JP2016505343A

JP2016505343A - 多材料押出ジッパーのためのシステムおよび方法

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Publication number: JP2016505343A
Application number: JP2015555241A
Authority: JP
Inventors: マーティンソン，ダニエル・ジェイ; ブライトマン，ケント・ハリソン
Original assignee: ナイト・アイズ，インコーポレーテッド
Priority date: 2013-01-25
Filing date: 2014-01-22
Publication date: 2016-02-25
Anticipated expiration: 2034-01-22
Also published as: DK2948017T3; US20150374074A1; JP6377641B2; CA2907564A1; AU2014209447B2; EP2948017A4; ES2698129T3; CA2907564C; CN105120702B; EP2948017A1; MX2015009570A; EP2948017B1; CN105120702A; CN109171122A; AU2014209447A1; CN109171122B; WO2014116720A1; MX368892B; US9795195B2

Abstract

ジッパーは、ボール部分を含む。ジッパー部分は、さらにソケット部分を含む。ボール部分は、低い摩擦係数を有する第１の材料で構成される前縁を含む。ボール部分は、第２の材料で構成される後縁および首部分を含む。ソケットは、第１の材料で構成されるソケット開口部を含む。ソケットは、第２の材料で構成されるソケット内部を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、多材料押出ジッパーのためのシステムおよび方法に関する。

ポリマージッパーシステムの全部ではなくとも、そのほとんどは、ポリプロピレンまたはポリエチレンのようなオレフィン系ポリマーで作られている。ポリマージッパーの外形は、押出工程を用いて製造される。オレフィン系システムは、ポリマー樹脂に固有の低コストおよびその低い摩擦係数特性により、多くのポリマージッパーシステムにおいて普及している。最小限の労力でジッパーのボールとソケットとが押し合わせられるように、低い摩擦係数は重要である。しかしながら、オレフィン系ジッパーシステムには、限界がある。ポリプロピレンおよびポリエチレンで作られるほとんどのオレフィンジッパーシステムは、極端な温度が材料の性能に影響を及ぼす外部環境において使用される場合に、耐久性をもたない。ポリプロピレンおよびポリエチレンのジッパーの外形は、引張および引裂強度ならびに良好な伸長特性に欠ける。また、それらは、高温で応力負荷に曝されたときに、過度の圧縮変形を生じる。したがって、それらは、しばしば高温環境において使用される「ドライバッグ」および「ウェットスーツ」のような極端な用途のためには使用されない。むしろ、それらは、サンドイッチバッグその他の低性能の用途のために使用される。

一実施形態において、ジッパーはボール部分を含む。ジッパー部分はソケット部分をさらに含む。ボール部分は前縁を含み、前縁は低い摩擦係数を有する第１の材料で構成される。ボール部分は後縁および首部分を含み、後縁および首部分は第２の材料で構成される。ソケットはソケット開口部を含み、ソケット開口部は第１の材料で構成される。ソケットはソケット内部を含み、ソケット内部は第２の材料で構成される。任意選択で、第１および第２の材料は共押し出しされる。一代替案において、ジッパーはさらに、第１および第２のジッパースライドサポートを含み、第１および第２のジッパースライドサポートはそれぞれボール部分およびソケット部分に相互接続され、第１および第２のジッパースライドサポートの第１および第２の本体はそれぞれ第２の材料で構成されるとともに、第１のジッパースライドサポートの第１の滑動領域は第１の材料で構成され、かつ第２のジッパースライドサポートの第２の滑動領域は第１の材料で構成される。任意選択で、ジッパーは第１および第２のフランジ部分を含み、第１および第２のフランジ部分はそれぞれ第１および第２のジッパースライドサポートに相互接続され、第１および第２のフランジ部分は第３の材料で構成される。別の代替案において、第２の材料のデュロメータ値は第１および第３の材料のデュロメータ値よりも高い。任意選択で、第１の材料のデュロメータ値は、第３の材料のデュロメータ値よりも高い。別の代替案において、第１、第２、および第３の材料は、熱可塑性ウレタンである。任意選択で、第１の材料はショアＤ７４のデュロメータ値を有する。代替的に、第２の材料はショアＡ９５のデュロメータ値を有する。任意選択で、第３の材料はショアＡ７５のデュロメータ値を有する。代替的に、第１、第２および第３の材料は、３層同時押出工程の一部として共に押し出され、サンプルベースの熱可塑性物質で構成されているために押出工程の間に結合する。任意選択で、ジッパーはスライド部をさらに含み、スライド部は第１および第２のジッパースライドサポート上で配向され、スライド部はジッパーを閉じるように動作可能である。

一実施形態において、ジッパーを形成する方法は、３層同時押出工程の一部として第１の材料を押し出す工程を含み、第１の材料はジッパーのボール部分の前縁を形成し、かつ第１の材料はソケットのための開口部を形成する。上記の方法は、３層同時押出工程の一部として第２の材料を押し出す工程をさらに含み、第２の材料はボール部分の後縁および首部分を形成し、かつ第２の材料はソケットのソケット内部を形成する。任意選択で、第１の材料はさらに、第１のジッパースライドサポートの第１の滑動領域と第２のジッパースライドサポートの第２の滑動領域とを形成し、第２の材料はさらに、第１および第２のジッパースライドサポートの第１および第２の本体をそれぞれ形成し、第１および第２のジッパースライドサポートはボール部分およびソケット部分に相互接続される。代替的に、上記の方法は、第３の材料を押し出す工程を含み、第３の材料は第１および第２のフランジ部分を形成し、第１および第２のフランジ部分はそれぞれ第１および第２のジッパースライドサポートに相互接続される。任意選択で、第２の材料のデュロメータ値は第１および第３の材料のデュロメータ値よりも高い。代替的に、第１の材料のデュロメータ値は第３の材料のデュロメータ値よりも高い。任意選択で、第１、第２および第３の材料は熱可塑性ウレタンである。代替的に、第１の材料はショアＤ７４のデュロメータ値を有する。任意選択で、第２の材料はショアＡ９５のデュロメータ値を有する。代替的に、第３の材料はショアＡ７５のデュロメータ値を有する。任意選択で、第１、第２および第３の材料は３層同時押出工程の一部として共に押し出され、サンプルベースの熱可塑性物質で構成されているために押出工程の間に結合する。任意選択で、上記の方法はスライド部を提供する工程をさらに含み、スライド部は第１および第２のジッパースライドサポート上で配向され、スライド部はジッパーを閉じるように動作可能である。

多材料押出ジッパー（ＭＭＥＺ：multi-material extruded zipper）の一実施形態を示す図である。図１のＭＭＥＺを別の視点で示す図である。スライダを含む図１のＭＭＥＺを示す図である。スライダを含む図１のＭＭＥＺの斜視図である。図１のＭＭＥＺを示す図である。バッグに溶着された図１のＭＭＥＺを示す図である。より硬いフランジ材料を伴う図１のＭＭＥＺのバージョンを示す図である。図１のＭＭＥＺと共に使用されうる例示的なスライダを示す図である。図１のＭＭＥＺと共に使用されうる例示的なスライダを示す図である。

本明細書に記載されるのは、多材料押出ジッパー（ＭＭＥＺ）ならびにそれを使用および製造する方法の実施形態である。本質的に、ＭＭＥＺのさまざまな部品が共に押し出された複数の熱可塑性物質のピースで構成され、この複数の熱可塑性物質のピースが異なる引張強度、異なる伸長特性、および異なるデュロメータ値のような異なる特性を有することは、有利である。

サブジッパーは、熱可塑性ウレタン（ＴＰＵ：Thermoplastic Urethane）材料で作られる。オレフィン系プラスチックとは異なり、ＴＰＵは、高デュロメータ値および低デュロメータ値でラバーのような性質を示す架橋高分子エラストマーである。ＴＰＵポリマーは、極めて高い引張および引裂強度、ならびに極端な高温および低温での高い伸長特性を示す。また、ＴＰＵポリマーは優れた圧縮変形抵抗を示す。ＴＰＵポリマーは、極端な屋外用途において使用されるように設計されている。

ポリプロピレンおよびポリエチレンとは異なり、ＴＰＵは低摩擦係数（ＬＣＯＦ：low coefficient of friction）を有さない。したがって、ＴＰＵで作られたポリマージッパーシステムは、ジッパーのボールおよびソケットが容易に嵌合（図１において１ａおよび１ｂとして示される）可能であるように、「すりつける（wiped-on）」潤滑剤の頻繁な適用を必要とする。残念ながら、「すりつける」潤滑剤は、短期間ではげてしまう。本発明は、この欠陥に対処する。

本質的に、ＭＭＥＺは、低摩擦面を必要とする領域はＬＣＯＦ材料で構成されるように、かつ可撓性および高強度を必要とする材料はＴＰＵ材料で構成されるように押し出される。

図１は、ＭＭＥＺ１００の一実施形態を示す。ＭＭＥＺ１００は、ボール１０５を受容するためのソケット１１０を含む。ボール１０５は３層同時押出工程の一部として押し出されたＬＣＯＦ被膜の前縁１１５を含む。ボール１０５の後縁１１６および首部１１７は、以下で説明されるように、より軟性のＴＰＵ材料で構成される。ソケット１１０は、ＬＣＯＦ被膜が押し出された上下のソケット開口部１２０、１２５を含む。ソケット１１０の内部は、後縁１１６および首部１１７と同様の材料、概してＬＣＯＦ被膜より軟性のＴＰＵ材料で形成される。ジッパー１００の本体の残りの部分は、スライドサポート１５０および１５５で形成され、これらは、ボール１０５の首部１１７を形成する、より軟性のＴＰＵ材料で形成される。スライドサポート１５０、１５５の一部は、押出工程の間にＬＣＯＦで同様に被覆される。スライドサポート１５０、１５５は、押出工程の間に形成されるＬＣＯＦ被膜で構成される第１および第２の滑動領域１３０、１３５を含む。ジッパー１００は、さらに、スライドサポート１５０、１５５の両側にフランジ１４０、１４５を含む。フランジ１４０、１４５も、ＴＰＵ材料で構成される。概して、この材料はＬＣＯＦ被膜より軟性である。また、それはスライドサポート１５０、１５５を作り上げるために使用されるＴＰＵ材料よりも軟性であってもよい。

なお、多くの場合、スライドサポートと、ボールおよびソケットの非ＬＣＯＦ被覆領域とは、単一部品として一緒に形成される。多くの場合、ジッパー１００は、第１の材料で形成されるスライドサポートを含むボールおよびソケット部分と、ジッパー１００の低摩擦領域における第２の材料のＬＣＯＦ被膜と、第３の材料のジッパー１００の両側のフランジとを含むものと考えられてもよい。３つの材料のすべては、３層同時押出工程を使用して共に押し出される。材料のそれぞれはＴＰＵ系であるので、それらは押出工程で結合する。材料のそれぞれは、それらの化学的組成に基づいて、異なる性質を示す。ボールおよびソケット（およびスライドサポート）を形成する第１の材料は、ショアＡ９５のデュロメータ値のＴＰＵでできている。第２の材料のＬＣＯＦ被膜は、はるかに硬いショアＤ７４のデュロメータ値の、ＬＣＯＦ添加物を伴うＴＰＵでできている。ＲＦ溶着フランジ１４０、１４５は、より軟性のショアＡ７５のデュロメータ値のＴＰＵでできている。最終製品組立品において必要とされる３つの別個の特性を実現するための３つの異なる材料は、ジッパーが正しく機能することを可能にする。代替例では、ＬＣＯＦ添加物を有する第１のより硬い材料と、ボールおよびソケットならびにフランジのためのより軟性の材料と、の２つの材料のみが使用されてもよい。代替的に、３つを超える材料が使用されてもよく、上述の他の３つの材料を依然として使用するものの、スライドサポートの一部がボールの首部および後縁よりも硬く作られてもよい。この開示に照らして、当業者には多数の代替案が明らかであろう。

図２Ａにおける領域２２０、２２５、２３０、２３５のために使用されるＬＣＯＦのＴＰＵは、ＴＰＵジッパーが正常に機能するために頻繁に適用されなければならなかった追加の液体潤滑剤の必要をなくする。そのため、ボールおよびソケットの機能に関して、ＬＣＯＦＴＰＵの使用は、２つの問題を解決する。第１に、ＬＣＯＦ被膜は、押出物の外形の戦略的な場所に適用されうる。図示されるように、ＬＣＯＦ被膜は、ボール１０５の前縁１１５およびソケットのソケット開口部１２０、１２５に適用されうる。これは、ボールおよびソケットが最小限の「挿入」努力で嵌合されることを可能にする。しかしながら、ソケット１１０の内部２５０および後縁１１６は、困難な抜取り力を考慮して被覆されない。これは、ボールおよびソケットを引き離すことをより困難にする。前に述べたように、ＴＰＵは非常に高い摩擦係数を有する。ボールおよびソケットが嵌合するとき、押出外形のＬＣＯＦＴＰＵで被覆されなかった特定の領域は、嵌合したジッパーのボールおよびソケットを維持するために信頼される。このようにして、ボールおよびソケットの外形を戦略的に被覆することによって、挿入しやすく抜取りにくい特性が実現される。さらに、ＬＣＯＦ被膜は、はがれず、および適用しなおす必要がないことに留意すべきである。このことは、特定の表面の再潤滑を必要とする従来のシステムに対する重要な利点であると考えられる。押出工程に関連して液体ＬＣＯＦ被膜が適用されない場合は、被膜を戦略的に配置することは難しい。押出後に適用される液体ＬＣＯＦ被膜は、それが所定の位置まで「流れる」ために、外形の全ての表面を被覆する傾向にある。それゆえ、液体ＬＣＯＦ被膜がある場合の抜取り力は、ずっと小さくなる。図２Ｂは、ジッパー組立品を閉じるのに使用するためのスライダ２９５を追加して示す。

次に、図３に見られるように、サブジッパーシステムは、「スライダ」機構３１０によって、ジッパー組立品の左側および右側３２０、３３０を結び付ける。組み立ての間、押出外形に沿って移動させられるとき、スライダとジッパー外形との間には干渉がある。ＬＣＯＦ被膜がないと、スライダは動かないであろう。したがって、押出の間に、図１における滑動領域１３０、１３５にＬＣＯＦ被膜が適用される。これらの領域にＬＣＯＦ被膜を有することは、スライダが最小限の努力で機能することを可能にする。

以下で示される位置について、特定の領域は、意図的にＬＣＯＦ被膜を有さない。領域２６０、２７０、２８０、２９０は、適切な密封を作り出すために、より柔軟である必要がある。これが、ボール１０５およびソケット１１０を含むジッパー１００の本体のために２つの異なる材料が使用される理由である。最終用途においてジッパーが適切に密封しおよび柔軟性を可能にするために、デュロメータ値はショアＡ９５から１００を超えることはできない。ショアＡ１００を超えるデュロメータ値では、通常の動作でジッパー組立品を組み合わせることはあまりに困難であろう。したがって、解決策では、ジッパー組立品の機能に影響を与えることなく、より硬いＬＣＯＦ材料被覆を必要とされる場所に戦略的に配置することが可能とされる。

図４Ａは、フランジ１３０、１３５を示し、これらは「ＲＦ溶着フランジ」とも呼ばれる。ＭＭＥＺ１００は、ドライバッグ組立品、防水長靴、ジャケットのポケットその他の防水および耐水用途において使用されるように設計されている。ＭＭＥＺ１００を最終製品に組み立てるために、それは組立品内で密封されなければならない。ＴＰＵジッパーを最終製品に溶着するために、高周波（ＲＦ：Radio Frequency）溶着が使用される。なお、オレフィン系ポリマーはＲＦ溶着に影響を受けない。したがって、ＴＰＵベースのジッパーは、本用途に必要とされる。しかしながら、本発明者らは、ショアＡ７５よりも硬いＴＰＵは、本用途のためのフランジ１３０、１３５に使用されるには硬すぎる可能性があると判断した。ＭＭＥＺ１００はより硬いデュロメータ値でも機能し得るが、操業は困難になり、あまり好ましくない。薄いジャケット衣料に組み立てるとき、フランジは図４Ｂに示されるように上着４２０に目立った跡４１０を残し、これは製造業者または使用者によって望まれるものではない。ショアＡ７５のような、より軟性のデュロメータ値のＴＰＵをこの領域に押し出すことによって、ＲＦ溶着フランジが生地で「覆われ（drape）」、生地を通して顕著なものとして現れないことが可能になる。また、より低いデュロメータ値のＴＰＵは、別の目的のためにも、ＲＦ溶着フランジにおいて使用される。図５に示されるように、ＭＭＥＺ１００のスライダ３１０は、ボールおよびソケットを、それらを方向５１０、５２０に分割することによって、開く。ＲＦ溶着フランジ１３０、１３５のデュロメータ値が低くなるにつれて、スライダ３１０の抵抗は減少する。デュロメータ値が低くなるほど、フランジ１３０、１３５が屈曲／変形するのが容易になり、スライダの抵抗が小さくなる。また、それは組立品に別の影響を与える。ボールおよびソケットの外形がより大きい角度で開くことができる場合、スライダは、前部から後部までの長さが短くてもよい。その結果、スライダは、ジッパーを開くスプリッタポストのためのより小さい「導入部（lead-in）」しか必要としない。

図６Ａおよび図６Ｂは、ＭＭＥＺと共に使用されるべき例示的なスライダを示す。スライダは、上部スライダ本体６１０と、トラックホルダ６２０と、引手受け６３０とを含む。トラックホルダ６２０は、図２Ａに示される領域２２内に嵌合する。図示されたスライダは、例示的なスライダにすぎず、この開示に照らして当業者にはさまざまな選択肢が生じうる。

以上の詳細な説明は、多材料押出ジッパー（ＭＭＥＺ）を作り出すためのシステムおよび方法、ならびにＭＭＥＺのシステムを実装するための少数の実施形態についてのものであり、この範囲に制限されることは意図されていない。以下の請求の範囲は、開示されるＭＭＥＺを作り出すためのシステムおよび方法、ならびにＭＭＥＺのシステムの多数の実施形態を、十分な詳細さをもって開示する。

Claims

ボール部分と、
ソケット部分と
を備え、
前記ボール部分は、低い摩擦係数を有する第１の材料で構成される前縁を含み、
前記ボール部分は、第２の材料で構成される後縁および首部分を含み、
前記ソケットは前記第１の材料で構成されるソケット開口部を含み、
前記ソケットは前記第２の材料で構成されるソケット内部を含む、ジッパー。
前記第１および第２の材料は共押出しされる、請求項１に記載のジッパー。
第１および第２のジッパースライドサポートをさらに備え、
前記第１および第２のジッパースライドサポートは、それぞれ前記ボール部分およびソケット部分に相互接続され、
前記第１および第２のジッパースライドサポートの第１および第２の本体がそれぞれ前記第２の材料で構成されるとともに、前記第１のジッパースライドサポートの第１の滑動領域は前記第１の材料で構成され、前記第２のジッパースライドサポートの第２の滑動領域は前記第１の材料で構成される、請求項１に記載のジッパー。
第１および第２のフランジ部分をさらに備え、
前記第１および第２のフランジ部分は、それぞれ前記第１および第２のジッパースライドサポートに相互接続され、第３の材料で構成される、請求項３に記載のジッパー。
前記第２の材料のデュロメータ値は、前記第１および第３の材料のデュロメータ値よりも高い、請求項４に記載のジッパー。
前記第１の材料のデュロメータ値は前記第３の材料のデュロメータ値よりも高い、請求項５に記載のジッパー。
前記第１、第２および第３の材料は熱可塑性ウレタンである、請求項６に記載のジッパー。
前記第１の材料はショアＤ７４のデュロメータ値を有する、請求項７に記載のジッパー。
前記第２の材料はショアＡ９５のデュロメータ値を有する、請求項７に記載のジッパー。
前記第３の材料はショアＡ７５のデュロメータ値を有する、請求項７に記載のジッパー。
前記第１、第２および第３の材料は、３層同時押出工程の一部として共に押し出され、サンプルベースの熱可塑性物質で構成されているために押出工程の間に結合する、請求項７に記載のジッパー。
スライド部をさらに備え、
前記スライド部は、前記第１および第２のジッパースライドサポート上で配向され、前記ジッパーを閉じるように動作可能である、請求項４に記載のジッパー。
ジッパーを形成する方法であって、
３層同時押出工程の一部として第１の材料を押し出す工程であって、前記第１の材料は前記ジッパーのボール部分の前縁を形成し、かつ前記第１の材料はソケットのソッキング開口部を形成する工程と、
前記３層同時押出工程の一部として第２の材料を押し出す工程であって、前記第２の材料は前記ボール部分の後縁および首部分を形成し、かつ前記第２の材料は前記ソケットのソケット内部を形成する工程と
を含む方法。
前記第１の材料は、さらに、第１のジッパースライドサポートの第１の滑動領域と第２のジッパースライドサポートの第２の滑動領域とを形成し、
前記第２の材料は、さらに、前記第１および第２のジッパースライドサポートの第１および第２の本体をそれぞれ形成し、
前記第１および第２のジッパースライドサポートは、前記ボール部分およびソケット部分に相互接続される、請求項１３に記載の方法。
第３の材料を押し出す工程をさらに含み、
前記第３の材料は、第１および第２のフランジ部分を形成し、
前記第１および第２のフランジ部分は、それぞれ前記第１および第２のジッパースライドサポートに相互接続される、請求項１４に記載の方法。
前記第２の材料のデュロメータ値は、前記第１および第３の材料のデュロメータ値よりも高い、請求項１５に記載の方法。
前記第１の材料のデュロメータ値は、前記第３の材料のデュロメータ値よりも高い、請求項１５に記載の方法。
前記第１、第２および第３の材料は熱可塑性ウレタンである、請求項１５に記載の方法。
前記第１の材料はショアＤ７４のデュロメータ値を有する、請求項１５に記載の方法。
前記第２の材料はショアＡ９５のデュロメータ値を有する、請求項１５に記載の方法。
前記第３の材料はショアＡ７５のデュロメータ値を有する、請求項１５に記載の方法。
前記第１、第２および第３の材料は、３層同時押出工程の一部として共に押し出され、サンプルベースの熱可塑性物質で構成されているために押出工程の間に結合する、請求項１５に記載の方法。
スライド部を提供する工程をさらに備え、
前記スライド部は、前記第１および第２のジッパースライドサポート上で配向され、前記ジッパーを閉じるように動作可能である、請求項１５に記載の方法。