DE69331014T2

DE69331014T2 - Haken für flächenhaftverschluss

Info

Publication number: DE69331014T2
Application number: DE69331014T
Authority: DE
Inventors: A. Provost
Original assignee: Velcro Industries BV
Current assignee: Velcro Industries BV
Priority date: 1992-08-20
Filing date: 1993-08-13
Publication date: 2002-06-06
Anticipated expiration: 2013-08-14
Also published as: CA2142281A1; AU5010293A; EP0671892A4; JPH08501462A; EP0671892A1; USRE38652E1; CA2142281C; CN1116513A; JP2880575B2; ES2162824T3; WO1994004053A1; DE69331014D1; MX9305067A; CN1058861C; US5315740A; EP0671892B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen verbesserten Haken für Flächenhaftverschlüsse und insbesondere auf im Pressverfahren hergestellte Kunststoffhaken zur Verwendung mit niedrigflorigen Schlingen. Die Technologie der Flächenhaftverschlüsse ist bereits gut bekannt: Ein Verschluss besteht aus zwei voneinander trennbaren und mit einem Flor versehenen Verschlussbändern, die auf ihrer Oberfläche jeweils einen ineinander greifenden Flor aufweisen, wobei ein Flor aus Schlingenelementen und der andere Flor aus Hakenelementen besteht, die ineinander greifen und dadurch eine lösbare Verbindung herstellen.
Derartige Flächenhaftverschlüsse werden inzwischen in einer Vielzahl von Nutzungsmöglichkeiten eingesetzt, bei denen ein leichtes Öffnen und Schließen erwünscht ist, beispielsweise bei Kleidung, Schuhwerk, Haushaltstextilien, medizinischen Produkten, Befestigungen in Fahrzeugen und vielen anderen industriellen Situationen, in denen eine lösbare oder dauerhafte Verbindung erforderlich ist. Das US-Patent Nr. 3,009,235, das US-Patent Nr. 3,083,737 sowie das US-Patent Nr. 3,154,837 beschreiben verschiedene Formen lösbarer Flächenhaftverschlüsse, die aus synthetischen Polymerfasern wie Nylon bestehen und bei denen traditionelle Textilwebverfahren zum Einsatz kommen. Durch diese Verfahren wird eine textile Basisfläche hergestellt, in welche die Floroberfläche eingewebt wird, die in die gegenüberliegende Fläche eingreifen kann und damit den Verschluss ermöglicht. In jüngster Zeit wurden spezielle Hakenmaterialien im Pressverfahren aus Kunststoff hergestellt, bei denen die Haken bei der Fertigung des Bandes als integrale Bestandteile der Basisfläche entstehen.
Das US-Patent Nr. 3,031,730 beschreibt einen Verschluss, bei dem eine Oberfläche aus kletthakenähnlichen Elementen eine sichere Verbindung mit einer. textilen. Oberfläche eingeht. Die kletthakenähnlichen Elemente sind in Form von gegossenen oder gepressten flexiblen oder kunststoffhakenähnlichen Elementen ausgeführt.
Das US-Patent Nr. 3,760,000 für Menzin beschreibt eine "Hakenöse" mit einer schrägen Oberfläche, die als Mitnehmerfläche zum Herausziehen des, gepressten Hakens aus seinem Formnest wirkt. Die Schaftoberfläche besteht aus zwei flachen Seiten mit gleichen Ausmaßen und einer etwas größeren dritten Seite. Der Querschnitt des Schaftabschnitts ist in der Nähe des Gewebes größer als an der Spitze des Hakens, und die drei flachen Seitenabschnitte des Schafts verlaufen kontinuierlich und in glatten Kurven am Übergang zum und im Hakenabschnitt, wobei der Schaftabschnitt der drei Seiten in derselben kontinuierlichen Ebene liegt wie der entsprechende Kopf des Hakenabschnitts. Das US-Patent Nr. 3,312,583 für Rochlis und das US-Patent Nr. 3,708,833 für Ribich beschreiben weitere Ausführungsformen von Haken mit etwa konischer Form. Das US-Patent Nr. 3,913,183 für Brurnlik beschreibt eine selbstgreifende Vorrichtung, bei der die Greifelemente insbesondere so ausgeführt sind, dass sie selbstständig Fasern und ähnliches auf der gesamten Länge der Fasern ergreifen können.
Das US-Patent Nr. 4,894,060 für Nestegard beschreibt einen Hakenaufbau für eine Wegwerfwindel mit einem verbesserten Hakenverschlussabschnitt. Dabei kommt zur Herausbildung der Haken eine Technologie zum Einsatz, bei der zunächst ein Profil extrudiert und dieses Profil anschließend in einzelne Haken aufgeschnitten wird. Das Nestegard-Patent beansprucht einen Haken von ausreichend kleinen Ausmaßen, um in Eingriff mit kostengünstigen Schlingen kommen zu können, insbesondere mit solchen Schlingen, die nicht durch Webverfahren hergestellt werden. Die Hakenform des Nestegard-Patents unterscheidet sich deutlich von der der vorliegenden Erfindung, und zwar im Verfahren zur Herstellung der Haken, bei dem jeder Haken vor dem Schneidprozess Bestandteil eines kontinuierlichen Profils ist. Die im Nestegard-Patent beschriebenen und beanspruchten Abmessungen sind zur Berechnung eines Verdrängungsvolumens nicht ausreichend.
Das noch neuere US-Patent Nr. 4,984,339 für die Erfinder der vorliegenden Anmeldung beschreibt einen verbesserten Haken mit einem Profil, das durch eine innere, glatt konturierte und in Wesentlichen konkave Fläche sowie durch eine äußere, im Wesentlichen konvexe Fläche definiert ist, wobei sich der Haken in der Breite von seinem stabilen Basisabschnitt bis zu seinem freien Ende glatt und kontinuierlich nach unten verjüngt, so dass der Haken nicht deformiert wird, wenn er eine in den Haken eingreifende Schlinge freigibt, weil eine Scherkraft mit der gewünschten Stärke oder eine geringer als diese einwirkt.
Obwohl sich die Haken entsprechend dieser Patente durch eine Reihe nützlicher Eigenschaften auszeichnen und in eine Vielzahl von Schlingen eingreifen können, weisen sie jedoch ebenso wie andere Haken nach dem Stand der Technik die Einschränkung auf, dass sie im Zusammenhang mit einem sehr niedrigen Schlingenflor mit sehr kurzen Einzelschlingen nicht effektiv funktionieren. Derartige Schlingen sind aber wegen ihrer Dünnheit und ihrer geringen Kosten besonders begehrt. In einigen Fällen werden derartige Schlingen durch Laminierung auf dünne Schichten aus Polyurethanschaum hergestellt, wodurch eine elastische Basisfläche entsteht, so dass die Haken leichter in den Flor eindringen und damit besser von Schlingen umgeben werden können. Im Allgemeinen funktionieren solche Schlingen aber nicht gut im Zusammenhang mit herkömmlichen Hakenstrukturen.
Eine Ausnahme vom oben beschriebenen Phänomen bildet der so genannte Pilzhaken. Pilzhaken werden durch eine Vielzahl von Fertigungsverfahren hergestellt. Details zu diesen Produkttypen finden sich in den US- Patenten Nr. 3,138,841, Nr. 3,770,359, Nr. 4,024,003 und Nr. 4,290,832. Im Allgemeinen umfassen die Fertigungsschritte das Erzeugen eines aufrecht stehenden Filaments aus Polypropylen-Monofilamenten und das Aufschmelzen der Spitze des Monofilaments durch Hitze, wodurch das geschmolzene Polymer "zurückschmilzt" bzw. in einem Tropfen den Stamm hinunterfließt und an der Spitze des Filaments erstarrt, so dass ein pilzförmiger Kopf auf der Spitze des Stamms entsteht. Die Pilzköpfe wirken wie die Haken in herkömmlichen Flächenhaftverschlüssen. Sie verfangen sich in Schlingen und bilden so die Verbindung. Aufgrund ihres geringen Flächenbedarfs, der weiter unten detailliert beschrieben wird, sind Pilzhakenverschlüsse in der Lage, besser in niedrigflorige Schlingen einzugreifen als andere Haken des Haken-und- Schlingen-Typs. Allerdings weisen die Pilzhakenverschlüsse viele Nachteile auf. Sie sind auf den Einsatz von gereckten Polymerfasern beschränkt und weisen damit die für dieses Material typischen Einschränkungen auf, beispielsweise einen relativ geringen thermischen Einsatzbereich. Die Pilzköpfe brechen relativ leicht von ihren Stämmen ab, wodurch derartige Produkte eine sehr eingeschränkte Lebensdauer haben, und die Pilzköpfe haben nicht die Biegemöglichkeit einer Hakenform, so dass die einzige Möglichkeit zur Trennung einer Schlinge vom Pilzkopf darin besteht, entweder die Schlinge oder den Pilzkopf zu beschädigen. Den Experten auf diesem Gebiet sind noch weitere Einschränkungen der Pilzkopfprodukte bekannt.
Wir beabsichtigen nun die Produktion eines Hakens nach dem im US- Patent Nr. 4,794,028 für Fischer beschriebenen Verfahren, bei dem sowohl Größe als auch Form des Hakens besonders für flache Schlingen geeignet sind. Es wurde festgestellt, dass ein hervorragendes und unerwartet gutes Leistungsverhalten solcher Haken in flachen Schlingen möglich ist. Es wurde des Weiteren erkannt, dass die Auswahl eines geeigneten Harzes die Leistungseigenschaften solcher Haken deutlich verbessert. Insbesondere haben wir festgestellt, dass ein Haken mit einem Verdrängungsvolumen (siehe detaillierte Beschreibung weiter unten) von weniger als 9,83 · 10&supmin;&sup5; Kubikzentimeter (6 · 10&supmin;&sup6; Kubikzoll) und einem bevorzugten Verdrängungsvolumen von weniger als 6,55 · 10&supmin;&sup5; Kubikzentimeter (4 · 10&supmin;&sup6; Kubikzoll) außergewöhnlich gute Leistungseigenschaften mit Schlingen der flachsten Ausführungsart aufweist. Als Verdrängungsvolumen wird hierbei das Volumen eines rechtwinkligen Parallelepipeds angenommen, welches das verdrängte Schlingenvolumen beschreibt, wenn ein Haken gerade bis zu dem Punkt in die Schlinge eindringt, an dem die Schlingen anfangen, in den Hohlraum an der Innenseite der Biegung eines Hakens zu fallen, was aus der folgenden Beschreibung noch deutlicher hervorgehen wird.
Der Haken kann die Form entsprechend der Beschreibung im oben erwähnten US-Patent Nr. 4,984,339 aufweisen, das heißt, dass die Hakenkrümmung in einer im Wesentlichen glatten Kurve zunächst vom Stamm nach oben und dann wieder nach unten zur Basisfläche verläuft und in der Hakenspitze endet.
Damit stellt die vorliegende Erfindung ein Kunststoffhakenprodukt für ein Flächenhaftverschlusssystem vor, das Haken aufweist, deren Größe und Form es ermöglichen, in Schlingen eines Schlingenprodukts einzugreifen, wobei das Hakenprodukt aus einer Vielzahl von gepressten Kunststoffhaken in nebeneinander liegenden Reihen besteht sowie von einer gemeinsamen, integral ausgeführten und ebenen Basisfläche ausgeht, wobei jeder einzelne Haken der Vielzahl der Haken besteht aus:
einem Stamm, der an seinem unteren Ende mit der Basisfläche verbunden ist, indem er als integraler Bestandteil der Basisfläche gepresst wird, und der eine Außenseite und eine Innenseite aufweist; und
einer Hakenkrümmung mit einem ersten Ende und einer Hakenspitze, wobei das erste Ende mit dem Stamm verbunden ist, die Krümmung in einer im Wesentlichen glatten Kurve zunächst vom Stamm nach oben und dann wieder nach unten zur Basisfläche verläuft und in der Hakenspitze endet;
wobei der Haken eine Breite, eine Höhe und ein Verdrängungsvolumen hat, wobei das Verdrängungsvolumen dem Volumen eines rechtwinkligen Parallelepipeds mit einer unteren Fläche, einer ersten und einer zweiten seitlichen Fläche, einer ersten und einer zweiten Endfläche und einer oberen Fläche entspricht; die untere Fläche parallel zur Basisfläche und tangential zur Hakenspitze verläuft, die obere Ebene parallel zur Basisfläche und tangential zur Oberkante des Hakens an der Stelle verläuft, wo die Hakenkrümmung ihren maximalen Abstand zur Basisfläche aufweist, die seitlichen Flächen in derselben Ebene liegen wie die Seiten des Hakens; die erste Endfläche senkrecht zur unteren Fläche und an der Stelle verläuft, wo die untere Ebene den Stamm an seiner äußeren Seite überschneidet, die zweite Endfläche senkrecht zur unteren Ebene und tangential zum äußersten Abschnitt der Hakenspitze verläuft; dadurch gekennzeichnet, dass
das Verdrängungsvolumen des gepressten Hakens geringer als 9,83 · 10&supmin;&sup5; Kubikzentimeter (6 · 10&supmin;&sup6; Kubikzoll) ist, so dass der Eingriff in die Schlingen eines Schlingenprodukts erfolgen kann, das eine Florhöhe von ungefähr 1 Millimeter (0,04 Zoll) oder weniger aufweist.
Die Ausführungsformen können die folgenden Merkmale aufweisen. Die Krümmungshöhe kann geringer als 0,03048 cm (0,012 Zoll) sein. Die Dicke des Hakens kann geringer als 0,0254 cm (0,010 Zoll) sein. Der Flächenbedarf des Hakens Kann geringer als 9,68 · 10&supmin;&sup4; Quadratzentimeter (1,5 · 10&supmin;&sup4; Quadratzoll) sein.
Bevorzugterweise weist der Haken ein Profil auf, das durch eine im Wesentlichen konkave innere Fläche und eine im Wesentlichen konvexe äußere Fläche definiert wird. Der Haken besteht aus einem ebenflächigen Basiselement, das untrennbar mit einem sich verjüngenden Basisabschnitt verbunden ist und von ihr ausgeht, um in einer Übergangsregion in einen sich verjüngenden Hakenabschnitt überzugehen, der in der Lage ist, in eine Schlinge einzugreifen, die eine im Wesentlichen senkrecht zum ebenflächigen Basiselement auf den Hakenabschnitt wirkende Kraft ausübt. Der Hakenabschnitt endet in einer Hakenspitze, und die Verjüngung des Hakenabschnitts ist viel geringer als die Verjüngung des Basisabschnitts, so dass die Breite des Hakens vom sich verjüngenden Basisabschnitt bis zum freien Ende kontinuierlich abnimmt, wodurch eine im gespannten Zustand in den Haken eingreifende Schlinge bei einer im Wesentlichen senkrecht zum ebenflächigen Basiselement wirkenden Kraft an einer Stelle in den Haken einschwenkt bzw. einknickt, die neben der äußeren Fläche in der Übergangsregion liegt, wenn sich der Haken unter der angewendeten Kraft verbiegt; und so dass eine in den Haken eingreifende Schlinge beim Einwirken einer im. Wesentlichen parallel zum ebenflächigen Basiselement verlaufenden Scherkraft die Biegekraft über den sich verjüngenden Basisabschnitt zwischen der Einknickstelle und dem ebenflächigen Basisabschnitt überträgt. Der Haken hat eine im Wesentlichen konstante Dicke und einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt.
Die innere Fläche in der Übergangsregion kann einen Winkel gegenüber der Senkrechten zum Basiselement aufweisen, sodass durch diese Ausrichtung eine in den Haken eingreifende Schlinge beim Einwirken einer Scherkraft in Richtung des Basiselements gedrückt wird. Die im Wesentlichen konkave innere Fläche kann eine solche Form aufweisen, dass eine in den Haken eingreifende Schlinge beim Einwirken einer Scherkraft dazu gebracht wird, in etwa an der Knickstelle einzugreifen.
Die Abbildungen haben folgende Bedeutung:
Fig. 1 zeigt den Querschnitt eines. Haken eines herkömmlichen textilen Flächenhaftverschlusssystems.
Fig. 2 zeigt den Haken aus Fig. 1, wenn dieser in eine tiefe Schlingenmatte eines standardmäßigen Schlingenstreifens eines Flächenhaftverschlusses eingreift, wobei die Schlingenhöhe im Verhältnis zur Umkehrhöhe der Hakenkrümmung relativ groß ist.
Fig. 3 zeigt den Haken aus Fig. 1, wenn dieser in eine flache Schlinge eingreift, wobei die Umkehrhöhe der Hakenkrümmung größer ist als die Höhe der Schlingen.
Fig. 4 zeigt den Querschnitt eines gepressten Kunststoffhakens entsprechend der Beschreibung zum Stand der Technik. Fig. 5 zeigt den Haken aus Fig. 4 bei dessen Eingreifen in eine Schlingenmatte eines standardmäßigen Schlingenelements eines Flächenhaftverschlusses, wobei der Haken in eine einzelne Schlinge eingegriffen hat.
Fig. 6 zeigt den Haken aus Fig. 1 sowie das Verdrängungsprofil bzw. den Flächenbedarf, der erforderlich ist, damit der Haken bis zu einer Position in die Schlingenmatte eindringen kann, die mit der Höhe der Schlingen identisch ist.
Fig. 7 zeigt den Querschnitt eines pilzförmigen Hakens sowie dessen Verdrängungsprofil.
Fig. 8 zeigt den Haken, aus Fig. 4 sowie dessen Verdrängungsprofil.
Fig. 9 zeigt das Querschnittsprofil einer Hakenform entsprechend der vorliegenden Erfindung und zeigt außerdem das Verdrängungsprofil für diesen Haken.
Fig. 10 zeigt den Querschnitt des Hakens entsprechend der vorliegenden Erfindung sowie dessen Verdrängungsprofil.
Fig. 11 ist eine dreidimensionale Darstellung des Parallelepipeds, das als Verdrängungsvolumen definiert ist.
Fig. 12 ist ein Diagramm zur Darstellung der Beziehung zwischen der Scherfestigkeit und dem Hakenverdrängungsvolumen für eine flache Schlinge.
Bezugnehmend auf Fig. 1 ist ein Monofilamentstrang (1) in eine Schlingenform gebogen, die an einer Seite der Schlinge aufgeschnitten wird, so dass eine Krümmung (2) eines Hakens entsteht, wobei der Restabschnitt (3) der Monofilamentschlinge von der Hakenendspitze (7) getrennt wird, so dass eine Öffnung(4) entsteht, die groß genug ist, damit die Schlinge (5) eindringen und sich in der Krümmung (2) verhaken kann. In Fig. 6 bezeichnet die Abmessung "A" des Hakens (1) die Länge der Umkehrhöhe bzw. der Höhe der Krümmung, während "B" die Gesamthöhe des Hakens von seiner Basisfläche. (6) bis zum obersten Außenrand der Krümmung (2) bezeichnet. Das Rechteck "C" in Fig. 6 beschreibt den Flächenbedarf des Materials, das in eine Schlingenstruktur eindringt, wenn die Eindringung gerade ausreicht, um die Spitze (7) unter den oberen Rand einer Schlinge zu positionieren. Fig. 2 zeigt was passiert, wenn der Haken(1) versucht, in eine Schlingenmatte einzudringen. Die Spitze des Hakens mit dem Flächenbedarf "C" entsprechend. Fig. 6 drückt die Schlingen (5) zur Seite und dringt weiter in den Schlingenflor ein, bis sie die Basisfläche der Schlinge (8) berührt. Die elastischen Schlingen (5) federn zurück, und einige der Schlingen dringen in den Zwischenraum (4) ein, der durch das Aufschneiden des Monofilaments entstanden ist. Die Krümmung des Hakens erfasst die Schlinge, die sich bereits im Innenraum (9) befindet, der durch das Monofilament gebildet wird. Auf diese Weise wird die Schlinge vom Haken ergriffen, und wenn versucht wird, den Haken von der Schlinge zu trennten, wird die Trennung durch die auf diese Weise miteinander verbundenen Komponenten gehindert. Um die beiden Komponenten voneinander zu trennen, muss der Haken aufgebogen und auf diese Weise geöffnet werden. Obwohl die zum Öffnen eines einzelnen Hakens benötigte Kraft nur gering ist, erfordert es eine beträchtliche Kraft, die beiden Bänder eines handelsüblichen Flächenhaftverschlusses zu trennen, da dieser über eine große Anzahl von Haken verfügt.
Fig. 3 Zeigt denselben Haken beim Eindringen in einen Schlingenstreifen mit kurzen Schlingen. Die Schlingenhöhe (11) dieses niedrigflorigen Typs ist geringer als die Umkehrhöhe der Krümmung des Hakens, die in Fig. 6 der Abmessung "A" entspricht. In solchen Fällen werden die Schlingen entsprechend der Darstellung in Fig. 6 zur Seite gebogen, das Eindringen des Hakens wird jedoch gestoppt, wenn der Haken auf die Basisffläche (8) des Schlingenstreifens trifft. Die Schlingen sind jedoch so kurz, dass sie - unabhängig von ihrer hohen Elastizität, ihren guten Rückfederungseigenschaften und ihren Versuchen, in den Zwischenraum (4) des Hakens einzudringen, nicht ausreichend hoch sind, um dieses Eindringen zu ermöglichen. Die Schlingen sind einfach nicht in der Lage, über bzw. um die (2) des Hakens (1) zu gelangen. Wenn dieser Zustand vorherrscht, kommt es zu keinem oder nur zu einem geringen Eingreifen zwischen dem Haken und den Schlingen.
Fig. 4 zeigt einen Querschnitt eines aus Kunststoff gepressten Hakens, der durch Kunststoffpressverfahren in gewünschten Formen gefertigt wurde, wie das im zu Referenzzwecken beigefügten US-Patent Nr. 4,984,339 dargelegt wird. In diesem Fall wird die Krümmung (13) in einer ähnlichen Form wie die Krümmung der textilen Monofilamentkrümmung (2) gepresst. Allerdings gibt es hier keinen Restabschnitt (3), der die Bewegung der Schlinge in und unter die Krümmung (13) behindern könnte, wodurch eine viel größere Öffnung (14) als bei einem textilen Monofilamenthaken zur Verfügung steht. Fig. 5 zeigt, den Haken aus Fig. 4 beim Eingriff in eine Standardschlinge. Der hier gezeigte Haken weist sämtliche Merkmale des im US-Patent Nr. 4,984,339 vorgestellten Hakens auf, was ein sich differenziert verjüngendes Profil einschließt, welches den Elastizitätspunkt des Hakens festlegt und das Biegen des Hakens bei der Trennung des Hakens von einer Schlinge ermöglicht. Die Kombination aus einer speziell gepressten Hakenform und geringen Verdrängungsvolumina (detaillierte Beschreibung siehe unten) ermöglicht einen neuartigen und insbesondere zum Eingreifen in niedrige Schlingen gut geeigneten Flächenhaftverschluss.
Wenden wir uns nun Fig. 6 bis Fig. 8 zu. Wie bereits oben erwähnt, bezeichnet die Abmessung "A" die Höhe der Krümmung, und es ist von entscheidender Bedeutung, dass der Haken bis zu einer Tiefe in die Schlingenmatte eindringt, die zumindest größer als die Höhe der Krümmung ist, damit die Spitze (7) unterhalb dem oberen Rand der Schlingen positioniert wird und die Schlingen in den Zwischenraum (9) einschwenken und sich damit im Haken verfangen können. Wenn das nicht passiert, kann es keine Verbindung geben. Die Fläche der Schlingen, die verdrängt werden muss, wenn der Haken bis zu diesem Punkt in die Schlingen eindringt, wird in jeder der Fig. 6, 7, 8 und 9 durch das Rechteck "C" beschrieben. Rechteck "C" entspricht dem Hakenquerschnitt in einer Ebene des Hakens, die parallel zur Basis und tangential zu dem Punkt der Hakenspitze verläuft, der der Basisfläche am nächsten ist. So wird beispielsweise in Fig. 8 diese Ebene durch eine gestrichelte Linie (18) gekennzeichnet, die parallel zur Basisfläche (15) liegt und vom oberen Rand des Hakens um den Abstand "A" und von der Basisfläche (15) um den Abstand "D" versetzt ist. Es wird deutlich sichtbar, dass der Abstand "D" gleich "B"-"A" ist. Die Fläche des Rechtecks "C" für jeden Haken richtet sich nach verschiedenen Faktoren. In Fig. 9 durchschneidet die Ebene (18) den Haken derartig, dass die Ebene parallel zur Basisfläche (15) verläuft, auf welcher der Haken ruht, und die Rückseite des Hakens an einem Punkt (10) schneidet. Eine weitere Linie (20) verläuft senkrecht zur Schnittebene (18) und da die Ebene (18) parallel zur Basisfläche (15) verläuft, verläuft Linie (20) ebenfalls senkrecht zur Basisfläche (15). Wenn eine zweite Linie (21) senkrecht zur Ebene (18) und auch tangential · zur äußersten Kante der Hakenspitze (7) gezogen wird, verläuft die Linie (21) parallel zur Linie (20). Die beschriebenen Linien bilden die äußeren Begrenzungen des Rechtecks "C" (22) und (23). "C" repräsentiert die Fläche, die beim Eindringen des Hakens in die Schlingenmatte verdrängt wird, oder - um es anders auszudrücken - den Bereich, in dem die Schlingen zur Seite gedrückt oder verdrängt werden müssen, damit das Eindringen stattfinden kann. Wenn die Schlingen, in welche die Haken eindringen, sehr elastisch sind, werden sie sofort um eine solche Ebene verbogen und richten sich hinter der Vorderseite der Ebene wieder auf. Wenn es sich bei dem Haken jedoch um eine solide Masse handelt, was in der Tat der Fall ist, schlagen die Haken einfach gegen die Wände des Hakens zurück. Die eindringenden Haken haben in der Wirklichkeit ein Volumen, und dieses Volumen kann ganz einfach als das Volumen eines Parallelepipeds definiert werden, das den Krümmungsabschnitt des Hakens über dem Punkt einschließt, an dem das Eindringen ausreichend tief ist für ein Eingreifen. Fig. 10 zeigt die Position des Parallelepipeds "E" im Verhältnis zur Gesamtkonfiguration des Hakens. Fig. 11 zeigt das Parallelepiped isoliert. Das Volumen des Parallelepipeds für einen einzelnen Haken kann berechnet werden, indem die Fläche "C" mit der Höhe der Hakenkrümmung "A" multipliziert wird, wobei "E" = "A" · "C" ist. Wir haben dieses Volumen als Verdrängungsvolumen bezeichnet.
Wir haben herausgefunden, dass dieses Verdrängungsvolumen ein wichtiger Faktor bei der. Frage ist, ob ein Haken in bestimmte Typen von Schlingen eingreifen kann. Bei einer sehr geringen Schlingenhöhe zeigen Haken mit einem niedrigen Verdrängungsvolumen ein deutlich besseres Leistungsverhalten, obwohl es mehr zu berücksichtigen gibt als einfach nur die Schlingenhöhe, wenn ermittelt werden soll, ob eine Schlinge einen bestimmten Haken akzeptiert.
Die folgende Tabelle zeigt die Verdrängungsvolumenwerte für eine Vielzahl von Hakentypen, die von der Velcro USA Inc. vertrieben werden.
Fig. 12 zeigt ein Diagramm zur Darstellung der Beziehung zwischen der Scherfestigkeit von Haken und dem Verdrängungsvolumen von Haken, die in einem Flächenhaftverschluss mit niedrigem Schlingenprofil (Schlingenstil Nr. 3610 aus dem Sortiment von Velcro USA Inc.) eingesetzt sind, wobei die Schlingenhöhe etwa 0,1016 cm (0,040 Zoll) beträgt. Das ist nur ein Bruchteil der Standardschlingenhöhe, die beispielsweise beim von Velcro USA Inc. verkauften Schlingentyp 1000 etwa 0,254 cm (0,1 Zoll) beträgt. Die Diagrammdaten wurden aus der obigen Tabelle entnommen und zur Erstellung der Kurve aus Fig. 12 verwendet. Die Ordinatenachse des Diagramms aus Fig. 12 gibt die Scherfestigkeit des Verschlusses in Quadratzoll an. Die Abszissenachse zeigt das Verdrängungsvolumen von 1,80 · 10&supmin;&sup5; bis 3,93 · 10&supmin;&sup5; Kubikzentimeter (1,10 · 10&supmin;&sup6; bis 24 · 10&supmin;&sup6; Kubikzoll). Aus diesem Diagramm geht deutlich hervor, dass das Verdrängungsvolumen einen entscheidenden Einfluss auf die Fähigkeit eines Hakens hat, unter Einwirkung einer Scherkraft bei dieser Schlingenart ordnungsgemäß zu funktionieren. Der Anstieg der Scherfestigkeit beginnt bei 9,83 · 10&supmin;&sup5; Kubikzentimeter (6 · 10&supmin;&sup6; Kubikzoll) und steigt schnell auf fast den doppelten Wert bei 6,55 · 10&supmin;&sup5; Kubikzentimeter (4 · 10&supmin;&sup6; Kubikzoll) an. Für das Eingreifen in kurze, feine Schlingen wäre ein Haken von weniger als 9,83 · 10&supmin;&sup5; Kubikzentimeter (6 · 10&supmin;&sup6; Kubikzoll) wünschenswert, doch wird die Volumenverdrängung bevorzugterweise bei weniger als 6,55 · 10&supmin;&sup5; Kubikzentimeter (4 · 10&supmin;&sup6; Kubikzoll) liegen.
Diese Indikatoren können sehr nützlich bei der Konstruktion neuer Hakenformen für spezielle Schlingengeometrien sein. Allerdings ist das Hakenverdrängungsvolumen keineswegs die einzige Größe, die bei der Bewertung des Eingreifvermögens eines Hakens in einen sehr niedrigen Schlingenflor berücksichtigt werden muss, obwohl es einer der Wichtigen Faktoren ist. Wie bereits oben erwähnt wurde, hat die Höhe der Hakenkrümmung selbst Einfluss auf das Verdrängungsvolumen jedes einzelnen Hakens, aber darüber hinaus hat auch die Dicke des Hakens eine große Auswirkung auf das Verdrängungsvolumen. Außerdem kann die allgemeine Form des Hakens einen großen Effekt auf das Verdrängungsvolumen haben. Die Hakenform aus dem US-Patent Nr. 4,984,339 ist besonders gut geeignet zum Eingreifen in niedrige Schlingen, und der Pressvorgang zur Herstellung dieses Hakens kann einfach angepasst werden, um die Modifikation des Verdrängungsvolumens zu erreichen und um Haken im bevorzugten Verdrängungsbereich entsprechend der vorliegenden Erfindung herzustellen. So wird beispielsweise in Fig. 9 durch die Lage des Punkts (10), an dem die Rückseite des Hakens die untere Ebene zur Definition des Verdrängungsvolumens schneidet, die Größe des Flächenbedarfs "C" festgelegt. Wenn der Haken eine sehr flache rückseitige Steigung aufweist, so verschiebt sich auch der Schnittpunkt (10) weiter zur Rückseite, und das Verdrängungsvolumen steigt. An der Krümmungsspitze wird durch die Position der Hakenspitze die relative Position derselben unteren Ebene bestimmt, und je geringer die Krümmungshöhe ist, desto geringer ist auch das Verdrängungsvolumen. Es wird ersichtlich, dass das Verdrängungsvolumen durch die Änderung vieler der Abmessungen der Hakenform angepasst werden kann. Eine derartige Anpassung kann durch die im US-Patent Nr. 4,794,028 beschriebenen Maßnahmen leicht erreicht werden.
Bisher war dieser Einfluss des Verdrängungsvolumens auf das Verhalten von Haken und Schlingen nicht erkannt worden. Die Hakenkonstruktion erfolgte nach dem Prinzip von Versuch und Irrtum, ohne dass dabei sehr systematisch vorgegangen wurde. Die Hakenauswahl erfolgte in erster Linie auf der Grundlage der zur Verfügung stehenden Werkstoffe, und es wurde nur wenig Mühe in die Konstruktion von Haken einer speziellen Geometrie zum Erreichen spezieller Leistungseigenschaften investiert. Es war bekannt, dass bei der Verwendung dickerer Monofilamente eine größere Kraft zur Trennung der Verschlussbänder aufgewendet werden muss als bei der Verwendung feinerer Monofilamente. Die Entwicklung von pilzförmigen Verschlusshaken und die Größe der entsprechenden Haken war lediglich eine Sache des Zufalls. Bei der Entwicklung der Pilzköpfe war keine bestimmte Form oder. Größe beabsichtigt.
Das Verständnis der Prinzipien des Eingreifproblems, bei feinen niedrigflorigen Schlingen hat die Grundlagen für die Entwicklung moderner Hakenprodukte geschaffen. Wir haben herausgefunden, dass aus Kunststoff gepresste Haken mit einem Verdrängungsvolumen von weniger als ungefähr 9,83 · 10&supmin;&sup5; Kubikzentimeter (6 · 10&supmin;&sup6; Kubikzoll) und bevorzugterweise mit weniger als 6,55 · 10&supmin;&sup5; Kubikzentimeter (4 · 10&supmin;&sup6;, Kubikzoll) besonders gut in Schlingen mit einer Florhöhe von weniger als 0,0635 cm (0,025 Zoll) eingreifen. Derart fein gepresste Haken wurden niemals zuvor hergestellt. Die Entwicklung solcher Haken ist ein beträchtlicher Fortschritt im relevanten technischen Sachgebiet, und die hier dargelegten Erkenntnisse ermöglichen erstmalig die Entwicklung von Hakenbändern, die speziell für die Verwendung mit den sehr gefragten, ästhetisch anspruchsvollen und kostengünstigen niedrigflorigen Schlingen konstruiert werden.

Claims

1. Kunststoffhakenprodukt für ein Flächenhaftverschlusssystem mit Haken, deren Größe und Form es ermöglichen, in Schlingen eines Schlingenprodukts einzugreifen, wobei das Hakenprodukt aus einer Vielzahl von gepressten Kunststoffhaken in nebeneinanderliegenden Reihen besteht sowie von einer gemeinsamen, integral ausgeführten und ebenen Basisfläche ausgeht, wobei jeder einzelne Haken der Vielzahl der Haken besteht aus:

einem Stamm, der an seinem unteren Ende mit der Basisfläche verbunden ist, indem er als integraler Bestandteil der Basisfläche gepresst wird, und der eine Außenseite und eine Innenseite aufweist; und

einer Hakenkrümmung mit einem ersten Ende und einer Hakenspitze, wobei das erste Ende mit dem Stamm verbunden ist, die Krümmung in einer im, Wesentlichen glatten Kurve zunächst vom Stamm nach oben und dann wieder nach unten zur Basisfläche verläuft und in der Hakenspitze endet;

wobei der Haken eine Breite, eine Höhe und ein Verdrängungsvolumen hat, wobei das Verdrängungsvolumen dem Volumen eines rechtwinkligen Parallelepipeds mit einer unteren Fläche, einer ersten und einer zweiten seitlichen Fläche, einer ersten und einer zweiten Endfläche und einer oberen Fläche entspricht; die untere Fläche parallel zur Basisfläche und tangential zur Hakenspitze verläuft, die obere Ebene parallel zur Basisfläche und tangential zur Oberkante des Hakens an der Stelle verläuft, wo die Hakenkrümmung ihren maximalen Abstand zur Basisfläche aufweist, die seitlichen Flächen in derselben Ebene liegen wie die Seiten des Hakens; die erste Endfläche senkrecht zur unteren Fläche und an der Stelle verläuft, wo die untere Ebene den Stamm an seiner äußeren Seite überschneidet, die zweite Endfläche senkrecht zur unteren Ebene und tangential zum' äußersten Abschnitt der Hakenspitze verläuft;

dadurch gekennzeichnet, dass

das Verdrängungsvolumen des gepressten Hakens geringer als 9,83 · 10&supmin;&sup5; Kubikzentimeter (6 · 10&supmin;&sup6; Kubikzoll) ist, so dass der Eingriff in die Schlingen eines Schlingenprodukts erfolgen kann, welches eine Florhöhe von ungefähr 1 Millimeter (0,04 Zoll) oder weniger aufweist.

2. Kunststoffhakenprodukt entsprechend Anspruch 1, bei dem die Haken in benachbarten Reihen in die entgegengesetzte Richtung zeigen.

3. Kunststoffhakenprodukt entsprechend Anspruch 1, bei der die Vielzahl von Haken in einer gegebenen Richtung ausgerichtet sind, so dass alle Haken in dieselbe Richtung zeigen.

4. Kunststoffhakenprodukt entsprechend Anspruch 1, bei dem die Haken eine unterschiedliche Ausrichtung haben, um den Einsatz bei Einwirkung multidirektionaler Scherkräfte zu ermöglichen.

5. Kunststoffhakenprodukt entsprechend jedem der vorherigen Ansprüche, hergestellt durch ein Verfahren, das folgende Schritte umfasst:

Integriertes Pressen der Basisfläche und der Haken unter Verwendung einer Presswalze, die auf ihrer Peripherie offene aber im Inneren geschlossene hakenförmige Formnester aufweist, durch Füllender Formnester, wenn die Basisfläche in Kontakt zur Peripherie kommt, und Allmähliches Wegziehen der Basisfläche von der Peripherie der Presswalze, wodurch die Haken nacheinander aus den Formnestern gezogen werden.

6. Kunststoffhakenprodukt entsprechend Anspruch 5, beidem das Verfahren zur Herstellung der Haken außerdem vor dem Herausziehen das ausreichende Abkühlen aller Haken umfasst, sodass die Haken ohne Unterstützung der Formnester ihre Form bewahren können und ausreichend elastisch sind, um nach dem längsgerichteten Herausziehen aus dem Formnest wieder in die gewünschte Form zurückzukehren und gleichzeitig flexibel genug bleiben, damit bei diesem Herausziehen keine zerstörerischen Belastungen in den Haken erreicht werden.

7. Kunststoffhakenprodukt entsprechend Anspruch 6 oder Anspruch 7, wobei jeder der Haken konisch zuläuft und konkave Hohlkehlen aufweist, wo der Stamm mit der Basisfläche verbunden ist, so dass die konische Form und die Hohlkehlen in Kombination mit der allgemein bogenartigen Form des Krümmungsabschnitts sowie in Kombination mit vorhandenen Spielräumen zur Erleichterung des Herausziehens das Herausziehen des Hakens aus dem Formnest ermöglichen, indem der Haken in Längsrichtung aus dem Formnest gezogen wird.

8. Kunststoffhakenprodukt entsprechend jedem der vorherigen Ansprüche, bei dem jeder Haken im Wesentlichen eine konstante Dicke aufweist und im Wesentlichen einen rechteckigen Querschnitt hat.

9. Kunststoffhakenprodukt entsprechend jedem der vorherigen Ansprüche, bei dem jeder Haken ein Profil aufweist, das durch eine im Wesentlichen konkave innere Fläche und eine im Wesentlichen konvexe äußere Fläche definiert wird; der Haken aus einem ebenflächigen Basiselement besteht, das untrennbar mit einem sich verjüngenden Basisabschnitt verbunden ist und von ihr ausgeht, um in einer Übergangsregion in einen sich verjüngenden Hakenabschnitt überzugehen, der in der Lage ist, in eine Schlinge einzugreifen, die eine im Wesentlichen senkrecht zum ebenflächigen Basiselement auf den Hakenabschnitt wirkende Kraft ausübt; der Hakenabschnitt in einer Hakenspitze endet, und die Verjüngung des Hakenabschnitts viel geringer ist als die Verjüngung des Basisabschnitts, so dass die Breite des Hakens vom sich verjüngenden Basisabschnitt bis zum freien Ende kontinuierlich abnimmt, wodurch eine im gespannten Zustand in den Haken eingreifende Schlinge bei einer im Wesentlichen senkrecht zum ebenflächigen Basiselement wirkenden Kraft an einer Stelle in den Haken einschwenkt bzw. einknickt, die neben der äußeren Fläche in der Übergangsregion liegt, wenn sich der Haken unter der angewendeten Kraft verbiegt, und so dass eine in den Haken eingreifende Schlinge beim Einwirken einer im Wesentlichen parallel zum ebenflächigen Basiselement verlaufenden Scherkraft die Biegekraft über den sich verjüngenden Basisabschnitt zwischen der Einknickstelle und dem ebenflächigen Basisabschnitt überträgt.

10. Kunststoffhakenprodukt entsprechend Anspruch 9, bei dem die Innenseite im Übergangsabschnitt einen Winkel gegenüber der Senkrechten zum Basiselement aufweist, so dass durch diese Ausrichtung eine in den Haken eingreifende Schlinge beim Einwirken einer Scherkraft in Richtung des Basiselements gedrückt wird.

11. Kunststoffhakenprodukt entsprechend Ansprüch 9, bei dem die im Wesentlichen konkave innere Fläche eine solche Form aufweist, dass eine in den Haken eingreifende Schlinge beim Einwirken einer Scherkraft dazu gebracht wird, in etwa an der Knickstelle einzugreifen.

12. Kunststoffhakenprodukt entsprechend, Anspruch 9 bis Anspruch 11, bei dem die gemeinsame integrale ebene Basisfläche des Hakenprodukts die ebenflächigen Basiselemente aller Kunststoffhaken umfasst.

13. Kunststoffhakenprodukt entsprechend jedem der vorherigen Ansprüche, bei dem der Haken eine Krümmungshöhe von weniger als 0,3 mm (0,012 Zoll) aufweist.

14. Kunststoffhakenprodukt entsprechend jedem der vorherigen Ansprüche, bei dem das Verdrängungsvolumen geringer als 6,55 · 10&supmin;&sup5; cm³ (4 · 10&supmin;&sup6; Kubikzoll) ist.

15. Kunststoffhakenprodukt entsprechend jedem der vorherigen Ansprüche, bei dem jeder Haken eine Dicke von weniger als 0,25 mm (0,010 Zoll) hat.