 mit einer Fläche von etwa 4,84 Quadratzentimeter (0.75 Quadrat-Inch) gemessen. Diese Probenstückgröße wurde ausgewählt, da sie groß genug ist, um eine repräsentative Bewertung des Probestücks zu erzielen, und da sie typisch für die in der zuvor erwähnten Anwendung verwendeten Größen ist. Die Scherfestigkeit wird unter Verwendung des zuvor erwähnten Materials Modell 16110, welches von der Guilford Loop Corporation verkauft wird, als eine aufnehmende Oberfläche getestet. Die Scherkraft kann durch Ziehen in gegenüberliegenden Richtungen eines fixierten Befestigungssystems 20 unter Zug und einer aufnehmenden Oberfläche gemessen werden, welche Richtungen im allgemeinen parallel zu den Ebenen des jeweiligen Substrats 24 und der Ebene der aufnehmenden Oberfläche sind. Während der Messung ist der eingeschlossene Winkel α der Häkchen 22 allgemein in derselben Richtung ausgerichtet, in welcher das Substrat 24 von der Zugmaschine (das Häkchen 22 von Figur 1 wird zur Rechten gezogen) gezogen wird. Das Verfahren, welches verwendet wird, um den Widerstand eines Befestigungssystems 20 gegenüber Scherkräften zu bestimmen, ist vollständiger im US-Patent Nr.4,699,622, welches am 13.Oktober 1987 an Toussant et al., ausgegeben worden ist, erläutert, welches Patent hierin durch Bezugnahme für den Zweck des Beschreibens einer geeigneten Technik zur Messung von Scherkräften aufgenommen ist.
Gemäß Figur 4 ist zu sehen, daß die Scherfestigkeit des Befestigungssystems 20 mit dem eingeschlossenen Winkel α der Schäfte 28 der Häkchen 22, und demnach mit der Geschwindigkeitsdifferenz durch die Beziehung, welche von Figur 3 dargestellt wird, zusammenhängt. Wie von Figur 4 dargestellt, ist es bevorzugt, daß der Winkel α zwischen den Schäften 28 und dem Substrat 24 weniger als etwa 70º, und vorzugsweise weniger als etwa 65º, ist, um eine Scherfestigkeit von mindestens etwa 100 Gramm pro 4,8 Quadratzentimeter aufrechtzuerhalten, da ersichtlich ist, daß die Scherfestigkeit schnell abfällt, wenn die Schäfte 28 in Bezug auf das Substrat lotrechter als etwa 65-70º ausgerichtet werden. Ebenso ist aus Figur 4 ersichtlich, daß für alle aufgelisteten Werte eingeschlossener Schaftwinkel o größere Scherfestigkeiten erhalten werden, wenn das Substrat 24 von der Ebene des Spalts 70 in einem 15-grädigen Winkel γ denn im größeren Winkel γ von 35º weggezogen wird.
Aus Figur 4 ist ersichtlich, daß es allgemein wünschenswert ist, den zwischen dem Schaft 28 des Häkchens 22 und dem Substrat 24 eingeschlossenen Winkel α geringer als 70º zu halten. Insbesondere ist ein eingeschlossener Winkel α von etwa 20º bis etwa 65º erwünscht. Diese Beziehung wiederum trifft für beide der Winkel γ, welche zwischen der Ebene des Spalts 70 und der Linie, durch welche das Substrat 24 nach dem Verlassen des Spalts 70 gezogen wird, eingeschlossen sind, zu.
Figur 5 illustriert die Beziehung zwischen der Geschwindigkeitsdifferenz der transportierten Bahn 24 und der Scherfestigkeit des mechanischen Befestigungssystems 20, welches durch eine derartige Geschwindigkeitsdifferenz erzeugt wird. Sowohl positive wie negative Geschwindigkeitsdifferenzen sind in dieser Figur illustriert. Jedoch illustriert allgemein Figur 5, daß eine positive Geschwindigkeitsdifferenz von etwa 2 bis etwa 16% wünschenswert ist. Diese Beziehung trifft wieder für beide der geoffenbarten Winkel γ, welche zwischen der Ebene des Spalts 70 und der Linie, durch welche das transportierte Substrat 24 nach dem Verlassen des Spalts 70 gezogen wird, eingeschlossen sind, zu.
Ein anderer Faktor, welcher von einem Fachmann in Erwägung zu ziehen ist, ist der Krümmungsradius der Druckerwalze 72 und dessen Beziehung zur Geschwindigkeitsdifferenz und dem Winkel γ zwischen dem Substrat 24 und der Ebene des Spalts 70. Wenn der Krümmungsradius der Druckerwalze 72 abnimmt, werden die Kuppe und der Schaft 28 des Häkchens 22, das geformt wird, vom Substrat 24 in einem Winkel weggezogen, welcher in der Nachbarschaft des Spalts 70 nahezu orthogonal zur Ebene des Spalts 70 ist. Nach Verfestigung wird solch ein Häkchen 22 in der Regel einen relativ größeren eingeschlossenen Winkel α als ein Häkchen 22 aufweisen, welches unter Bedingungen hergestellt worden ist, welche ähnlich sind, mit Ausnahme für die Verwendung eines größeren Krümmungsradius der Druckerwalze 72.
Um ein Auftreten einer Abnahme in der Scherfestigkeit zu verhindern, wenn, basierend auf der Beziehung von Figur 4, der Krümmungsradius der Druckerwalze 72 abnimmt, sollten demnach ebenso eines oder beides, die Geschwindigkeitsdifferenz und der zwischen transportiertem Substrat 24 und der Ebene des Spalts 70 eingeschlossene Winkel γ, vermindert werden. Wenn der Krümmungsradius der Druckerwalze 72 ansteigt oder abnimmt, ohne korrespondierende Kompensation für die Geschwindigkeitsdifferenz oder den eingeschlossenen Winkel γ, muß der Winkel α des Häkchens 22, und demnach die Scherfestigkeit 20 des Befestigungssystems 20, nicht die Scherfestigkeit aufweisen, welche für die Applikation erforderlich ist. Insbesondere, wenn die Geschwindigkeitsdifferenz und der eingeschlossene Winkel γ nicht auf den Krümmungsradius der Druckerwalze 72 abgestimmt sind, kann die Kuppe des Häkchens 22 zu orthogonal in bezug auf das Substrat 24 ausgerichtet sein und nach Verfestigung wird der eingeschlossene Winkel α des Häkchens 22 größer als erwünscht sein, was zu einem Befestigungssystem 20 von geringerer Scherfestigkeit, als erwünscht ist, führt.
Um ein verbessertes Befestigungssystem 20 gemäß der vorliegenden Erfindung zu erzielen, ist es demnach wesentlich, mit der Vorrichtung, welche zur Herstellung des Befestigungssystems 20 verwendet wird, ein Mittel vorzusehen, um den diskreten Mengen von abgelegtem, thermisch empfindlichem Material eine Vektorausrichtung zu verleihen, welche nicht orthogonal (in jeder Richtung mehr als etwa 10º von der Achse weg) zur Ebene des Substrats 24 an der Basis 26 des Häckchens 22 ist. Wenn die Vorrichtung von Figur 2 verwendet wird, inkludieren zwei Mittel, um den diskreten Ablagen von thermisch empfindlichem Material eine zum Substrat 24 nicht-orthogonale Vektorausrichtung zu verleihen, die zuvor erwähnte Geschwindigkeitsdifferenz und den spitzen Winkel γ zwischen der Ebene des Spalts 70 und dem transportierten Substrat 24.

BEISPIELE

Nachstehend sind vier illustrative, nicht-beschränkende Beispiele angegeben, wie die verschiedenen Parameter des Herstellungsverfahrens kombiniert, variiert, konstant gehalten und verwendet werden können, um wiederbefestigbare Befestigungssysteme 20 mit einer gewünschten Struktur, Geometrie oder Scherfestigkeit herzustellen. Ein repräsentatives Häkchen 22 für das Befestigungssystem 20 eines jeden Beispiels ist in den Figuren 6A bis 9B gezeigt.
Als erstes werden die Parameter, welche für alle vier Beispiele konstant gehalten sind, betrachtet, wobei jedes der folgenden Beispiele den zuvor erwähnten Bostik-Polyester-7199-Aufschmelzklebstoff verwendet. Der Klebstoff wird bei einer Temperatur von etwa 179 bis 181ºC (355 - 358ºF) gehalten. Dieser Klebstoff wird auf ein 0.13 - 0.18 Millimeter (0.005-0.007 Inch) dikkes gebleichtes Kraftpapier-Substrat 24 abgelegt, welches bei einer konstanten Geschwindigkeit von etwa 6.31 Meter pro Minute (20.7 Fuß pro Minute) transportiert wird.
Die zum Ablegen des erhitzten, thermisch empfindlichen Materials ausgewählte Vorrichtung ist ähnlich jener von Figur 2 und weist eine Druckerwalze 72 von annähernd 16 Zentimeter (6.3 Inch) Durchmesser und eine Stützwalze 74 von annähernd 15.2 Zentimeter (6.0 Inch) Durchmesser auf. Die Druckerwalze 72 weist einen Raster von blinden stumpf- konischen Zellen 76 auf, jede etwa 1.0 Millimeter (0.040 Inch) im Durchmesser an der Peripherie der Druckerwalze 72, etwa 0.46 Millimeter (0.018 Inch) tief und in einer Matrix von etwa 75 Zellen pro Quadratzentimeter (484 Zellen pro Quadrat-Inch) angeordnet.
Jedes Beispiel schließt ein trennendes Mittel 78, insbesondere einen Hitzdraht 78, mit 0.76 Millimeter (0.030 Inch) Durchmesser von etwa 61 Zentimeter (24 Inch) Länge ein. Der Hitzdraht 78 ist für jedes Beispiel horizontal angeordnet, etwa 5.1 Millimeter (0.2 Inch) von der Druckerwalze 72 und etwa 22.9 Millimeter (0.9 Inch) von der Stützwalze 74. Der Hitzdraht 78 wird elektrisch erhitzt.
Wenn man als nächstes die Parameter, welche über die Beispiele variieren, erwägt, wird die elektrische Energie, welche auf den Hitzdraht 78 aufgebracht wird, gemäß der Distanz vom Hitzdraht 74 zum Substrat 24 und der Geschwindigkeit der Druckerwalze 72 eingestellt, um dem Kühlen Rechnung zu tragen, was zwischen der Peripherie des Hitzdrahts 78 und den Oberflächen der Häkchen 22, welche gemäß den verschiedenen Beispielen hergestellt worden sind, eintritt. Der Winkel β zwischen dem ablegenden Mittel 76 und dem Substrat 24 wird variiert, um den Effekt zweier unterschiedlicher Winkel β zu zeigen. Insbesondere verwenden die Beispiele Winkel γ von 15º und 35º zwischen dem transportierten Substrat 24 und der Ebene des Spalts 70. Ebenso wurde die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem ablegenden Mittel 76 und dem transportierten Substrat 24 variiert und inkludiert sowohl positive wie negative Geschwindigkeitsdifferenzen. Für jedes Beispiel wird entweder die Geschwindigkeitsdifferenz konstant gehalten und der Winkel γ eingestellt oder vice versa, sodaß im selben Beispiel nicht beide Parameter eingestellt werden.

BEISPIEL I

Unter Bezug auf die Figuren 6A und 6B, wird das Häkchen 22 von Figur 6A gemäß den Parametern von Tabelle IA hergestellt und das Häkchen 22 von Figur 63 wird gemäß den Parametern von Tabelle IB hergestellt. Beide Häkchen werden mit einer positiven 2%-igen Geschwindigkeitsdifferenz hergestellt, variieren aber den zwischen der Ebene des Spalts 70 und dem transportierten Substrat 24 eingeschlossenen Winkel γ von einem spitzen Winkel von 15º zu einem spitzen Winkel von 35º Ansonsten sind die Parameter, welche im Verfahren des Herstellens der Häkchen von den Figuren 6A und 6B verwendet werden, dieselben.
Es kann aus dem unteren Abschnitt der Tabellen IA und IB festgestellt werden, daß in Übereinstimmung mit den Illustrationen der Figuren 4 und 5 das Häkchen 22 mit einem eingeschlossenen Winkel γ von 15º eine Scherfestigkeit von nahezu 35% größer als jene des Häkchens 22 von Figur 63 mit dem eingeschlossenen Winkel γ von 35 º erzielt. Das Häkchen 22 von Figur 63 ist jedoch nahezu 25% größer und hat ein geringeres seitliches Auskragen. Tabelle 1A Tabelle 1B BETRIEBSPARAMETER Geschwindigkeitsdifferenz Winkel γ zwischen der Bahn und der Spaltebene Hitzdraht-Energie (Watt) HÄKCHEN- CHARAKTERISTIK Scherfestigkeit Eingeschlossener Winkel α Maximales seitliches Auskragen 0.025 cm (0.01 Inch) Höhe 0.025 cm (0.01 Inch) Durchmesser des ergreifenden Mittels 0.025 cm (0.001) Inch

BEISPIEL II

Die Figuren 7A und 7B illustrieren die Häkchen, welche gemäß den Parametern der jeweiligen Tabelle IIA und IIB hergestellt worden sind, und beziehen sich auf Häkchen mit einer positiven 6.6%-igen Geschwindigkeitsdifferenz, welche aber den zwischen der Ebene des Spalts 70 und der Richtung des transportierten Substrats 24 eingeschlossenen Winkel γ von etwa 15º auf etwa 35º variieren. Das ergreifende Mittel 30 des Häkchens 22 von Figur 7B weist eine signifikante in sich zurückkehrende Ausrichtung zurück zum Ursprung 36 der Basis 26 auf. Jedoch in Übereinstimmung mit den Figuren 4 und 5 weist das Häkchen 22 von Figur 7A annähernd 7% mehr Scherfestigkeit als das Häkchen 22 von Figur 7B auf. Eine Erklärung für die angehobene Scherfestigkeit der Häkchen 22 von Figur 7 ist, daß die in sich zurückkehrende Ausrichtung des ergreifenden Mittels 30 eine wesentliche Anzahl der Fasern der aufnehmenden Oberfläche daran hindert, vom Befestigungssystem 20 ergriffen zu werden, und demnach ergeben derartige nicht ergriffene Fasern nicht signifikanten Widerstand gegenüber Scherkräften. Tabelle IIA Tabelle IIB BETRIEBSPARAMETER Geschwindigkeitsdifferenz Winkel γ zwischen der Bahn und der Spaltebene Hitzdraht-Energie (Watt) HÄKCHEN- CHARAKTERISTIK Scherfestigkeit Eingeschlossener Winkel α Maximales seitliches Auskragne 0.025 cm (0.01 Inch) Höhe 0.025 cm (0.01 Inch) Durchmesser des ergreifenden Mittels 0.025 cm (0.01 Inch)

BEISPIEL III

Beispiel III variiert die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen zwei Häkchen, wobei jedes denselben zwischen der Ebene des Spalts 70 und der Ebene des transportierten Substrats 24 eingeschlossenen Winkel γ aufweist. Der konstante Winkel γ für beide Häkchen 22 der Figuren 8A und 8B ist annähernd 350 Das Häkchen 22 von Figur 8A weist eine positive Geschwindigkeitsdifferenz von etwa 16% auf, während das Häkchen von 8B das Häkchen 22 von Figur 63 ist, mit einer positiven 2%-igen Geschwindigkeitsdifferenz. Es wird für einen Fachmann auf dem Gebiet klar sein, daß das ergreifende Mittel 30 des Häkchens 22 von Figur 8A eine sehr große maximale seitliche Auskragung 38 aufweist, nahezu 71% mehr als jene von Figur 83. Das Häkchen 22 von Figur 8A weist ein derartig großes seitliches Auskragen 38 auf, sodaß das Häkchen 22 parallel zur Ebene des Substrats 24 seitlich rutschen kann, während es mit der aufnehmenden Oberfläche in Eingriff ist, vorausgesetzt natürlich, solches Rutschen ist allgemein in einer Linie mit der Profilausrichtung des Häkchens 22.
Ebenso weist das Häkchen 22 von Figur 8A eine um nahezu 10% größere Scherfestigkeit als das Häkchen von Figur 8B auf. Dieses Ergebnis ist in Übereinstimmung mit den Darstellungen der Figuren 3, 4 und 5. Wenn die Geschwindigkeitsdifferenz zunimmt, nimmt per Figur 3 der eingeschlossene Winkel α ab und demnach nimmt per Figur 4 die Scherfestigkeit zu. Wenn die Geschwindigkeitsdifferenz zunimmt, tut dies die Scherfestigkeit per Figur 5 ebenso. Tabelle IIIA Tabelle IIIB BETRIEBSPARAMETER Geschwindigkeitsdifferenz Winkel γ zwischen der Bahn und der Spaltebene Hitzdraht-Energie (Watt) HÄKCHEN-CHARAKTERISTIK Scherfestigkeit Eingeschlossener Winkel α Maximales seitliches Auskragen 0.025 cm (0.01 Inch) Höhe 0,025 cm (0.01 Inch) Durchmesser des ergreifenden Mittels 0.025 cm (0.01 Inch)
Beim Vergleich der Resultate der Beispiele I und III stellt man fest, daß sowohl die höchsten als auch die niedrigsten Scherfestigkeitswerte in den Häkchen von Beispiel I mit der positiven 2%-igen Geschwindigkeitsdifferenz auftreten. Diese Differenz in der Scherfestigkeit legt nahe, daß bei geringeren positiven Geschwindigkeitsdifferenzen das Herstellungsverfahren empfindlicher für Änderungen im zwischen dem Substrat 24 und der Ebene des Spalts 70 eingeschlossenen Winkel γ ist.

BEISPIEL IV

Unter Bezugnahme auf Figur 9A und 9B haben die entsprechend den Parametern dieser Figuren hergestellten Häkchen 22 jeweils eine negative 11%-ige Geschwindigkeitsdifferenz und weisen im wesentlichen reduzierte Scherfestigkeiten im Vergleich zu den Häkchen 22 der vorhergehenden Beispiele auf. Jedoch in Übereinstimmung mit Figur 4 und Figur 5 wies das Häkchen 22 von Figur 9A mit dem zwischen dem transportierten Substrat 24 und der Ebene des Spalts 70 eingeschlossenen Winkel von 150 nahezu 27% mehr Scherfestigkeit als das Häkchen von Figur 93 mit dem zwischen dem transportierten Substrat 24 und der Ebene des Spalts 70 eingeschlossenen Winkel γ von 35º auf. Tabelle IVA Tabelle IVB BETRIEBSPARAMETER Geschwindigkeitsdifferenz Winkel γ zischen der Bahn undmder Spaltebene Hitzdraht-Energie (Watt) HÄKCHEN-CHARAKTERISTIK Scherfestigkeit Eingeschlossener Winkel α Maximales seitliches Auskragen 0.025 cm (0.01 Inch) Höhe 0.025 cm (0.01 Inch) Durchmesser des ergreifenden Mittels 0.025 cm (0.01 Inch)
Es wird für einen Fachmann auf dem Gebiet offensichtlich sein, daß verschiedene andere Modifikationen und Kombinationen der Parameter, welche zuvor beschrieben worden sind, verwendet werden können. Beispielsweise können mehrere Parameter eingestellt werden, einschließlich verschiedenen Hitzdraht-78-Temperaturen, unterschiedlichen Hitzdraht-78-Positionen, und wobei andere Geschwindigkeitsdifferenzen machbar sind. Alle derartigen Kombinationen und Abänderungen liegen innerhalb des Rahmens der folgenden Ansprüche.

Claims

1. Ein Verfahren zum Herstellen eines frei geformten Häkchens eines mechanischen Befestigungssystems, wobei das genannte Verfahren folgende Schritte umfaßt:

Beistellen eines thermisch empfindlichen Materials;

Erhitzen des genannten thermisch empfindlichen Materials auf mindestens den Schmelzpunkt;

Beistellen eines Substrats;

Transportieren des genannten Substrats in einer ersten Richtung;

Beistellen einer ersten Walze, welche adaptiert ist, um um ihre Mittellinie zu rotieren, welche Mittellinie allgemein parallel zur Ebene des genannten Substrats und allgemein lotrecht zur genannten ersten Transportrichtung verläuft;

Beistellen einer Zelle am Umfang der genannten ersten Walze;

Anordnen des genannten thermisch empfindlichen Materials in der genannten Zelle;

Axiales Rotieren der genannten ersten Walze bei einer Geschwindigkeit der Umfangsoberfläche;

Ablegen diskreter Mengen des genannten thermisch empfindlichen Materials von der genannten Zelle auf das genannte transportierte Substrat;

Beistellen einer Stützwalze mit einer Mittellinie allgemein parallel zur genannten Mittellinie der genannten ersten Walze;

Aneinanderlegen der genannten ersten Walze und der genannten Stützwalze, um dazwischen einen Spalt und eine Spaltebene zu definieren;

Transportieren des genannten Substrats durch den genannten Spalt;

Rotieren der genannten ersten Walze und der genannten Stützwalze bei im wesentlichen zueinander unterschiedlichen Geschwindigkeiten der Umfangsoberflächen am genannten Spalt, um dem genannten abgelegten Material eine Vektorausrichtung zu verleihen, welche nicht-orthogonal zum Substrat ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren weiters den Schritt des Ziehens des genannten Substrats weg von der Ebene des genannten Spalts in einem Winkel vorzugsweise von etwa 5 Grad bis etwa 40 Grad umfaßt.

3.Ein Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die genannte erste Geschwindigkeit des genannten transportierten Substrats etwa 25 % größer bis etwa 15 % kleiner als die genannte Umfangsgeschwindigkeit der genannten ersten Walze ist.

4. Ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die diskreten Mengen des genannten thermisch empfindlichen Materials auf das genannte transportierte Substrat auf solch eine Art abgelegt werden, daß während des Ablegens eine positive Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den genannten diskreten Mengen des genannten thermisch empfindlichen Materials und dem genannten transportierten Substrat besteht.

5. Das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren weiters den Schritt des Anhebens der genannten ersten Geschwindigkeit des genannten transportierten Substrats in Bezug auf die genannte Umfangsgeschwindigkeit der genannten ersten Walze umfaßt, sodaß die genannte erste Geschwindigkeit des genannten transportierten Substrats größer ist als die genannte Umfangsgeschwindigkeit der Oberfläche der genannten ersten Walze.

6. Ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches weiters folgende Schritte umfaßt:

Rotieren der genannten ersten Walze und der genannten Stützwalze am genannten Spalt in derselben Richtung;

Anheben der genannten ersten Geschwindigkeit des genannten transportierten Substrats in Bezug auf die genannte Umfangsgeschwindigkeit der genannten ersten Walze, sodaß die genannte erste Geschwindigkeit des genannten transportierten Substrats größer ist als die genannte Umfangsgeschwindigkeit der Oberfläche der genannten ersten Walze; und Transportieren des genannten Substrats durch den genannten Spalt bei einer Oberflächengeschwindigkeit von etwa 2 bis etwa 16 Prozent mehr als die genannte Umfangsgeschwindigkeit der genannten ersten Walze.

7. Ein frei geformtes Häkchen eines mechanischen Befestigungssystems, welches gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt worden ist und welches umfaßt:

einen Schaft, welcher mit dem genannten Substrat an einer Basis verbunden ist, wobei der genannte Schaft ein proximales Ende aufweist, welches an die genannte Basis anschließt und vom genannten Substrat auswärts abragt, wobei der genannte Schaft in Bezug auf das genannte Substrat einen eingeschlossenen Winkel definiert; und ein ergreifendes Mittel, welches mit dem genannten Schaft verbunden ist und welches seitlich über die Peripherie des genannten Schafts hinaus abragt.

8. Ein Häkchen nach Anspruch 7, bei welchem der genannte eingeschlossene Winkel des genannten Schafts zwischen 20 Grad und 70 Grad ist.