JP2004513692A

JP2004513692A - 面ファスナー部品を製造するための方法

Info

Publication number: JP2004513692A
Application number: JP2002542226A
Authority: JP
Inventors: シュルテ，　アクセル
Original assignee: ゴットリープ　ビンダー　ゲゼルシャフト　ミット　ベシュレンクテル　　ハフツング　　ウント　　コンパニー
Priority date: 2000-11-15
Filing date: 2001-11-07
Publication date: 2004-05-13
Also published as: DE10056567A1; EP1333735A1; US20030085492A1; WO2002039842A1

Abstract

本発明は、帯状又はフィルム状基材（２０）を有し、この基材が両方の側面の少なくとも一方に多数の係止部材が設けられ、係止部材が各１つの頭部（３２）を有し、頭部が柄部（３０）を介して基材（２０）に結合されてなる面ファスナー部品をプラスチック材料から製造するための方法であって、柄部（３０）に比べて拡張された頭部（３２）の様々な幾何学的形状を得るために、柄部（３０）の自由端に作用させる熱可塑性樹脂成形技術を使用するものに関する。超音波を利用して熱可塑性樹脂成形処理を実行し、柄部（３０）の自由端に接触させる成形工具を利用して頭部の成形を行うことによって、本来一般的なカレンダー圧延処理を使用することなく、材料を節約した方法で、変更可能な頭部の外形又は幾何学的形状を有する係止部材を製造することが可能である。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、帯状又はフィルム状基材を有し、この基材が両方の側面の少なくとも一方に多数の係止部材が設けられ、係止部材が各１つの頭部を有し、頭部が柄部を介して基材に結合されてなる面ファスナー部品をプラスチック材料から製造するための方法であって、柄部に比べて拡張された頭部の様々な幾何学的形状を得るために、柄部の自由端に作用させる熱可塑性樹脂成形技術を使用するものに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
基材と一体に構成される多数の係止部材を備えた面ファスナー部品を製造するための方法がＤＥ１９８２８８５６Ｃ１により開示されており、これでは熱可塑性プラスチックが加圧工具と成形工具との間の隙間に供給され、連続した空隙を有するスクリーンが成形工具の予備成形要素として使用され、熱可塑性プラスチックがスクリーンの空隙内で少なくとも部分的に硬化することによって係止部材が形成される。加圧工具から離れた方のスクリーンの側端にその空隙と協働する第２予備成形要素があるように成形工具は変更されており、この予備成形要素によって柄部の外端領域でプラスチック材料が成形される。
【０００３】
柄部のそのような外端はすでに一種の頭部を構成し、各頭部の縁又は周縁は突起させておくことができ、これらの縁は特に、予め成形された柄部を有する基材を成形工具のキャビティから引き出す離型過程のときに生じる。柄部の末端で縁がこのように突起されると、いわゆるカレンダー過程を続けることができ、柄部の突起した末端にカレンダーロールが作用し、末端が押し下げられて平らな係止頭部を形成し、係止頭部の縁が下方に張り出す。このように製造された係止部材はそのとき係合可能状態にあり、対応する他のファスナー部品のフック材料又はループ材料と脱離可能に係合されて面ファスナーを形成する。カレンダー処理を介してこのように製造された係止頭部はさまざまな幾何学寸法と円形、卵形、多角形、鉤形等の多様な外輪郭とで製造することができ、及び／又は多数の係止部材を形成しつつ外周にその縁に沿った切込みを備えておくことができる。
【０００４】
さらにＰＣＴ／ＷＯ００／４１４７９により、前記カレンダーロールの上面に一種の研磨紙構造を設け、こうして頭部材料の自由端の粗面化を達成することが開示されている。これにより、従来のファスナー用に高い剥離強さが達成されるとされる。その際、本来のカレンダー過程の前に柄部の自由端がその軟化温度にまで加熱される一方、その他のファスナー材料は基材も含めて冷却装置によってこの軟化温度よりかなり低い温度とされる。特にいわゆるマイクロ面ファスナーの場合、つまり柄部と頭部が幾何学的にごく小さく寸法設計される面ファスナーの場合、この従来方法は、カレンダーロールの粗面化表面が係止部材としてのマイクロ茸体を損なって一部を使用不能とするので、剥離強さを高めるのにあまり適していない。そのことを一層強める事態として、プラスチック材料の場合に各柄部の自由端を軟化温度に維持することによって、制御困難な可塑化過程が生じ、その結果、希望する頭部形状を達成できず、頭部は特にその縁に沿って不定な輪郭構成を示す。
【０００５】
ＤＥ‐Ａ‐３３２５０２１により、ループとフックとを有する面ファスナーにフックを生成するための装置が開示されている。この従来の解決策では、基布とこの基布に編み込まれ又は織り込まれるモノフィラメント形の熱可塑性樹脂の多数の突出ループとからなるループテープが使用される。超音波切断装置によって、製造されたループがその都度切断され、こうしてそのフック経路の直径を同一で維持してファスナーフックが製造される。
【０００６】
ＤＥ‐Ａ‐４２２０９０８により、フック部品を製造するための一般的な方法が開示されており、面ファスナー用の特別面積の大きいフック部品を製造するために、熱可塑性プラスチックからなる比較的堅いパイル糸でパイル生地が生成される。一種の柄部を構成するパイル糸の突起した末端が熱の作用で溶かされて茸頭状フックを形成し、このように製造された茸頭は柄部に比べて直径が拡張されている。パイル糸は例えばポリプロピレン形態の材料からなるモノフィラメントで構成される。これらパイル糸の突起した末端は熱可塑性樹脂成形処理の放射熱で非接触で衝撃的に溶かされて茸頭とされる。従来の解決策では多種多様な頭部成形処理が可能でなく、熱供給に依存して、得られた茸頭が損なわれて他のファスナー部品との係止過程に利用できなくなることを排除できない。
【０００７】
この先行技術に鑑みて本発明の目的は、従来の方法をさらに改良し、本来一般的なカレンダー処理や非接触式熱供給処理を避け、変更可能かつ正確に定義可能な頭部形状又は頭部幾何学的形状を有する係止部材を製造することを材料を節約しつつ可能とすることにある。この目的は、請求項１の特徴を有する方法がその全体で解決する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の特徴部分により超音波を利用して熱可塑性樹脂成形処理を実行し、柄部（３０）の自由端に接触する成形工具を利用して頭部の成形を実行することによって、特別に材料を節約した方法でプラスチック材料成形過程を達成することができる。さらに、超音波を利用したファスナー材料の処理はファスナー材料中への正確に定義されたエネルギー供給を可能とし、有害な熱ピークが防止される。さらに、超音波を利用した成形処理はきわめて幅広い造形範囲で頭部の成形を可能とし、正確に定義可能な多種多様な頭部形状を実現できることは意外である。これは、通常の製造処理ではこれまで不可能であった。頭部形状はその幾何学的構成に基づいて予め正確に決定することができる。というのも、被成形ファスナー材料中に超音波を導入する成形工具は、きわめて大きい直径で設計されるカレンダーロールとは異なり非常に正確に製造できるからである。しかもカレンダーロールは、特にそれが加熱される場合、さまざまな直径範囲を有し、異なる等速挙動を示す。従来の方法が熱供給源を利用した熱供給処理を有している限り、一方で頭部形状は幾何学的に正確に所定寸法に従って得ることができず、さらには、有害な熱供給に基づいて頭部形状が損なわれ又は溶けてしまうことを排除できない。
【０００９】
本発明による方法の好ましい１実施形態において、超音波を利用した成形処理は超音波溶接処理と同様に実施され、ソノトロード及び／又はソノトロードに対する対向支持部材は予め決定可能な頭部形状を生成する個々の成形要素を備える。ソノトロード及び対向支持部材（アンビル）の形態のかかる成形工具は、技術的観点から高価なカレンダー成形の解決策とは異なり安価に製造して運転することができる。
【００１０】
本発明による方法の他の好ましい１実施形態では、成形要素が予め決定可能な相互列で配置され、柄部は同様の配置列でこれらの成形要素に正面で当接し又は頭部側で係合する。好ましくはソノトロード及び／又は対向支持部材が各成形過程のため昇降し、成形要素が被成形頭部との係合から外れた直後に、それに対して横切る方向へ、ソノトロードと対向支持部材とで形成される成形ゾーンを前記基材が通過する。したがって順次、即ち連続的に成形過程を行うことができ、基材と成形工具との間の意図しない滑りが防止される。
【００１１】
本発明による方法の特に好ましい１実施形態では、成形要素が切込み及び／又は異形凹部及び／又は型押し部を備える。こうして、頭部の上面に構造化、例えばＰＣＴ／ＷＯ００／４１４７９による構造化カレンダーロールと同様の研磨紙状粗面化を備えることが可能である。異形凹部が成形工具内で非常に微細な構造とされる場合には、このように処理された頭部の上面に微細隆起部を有するミクロ構造を形成することができ、その結果、こうして自己浄化表面が形成され、この表面に汚れが付着することはない。各成形要素が型押し部、例えば一種の切断ナイフを備えて構成されている場合、頭部の表面は部分的に切り込まれ、頭部の各縁は柄部の底方向へ従来の解決策におけるものよりも深くに到達する。しかし後者、即ち縁の深さは、この場合やはり特に有利には面ファスナー全体の剥離強度の向上に影響する。
【００１２】
他の有利な実施形態はその他の従属請求項の対象である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を基に本発明による方法が詳しく説明される。
【００１４】
図１に、以下の本来の本発明による成形処理のための予備成形段階を実施するための装置の一部を略図で示している。図１の装置は、パルプ状態、塑性状態、ペースト状態又は液体状態にある熱可塑性プラスチック材料用供給装置として押出ヘッド１０を有している。この材料は製造されるべき面ファスナーの幅に一致した幅の帯又はフィルムとして加圧工具と成形工具との間の隙間に供給される。加圧工具として加圧ロール１２が設けられている。成形工具は全体に符号１４とした成形ロールである。両方のロールが図１にて円弧矢印１６，１８で示した回転方向に駆動され、ロールの間に搬送間隙が形成され、この搬送間隙を通してプラスチック帯が搬送方向へ送られ、同時に間隙内でプラスチック帯が面ファスナー部品の基材２０へと成形され、基材２０は成形ロール１４に当接する側が成形ロール２０の予備成形要素によって、係止部材を形成するのに必要な成形を施される。
【００１５】
この目的のために成形ロール１４は周面に２つの予備成形要素、即ち外側スクリーン２２と、突起２６の形態の外側隆起部を有して外側スクリーン２２の内面に当接するフィルム２４とを有する。これらの突起２６は外側スクリーン２２の空隙２８と直線的に並んでいる。外側スクリーン２２は好ましくは例えば厚さ１０分の数ミリメートルの厚い材料からなり、それに対して内側フィルム２４はかなり薄く、例えば０．１ｍｍ厚とすることができる。さらに、突起２６は円錐形、角柱形又は星形に構成しておくことができ、回転打抜き装置用の切断フィルムの場合にも行われるように、好ましくはエッチング又は電気メッキによって生成することができる。その際、フランク角が約６０°の図形が生じる。布で補強された３〜８ｍｍ厚のゴム地を有する歯付ロールも利用可能である。内側フィルム２４は、内部から成形ロール１４に一体化することが可能とするために好ましくは柔軟に構成されている。フィルム２４は内部応力を受けて成形ロール１４に当接することもでき、接着等は必ずしも必要でない。
【００１６】
前述した構成に基づいて、加圧ロール１２と成形ロール１４との間の隙間内で突起２６を介して閉じられる空隙２８に圧入されたプラスチックは基材２０に突出柄部３０が生じるように成形され、柄部の自由端に頭部３２が配置され、頭部は漏斗状の小さな窪み３４をそれぞれ有する。このような窪み３４は被成形プラスチック材料と成形ロール１４の成形壁との間に閉じ込められた空気から生じる。プラスチック材料が一部又は完全に硬化後、成形ロール１４から延伸ロール３６を介して柄部３０の延伸が行われる。
【００１７】
こうして得られた帯材料は次に本発明による他の成形処理にかけられる。図１は柄部及び頭部の成形処理を例示したものにすぎない。しかし基本的に各面ファスナー材料は図２に図示したような他の超音波成形処理を受けさせることもできる。図１により得られる面ファスナー部品の原料にはここで図２に示す他の成形処理が施される。本発明によるこの成形処理は、種々の頭部幾何学的形状及び／又は種々の頭部形状を得るために単数又は複数の超音波で動作する。超音波成形処理は超音波溶接処理と同様に実施され、本来の成形工具として利用されるソノトロード３８が対向支持部材４０（アンビル）と協働する。好ましくは対向支持部材４０は定常位置にあり、この対向支持部材を介して帯状基材２０が図２の視線方向に見て右から左へと連続的に動かされる一方、適宜なサイクルでソノトロード３８が両方向矢印４２の方向へ昇降する。さらに、ソノトロード３８は図２の視線方向に見てその下面に個々の成形要素４４を有し、予め決定可能な頭部形状をこれらの成形要素で生成することができる。
【００１８】
ソノトロード３８は成形枠縁（図示せず）として構成されており、図２の紙面に垂直な平面において１列に相前後して全く同一の複数の成形要素４４がソノトロード３８に沿って配置されている。同様に柄部３０は、成形要素の下方であって対向支持部材４０の上に到達した直後に、少なくとも１つの類似配置列でこれらの成形要素４４に正面で当接し又は頭部側で係合する。
【００１９】
図２の配置とは異なり、詳しくは図示しない実施形態においては、ソノトロード３８の代りに対向支持部材を利用し、適宜な加熱可能な成形要素４４を備えておくことができ、その一方でソノトロード３８は、図２の視線方向に見て基材２０の下方において、成形過程での昇降動作時に基材に作用する。帯材料は図２に示すその配列を維持する。両方の実施形態で対向支持部材４０を加熱することができる。こうして２つの対向する箇所で、基材２０を有する面ファスナー材料中にエネルギー供給を行うことが可能である。均一なエネルギー・熱供給により特別に節約的な成形処理が達成され、均一に構成された面ファスナー材料が得られる。個々の成形要素４４の代りに、成形要素は中間壁を省いて直線的に延びる成形枠縁を形成することもできる。その場合、１列の柄部３０間の距離寸法は製造精度に悪影響を及ぼすことなく変更できる。図２の実施形態では各成形要素４４が実質的に浅い窪みとしてソノトロード３８の内部に水平に構成されている。しかし各成形要素４４は凹面凹部（図示せず）の態様でソノトロード３８の下側自由端に設けておくこともできるであろう。その場合、凸面に形成された頭部（図示せず）が生じる。最後の構成は、詳しくは示さない対応する面ファスナー部品の嵌着されるフリース材料又はループ材料が頭部の上面から滑り落ちて不可避的に頭部の縁で係止され、一層多くのループが係止手段と係合し、上側で頭部の自由端に横臥したままとはならないという利点を有する。この処理により、このファスナーの特に剥離強さを著しく高めることができる。
【００２０】
図２の視線方向に見てソノトロード３８が下方にその動作位置へと移動した場合には、成形要素４４が頭部３２の上側領域を把持する。このようにソノトロード３８が降下した場合には、ソノトロードと対向支持部材４０との間に成形ゾーン４６が形成される。ソノトロード３８が好ましくは３０μｍの振幅で２０ｋＨｚにて振動した場合には、基材２０は矢印４８に沿って持続的に各１列ずつ係止手段でさらに右に移動し、このとき図２の視線方向に見て右端において夫々仕上げられた頭部３２が完成する。これは、まず最初は上向きに急峻に突出する頭部リップ５０が幅広の平らな縁を形成することを特徴としており、引き下げられた縁が柄部の底方向でのループ材料との係止性能が大幅に向上する。頭部３２の中心に残る凹面凹部５２には例えば顔料、接着剤、ブロッキング防止剤等（図示せず）を充填することができる。
【００２１】
各成形要素４４の底に例えば交叉する個別の切込み（図示せず）の態様の型押し部が設けられ、後に製造される頭部３２に前記型押し部が交叉刻み模様等を生じれば、特別に有利である。頭部３２の自由端のかかる切込みによって頭部材料が弱化され、成形縁が各切断線に沿ってさらに下方へ開き、各頭部３２の係止縁は鋭いジグザグ状の係止パターンも有することができる。これにより、前述したループ材料又は輪材料との係止性の向上が得られる。それとともに、こうして従来の面ファスナー部品の剥離強さ値を著しく高めることができる。ソノトロード３８の下面及び、従って成形要素４４自体を高精度に製造することができ、等速問題や材料歪みを伴う従来の一般的なカレンダーロール、特にカレンダーロールが相応に加熱される場合に比べて、頭部３２が製造公差を小さくして設計される。ソノトロード３８は１７〜２０ｋＨｚの振動数範囲と好ましくは１μｍ〜１００μｍの振幅範囲で動作させると特別好ましいことが判明した。好ましくはさらに、使用されるプラスチック材料が生物学的に分解可能な熱可塑性樹脂から形成され、又は好適に処理し、好適にリサイクル可能なその他のプラスチック材料で形成される。有利にはさらに、プラスチック材料の超音波成形処理時に導入される加熱がこのプラスチック材料の割当て可能なビカー値の範囲内にあり、熱の影響下でも耐熱性が確保される。
【００２２】
詳しくは図示しない実施形態においては、対向支持部材４０（アンビル）の上面を介して円形ガイド内で帯状基材２０を案内することもできる。好ましくは、対向支持部材４０の上側案内面は平らな板として構成されるのでなく、むしろ凸面状に構成される。その場合適宜な関係において各成形要素４４は枠縁状成形ゾーンの態様でも均一な凹面に構成されている。さらに、複数のソノトロード３８が面ファスナー材料を交互に加工し、又は複数の成形列と成形要素４４を並置して、複数列の並置された柄部３０を同時に加工することも可能である。さらに、一部の成形要素４４だけが切断ナイフ等の異形要素を有することができる。
【００２３】
本発明による超音波成形処理によってさらに、いわゆるバックツーバック面ファスナー部品、つまり上面にも下面にもファスナー要素、特に係止要素を担持するものを提供することが可能である。その場合、ソノトロード３８だけでなく、反対側に配置される対向支持部材４０も、相応する成形部を有する。さらに、ソノトロードでのエネルギー供給は、基材２０の両側で成形を行うことができるように選択することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
成形処理を実施するための装置を一部断面で示す略側面図である。
【図２】
図１に示す方法の後段に設けられる超音波成形処理を一部断面で示す略側面図である。
【符号の説明】
１０　押出ヘッド
１２　加圧ロール
１４　成形ロール
２０　基材
２２　外側スクリーン
２４　フィルム
２６　突起
２８　空隙
３０　柄部
３２　頭部
３４　窪み
３６　延伸ロール
３８　ソノトロード
４０　対向支持部材
４４　成形要素
４６　成形ゾーン
５０　頭部リップ
５２　凹面凹部

Claims

帯状又はフィルム状基材（２０）を有し、該基材の両方の側面の少なくとも一方に多数の係止部材が設けられ、該係止部材が各１つの頭部（３２）を有し、該頭部が柄部（３０）を介して前記基材（２０）に結合されてなる面ファスナー部品をプラスチック材料から製造するための方法であって、柄部（３０）に比べて拡張された頭部（３２）の様々な幾何学的形状を得るために、柄部（３０）の自由端に作用させる熱可塑性樹脂成形処理を使用するものにおいて、超音波を利用して熱可塑性樹脂成形処理を実行し、柄部（３０）の自由端に接触する成形工具を利用して頭部の成形を実行することを特徴とする方法。
ソノトロード（３８）及び／又は該ソノトロード（３８）に対する対向支持部材（４０）が、頭部（３２）用に予め決定可能な頭部形状を生成する個々の成形要素（４４）を有して成形工具として利用されることを特徴とする請求項１記載の方法。
成形要素（４４）が少なくとも１つの予め決定可能な相互列でソノトロード（３８）に沿って配置され、柄部（３０）が少なくとも１つの類似した配置列でこれらの成形要素（４４）に正面側で当接し、又は頭部側で係合することを特徴とする請求項２記載の方法。
ソノトロード（３８）及び／又は対向支持部材（４０）が各成形過程のために上昇及び下降し、成形要素（４４）が被成形頭部（３２）との係合から外れた直後に、それに対して横切る方向へ、ソノトロード（３８）と対向支持部材（４０）とで形成される成形ゾーンを基材（２０）が通過することを特徴とする請求項２又は３記載の方法。
成形要素（４４）が切込み及び／又は異形凹部及び／又は型押し部を備えることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の方法。
ソノトロード（３８）が１ｋＨｚ〜１ＭＨｚの振動数範囲、好ましくは１７〜２０ｋＨｚの振動数範囲で動作し、好ましくは１μｍ〜１００μｍの振幅範囲が選択されることを特徴とする請求項２乃至５の何れか１項記載の方法。
対向支持部材（４０）が加熱装置によって加熱されることを特徴とする請求項２乃至６の何れか１項記載の方法。
超音波成形処理の前段に設けられる操作部分において熱可塑性プラスチック材料がパルプ状態、塑性状態、ペースト状態又は液体状態で加圧工具（１２）と成形工具（１４）との間の隙間に供給され、隙間内で基材（２０）が形成されて搬送方向に送られるように工具が駆動され、連続的な空隙（２８）を有するスクリーン（２２）が成形工具（１４）の予備成形要素として利用され、スクリーン（２２）の空隙（２８）内でプラスチック材料が少なくとも部分的に硬化することによって係止部材が少なくとも部分的に形成され、スクリーン（２２）の加圧工具（１２）からの離反側に前記空隙（２８）と協働する第２予備成形要素（２４、２６）を有するような成形工具（１４）が使用され、該予備成形要素によって柄部（３０）の外端領域でプラスチック材料が成形されることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項記載の方法。
超音波成形処理時に導入されるプラスチック材料の加熱が、該プラスチック材料の割当て可能なビカー値の範囲内にあることを特徴とする請求項８記載の方法。
使用される材料が生物学的に分解可能な熱可塑性樹脂から形成されることを特徴とする請求項８又は９記載の方法。