DE69716301T2

DE69716301T2 - Verfahren zum formen von stielenden von befestigungselementen

Info

Publication number: DE69716301T2
Application number: DE69716301T
Authority: DE
Inventors: R. Laliberte; Philip Miller
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1997-01-09
Filing date: 1997-11-21
Publication date: 2003-07-10
Anticipated expiration: 2017-11-22
Also published as: CN1082437C; ES2185056T3; AU5460998A; IL130359A0; WO1998030381A1; BR9714462A; EP0951381A1; CA2277118A1; JP2001507643A; EP0951381B1; US6368097B1; TW374061B; KR100536453B1; AU716461B2; DE69716301D1; KR20000069792A; JP4134337B2; US6039911A; CN1244834A; AR011361A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abkappen bzw. Formen von Stielenden von Befestigungselementen bzw. von Köpfe aufweisenden Stengeln von Befestigungselementen und insbesondere ein Verfahren zum Steuern des Walzenspaltprofils und zum Vergrößern der Walzenspaltlänge.
Verschiedene Befestigungselemente, die lösbar in andere Gegenstände eingreifen, werden weitverbreitet als kostengünstige Befestigungselemente für Kleidungsstücke, wie einmal verwendbare Windeln, verwendet. Ein Typ eines Befestigungselements mit Köpfe aufweisenden Stengeln ist der Hakenabschnitt eines Haken-und-Schlaufen-Befestigungselements. Wenngleich der Hakenabschnitt eines Haken-und-Schlaufen- Befestigungselements typischerweise dafür ausgelegt ist, in einen Schlaufenstreifen einzugreifen, kann der Hakenabschnitt an sich verwendet werden, um lösbar an Stoffen befestigt zu werden, in die der Haken leicht eindringt. Ein weiterer Typ eines Befestigungselements mit Köpfe aufweisenden Stengeln, der besonders gut für diesen Zweck geeignet ist, ist ein Befestigungselement mit pilzförmigen Köpfen, das unter der Produktbezeichnung XMH-4152 von Minnesota Mining & Manufacturing Company aus St. Paul, Minnesota, erhältlich ist. Befestigungselemente mit pilzförmigen Köpfen können so ausgelegt werden, daß sie lösbar an Juteleinen, Schlingengewebe und Trikot befestigt werden können.
Stengel aufweisende Befestigungselemente werden typischerweise durch Formen bzw. Abkappen von Polymerstengeln hergestellt, die sich nach distal einer Trägerschicht erstrecken. Die die Stengel aufweisende Vorstufenbahn kann nach einer Vielzahl von Techniken hergestellt werden, wie in US-A-4 290 174 (Kalleberg) und in der US-Patentanmeldung mit der laufenden Nummer 08/048 874 (Miller) mit dem Titel "Mushroom-Type Hook Strip for a Mechanical Fastener" (WO-94/23610) offenbart ist.
Im Dokument WO 82/02480 ist ein Verfahren zum Herstellen von Hakenstrukturen am Ende hochstehender Vorsprünge durch fortschreitendes Umbiegen der Spitzen der Vorsprünge durch Anwenden von Wärme innerhalb eines sich verengenden geneigten Walzenspalts beschrieben.
Die Fig. 1 und 3 sind schematische Darstellungen zweier weitverbreitet verwendeter Verfahren zum Abkappen von Stengeln, die von einer Vorstufenbahn hochstehen. In der Ausführungsform aus Fig. 1 wird eine Vorstufenbahn 20 durch eine Lücke in einem Walzenspalt 21 zwischen zwei Kalanderwalzen 22 und 24 zugeführt. Die erwärmte Kalanderwalze 22 berührt einen vorgegebenen Abschnitt eines distalen Endes 26 der von einem Träger 30 aufwärts vorstehenden Stengel 28. Die Temperatur der erwärmten Kalanderwalze 22 wird auf einem Wert gehalten, bei dem die distalen Enden 26 unter einem mechanischen Druck im Walzenspalt 21 leicht verformt werden.
Durch das Halten der distalen Enden 26 auf dieser Temperatur werden ein Schmelzen und eine molekulare Fehlorientierung der Stengel 28 ermöglicht. Während dieses Kontakts und/oder beim nachfolgenden Kühlen wird an den distalen Enden 26 ein Kopf 32 gebildet. Die Köpfe 32 können eine Vielzahl von Formen aufweisen, und sie können pilzförmige Köpfe, regenschirmförmige Köpfe, nagelkopfförmige Köpfe, Köpfe mit der Form einer Golf-Abschlagstelle und J-förmige Köpfe sein. Pilzförmige Köpfe haben typischerweise eine flache, planare oder leicht konvexe obere Fläche und einen maximalen Querschnitt, der größer ist als der Durchmesser des Stengels unmittelbar unterhalb des Kopfes (siehe die Fig. 8A und 8B).
Der Abkappungsmechanismus ist gewöhnlich ein von der Zeit, der Temperatur und dem Druck abhängiges Phänomen, wenngleich es möglich ist, daß einige Wärme durch Konvektion auf die Stengel übertragen wird. In der Praxis werden die Höhe der Stengel 28 und die endgültige Höhe des abgekappten Stengels 32 durch das Produktdesign festgelegt. Die obere Temperatur an der Walze 22 ist im allgemeinen auf die Temperatur begrenzt, bei der das Polymer der Stengel 28 an der Walze klebt.
Fig. 2 ist ein Diagramm, in dem die Größe der Abkappungsfläche 34 (siehe Fig. 1) eines herkömmlichen Kalandersystems dargestellt ist. In Fig. 2 ist R der Radius der erwärmten Walze, X die Strecke, über die die Vorstufenbahn 20 abgekappt wird, t&sub2; die Höhe des abgekappten Stengels 32 und t&sub1; die Höhe des Stengels 28. Bei einem typischen Produkt ist t&sub2; etwa 0,51 mm und t&sub1; etwa 0,74 mm. Unter Verwendung der folgenden Gleichung beträgt die Abkappungsfläche oder die Abkappungsstrecke 34 für eine Kalanderwalze mit einem Durchmesser von 45,7 cm (18 Zoll) etwa 7,2 mm.
Fig. 3 ist eine schematische Darstellung eines alternativen Verfahrens und einer alternativen Vorrichtung zum Herstellen von mit Köpfen versehener Stengel 42. Die Vorstufenbahn 20 wird so positioniert, daß eine erwärmte Andruckplatte 40 oberhalb der Stengel 28 angeordnet ist. Die erwärmte Andruckplatte 40 erwärmt die Luft in der Nähe der distalen Enden 26 der Stengel 28, um zu bewirken, daß sich die Enden durch Konvektion erweichen. Die Stengel werden zu im wesentlichen halbkugelförmigen Köpfen 42 verformt. Die Temperatur, bei der die erwärmte Andruckplatte 40 betrieben werden kann, ist durch das Polymer begrenzt, aus dem die Stengel 28 bestehen, wenn eine kontrollierbare Verformung der distalen Enden 26 erreicht werden soll. Weiterhin ist die Fähigkeit zum Steuern der Formen der Köpfe 42 begrenzt.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Formen bzw. Abkappen von mit Köpfen versehenen bzw. zu versehenden Stengeln von Befestigungselementen. Das vorliegende Verfahren steuert das Walzenspaltprofil und vergrößert die Walzenspaltlänge.
Das vorliegende Verfahren zum Abkappen mit Köpfen zu versehender Stengel eines Befestigungselements weist auf: Bereitstellen einer Vorstufenbahn mit einem Träger, die eine hintere Fläche, eine vordere Fläche und mehrere von Polymerstengeln aufweist die distal von der vorderen Fläche des Trägers abstehen. Ein erwärmtes Element wird gegenüber einer Stützfläche positioniert, um einen veränderlichen Walzenspalt mit einer veränderlichen Länge zu bilden. Die Stützfläche weist eine Form auf, die im wesentlichen mit einer Kontur des erwärmten Elements übereinstimmt. Die Vorstufenbahn wird entlang dem veränderlichen Walzenspalt zugeführt, um die Polymerstengel zwischen dem erwärmten Element und der Stützfläche durch Kompression in Eingriff zu bringen, so daß die distalen Enden der Polymerstengel verformt werden.
Eine Vielzahl von Walzenspaltprofilen kann unter Verwendung des vorliegenden erwärmten Elements und der Stützfläche konfiguriert werden. Die Walzenspaltlücke kann sich entlang dem veränderlichen Walzenspalt verkleinern. Die Walzenspaltlücke kann entlang der Länge des veränderlichen Walzenspalts eine im wesentlichen konstante Verringerungsrate aufweisen. Die Walzenspaltlücke kann sich in der Nähe eines Walzenspalteinlasses schneller verringern als in der Nähe eines Walzenspaltauslasses, oder die Walzenspaltlücke kann sich in der Nähe eines Walzenspaltauslasses schneller verringern als in der Nähe eines Walzenspalteinlasses. Die Walzenspaltlücke kann in der Nähe eines Walzenspalteinlasses eine im wesentlichen konstante Verringerungsrate und in der Nähe eines Walzenspaltauslasses eine ungleichmäßige Erhöhungsrate aufweisen. Die Walzenspaltlücke kann entlang eines Abschnitts des veränderlichen Walzenspalts konstant bleiben und sich anderswo entlang des veränderlichen Walzenspalts ändern.
Die gekrümmte Stützstruktur bildet einen veränderlichen Walzenspalt mit einer Länge, die erheblich größer ist als unter Verwendung eines Paars von Walzen eines vergleichbaren Durchmessers erreicht werden kann. Die vorliegende gekrümmte Stützstruktur ermöglicht daher das Vergrößern der Länge des veränderlichen Walzenspalts, ohne daß der Durchmesser der erwärmten Walze geändert wird.
Da das Abkappen im allgemeinen ein von der Zeit, der Temperatur und dem Druck abhängiges Phänomen ist, ist die Lineargeschwindigkeit der Vorstufenbahn durch den vorliegenden veränderlichen Walzenspalt bei einer gegebenen Zeit, einer gegebenen Temperatur und einem gegebenen Druck bei Verwendung der vorliegenden gekrümmten Stützstruktur größer als bei Verwendung eines herkömmlichen durch zwei Walzen gebildeten Spalts. Die Kombination aus der vorliegenden erwärmten Walze und der gekrümmten Stützstruktur definiert eine Länge des veränderlichen Walzenspalts, die vorzugsweise mindestens 1,25 mal größer, bevorzugter mindestens 1,5 mal größer und am bevorzugtesten mindestens 3,0 mal größer ist als die Walzenspaltlänge, die durch ein Paar von Walzen definiert wird, die den gleichen Durchmesser wie die erwärmte Walze aufweisen.
Die vorliegende Erfindung weist das Bewegen des erwärmten Elements mit einer Geschwindigkeit auf, die größer, kleiner oder gleich einer Lineargeschwindigkeit der Vorstufenbahn durch den veränderlichen Walzenspalt ist. Zwischen der hinteren Fläche des Trägers und der Stützfläche kann eine reibungsarme Grenzfläche erzeugt werden. Die reibungsarme Grenzfläche kann beispielsweise ein Fluid- bzw. Strömungslager oder ein niederenergetisches Material auf der Stützfläche sein.
Die distalen Enden der Polymerstengel können zu einer Vielzahl von Formen, wie pilzförmigen Köpfen, J-Haken und regenschirmförmigen Köpfen verformt werden. Die Polymerstengel stehen vorzugsweise unter einem im wesentlichen rechten Winkel von der vorderen Fläche des Trägers ab. Der Träger kann ein Polymerfilm sein.
Hier bezeichnen:
"Veränderlicher Walzenspalt" einen durch zwei oder mehr Elemente, von denen eines keinen kreisförmigen Querschnitt aufweist, gebildeten Walzenspalt;
"Länge des veränderlichen Walzenspalts" die effektive Länge des veränderlichen Walzenspalts in Maschinenrichtung.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Fig. 1 ist ein Kalandersystem aus dem Stand der Technik zum Herstellen von Befestigungselementen mit Köpfe aufweisenden Stengeln.
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung zum Bestimmen der Abkappungsfläche des in Fig. 1 dargelegten Kalandersystems.
Fig. 3 ist eine schematische Darstellung eines alternativen Abkappungssystems aus dem Stand der Technik zum Herstellen von Befestigungselementen mit Köpfe aufweisenden Stengeln.
Fig. 4 ist eine schematische Darstellung des vorliegenden Verfahrens und der vorliegenden Vorrichtung zum Herstellen von Befestigungselementen mit Köpfe aufweisenden Stengeln.
Fig. 5 ist eine schematische Darstellung eines alternativen Verfahrens und einer alternativen Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zum Herstellen von Befestigungselementen mit Köpfe aufweisenden Stengeln.
Fig. 5A ist eine schematische Darstellung eines alternativen Verfahrens und einer alternativen Vorrichtung zum Herstellen von Befestigungselementen mit Köpfe aufweisenden Stengeln.
Fig. 5B ist eine schematische Darstellung eines zweiten alternativen Verfahrens und einer zweiten alternativen Vorrichtung zum Herstellen von Befestigungselementen mit Köpfe aufweisenden Stengeln.
Fig. 6 ist eine Seitenansicht einer Vorrichtung zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Fig. 7 ist eine Vorderansicht der Vorrichtung aus Fig. 6.
Fig. 8A ist eine schematische Darstellung eines gemäß dem vorliegenden Verfahren hergestellten idealisierten Befestigungselements mit Köpfe aufweisenden Stengeln.
Fig. 8B ist eine schematische Darstellung eines gemäß dem vorliegenden Verfahren hergestellten alternativen idealisierten Befestigungselements mit Köpfe aufweisenden Stengeln.
Fig. 9 ist eine graphische Darstellung als Beispiel dienender Spaltprofile entlang dem veränderlichen Walzenspalt.
Fig. 10 ist eine graphische Darstellung einer als Beispiel dienenden Walzenspaltlücke und Stengelhöhe entlang dem veränderlichen Walzenspalt.
Fig. 4 ist eine schematische Darstellung einer Abkappungsvorrichtung 50 zum Herstellen eines Befestigungselements 52 mit Köpfe aufweisenden Stengeln, das mehrere im wesentlichen gleichmäßige Köpfe 51 aufweist. Eine Vorstufenbahn 54 mit einem Träger 56, der eine hintere Fläche 58 und mehrere Polymerstengel 60 aufweist, welche distal von einer vorderen Fläche 62 abstehen, wird in einen veränderlichen Walzenspalt 64 gelenkt. Der veränderliche Walzenspalt 64 ist zwischen einer erwärmten Walze 66 und einer gekrümmten Stützstruktur 68 ausgebildet. Die gekrümmte Stützstruktur 68 weist vorzugsweise eine Form auf, die im wesentlichen mit der Kontur oder dem Krümmungsradius der erwärmten Walze 66 übereinstimmt, so daß die Stengel in komprimierenden Eingriff mit der erwärmten Walze 66 gebracht werden können. Der Kolben 80 stellt zwischen der gekrümmten Stützstruktur 68 und der erwärmten Walze 66 eine komprimierende Kraft bereit. Abhängig von der relativen Position und den Radien der erwärmten Walze 66 und der Stützstruktur 68 kann das Maß der Vergrößerung oder Verkleinerung des Walzenspalts entlang einer Länge 65 des veränderlichen Walzenspalts geändert werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung hat das bevorzugte Profil des Walzenspalts einen durchschnittlichen Neigungswinkel von 0,138 und eine Gesamtlänge 65 des Walzenspalts von 11,43 cm (4,5 Zoll). Durch Ändern der durchschnittlichen Neigung kann die effektive Gesamtlänge des Walzenspalts vergrößert oder verkleinert werden. Beispielsweise ist in Fig. 4 ein sich verengender Walzenspalteinlaß 72 dargestellt, in dem nur eine geringe oder keine Abkappungsaktivität stattfindet. Daher wird ein bestimmter Anteil der gesamten gekrümmten Stützstruktur 68 tatsächlich zum Abkappen verwendet. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform beträgt dieser Anteil bei einer Gesamtlänge des aktiven Walzenspalts von 8,7 cm etwa 76%. Weiterhin kann die Länge 65 des veränderlichen Walzenspalts für spezielle Anwendungen leicht vergrößert werden, indem die Länge der gekrümmten Stützstruktur 68 vergrößert wird.
Die erwärmte Walze 66 hat einen Durchmesser von 20,32 cm (8,0 Zoll). Um unter Verwendung eines zwei Walzen, wie die Walzen 22, 24 aus Fig. 1, aufweisenden Spaltsystems eine Walzenspaltlänge von 11,43 cm zu erhalten, müßten die Walzendurchmesser etwa 115,4 Meter (375 Fuß) betragen. Die Kombination aus der vorliegenden erwärmten Walze 66 und der gekrümmten Stützstruktur 68 definiert eine Länge 65 des veränderlichen Walzenspalts, die vorzugsweise mindestens 1,25 mal, bevorzugter mindestens 1,5 mal und am bevorzugtesten mindestens 3,0 mal größer ist als die durch ein Paar von Walzen mit dem gleichen Durchmesser wie die erwärmte Walze definierte Walzenspaltlänge.
Die gekrümmte Stützstruktur 68 bildet eine veränderliche Walzenspaltlänge 65, die erheblich länger ist als unter Verwendung eines Paars von Walzen mit einem vergleichbaren Durchmesser erreicht werden kann, wie in Fig. 1 dargestellt ist. Die vorliegende gekrümmte Stützstruktur 68 ermöglicht daher ohne Vergrößern des Durchmessers der erwärmten Walze 66 das Vergrößern der veränderlichen Walzenspaltlänge 65. Weil das Abkappen im allgemeinen ein von der Zeit, der Temperatur und dem Druck abhängiges Phänomen ist, ist die Lineargeschwindigkeit der Vorstufenbahn 54 durch den veränderlichen Walzenspalt 64 bei Verwendung der vorliegenden gekrümmten Stützstruktur 68 bei einer gegebenen Zeit, einer gegebenen Temperatur und einem gegebenen Druck größer als bei Verwendung eines herkömmlichen durch zwei Walzen gebildeten Spalts.
Fig. 9 ist eine graphische Darstellung als Beispiel dienender Walzenspaltprofile. Die Kurve A entspricht allgemein dem Walzenspaltprofil eines zwei Walzen, wie die in Fig. 1 dargestellten Walzen 22, 24, aufweisenden Kalanders. Die Kurve A zeigt entlang dem Abschnitt 150 in der Nähe des Walzenspalteinlasses ein schnelles Verringern der Walzenspaltlücke. Die Walzenspaltlücke verringert sich entlang dem Abschnitt 152 in der Nähe des Walzenspaltauslasses 153 langsamer. Folglich verringert sich die Änderungsrate der Walzenspaltlücke entlang dem veränderlichen Walzenspalt (die Neigung einer Tangente zur Kurve A) im allgemeinen entlang dem veränderlichen Walzenspalt. Der Walzenspaltauslaß 153 entspricht dem minimalen Spalt zwischen den zwei Walzen. Durch Vergrößern der Durchmesser der Walzen wird die Kurve A gewöhnlich flacher, wenngleich in der Nähe des Walzenspalteinlasses eine größere Verringerung des Walzenspaltabstands als am Walzenspaltauslaß aufrechterhalten wird. Die Kurve B zeigt eine Änderungsrate der Walzenspaltlücke (die Neigung der Kurve B), die entlang der veränderlichen Walzenspaltlänge 154 im wesentlichen gleichmäßig ist.
Die Kurve C zeigt ein Walzenspaltprofil mit einer Walzenspaltlücke, die entlang dem Abschnitt 156 langsam abnimmt und dann entlang dem Abschnitt 158 in der Nähe des Walzenspaltauslasses schnell abnimmt. Die Änderungsrate der Walzenspaltlücke (die Neigung einer Tangente zur Kurve C) nimmt entlang dem veränderlichen Walzenspalt im allgemeinen zu. Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann die Kurve C in der Nähe des Walzenspalteinlasses einen aufwärts geneigten Abschnitt 156' aufweisen. Diese konkav nach unten weisende Konfiguration entspricht im wesentlichen einer gekrümmten Stützstruktur mit einem Krümmungsradius, der kleiner ist als der Krümmungsradius der erwärmten Walze. Dieses wechselnde Walzenspaltprofil für die Kurve C stellt einen zwei Schritte aufweisenden Abkappungsprozeß bereit, wobei eine gewisse anfängliche Abkappungsaktivität in der Nähe des Walzenspalteinlasses entlang dem Abschnitt 156', eine Entspannungszone entlang dem Mittelabschnitt und eine abschließende Abkappungsaktivität entlang dem Abschnitt 158 in der Nähe des Walzenspaltauslasses auftritt.
Die Kurve D zeigt ein Walzenspaltprofil mit einer im wesentlichen konstanten Verringerungsrate der Walzenspaltlücke beginnend am Walzenspalteinlaß und entlang einem Abschnitt 157. Die Walzenspaltlücke bleibt entlang dem Abschnitt 155 konstant. Die Walzenspaltlücke vergrößert sich tatsächlich entlang dem Abschnitt 159 in der Nähe des Walzenspaltauslasses, um das Freigeben der Bahn aus dem veränderlichen Walzenspalt zu erleichtern.
Die Rate der Verringerung der Walzenspaltlücke definiert eine Kompressionsfront der Stengel 60. Die Länge des veränderlichen Walzenspalts und die Temperatur der erwärmten Walze 66 definieren eine Schmelzfront der Stengel 60. Die Einstellbarkeit des Walzenspaltprofils entlang dem veränderlichen Walzenspaltlänge unter Verwendung der vorliegenden Stützstruktur ermöglicht das Optimieren der Schmelzfront der Stengel 60 oder das Abgleichen mit der Kompressionsfront an den Stengeln 60.
Der veränderliche Walzenspalt 64 definiert an einem Walzenspalteinlaß 72 eine erste Lücke und an einem Walzenspaltauslaß 76 eine zweite Lücke. Die zweite Lücke ist vorzugsweise kleiner als die erste Lücke. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform verringert sich der veränderliche Walzenspalt 64 im allgemeinen kontinuierlich zwischen dem Walzenspalteinlaß 72 und dem Walzenspaltauslaß 76. Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann sich der veränderliche Walzenspalt 64 an einer Zwischenposition zwischen dem Walzenspalteinlaß 72 und dem Walzenspaltauslaß 76 (siehe Fig. 5A) auf einen Minimalwert verringern und danach eine konstante oder eine sich vergrößernde Walzenspaltlücke beibehalten.
Ein Fluid, wie Luft oder Wasser, kann durch ein Rohr 78 zur Grenzfläche zwischen der hinteren Fläche 58 dem Träger 56 und der Fläche 116 geführt werden, um ein Fluidlager zu erzeugen. Die Fläche 116 kann wahlweise mit einem eine geringe Oberflächenenergie aufweisenden Material, wie Polytetrafluorethylen (PTFE), oder Polyethylen mit einem sehr hohen Molekulargewicht beschichtet sein. Ohne das Luftlager neigt der Träger 56 zum Kräuseln, wenn sie in den veränderlichen Walzenspalt 64 eintritt, wodurch in der Unterlage 56 möglicherweise Risse erzeugt werden. Ein Kolben 80 ist zum Positionieren der gekrümmten Stützstruktur 68 bezüglich der erwärmten Walze 66 bereitgestellt. Die gekrümmte Stützstruktur 68 kann auch entlang einem Schwenkpunkt 82 geschwenkt werden, um den veränderlichen Walzenspalt 64 weiter einzustellen.
Die relative Lineargeschwindigkeit der erwärmten Walze 66 und der Vorstufenbahn 54 bestimmt die Form der Köpfe 51 am Befestigungselement 52 mit Köpfe aufweisenden Stengeln. Die Drehgeschwindigkeit der erwärmten Walze 66 kann größer, kleiner oder gleich der Lineargeschwindigkeit der Vorstufenbahn 54 sein. Bei manchen Anwendungen kann die Walze 66 ortsfest sein, während sich die Vorstufenbahn 54 durch den veränderlichen Walzenspalt 64 bewegt. Alternativ kann die Walze 66 entgegengesetzt zur Bewegung der Vorstufenbahn 54 gedreht werden.
Fig. 5 ist eine alternative Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens und der vorliegenden Vorrichtung zum Herstellen von Befestigungselementen 96 mit Köpfe aufweisenden Stengeln. Gegenüberliegende Bänder 92, 94 haben einen veränderlichen Walzenspalt 90 definierende langgestreckte Abschnitte. Eine Wärmequelle 93 hält das Band 92 auf der gewünschten Temperatur. Das erwärmte Band 92 ist bezüglich des Bandes 94 abgewinkelt, um einen sich fortlaufend verkleinernden veränderlichen Walzenspalt 90 zu bilden. Die Vorstufenbahn 54 wird in den veränderlichen Walzenspalt 90 eingeführt, wo die Stengel 60 durch Kompression zwischen den gegenüberliegenden Bändern 92, 94 in Eingriff gebracht werden. Die Wärme und die mechanische Kraft verformen die Stengel 60, um ein Befestigungselement 96 mit Köpfe aufweisenden Stengeln zu bilden, das mehrere Köpfe 98 aufweist.
Die Bewegung der Bänder 92, 94 ist vorzugsweise so synchronisiert, daß die relative Lineargeschwindigkeit der Bänder 92, 94 im wesentlichen gleich ist. Eine synchrone Bewegung der Bänder 92, 94 ist bevorzugt, um symmetrische Köpfe 98 zu bilden. Alternativ kann die relative Bewegung der Bänder 92, 94 leicht asynchron sein, um asymmetrische Köpfe 98 in der Art J-förmiger Haken zu erzielen. Es sei bemerkt, daß das Band 94 durch eine ortsfeste Stützstruktur ersetzt werden kann, wobei die Stützstruktur in diesem Fall vorzugsweise eine reibungsarme Oberfläche in der Art des vorstehend erörterten Luftlagers aufweist.
Fig. 5A ist eine Alternative zur in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform. Ein veränderlicher Walzenspalt 90' ist zwischen einem Paar gegenüberliegender Bänder 92', 94' gebildet. Eine Wärmequelle 93' hält das Band 92' auf der gewünschten Temperatur. Das erwärmte Band 92' ist bezüglich des Bandes 94' abgewinkelt, um entlang einer ersten sich verengenden Zone 95' einen sich fortlaufend verkleinernden veränderlichen Walzenspalt 90' zu bilden. Die Rolle 99' ändert den relativen Winkel der Bänder 92', 94' entlang einer zweiten sich verengenden Zone 97'. Der veränderliche Walzenspalt entlang der zweiten sich verengenden Zone 97' kann konstant, zunehmend oder abnehmend sein. Die Vorstufenbahn 54' wird in den veränderlichen Walzenspalt 90' eingeführt, wobei die Stengel 60' durch Kompression entlang der ersten sich verengenden Zone 95' in Eingriff gebracht werden, um ein Befestigungselement 96' mit Köpfe aufweisenden Stengeln zu bilden, das mehrere Köpfe 98' aufweist. Gemäß einer Ausführungsform ist die Lücke am Walzenspaltauslaß 91' etwas größer als die Lücke in der Nähe der Rolle 99'. Es sei bemerkt, daß zusätzliche Rollen ähnlich 99' verwendet werden können, um eine Vielzahl sich verengender Zonen oder eine Anzahl anderer Formen zu erzeugen.
Fig. 5B ist eine zweite Alternative zur in Fig. 5A dargestellten Ausführungsform mit entsprechenden Bezugszahlen. Eine krummlinige Gleitplatte 99" mit einer nach oben gekrümmten konvexen Form befindet sich an Stelle der Rolle 99' aus Fig. 5A hinter dem Band 92". Weil die Gleitplatte 99" im wesentlichen jede beliebige Form annehmen kann, kann eine unbegrenzte Anzahl von Walzenspaltprofilen erzeugt werden, wie in Fig. 9 dargestellt ist. Die Gleitplatte 99" kann beispielsweise eine nach unten gekrümmte konvexe Form annehmen. Weiterhin kann das Walzenspaltprofil durch Ersetzen durch eine Gleitplatte 99" mit einer anderen Form abgeändert werden. Eine geeignete Schmierung in der Art eines Strömungslagers ist vorzugsweise zwischen der Gleitplatte 99" und der Rückseite des Bandes 92" bereitgestellt. Die gegenüberliegenden Bänder aus den Fig. 5, 5A oder 5B können so konfiguriert werden, daß eine oder mehrere sich verengende Zonen definiert werden, um den gewünschten Ausgleich zwischen der Schmelzfront und der Kompressionsfront zu erreichen.
In den Fig. 6 und 7 ist eine als Beispiel dienende Ausführungsform einer Vorrichtung 100 zum Ausführen des Verfahrens aus Fig. 4 dargestellt. Eine gekrümmte Stützstruktur 102 ist an einer Abkappungsanordnung 104 angebracht. Die Abkappungsanordnung 104 bewegt sich auf einem Gleitkörper 106 entlang einer Achse A. Ein Kolben 108 liefert die Antriebskraft, um die Vorstufenbahn im komprimierenden Eingriff mit der erwärmten Walze 110 zu halten. Die Abkappungsanordnung 104 kann auch um einen Drehpunkt 112 geschwenkt werden, um die Konfiguration des veränderlichen Walzenspalts 114 weiter einzustellen. Wie am besten in Fig. 7 dargestellt ist, weist die Fläche 116 der gekrümmten Stützstruktur 102 mehrere Löcher 118 auf. Druckluft wird einer Sammelkammer (nicht dargestellt) hinter den Löchern 118 zugeführt, so daß ein Luftlager zwischen der hinteren Fläche des Trägers und der Stützstruktur 102 gebildet wird. Die Luftströmungsrate in das Strömungslager hängt von der Dicke des Trägers 54, der Lineargeschwindigkeit, der Länge der Stengel 60 in bezug auf die veränderlichen Walzenspalte 64, 90, 114 und einer Vielzahl anderer Faktoren ab.
Gemäß einer in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens wird eine Vorstufenbahn 54 durch den veränderlichen Walzenspalt 64 geführt, so daß die Polymerstengel 60 durch Komprimieren in Eingriff mit einem Abschnitt der erwärmten Walze 66 gebracht werden. Die gekrümmte Stützstruktur 68 stützt die hintere Fläche 58 des Trägers 56. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform dreht sich die erwärmte Walze 66 mit einer bestimmten Geschwindigkeit, die im wesentlichen der Lineargeschwindigkeit der Vorstufenbahn 54 durch den veränderlichen Walzenspalt 64 entspricht.
Die Drehgeschwindigkeit der erwärmten Walze 66 kann größer, kleiner oder gleich der Geschwindigkeit sein, mit der die Vorstufenbahn 54 durch den veränderlichen Walzenspalt 64 geführt wird. Die Form der sich ergebenden Köpfe am Befestigungselement mit Köpfe aufweisenden Stengeln wird zumindest teilweise durch eine Relativbewegung zwischen der Vorstufenbahn und der erwärmten Walze bestimmt. Verfahren zum Ändern der Form des Kopfs am Stengel sind in WO-A-98/14086 mit dem Titel "J Hook-Type Strip for a Mechanical Fastener" offenbart. Abhängig von den Verarbeitungsparametern können die Polymerstengel mit einer Vielzahl von Formen, wie pilzförmigen Köpfen, J-Haken und regenschirmförmigen Köpfen, versehen werden.
Fig. 8A ist eine als Beispiel dienende Ausführungsform eines idealisierten Befestigungselements 130 mit Köpfe aufweisenden Stengeln mit einem im wesentlichen zusammenhängenden Träger 132 aus einem thermoplastischen Harz. Integriert mit der Unterlage ist ein Feld bzw. eine Matrix aus nagelkopfförmigen Vorsprüngen oder Haken 134 ausgebildet, die jeweils einen molekularorientierten Stengel 136, Köpfe 138 und eine Ausrundung 140 an der Basis des Stengels 136 aufweisen. Das Befestigungselement mit Köpfe aufweisenden Stengeln aus Fig. 8A kann der Hakenabschnitt eines Haken-und- Schlaufen-Befestigungselements sein, oder es kann abnehmbar an einem Stoff befestigt sein, in den die Haken eindringen können, oder es kann so konfiguriert sein, daß zwei Stücke des Befestigungselements 130 mit Köpfe aufweisenden Stengeln in Eingriff gebracht werden können. Infolge ihrer im wesentlichen flachen und planaren Außenflächen sind die Köpfe des Befestigungselements mit Köpfe aufweisenden Stengeln benutzerfreundlich und reiben die Haut nicht auf, wodurch sie ideal als Verschlüsse für Babywindeln geeignet sind. Die Stengel weisen an ihren Basen vorzugsweise Ausrundungen auf, um die Stärke und die Steifigkeit zu erhöhen und um das Lösen von einer Form, in der sie hergestellt werden, zu erleichtern.
Fig. 8B ist eine Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform eines idealisierten Befestigungselements 130' mit Köpfe aufweisenden Stengeln, das einen im wesentlichen regenschirmförmigen Kopf aufweist, der an einem im wesentlichen zusammenhängenden Träger 132 eines thermoplastischen Harzes ausgebildet ist. Integriert mit dem Träger ist ein Feld bzw. eine Matrix regenschirmförmiger Vorsprünge oder Haken 134' ausgebildet, die jeweils einen molekularorientierten Stengel 136', Köpfe 138' und eine Ausrundung 140' an der Basis des Stengels 136 aufweisen. Eine Unterschneidung 142' ist um die Stengel 136' herum und unter den Köpfen 138' ausgebildet. Es sei bemerkt, daß wirkliche Befestigungselements mit Köpfe aufweisenden Stengeln Herstellungsschwankungen unterliegen und daß die in den Fig. 8A und 8B dargestellten idealisierten Befestigungselemente mit Köpfe aufweisenden Stengeln nur der Veranschaulichung dienen.
Die geformten Köpfe haben ein hohes Durchmesser-Dicke- Verhältnis. Die geringe Größe und der dichte Abstand oder die hohe Dichte einzelner Haken erleichtert das feste scherende Eingreifen von Schlaufenmaterial. Demgemäß ist das mit Köpfen versehene Befestigungselement gemäß der vorliegenden Erfindung besonders für die durch Haken und Schlaufen erfolgende Befestigung nützlich, wenn die Schlaufen durch herkömmliche geflochtene oder gewebte Stoffe oder beliebig gewebte oder nicht gewebte Materialien, die nicht besonders für die Verwendung als Schlaufenabschnitte von Haken-und-Schlaufen- Befestigungselementen ausgelegt sind und in die nicht so gut durch bekannte mit Köpfen versehene Befestigungselemente aus dem Stand der Technik eingegriffen wird, bereitgestellt werden.
Das vorliegende Befestigungselement mit Köpfe aufweisenden Stengeln ist besonders nützlich bei kostengünstigen, einmal verwendbaren Gegenständen, wie Windeln. Bei diesen Anwendungen beträgt die Länge des veränderlichen Walzenspalts im allgemeinen etwa 11,43 cm (4,5 Zoll). Für eine Verwendung bei Windeln weisen die Haken eine gleichmäßige Höhe von etwa 0,1 bis 1,3 mm und bevorzugter von etwa 0,2 bis 0,5 mm auf. Die Haken haben auf der Unterlage eine Dichte von vorzugsweise 60 bis 1600 Haken je Quadratzentimeter und bevorzugter von etwa 125 bis 700 Haken je Quadratzentimeter. Die Stengel haben neben den Köpfen der Haken einen Durchmesser von vorzugsweise 0,1 bis 0,6 mm und bevorzugter von etwa 0,1 bis 0,3 mm. Die Köpfe stehen auf jeder Seite vorzugsweise um durchschnittlich etwa 0,01 bis 0,25 mm und bevorzugter um durchschnittlich etwa 0,025 bis 0,13 mm radial über die Stengel vor, und sie haben zwischen ihren Außen- und Innenflächen (also parallel zur Achse der Stengel gemessen) eine durchschnittliche Dicke von vorzugsweise etwa 0,01 bis 0,25 mm und bevorzugter von etwa 0,025 mm bis 0,13 mm. Die Köpfe haben ein Verhältnis zwischen dem durchschnittlichen Durchmesser (also radial zur Achse der Köpfe und Stengel gemessen) und der durchschnittlichen Kopfdicke von vorzugsweise 1,5 : 1 bis 12 : 1 und bevorzugter von 2,5 : 1 bis 6 : 1. Um sowohl eine gute Flexibilität als auch eine gute Stärke zu erzielen, ist der Träger des Befestigungselements mit Köpfe aufweisenden Stengeln vorzugsweise 0,025 bis 0,5 mm und bevorzugter 0,06 bis 0,25 mm dick, insbesondere wenn das Befestigungselement aus Polypropylen oder einem Copolymer von Polypropylen und Polyethylen besteht. Für manche Anwendungen könnte ein steiferer Träger verwendet werden, oder der Träger kann auf seinen Flächen, die den Haken gegenüberliegen, mit einer Schicht eines Haftklebstoffs überzogen werden, wodurch der Träger auf einen zusätzlichen Träger oder ein Substrat geklebt werden könnte, so daß der Träger dann auf die Stärke des Substrats zurückgreifen könnte, um dabei zu helfen, die Haken zu verankern.
Bei den meisten Anwendungen, bei denen Haken und Schlaufen verwendet werden, sollten die Haken des Befestigungselements mit Köpfe aufweisenden Stengeln im wesentlichen in alle Richtungen über die ganze Fläche des mit Köpfen versehenen Befestigungselements, gewöhnlich in einer quadratischen, gestaffelten oder hexagonalen Mehrfachanordnung, verteilt sein. Bei hermaphroditischen Anwendungen sind die Haken vorzugsweise verteilt, um ein seitliches Rutschen zu verhindern, wenn sie in Eingriff sind. Es sei beispielsweise auf die ebenfalls übertragenen US-Patente 3 408 705 (Kayser u. a.), 4 322 875 (Brown) und 5 040 275 (Eckhardt u. a.) verwiesen.
Gemäß dem vorliegenden Verfahren hergestellte Befestigungselemente mit Köpfe aufweisenden Stengeln können kostengünstig sein, weil sie bei höheren Lineargeschwindigkeiten hergestellt werden können, als dies bei der Herstellung früherer Befestigungselemente mit Köpfe aufweisenden Stengeln möglich war. Die Befestigungselemente können in langen, breiten Bahnen hergestellt werden, die zur bequemen Lagerung und zum bequemen Versenden als Rollen aufgewickelt werden können. Die Befestigungselemente in diesen Rollen können auf der Oberfläche ihres Trägers gegenüber den Haken eine Schicht aus Haftklebstoff aufweisen, die an darunterliegenden Wicklungen des mit Köpfen versehenen Befestigungselements in der Rolle abnehmbar an den Köpfen der Haken haften kann, weshalb kein ablösbares Kaschierpapier erforderlich ist, um die Schicht des Haftklebstoffs in der Rolle zu schützen. Die begrenzte Fläche der Köpfe, an denen der Haftklebstoff in der Rolle haftet, hält das mit Köpfen versehene Befestigungselement in der Rolle, bis es verwendungsbereit ist, und sie ermöglicht dann, daß es leicht von der Rolle abgewickelt wird. Gewünschte Längen aufweisende Stücke können von einer Rolle abgeschnitten werden und an Gegenstände, wie eine Klappe eines Kleidungsstücks, angeklebt oder auf andere Weise daran befestigt werden, um zu ermöglichen, daß die Klappe abnehmbar befestigt wird.
Praktisch jedes orientierbare thermoplastische Harz, das für ein Spritzgießen geeignet ist, kann zum Herstellen des mit Köpfen versehenen Befestigungselements verwendet werden. Thermoplastische Harze, die spritzgegossen werden können und verwendbar sein sollten, umfassen Polyester, wie Poly(ethylenterephthalat), Polyamide, wie Nylon, Poly(styrolacrylnitril), Poly(acrylnitrilbutadienstyrol), Polyolefine, wie Polypropylen, und weichgemachtes Polyvinylchlorid. Ein bevorzugtes thermoplastisches Harz ist ein Impaktcopolymer von Polypropylen und Polyethylen, das 17,5% Polyethylen aufweist und einen Schmelzflußindex von 30 aufweist, welches als SRD7-560 von Union Carbide Company, Seadrift, Texas, erhältlich ist.

BEISPIELE

135º-Abschältest

Ein 2 Zoll · 5 Zoll (5,1 cm · 12,7 cm) messendes Stück aus dem zu testenden Schlaufenbefestigungsmaterial wurde unter Verwendung eines doppelt beschichteten Klebebands sicher auf eine 2 Zoll · 5 Zoll (5,1 · 12,7 cm) messende Stahlplatte angeordnet. Ein 1 Zoll · 5 Zoll (2,5 cm · 12,7 cm) messendes Stück aus Hakenbefestigungsmaterial wurde ausgeschnitten, und es wurden Markierungen 1 Zoll (2,5 cm) von jedem Ende des Streifens des Hakenbefestigungsmaterials angeordnet. Der Streifen des Hakenbefestigungsmaterials wurde dann mittig auf der Schlaufenplatte angeordnet, so daß zwischen den Haken und den Schlaufen eine 1 Zoll · 1 Zoll (2,5 cm · 2,5 cm) messende Kontaktfläche auftrat und die Vorderkante des Streifens des Hakenbefestigungsmaterials entlang der Plattte verlief. Das Probenstück wurde unter Verwendung einer 4, 5 Pfund (1000 Gramm) schweren Rolle mit einer Geschwindigkeit von etwa 12 Zoll (30,5 cm) je Minute einmal in jeder Richtung von Hand gewalzt, um die komplementären Haken- und Schlaufenbefestigungsmaterialien in Eingriff zu bringen. Papier wurde zwischen den Haken- und Schlaufenbefestigungsmaterialien verwendet, um einen maximalen Eingriff von 1 Zoll (2,5 cm) zu gewährleisten. Unter Halten der Vorderkante des Streifens des Hakenmaterials wurde das Probenstück von Hand etwa 1/8 Zoll (0,32 cm) leicht geschert, wodurch die Haken mit den Schlaufen in Eingriff gebracht wurden. Das Probenstück wurde dann in einer 135º-Abschäl- Aufspannvorrichtung angeordnet. Die Aufspannvorrichtung wurde in der unteren Klemmbacke eines Zugfestigkeits-Testgeräts vom Modell 1122 von INSTRONTM angeordnet. Ohne ein vorhergehendes Abschälen des Probenstücks wurde die Vorderkante in der oberen Klemmbacke angeordnet, wobei sich die 1-Zoll-Markierung an der Unterkante der Klemmbacke befand. Bei einer Geschwindigkeit der Traverse von 12 Zoll (30,5 cm) je Minute wurde ein auf eine Zeichengeschwindigkeit von 20 Zoll (50,8 cm) je Minute gelegter Kurvenschreiber verwendet, um das bei 135º gehaltene Abschälen aufzuzeichnen. Der Durchschnitt der vier höchsten Spitzen wurde in Gramm aufgezeichnet. Die zum Entfernen des Hakenstreifens vom Ösenmaterial erforderliche Kraft wurde in Gramm je Zentimeter der Breite aufgezeichnet. Die aufgezeichneten Werte sind der Durchschnitt von mindestens fünf Tests.

Beispiel 1

Es wurde ein Computermodell erzeugt, um den unter Verwendung der allgemein in den Fig. 6 und 7 dargestellten Abkappungsvorrichtung erzeugten, in Fig. 10 dargestellten sich stetig verringernden veränderlichen Walzenspalt graphisch darzustellen. Durch Einstellen der Einlaßlücke und der Auslaßlücke der Vorrichtung können die durchschnittliche Neigung und die prozentuale Kontaktfläche des sich verkleinernden veränderlichen Walzenspalts berechnet werden. Durch Einstellen der durchschnittlichen Neigung, der prozentualen Kontaktfläche der Verkappungsvorrichtung und der Kalanderwalzentemperatur können unterschiedliche Kappenformen erzeugt werden, wie sie allgemein in den Fig. 8A und 8B dargestellt sind.
In Fig. 10 sind die Lücke der Abkappungsvorrichtung und die Hakenhöhe auf der vertikalen Achse in Millimeter dargestellt. Die horizontale Achse entspricht der Gesamtlänge der in 33 gleiche Segmente aufgeteilten Abkappungsvorrichtung. Die Konvergenz der Walzenspaltlücke 160 der Abkappungsvorrichtung und der Hakenhöhe 162 geschah im Segment 8. Die Länge des veränderlichen Walzenspalts betrug 11,43 cm (4, 5 Zoll). Die prozentuale Kontaktfläche war als die Fläche, an der die Abkappung beginnt und endet, verglichen mit der gesamten verfügbaren Abkappungsfläche, definiert. Die mit L bezeichnete Abkappungsfläche betrug 75,75% der Länge des veränderlichen Walzenspalts (Segment 8 bis Segment 33).
Eine aus einem Impaktcopolymer aus Polypropylen und Polyethylen, das unter der Produktbezeichnung SRD7-560 von Union Carbide aus Seadrift, TX, erhältlich ist, hergestellte Vorstufenbahn wurde mit einer Trägerdicke von 0,11 mm (0,0045 Zoll) mit etwa 140 Stengeln je Quadratzentimeter, die sich 0,635 mm (0,025 Zoll) über die vordere Fläche des Trägers erstreckten, hergestellt. Die allgemein in den Fig. 6 und 7 dargestellte Abkappungsvorrichtung war mit einer Einlaßlücke von 0,81 mm (0,032 Zoll) und einer Auslaßlücke von etwa 0,56 mm (0,022 Zoll) konfiguriert. Die Kalanderwalze hatte einen Radius von 101,6 mm, und die Abkappungsvorrichtung hatte einen Radius von 102,4 mm. Der veränderliche Walzenspalt verkleinerte sich zwischen der Einlaßlücke und der Auslaßlücke mit einer durchschnittlichen Neigung von 0,132 im wesentlichen fortlaufend. Die maximale Neigung am Segment 13 betrug 0,139, und die minimale Neigung am Segment 33 betrug 0,116. Die Walzentemperatur wurde bei 144ºC (291ºF) gehalten. Bei dieser Temperatur hatte die Kalanderwalze einen Radius von 101,7 mm (4,0 Zoll).
Die Vorstufenbahn wurde bei einer Lineargeschwindigkeit von 12 Metern je Minute (39 Fuß je Minute) durch den veränderlichen Walzenspalt geführt, und der Spaltdruck wurde bei 55,4 kg/cm (310 Pfund je Zoll) gehalten. Es wurde an der gekrümmten Stützstruktur ein Luftdruck von 1517 kPa (60 psi) aufrechterhalten, um für die hintere Fläche des Trägers ein angemessenes Luftlager zu erreichen.
Das Computermodell wurde verwendet, um den Einfluß von Änderungen der Neigung des Walzenspalts, der Kalanderwalzentemperatur und der prozentualen Kontaktfläche der Abkappungsvorrichtung auf die Höhe der mit Köpfen versehenen Stengel, die Kopffläche in der Maschine und in Querrichtung und die Querschnittsfläche der Köpfe zu bestimmen. Es wurde berechnet, daß die Hakenhöhe am empfindlichsten von der Neigung des Walzenspalts abhängt. Es wurde berechnet, daß die Kopffläche in Querrichtung am empfindlichsten von der prozentualen Kontaktfläche der Abkappungsvorrichtung abhängt. Es wurde berechnet, daß die Kopffläche in Maschinenrichtung am empfindlichsten von der Neigung des Walzenspalts abhängt. Es wurde berechnet, daß die Querschnittsfläche der Köpfe am empfindlichsten von der Neigung des Walzenspalts abhängt.
Durch Ändern der Neigung, der prozentualen Kontaktfläche und der Walzentemperatur kann die Kappenform geändert werden, wie in den Fig. 8A und 8B dargestellt ist. Falls die allgemein in Fig. 8A dargestellte Kappenform erwünscht ist, sollte die Kappenneigung etwa 0,125 betragen, sollte die prozentuale Kontaktfläche 75% betragen und sollte die Kalanderwalzentemperatur 144ºC (291ºF) betragen. Falls die allgemein in Fig. 8B dargestellte Kappenform erwünscht ist, sollte die Kappenneigung etwa 0,093 betragen, sollte die prozentuale Kontaktfläche 90% betragen und sollte die Kalanderwalzentemperatur 146ºC (294,8ºF) betragen.

Beispiel 2

Eine aus einem Impaktcopolymer aus Polypropylen und Polyethylen, das unter der Produktbezeichnung SRD7-463 von Union Carbide aus Seadrift, TX, erhältlich ist, hergestellte Vorstufenbahn wurde mit einer Trägerdicke von 0,11 mm (0,0045 Zoll) mit etwa 140 Stengeln je Quadratzentimeter, die sich 0,635 mm (0,025 Zoll) über die vordere Fläche des Trägers erstreckten, hergestellt. Eine allgemein in den Fig. 6 und 7 dargestellte Abkappungsvorrichtung war mit einer Einlaßlücke von 0,46 mm (0,018 Zoll) und einer Auslaßlücke von etwa 0,254 mm (0,010 Zoll) konfiguriert. Der veränderliche Walzenspalt verkleinerte sich zwischen der Einlaßlücke und der Auslaßlücke fortlaufend. Die Länge des veränderlichen Walzenspalts betrug 10,2 cm (4,0 Zoll), und die Stengel berührten 100% des veränderlichen Walzenspalts. Die Walzentemperatur wurde bei 160ºC (320ºF) gehalten. Die Vorstufenbahn wurde bei einer Lineargeschwindigkeit von 45,7 Metern je Minute (150 Fuß je Minute) bei einer Abwickelspannung von 344,7 kPa (50 psi) durch den veränderlichen Walzenspalt geführt. Ein Kolben an der Abkappungsvorrichtung wurde bei 483 kPa (70 psi) gehalten. Ein Luftdruck von 414 kPa (60 psi) wurde an der gekrümmten Stützstruktur aufrechterhalten, um für die hintere Fläche der Unterlage ein angemessenes Luftlager zu erreichen.
Die sich ergebenden Haken hatten eine durchschnittliche Höhe von 0,46 mm (0,018 Zoll) bei einem Querschnitts-(CD)- Kappendurchmesser von 0,41 mm (0,016 Zoll) und einem Maschinenrichtungs-(MD)-Kappendurchmesser von 0,41 mm (0,016 Zoll). Die Abziehfestigkeit der sich ergebenden Befestigungselemente mit Köpfe aufweisenden Stengeln wurde gegenüber einem Schlaufenabschnitt eines unter der Produktnummer KN-0560 von Minnesota Mining & Manufacturing Co. aus St. Paul, Minnesota erhältlichen Haken-und-Schlaufen-Befestigungselements getestet. Die maximale Abziehkraft bei einem Winkel von 135º wurde zu 145,3 Gramm je Zentimeter (369 Gramm je Zoll) bestimmt.

Beispiel 3

Eine aus einem Impaktcopolymer aus Polypropylen und Polyethylen, das unter der Produktbezeichnung SRD7-463 von Union Carbide aus Seadrift, TX, erhältlich ist, hergestellte Vorstufenbahn wurde mit einer Trägerdicke von 0,109 mm mit etwa 140 Stengeln je Quadratzentimeter hergestellt. Die Stengel erstreckten sich 0,640 mm über die vordere Fläche des Trägers. Eine allgemein in den Fig. 6 und 7 dargestellte Abkappungsvorrichtung war mit einem Walzenspalteinlaß von 0,81 mm (0,032 Zoll) und einem Walzenspaltauslaß von 0,48 mm (0,019 Zoll) konfiguriert. Der veränderliche Walzenspalt verkleinerte sich zwischen dem Walzenspalteinlaß und dem Walzenspaltauslaß fortlaufend. Die Länge des veränderlichen Walzenspalts betrug 11,43 cm (4,5 Zoll), und die Stengel berührten 82% des veränderlichen Walzenspalts. Die Walzentemperatur wurde bei 144ºC (291ºF) gehalten. Die Vorstufenbahn wurde bei einer Lineargeschwindigkeit von 12 Metern je Minute bei einer Bahnspannung von 200 N durch den veränderlichen Walzenspalt geführt. Ein Kolben an der Abkappungsvorrichtung wurde bei 1517 kPa gehalten, und ein Luftdruck von 414 kPa wurde an der gekrümmten Stützstruktur aufrechterhalten, um ein angemessenes Luftlager für die hintere Fläche des Trägers zu erreichen. Die sich ergebenden Haken hatten eine durchschnittliche Höhe von 0,45 mm bei einem CD- Kappendurchmesser 0,44 mm und einem MD-Kappendurchmesser von 0,43 mm.
Es sei auf die hier offenbarten Patente und Patentanmeldungen verwiesen. Die vorliegende Erfindung wurde mit Bezug auf verschiedene hier beschriebene Ausführungsformen beschrieben. Fachleuten wird verständlich sein, daß viele Änderungen an den Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Demgemäß soll der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung nicht auf die hier beschriebenen Strukturen sondern nur auf die in der Sprache der Ansprüche und gleichwertige Ausgestaltungen dieser Strukturen begrenzt sein.

Claims

1. Verfahren zum Abkappen eines hochstehenden Stengels mit den Schritten:

Bereitstellen einer Vorstufenbahn mit einem Träger, die eine hintere Fläche, eine vordere Fläche und mehrere Polymerstengel aufweist, die distal von der vorderen Fläche des Trägers abstehen,

Positionieren eines erwärmten Elements gegenüber einer Stützfläche zum Bilden eines veränderlichen Walzenspalts mit einer veränderlichen Länge, wobei die Stützfläche eine Form aufweist, die im wesentlichen mit einer Kontur des erwärmten Elements übereinstimmt, und

Zuführen der Vorstufenbahn durch den veränderlichen Walzenspalt zum durch Kompression erfolgenden Eingreifen der Polymerstengel zwischen dem erwärmten Element und der Stützfläche entlang einem Abschnitt der Länge des veränderlichen Walzenspalts, so daß die distalen Enden der Polymerstengel axial zu einer Hakenkopfform mit einem axialen Durchmesser- Dicken-Verhältnis von 1,5 : 1 bis 12 : 1 herabgedrückt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Positionierens den Schritt des Bildens einer Walzenspaltlücke aufweist, die entlang einem Abschnitt der Länge des veränderlichen Walzenspalts konstant bleibt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Positionierens eines erwärmten Elements den Schritt des Positionierens einer erwärmten Walze gegenüber einer gekrümmten Stützfläche aufweist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die gekrümmte Stützfläche einen Krümmungsradius aufweist, der im wesentlichen dem Krümmungsradius der erwärmten Walze entspricht.

5. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die gekrümmte Stützstruktur eine Länge des veränderlichen Walzenspalts definiert, die mindestens 3,0 mal größer ist als die durch zwei Walzen mit dem gleichen Durchmesser wie die erwärmte Walze definierte Walzenspaltlänge.

6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Positionierens eines erwärmten Elements den Schritt des Positionierens eines erwärmten Bandes gegenüber der Stützfläche und weiter den Schritt des Anordnens einer Einrichtung zum Ändern der Form des erwärmten Bandes entlang einer hinteren Fläche davon aufweist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, welches weiter den Schritt des Bewegens des erwärmten Elements mit einer Geschwindigkeit, die im wesentlichen der Lineargeschwindigkeit der Vorstufenbahn durch den veränderlichen Walzenspalt entspricht, aufweist.

8. Verfahren nach Anspruch 1, welches weiter den Schritt des Erzeugens einer reibungsarmen Grenzfläche zwischen der hinteren Fläche des Trägers und der Stützfläche aufweist.

9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Positionierens des erwärmten Elements gegenüber der Stützfläche den Schritt des Drehens oder Schiebens der Stützfläche in Eingriff mit dem erwärmten Element entlang einer ersten Achse aufweist.