JP4134337B2 - 有頭突子ファスナの直立ステムの頭部形成方法 - Google Patents
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Description
本発明は、有頭突子ファスナの直立ステムの頭部形成方法に関する。
発明の背景
他の物品と脱着可能に相互係着する各種ファスナは、使い捨て紙おむつなど廉価な衣料用ファスナとして広く利用されている。有頭突子ファスナの1タイプは、フックアンドループファスナである。フックアンドループファスナのフック部は一般にループストリップと係合するようにデザインされているが、フック部はそれ自体で、フックを容易に貫入できる布帛に脱着可能に固定するように使用されることが可能である。この目的に特に適した別タイプの有頭突子ファスナは、ミネソタ州セントポールのミネソタマイニングアンドマニュファクチャリング社(Minnesota Mining & Manufacturing Company)から商品名XMH−4152で市販されているものなどのマッシュルームヘッド付きファスナである。マッシュルームヘッド付きファスナは、黄麻布、テリークロス、トリコットに脱着可能に固定されるようにデザインすることができる。
突子ファスナは一般に、基部層から突出するポリマー製の脚部(stem)の末端に頭部を付けることによって形成される。米国特許明細書第4,290,174号およびメカニカルファスナのマッシュルーム式フックストリップ(Mushroom−Type Hook Strip for a Mechanical Fastener)(PCT特許出願公開明細書第94/23610号)と題された米国特許出願明細書第08/048,874号に開示されているような種々の技術により、脚部を含む前駆体ウェブを作製できる。図1と図3は、前駆体ウェブから上方向に突出する脚部に頭部を付けるために一般に利用されている2通りの方法の概略図である。図1の実施形態において、前駆体ウェブ20は2つのカレンダーロール22と24間のニップ21の間隙に通される。加熱されたカレンダーロール22は、基材30から上方向に突出している脚部28の末端部26の所定部分に接触する。加熱されたカレンダーロール22の温度は、ニップ21の機械的圧力によって末端部26を容易に変形できる温度に維持される。
末端部26をこの温度に維持することにより、脚部28を溶融させて分子配向を解除させる。頭部32は、マッシュルーム形、釘の頭状、ゴルフのティー状、J形など、種々の形状とすることができる。マッシュルーム形の頭部は通常、上面が平坦、または、面状、または僅かに凸状を成し、その最大断面は、頭部の真下にある脚部の直径よりも大きい(図8Aと8B参照)。
対流によって熱の一部が脚部に伝達される可能性はあるものの、一般に頭部形成のメカニズムは時間−温度−圧力現象である。脚部28の高さおよび頭部付き脚部32の仕上がり高さは、実際には製品デザインによって決まる。ロール22の上限温度は、脚部28のポリマーがロールに付着する温度とされる。
図2は、従来のカレンダー加工システムの頭部形成面34のサイズを示す図である。図2で、Rは熱せられたロールの半径であり、Xは前駆体ウェブ20の頭部形成が行われる距離であり、t2は頭部付き脚部32の高さであり、t1は脚部28の高さである。一般的な製品の場合、t2は約0.51mmであり、t1は約0.74mmである。以下の式を使うと、直径45.7cm(18インチ)のカレンダーロールの頭部形成面すなわち距離34は、約7.2mmである。
図3は、有頭突子42を形成するための別の方法および装置の概略図である。前駆体ウェブ20は、加熱プラテン40が脚部28の上方にあるように配置されている。加熱プラテン40は、脚部28の末端部26近傍の空気を加熱して、対流によって端部を軟化させる。脚部は、略半球形の頭部42に変形される。末端部26の被制御変形を達成するために、加熱プラテンの作動可能温度は、脚部28を構成するポリマーによって制限される。また、頭部42の形状調節能力も制限される。
発明の概要
本発明は、有頭突子ファスナの直立ステムの頭部形成方法において、裏面と、前面と、該前面から末端方向に突出する複数のポリマー脚部とを備えた基材を含む前駆体ウェブを用意するステップと、加熱部材と該加熱部材の輪郭に略一致する形状を備えた支持面とを向かい合わせに配置して、可変ニップ長を有する可変ニップを形成するステップと、前記可変ニップを通して前記前駆体ウェブを送り、前記複数のポリマー脚部を前記可変ニップ長の一部分に沿って前記加熱部材と前記支持面との間に圧縮係合させることにより、前記複数のポリマー脚部の末端部を軸線方向へ押し下げて、軸線方向の直径対厚さ比が1.5:1〜12:1のフック頭部形状にするステップと、を有し、前記加熱部材と前記支持面とを向かい合わせに配置する前記ステップが、湾曲支持面と向かい合わせに加熱ロールを配置するステップを含むこと、を特徴とする方法を提供する。
当該有頭突子ファスナの頭部形成方法は、裏面、前面、および基材前面から末端に向かって突出する多数のポリマーの脚部を備えた基材を有する前駆体ウェブを作製することからなる。加熱部材は、種々のニップ長を有する可変ニップを形成するように、支持面と向かい合せに配置されている。支持面の形状は、加熱部材の輪郭にほぼ一致したものである。ポリマー脚部の末端部が変形されるように、前駆体ウェブはこの可変ニップ長に沿って送られ、ポリマーの脚部を加熱部材と支持面との間に圧縮係合させる。
当該加熱部材および支持面を利用することにより、種々のニップ形状を構成することができる。ニップの間隙は、ニップ長に沿って狭くしていってもよい。ニップ間隙は、可変ニップ長に沿ってほぼ一定の割合の減少率を有していてもよい。また、ニップ間隙は、ニップ出口近傍よりもニップ入口近傍において急減させてもよいし、ニップ間隙はニップ入口近傍よりもニップ出口近傍において急減させてもよい。ニップ間隙は、ニップ入口近傍で略一定の減少率を有し、ニップ出口近傍で不均一な増加率を有してもよい。ニップ間隙は、可変ニップ長の一部分に沿って一定のままで、可変ニップ長の他の部分に沿って変動してもよい。
湾曲した支持構造により、同等の直径を有するロール対を利用して得られるよりも僅かに長い可変ニップ長を有する可変ニップを形成する。そのため、当該湾曲支持構造は、加熱ロールの直径を変えることなく可変ニップ長を増加させることができる。頭部形成は、任意の時間、温度、および圧力の時間−温度−圧力現象であるので、当該可変ニップを通る前駆体ウェブの直線速度は、従来の2ロールのニップを使った場合よりも当該湾曲支持構造を使った場合の方が大きい。当該加熱ロールおよび湾曲支持構造を組合わせは、加熱ロールと同径のロール対によって画定されるニップ長の、好ましくは少なくとも1.25倍の長さの、更に好ましくは少なくとも1.5倍の長さの、最も好ましくは少なくとも3倍の長さの可変ニップ長を画定する。
本発明は、前駆体ウェブの頭部を形成するための装置に関するものでもある。前駆体ウェブは、基材の前面から末端に向かって突出する多数のポリマー脚部を有している。この装置は、可変ニップ長を有する可変ニップを形成する支持面と向かい合う加熱部材を含んでいる。支持面は、加熱部材の輪郭に略一致する形状を有している。送り機構は、前駆体フィルムを可変ニップ長に沿って可変ニップを通し、ポリマー脚部の末端部が変形されるように加熱部材と支持面支持部との間にポリマー脚部を圧縮係合させる。
加熱部材は、湾曲支持面と向かい合う加熱ロールであってもよい。湾曲支持面の曲率半径は、加熱ロールの曲率半経に略一致している。支持面は、スライドまたは回転によって加熱ロールと係合させてもよい。
別の実施態様において、加熱部材は、支持面と向かい合う加熱ベルトであってもよい。支持面は支持ベルトであってもよい。加熱ベルトの形状は、支持ロールまたは曲線スライドプレートによって任意に変更されてもよい。加熱ベルトおよび支持面は、少なくとも2つのテーパ状領域を画定する。あるいは、加熱ベルトは略平坦形状を有する。
本発明は、可変ニップを通る前駆体ウェブの直線速度より大きい、小さい、または等しい速度で、加熱部材を移動することを含んでいる。基材裏面と支持面との間に低摩擦接触面を生成してもよい。この低摩擦接触面は、例えば、支持面上の流体支承(fluid bearing)または低エネルギー材料であってもよい。
ポリマー脚部の末端部は、マッシュルーム形頭部、Jフックおよび傘形頭部など、種々の形状に変形できる。ポリマー脚部は、基材の前面から略直角に突出していることが好ましい。基材はポリマー高分子フィルムであってもよい。
本明細書中で使用される通り、
可変ニップとは、そのうちの少なくとも1つは円形断面を有しない複数の部材によって形成されるニップのことを言う。
可変ニップ長とは、可変ニップの加工方向における有効長のことを言う。
【図面の簡単な説明】
図1は、有頭突子ファスナを形成するための従来技術カレンダー加工システムである。
図2は、図1に開示されたカレンダー加工システムの頭部形成面を決定するための概略図である。
図3は、有頭突子ファスナを形成する他の従来技術頭部形成システムの概略図である。
図4は、有頭突子ファスナを形成するための当該方法および装置の概略図である。
図5は、有頭突子ファスナを形成するための本発明の別の方法および装置の概略図である。
図5Bは、有頭突子ファスナを形成するための第2の別の方法および装置の概略図である。
図6は、本発明の方法を実施するための装置の側面図である。
図7は、図6の装置の正面図である。
図8Aは、本発明の方法によって形成される理想的有頭突子ファスナの概略図である。
図8Bは、本発明の方法によって形成される別の理想的な有頭突子ファスナの概略図である
図9は、可変ニップ長に沿った代表的間隙形状の表図である。
図10は、可変ニップ長に沿った代表的ニップ間隙および脚部高さの表図である。
発明の詳細な説明
図4は、略均一な複数のヘッド51を有する有頭突子ファスナ52を形成するための頭部形成装置50の概略図である。裏面58と、前面62から末端に向かって突出している多数のポリマー脚部60とを備えた基材を有する前駆体ウェブ54は、可変ニップ54の中に誘導される。可変ニップ64は加熱ロール66と湾曲支持構造68との間に形成されている。脚部が加熱ロール66に圧縮係合されるように加熱ロールの、湾曲支持構造68は、加熱ロール66の輪郭すなわち曲率半径に略一致する形状を有することが好ましい。ピストン80により、湾曲支持構造68と加熱ロール66との間に圧縮力を与える。加熱ロール66と支持面68との相対位置および半径に応じて、可変ニップ65長に沿ってニップ間隙の増減率を変更できる。
本発明において、好適なニップ形状は、平均傾斜角度が0.138であり、ニップ全長65が11.43cm(4.5インチ)である。平均傾斜を変更することによって、有効ニップ全長を増減することが可能である。例えば、図4に頭部形成活動をほとんど行なわないテーパ状ニップの入口72を示す。従って、頭部形成に実際に利用されているのは、湾曲支持構造68の何分の1かである。好適実施形態において、この割合は有効ニップ全長8.7cmのうちの約76%である。また、湾曲支持構造68の長さを増加することによって特定用途に合わせて容易に可変ニップ長65を増加できる。
加熱ロール66の直径は20.32cm(8.0インチ)である。図1のロール22,24のような2ロール式ニップシステムを利用して11.43cmのニップ長を得るためには、ロール径は直径約115.4メートル(375)フィートであることを要する。当該加熱ロール66および湾曲支持構造68の組合わせは、加熱ロールとしての同径ロール対によって画定されるニップ長の好ましくは少なくとも約1.25倍、更に好ましくは少なくとも1.5倍、最も好ましくは少なくとも3.0倍の長さの可変ニップ長65を画定する。
湾曲支持構造68は、図1に記載されているような同径のロール対を使用して得られるよりも著しく長い可変ニップ長を有する可変ニップを形成している。従って、当該湾曲支持構造68は、加熱ロール66の直径を増大することなく可変ニップ長65を長くすることができる。一般に頭部形成は、任意の時間と温度と圧力の時間−温度−圧力現象であるので、可変ニップ64を通る前駆体ウェブ54の直線速度は、従来の2ロール式ニップを使用した場合よりも、当該湾曲支持構造68を使用した場合の方が大きい。
図9は、代表的なニップ形状の表図である。曲線Aは、図1に示したロール22,24などの2ロール式カレンダーのニップ形状にほぼ一致している。曲線Aは、ニップ入口近傍部150に沿ってニップ間隙が急激に減少することを示している。ニップ間隙は、ニップ出口153の近傍部152に沿って、より緩慢に減少している。従って、可変ニップ長に沿っておけるニップ間隙の変化率(曲線Aに対するタンジェントの傾斜)は、一般に、可変ニップ長に沿って減少する。ニップ出口153は、2つのロール間の最小ニップに対応している。ロール径を増加することにより、ニップ出口のニップ間隙よりもニップ入口近傍のニップ間隙の方が減少の仕方が大きいことに変わりはないが、曲線Aは偏平化に向かう。曲線Bに、可燃ニップ長154に沿った略均一なニップ間隙の変化率(曲線Bの傾斜)を示す。
曲線Cは、156の部分に沿って緩慢に減少した後にニップ出口近傍の158の部分に沿って急激に減少するニップ間隙を備えたニップを示す。ニップ間隙の変化率(曲線Cのタンジェントの傾斜)は、一般に可変ニップ長に沿って増加する。別実施形態において、曲線Cはニップ入口付近に上方向きに傾斜する部分156’を有することが可能である。この下向き凹面形状は、加熱ロールの曲率半径よりも小さい曲率半径を備えた湾曲支持構造にほぼ一致している。曲線Cのこの代替ニップ形状は、156’の部分に沿ったニップ沿ったニップの幾らかの初期頭部形成作用と、中央部に沿ったリリーフ領域と、ニップ出口近傍の158の部分に沿った最終頭部形成作用とにより、2段階の頭部形成工程を提供するものである。
曲線Dは、ニップ入口から開始し、157の部分に沿ってほぼ一定のニップ間隙減少率を備えたニップ形状を示している。ニップ間隙は、155の部分に沿って一定のままである。ニップ間隙は実際には、可変ニップからウェブを脱離しやすいように、ニップ出口近傍の159の部分に沿って増加している。
ニップ間隙の減少率は、脚部60の圧縮前線を画定する。加熱ロール66の可変ニップ長および温度は、脚部60の溶融前線を画定する。当該支持構造を使用した可変ニップ長手方向におけるニップ形状の調整性により、脚部60の溶融前線を最適化したり、脚部60の圧縮前線との調和を図ることができる。
可変ニップ64は、ニップ入口72において第1の間隙を画定し、ニップ出口76において第2の間隙を画定する。第2の間隙は第1の間隙よりも小さいことが好ましい。好適実施形態において、可変ニップ64はニップ入口72とニップ出口76との間でほぼ連続的に減少している。別実施形態において、可変ニップ64はニップ入口および出口72、76の間のいずれかの中間位置において最小値まで減少し(図5A参照)、その後に一定ニップ間隙または逓増ニップ間隙を維持してもよい。
基材56の裏面58と表面116の間の境界面にパイプ78を介して空気または水などの流体を導入して、流体支承を形成してもよい。また、表面116は、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)または選択的に超高分子量ポリエチレンなどの低表面エネルギー材料によって被覆してもよい。空気支承無しで、基材56が可変ニップ64に入ると皺になりがちで、基材56に引裂を生じる可能性がある。加熱ロール66を基準として湾曲支持構造68を位置決めするためにピストン80が設けられている。湾曲支持構造68は、可変ニップ64を更に調整するように枢支点82について枢動してもよい。
加熱ロール66および前駆体ウェブの相対直線速度によって、有頭突子ファスナ52の頭部51の形状が決定される。加熱ロール66の回転速度は、前駆体ウェブの直線速度よりも大きくても、小さくても、またはこれと等しくてもよい。一部応用例については、前駆体ウェブ54が可変ニップ64を通過するときにロール66が静止していてもよい。あるいは、ロール66は前駆体ウェブ54の移動と反対の方向に回転されてもよい。
図5は、有頭突子ファスナを形成するための当該方法および装置96の別実施形態である。対向するベルト92,94は、可変ニップ90を画定する細長い部分を有している。熱源93はベルト92を所望の温度に保っている。加熱ベルト92は、連続的に減少する可変ニップ90が形成されるようにベルト94に対して傾斜されている。前駆体ウェブ54は可変ニップ90に送り込まれ、そこで脚部60は対向するベルト92,94の間に圧縮係合される。脚部60は熱と機械的な力とによって変形されて、複数の頭部98を有する有頭突子ファスナ96が形成される。
ベルト92,94の移動は、ベルト92,94の相対直線速度がほぼ等しくなるように同期されることが好ましい。対称的な頭部98を形成するために、ベルト92,94が同期移動されることが好ましい。あるいは、J形フックなどの非対称な頭部98を得るために、ベルト92,94の総体移動を僅かに非対称にすることが可能である。静止支持構造は、前述の空気支承などの低摩擦面を支持面に含むことが好ましいベルト94で代用できることが分かるであろう。
図5Aは、図5に記載の実施形態の別実施形態である。可変ニップ90’は、対向するベルト92’と94’の間に形成されている。熱源93’はベルト92’を所望の温度に保つ。熱せられたベルト92’は、第1のテーパ状領域95’に沿って連続的に減少する可変ニップ90’を形成するようにベルト94’に対して角度が付けられている。ロール99’は、第2のテーパ状領域97’に沿ってベルト92’、94’の相対角度を変更する。第2のテーパ状領域97’に沿った可変ニップは、一定のものであっても、増加するものであっても、減少するものであってもよい。前駆体ウェブ54’は、可変ニップ90’に送り込まれ、そこで,複数の頭部98’を備えた有頭突子ファスナ96’を形成するように第1のテーパ状領域95’に沿って圧縮係合される。一実施形態において、ニップ出口91’の間隙は、ローラ99’に近接する間隙よりも僅かに大きい。99‘と同様な別のローラを使用して、複数のテーパ状領域または他の種々形状を形成することが可能であるものとする。
図5Bは、同じ参照符号を備えた図5Aに記載の実施形態の第2の実施形態である。図5Aのローラ99’の所定位置にあるベルト92”の後に、上向き凹面形状を備えた曲線スライドプレート99”が配設されている。図9に記載されているように、スライドプレート99”は、仮想的にどのような形状も考えられるので、無限数のニップ形状を作成できる。例えば、スライドプレート99”は下向きの凹面形状であると考えてもよい。スライドプレート99”を別の形状に置き換えることによってニップ形状を変えることが可能である。スライドプレート99”とベルト92”の裏側との間に、流体支承などの適切な潤滑を与えることが好ましい。図5、5Aまたは5bの対向ベルトは、溶融前線と圧縮前線との間の所望のバランスを図るために、1つ以上のテーパ状領域を画定するように構成されてもよい。
図6と7に、図4の方法を実施するための装置100の代表的な実施形態を示す。湾曲支持構造102は、頭部形成アセンブリ104に取り付けられている。頭部形成アセンブリ104は、軸Aに沿ってスライド106の上を移動する。ピストン108は、加熱ロール110との圧縮係合状態に前駆体ウェブを維持するための駆動力を与える。頭部形成アセンブリ104は、可変ニップ114の形状を更に調節するために枢支点112の周りで回転してもよい。図7において最もよく見えるように、湾曲支持構造102の表面116は複数の孔118を含んでいる。基材の裏面と支持構造102との間に空気支承が形成されるように、孔118の後の空間(不図示)に圧縮空気が供給される。流体支承への空気流量は、基材54の厚さ、直線速度、可変ニップ64、90、114に対する脚部60の長さ、および種々の他の要素によって異なる。
図4に記載の本発明の一実施態様において、前駆体ウェブ54は、ポリマー脚部60が加熱ロール66の一部に圧縮係合されるように可変ニップ64に通される。湾曲支持構造68は基材56の裏面58を支持している。好適実施形態において、加熱ロール66は、可変ニップ64を通る前駆体ウェブ54の直線速度とほぼ一致するいずれかの速度で回転する。
加熱ロール66の回転速度は、前駆体ウェブ54を可変ニップ64に送り込む速度より大きくすることも、小さくすることも、等しくすることも可能である。こうして得られる有頭突子ファスナの形状は、少なくとも部分的に、前駆体ウェブと加熱ロールとのいずれか相対移動によって決定される。脚部の上の頭部の形状を変更するための方法は、1996年10月3日付けの「メカニカルファスナのJフックタイプストリップ(J Hook−Type Strip for a Mechanical Fastener)」と題された米国特許出願明細書第08/723,632号(弁護士整理番号第52802USA2A号)」に開示されている。ポリマー脚部は、処理パラメータに応じて、マッシュルーム形頭部、Jフック、および傘形頭部などの種々形状に形成できる。
図8Aは、熱可塑性樹脂から構成される実質的に連続的な基材132を利用した理想化有頭突子ファスナ130の代表的実施形態である。分子配向された脚部136、頭部138、および脚部136の基部にある隅肉140をそれぞれ有している釘の頭状の形状の突出部すなわちフック134の配列は、基材と一体構成されている。図8の有頭突子ファスナは、フックアンドループファスナのフック部であることも可能であるし、フックによって貫通可能な布帛に脱着可能に固定することも可能であるし、2片の有頭突子ファスナ130が相互係着できるように構成されることも可能である。その略偏平で平坦な外面のためにこの有頭突子ファスナの頭部はユーザフレンドリで、肌に優しく、従って、乳児用紙おむつの閉鎖具として理想的にふさわしい。強度および剛性を向上するとともに、形成時の型から容易に脱離できるように、脚部は、その基部に隅肉を有することが好ましい。
図8Bは、熱可塑性樹脂から構成される実質的に連続的な基材132上に形成された略傘形の頭部を有する理想化有頭突子ファスナ130’の別実施形態の断面図である。分子配向された脚部136’、頭部138’、および脚部136の基部にある隅肉140をそれぞれ有している傘形の形状の突出部すなわちフック134’の配列は、基材と一体構成されている。脚部136‘の周囲であって頭部の下にアンダーカット142’が形成されている。有頭突子ファスナは、種々の製造変化によって変化し、図8Aおよび8B記載の理想化有頭突子ファスナは説明のためだけのものである。
成形されたヘッドは高い直径対厚さ比を有している。個々のフックが小型で間隔が狭い即ち高密度であることにより、ずり動かしてループ材料にしっかり係着することがより容易である。従って、本発明による有頭ファスナによりフックアンドループ固定を行なうのに特に有用なのは、フックアンドループファスナのループ部に使用するために特に適合されたのでなく、また、公知従来技術の有頭ファスナでは同じように係着できない、従来の編物または織物布帛あるいはでたらめに織られた即ち不織布材料によってループが与えられる場合においてである。
当該有頭突子ファスナは、おむつなどの低コストの使い捨て品に特に有用である。そのような用途の場合、可変ニップ長は一般に約11.43cm(4.5インチ)である。おむつで使用する場合、フックは均一な高さ、好ましくは高さ約0.1〜1.3mm、更に好ましくは高さ約0.2〜0.5mmのフックである。基材上のフックの密度は、好ましくは60〜1600個/cm2、更に好ましくは125〜700個/cm2である。フックの頭部に隣接する脚部の直径は、好ましくは0.1〜0.6mm、更に好ましくは約0.1〜0.6mmである。ヘッドは、好ましくは平均約0.01〜0.25mm、更に好ましくは平均約0.025〜0.13mmだけ、脚部から径方向に突出し、その外面と内面との間の平均厚(すなわち、脚部の軸と平行な方向に測定)は好ましくは約0.01〜0.25mm、更に好ましくは約0.025mm〜0.13mmである。頭部の平均径(即ち、頭部および脚部の軸について径方向に測定)と頭部厚さとの比は、好ましくは1.5:1〜12:1、更に好ましくは2.5:1〜6:1である。優れた可撓性と強度との両方を備えるために、特にファスナをポリプロピレンまたはポリプロピレンとポリエチレンとのコポリマーから作製する場合、有頭突子ファスナの基材の厚さは、好ましくは0.025〜0.5mm、更に好ましくは0.06〜0.25mmである。用途によっては更に硬い基材を使用することも可能であるし、あるいは、基材のフックと逆の面に感圧接着剤層を被覆することも可能であり、それによって、基材を別の基材または基面に接着させることができ、そのため、基材は基面の強度に基づいてフックの固定を助けることも可能である。
フックアンドループで利用する多くの場合、有頭突子ファスナのフックは、通常は四角、千鳥、または六角配列で有頭ファスナ全面において実質的に全方向に分散されていなくてはならない。フック・ループ混合(hermaphroditic)で使用する場合、フックは係合時に横滑りしないように分散される。例えば、同時譲渡された米国特許明細書第3,408,705(カイザー(Kayser)他)、同第4,322,875号(ブラウン(Brown))および同第5,040,275号(エクハルド(Eckhardt)他)を参照されたい。
本発明の方法によって作製される有頭突子ファスナは、従来の有頭突子ファスナの製造に適した直線速度よりも高速に生産できるので、低価格化が可能である。また、保管および輸送の便利のためにロールに巻くことが出来る長尺幅広のウェブで生産することができる。そのようなロールのファスナは、フックの反対側の基材表面に、ロールの有頭ファスナの下の巻き部にフックの頭部を脱着可能に付着させることができる感圧接着剤層を有することが出来、従って、ロールの感圧接着剤層を保護する剥離ライナを要しない。ロール内で感圧接着剤に付着される頭部の限られた領域は、使用直前まで有頭ファスナをロール内に保持し、また、ロールから容易に巻き戻すことができる。ロールから所望の長さの分だけ切り取って、衣服の折り返しなどの物品に、折り返しが脱着可能に固定されるように接着剤などによって固定できる。
この有頭ファスナを生産するのに、押出成形に適した配向可能な任意の熱可塑性樹脂を使うことも可能である。押出成形が可能な有用熱可塑性樹脂として、ポリ(エチレンテレフタレート)などのポリエステル、ナイロンなどのポリアミド、ポリ(スチレン−アクリロニトリル)、ポリ(アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン)、ポリプロピレンなどのポリオレフィン、および可塑化ポリ塩化ビニルなどがある。好適な熱可塑性樹脂は、17.5%のポリエチレンを含み、テキサス州シードリフトのユニオンカーバイド社(Union Carbide Company)からSRD7−560として市販されているメルトフローインデックス30を有する、ポリプロピレンとポリエチレンとのインパクトコポリマーである。
実施例
135°剥離試験
試験対象の2×5インチ(5.1cm×12.7cm)のループファスナ材料片を、両面接着テープを使用して2×5インチ(5.1cm×12.7cm)のスチールパネルにしっかりと固定した。1インチ×5インチ(2.5cm×12.7cm)のフックファスナ材料片を切り取って、フックファスナ材料ストリップの両端から1インチ(2.5cm)の場所に印を付けた。次に、このフックファスナ材料のストリップを、フックとループとの間に1インチ×1インチ(2.5cm×2.5cm)の接触エリアが存在し且つフックファスナ材料ストリップの前縁をパネル長に沿わせるようにループパネルの中心に置いた。約12インチ(30.5cm)/分の速度で4.5ポンド(1000グラム)のローラを利用して各方向に1度ずつ試料を手で巻いて、相補型フックアンドロープファスナ材料を係合させた。最大1インチ(2.5cm)の係合を確保するために、フックとループファスナ材料との間に紙を使用した。フック材料ストリップの前縁を持って、試料を手で約1/8インチ(0.32cm)ほどずり動かして、フックをループに噛み込ませた。その後、試料を135°の剥離ジグに取り付けた。1122そして、このジグをInstronTMモデル1122引張試験機の下ジョーに取り付けた。試料は事前剥離せずに、ジョーの下縁部に1インチの印を合わせた状態で前縁を上ジョーに取り付けた。12インチ(30.5cm)/分のクロスヘッド速度で、20インチ(50.8cm)/分の送り速度に設定したチャートレコーダを使用して、135°に維持した剥離を記録した。ループ材料からフックストリップを剥離するのに要した力をグラム/センチメートル(幅)で報告した。報告した数値は、少なくとも5回の試験の平均値である。
実施例1
図6と図7に概ね示した頭部形成装置を利用して生成される図10記載の連続的に減少していく可変ニップをグラフィック表示するために、コンピュータモデルを作成した。装置の入口および出口の間隙を調節することによって、減少していく可変ニップの平均傾斜と接触エリア百分率とを算出できる。平均傾斜、頭部形成装置の接触エリア百分率、およびカレンダーロールの温度を調節することによって、図8Aおよび8Bに概ね示したような種々の頭部形状を生成できる。
図10の縦軸に、頭部形成装置の間隙およびフック高さをミリメートル単位で示す。横軸は、33個の等区画に分割された頭部形成装置の全長に対応している。区画8において、頭部形成装置のニップ間隙160およびフック高さ162の収束が生じた。可変ニップの長さは11.43cm(4.5インチ)であった。接触エリア百分率は、利用可能な頭部形成エリア全体に対する頭部形成開始および終了するエリアと定義した。Lで示される頭部形成エリアは、可変ニップ長の75.75%(区画8〜区画33まで)であった。
テキサス州シードリフトにあるユニオンカーバイド社(Union Carbide)から製品名SRD7−560で市販されているポリプロピレンとポリエチレンのインパクトコポリマーから作製された前駆体ウェブを、基材厚0.11mm(0.0045インチ)で、基材基材前面上に約0.635mm(0.025インチ)突出する約140本/cm2の脚部を有するように形成した。図6および7に概ね示されている頭部形成装置を、入口間隙0.81mm(0.032インチ)、出口間隙約0.56mm(0.022インチ)であるように構成した。カレンダーロールの半径は101.6mmであり、頭部形成装置の半径は102.4mmであった。可変ニップは、平均傾斜0.132で入口間隙と出口間隙との間でほぼ連続的に減少させた。最大傾斜は区画13における0.139であり、最小傾斜は区画33における0.116であった。ロール温度は144℃(291°F)に維持した。この温度のとき、カレンダーロールの半径は101.7mm(4.0インチ)であった。
前駆体ウェブを12メートル/分(39フィート/分)の直線速度で可変ニップに通し、ニップの圧力は55,4kg/cm(310ポンド/線状インチ)に保った。基材の裏面に適切な空気支承を達成するために、湾曲支持構造上に1517kPa(60psi)の空気圧を維持した。
コンピュータモデルを使用して、ニップの傾斜、カレンダーロールの温度、有頭脚部の高さと加工方向および横方向の頭部エリアと頭部断面積とに関する頭部形成装置の接触エリア百分率を求めた。ニップの傾斜の影響を最も受けやすいフックの高さを算出した。頭部形成装置の接触エリア百分率の影響を最も受けやすい横方向頭部エリアを算出した。ニップの傾斜の影響を最も受けやすい加工方向の頭部エリアを算出した。ニップの傾斜の影響を最も受けやすい頭部の断面積を算出した。
傾斜と接触エリア百分率とロール温度とを変更することによって、図8Aおよび8Bに記載されているように頭部形状を変更することができる。図8Aに概ね示されている頭部形状が望ましい場合には、頭部傾斜を0.125、接触エリア百分率を75%、カレンダーロールの温度を144℃(291°F)にすべきである。図8Bに概ね示されている頭部形状が望ましい場合には、頭部傾斜を0.093、接触エリア百分率を90%、カレンダーロールの温度を146℃(294.8°F)にすべきである。
実施例2
テキサス州シードリフトにあるユニオンカーバイド社(Union Carbide)から製品名SRD7−463で市販されているポリプロピレンとポリエチレンのインパクトコポリマーから作製された前駆体ウェブを、基材厚0.11mm(0.0045インチ)で、基材前面上に約0.635mm(0.025インチ)突出する約140本/cm2の脚部を有するように形成した。図6および7に概ね示されている頭部形成装置を、入口間隙が0.46mm(0.018インチ)で、出口間隙が約0.254mm(0.010インチ)であるように構成した。可変ニップは、入口間隙と出口間隙との間で連続的に減少させた。可変ニップの長さは10.2cm(4.0インチ)で、脚部は可変ニップに100%接触した。ロール温度を160℃(320°F)に保った。前駆体ウェブを、巻き戻し張力344.7kPa(50psi)で、45.7メートル/分(151フィート/分)の直線速度で可変ニップに送り込んだ。頭部形成装置のピストンは、483kPa(70psi)に保った。基材の裏面に適切な空気支承を達成するために、湾曲支持構造上に414kPa(60psi)の空気圧を維持した。
こうして得られたフックは、横方向(CD)の頭部径が0.41mm(0.016インチ)、加工方向(MD)の頭部径が0.41mm(0.016インチ)で、平均高さが0.46mm(0.018インチ)であった。結果として得られた有頭突子ファスナの剥離強度を、ミネソタ州セントポールのミネソタマイニングアンドマニュファクチャリング社(Minnesota Mining & Manufacturing Company)から市販されている製品番号KN−0560によって設計したフックアンドループファスナのループの部分に対して試験した。角度135°における最大剥離強度は145.3グラム/cm(369グラム/インチ)であることが判明した。
実施例3
テキサス州シードリフトにあるユニオンカーバイド社(Union Carbide)から製品名SRD7−463で市販されているポリプロピレンとポリエチレンのインパクトコポリマーから作製された前駆体ウェブを、基材厚0.109mm、脚部約140本/cm2でを作製した。脚部は、基材前面から上に0.640mmに突出していた。図6および7に概ね示されている頭部形成装置を、ニップの入口が0.81mm(0.032インチ)で、ニップ出口が約0.48mm(0.019インチ)であるように構成した。可変ニップは、ニップ入口とニップ出口との間で連続的に減少させた。可変ニップの長さは11.43cm(4.5インチ)で、脚部は可変ニップの82%に接触した。ロール温度は144℃(291°F)に保った。前駆体ウェブを、ウェブ張力3200Nで、直線速度12メートル/分で可変ニップに通した。頭部形成装置のピストンは、1517kPa(70psi)に保ち、また、基材の裏面に適切な空気支承を達成するために、湾曲支持構造上に414kPa(60psi)の空気圧を維持した。こうして得られたフックは、CD頭部径が0.45mm、MD頭部径が0.43mmで、平均高さが0.45mmであった。
本明細書中に開示した特許ならびに特許出願明細書は、文献引用によって本明細書中の記載に代えるものとする。本発明は、本明細書中に記載されているいくつかの実施形態に照らして説明されている。本発明の範囲から逸脱することなく、実施形態に種々の変更を行なえることは当業者に明らかであろう。従って、本発明の範囲は、本明細書に記載されている構造に限定されるのではなく、請求の範囲の文言によって説明された構造およびそれら構造と等価なものにのみ限定されるものとする。
Claims (4)
- 有頭突子ファスナの直立ステムの頭部形成方法において、
裏面と、前面と、該前面から末端方向に突出する複数のポリマー脚部とを備えた基材を含む前駆体ウェブを用意するステップと、
加熱部材と該加熱部材の輪郭に略一致する形状を備えた支持面とを向かい合わせに配置して、可変ニップ長を有する可変ニップを形成するステップと、
前記可変ニップを通して前記前駆体ウェブを送り、前記複数のポリマー脚部を前記可変ニップ長の一部分に沿って前記加熱部材と前記支持面との間に圧縮係合させることにより、前記複数のポリマー脚部の末端部を軸線方向へ押し下げて、軸線方向の直径対厚さ比が1.5:1〜12:1のフック頭部形状にするステップと、
を有し、
前記加熱部材と前記支持面とを向かい合わせに配置する前記ステップが、湾曲支持面と向かい合わせに加熱ロールを配置するステップを含むこと、
を特徴とする方法。 - 前記加熱部材と前記支持面とを向かい合わせに配置する前記ステップが、前記可変ニップ長の一部分に沿って一定に保持されるニップ間隙を形成するステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記湾曲支持面が、前記加熱ロールの曲率半径に略一致する曲率半径を有する、請求項1に記載の方法。
- 前記湾曲支持面が、前記加熱ロールと同じ直径を有する2つのロールによって画定されるニップ長の、少なくとも約3倍の長さを有する可変ニップ長を画定する、請求項1に記載の方法。
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