JP5422380B2 - 接触ファスナー - Google Patents

Description

本発明は、裏当て上に互いに離間して配置された複数の結合エレメントを備え、各々が軸部によって裏当てに結合されている頭部を有する接触ファスナーに関する。

特許文献１は、個々の結合エレメントの軸部の開放端部に複数の繊維を有し、各繊維の開放端部において０.２μｍから０.５μｍにわたる非常に小さな接触表面が存在するように、それぞれの繊維の直径は非常に細いものが選択される、接触ファスナーを開示している。

好ましい実施形態においてはナノメーターの大きさである、この程度の大きさの繊維は、古典的に粘着力の集団であるとみなすことができる、いわゆるファン・デル・ワールス力によって、接触ファスナーが取り付けられる人体近傍との間において相互作用をする。この従来の接触ファスナーは良好な結合特性を有しているが、それに対応して高価な製造プロセスに結びついている。

これは、当業者に対して生物学的材料としてやもりの足構造の一部を使用するか又はその足構造を人工的に模倣するように指摘している、特許文献２の教示に対応する接触ファスナーにも当てはまる。この接触ファスナーの粘着力は、開放端部において曲った円筒状のファスナーエレメントの形状である複数のフィラメントに分割される、複数のいわゆるスパーテル部品からなっている。

逆に、簡単な製造プロセスとして、特許文献３は、結合エレメントの粘着機能を向上するという目的をもったファスナー部分の形状に関して、対象物の表面を修正する方法を提案している。この目的のために、開放表面には複数の突起が形成される。この突起は足部と頭部を備えており、この頭部は表面から離れる方向を向いている外観を有し、各突起は表面上に同じ垂直方向高さを有するように形成される。この構造では表面上の相互の距離によっては粘着接触面が得られないことがあり、突起の足部は表面上の法線に対して傾斜している。

材料が伸びた場合に取り外すことができる結合構造を可能とするために、粘着機能を向上させて、所定の粘着力または粘着特性を設定できるという条件の下で、公知の手段を適用できるけれども、任意に設けられる傾いた軸部によって頭部と裏当てとが剛体関係にあることにより、まだ改良すべき課題がある。

独国特許出願公開第DO 2004/105536 A1号明細書 国際公開第01/49776号パンフレット 独国特許発明第102 23 234 B4号明細書

これら先行技術に鑑みて、本発明の目的は、各接触ファスナーに対する粘着および締め付け作用を改良するとともに経済的で信頼性の高いシステムを同時に生み出すことができるように、公知の手段を改良することにある。

この目的は請求項１の特徴を備えた接触ファスナーによって達成できる。

請求項１の特徴部に記載されているように、頭部は、軸部のいかなる部分の直径よりも大きい直径を有する頭部プレートからなる。円錐形状である軸部は、接合部によって頭部プレートにつながれている。

その結果、たとえ裏当てが所定量だけ人体に対して平行に離れようとしても、頭部の人体近傍に対する粘着性は保持される。接合部によって結合される結果、頭部の人体近傍に対する結合力を阻害することなく、軸部は所定の範囲内で斜め方向に傾くことができる。さらに、頭部プレートを備えた頭部は非常に大きい直径を有しているので、人体近傍に対する粘着性は改善される。

特に、裏当てが人体近傍において短いストロークの振動を起こすようなとき、本発明の接触ファスナーは特に良好な結合構造を提供する。このように改良された結合構造によれば、初めから軸部が頭部に対して垂直方向から所定量だけ傾いているときでさえ、その効果が発揮される。

裏当ての方向に向かって広がっている軸部エレメントの円錐形状によって、接合のための独立の部品は必要でない。むしろ、軸部または軸部の端部が頭部に向かって円錐形状で先細りになることによって接合サイトが形成される。このように、各軸部は裏当てへ移行する部分において直径が最大となるので、軸部が先細りになる方向において隣接する結合エレメントの間の空間が大きくなる。そこで、この空間は、頭部プレートを備えた頭部を配置する空間または埋め込む空間として利用できる。このように、拡大した接触面による粘着性が改善されるように軸部の構造を保持したままで、頭部の直径を劇的に増加することができる。この構造によって反復して取り外すことができる接触ファスナーの信頼性ある動作が得られる。さらに、本発明の構造は極めて経済的に製造することができる。

本発明の接触ファスナーの他の利点は従属請求項の技術的事項から明らかである。

図１は複数の結合エレメントを備えた接触ファスナーの一部を示す斜視図である。 図２は図１に示す個々の結合エレメントの断面図である。 図３は図２に対応する個々の結合エレメントを示すが、軸部が垂直方向にある場合と斜め方向にある場合とを示し、裏当ては省略されている。 図４は本発明の接触ファスナーにおける頭部断面形状において、異なる実施形態を示す図である。 図５は本発明の接触ファスナーにおける頭部断面形状において、図４とは異なる実施形態を示す図である。 図６は本発明の接触ファスナーにおける頭部断面形状において、図４および図５とは異なる実施形態を示す図である。

接触ファスナーの大きさは、幾何学的に可能なものであれば十分であり、いかなる接触ファスナーの形状であっても、本発明の接触ファスナーが取り付けられる人体の近傍の表面形状がどうであろうとも、対応する部分との相互作用がいわゆるファン・デル・ワールス力によって起こるように接触ファスナーは設計される。正の原子核の回りを旋回する負に荷電された電子が一方の側に集中するために、粘着力を生成する、いわゆるファン・デル・ワールス力が形成される。この理由で、この一方の側の原子は一時的に負に荷電され、逆に他方の側の原子は正に荷電される。この原子は隣接する原子に影響を与える。この場合、原子は頭部の頂部表面に沿って存在しているため、頂部表面が受ける電荷に応じて、頭部の頂部表面は、人体近傍の相対する表面の正の原子または負の原子によって引き付けられる。

接触面が全体として大きくなればなるほど、それによって生まれる力はより強くなる。そこで、円錐形状である先細りの軸部の端部に形成される大きな頭部の頂部表面は、強いファン・デル・ワールス力を得るために有利となる。ファン・デル・ワールス力は現実には最も弱い引力ではあるけれども、特に、裏当ての極めて小さい空間に数千もの結合エレメントが存在しているということを考慮すると、ファン・デル・ワールス力は比較的高い締め付け力を達成するために十分である。もし各頭部の表面が対応する方法で化学的に処理されれば、粘着性の結合構造としての真の化学結合が起きると考えられる。

本発明の接触ファスナーの実施形態について図面を参照しながら説明するが、図面は概略的なものであり、図に示す大きさに限定されるものではない。

本発明の目的を達成するための図１に示す接触ファスナーは、例えば、独国特許出願公開第DE 196 46 318 A1号明細書に記載されたマイクロ複製プロセスに従って得ることができる。その先行技術のプロセスは、頭部１２を備えた軸部１４が裏当て１０と一体で製造される複数のインタロック手段を有する接触ファスナーを製造するために使用される。その場合、好ましくはプラスチックまたは液状である熱可塑性樹脂が圧縮ロールと成形ロールの間隙に供給される。その成形ロールは、スクリーンと、内面および外面にキャビティを備え、圧縮ロールと成形ロールは製造時に互いに反対方向に回転されて、裏当て材料がその２つのロールの間隙に供給されて裏当て１０が形成される。本発明の接触ファスナーの軸部１４は円錐形状となるように製造されるので、スクリーンの断面は各軸部１４の外面形状に適合している。特に、スクリーンの断面は、ロールの内側方向に向かって円錐形状となるように一様に先細り状である。

図に示す締結システムを得るための別の方法は、独国特許発明第100 65 819 C1号明細書に記載されている。接触ファスナーを製造するためのこの公知の方法において、その表面の少なくとも一部の領域における裏当て材料は、その平面から突出している接触締め付けエレメントまたは結合エレメントを備えている。それらのエレメントを形成するプラスチック材料は裏当て１０である裏当てエレメントに付着される。プラスチック材料が連続した小滴として少なくとも１つの塗布装置から滴下されることにより、エレメントは、少なくとも１つの部分領域においては、成形工具なしに製造される。その塗布装置はノズルを経て数ピコリッターの容積のプラスチック材料を供給するけれども、このようにして図１に示す接触ファスナーを極めて短い時間で得ることができるような高速生産プロセスを達成することができる。この方法によって、特に、接合部１６を備えた頭部１２と円錐形状の軸部１４とを有する、図３に示すような個々の結合エレメントを製造することが可能になる。次いで、これらの結合エレメントには、例えば、接合または溶融によって、様々な形状の裏当て１０が付着される。この裏当て１０は平らな形状を備える必要はなく、凸状または凹状の曲面経路（図示せず）に追随することができる。

本発明の接触ファスナーを製造する場合の別の例として、頭部１２の好ましい形状を得るために、例えば、薄いプラスチックフィルムが先細りの軸部１４の端部に付着され、薄いプラスチックフィルムをしっかりととめるために、例えば、レーザによってプラスチックフィルムが処理される。このようにして、フィルムを裏当て１０に付着することができる。

一体の接合部を備えた頭部１２および先細りの軸部１４とともに裏当て１０は、好ましくは、ポリメタクリレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリオキシメチレン、ポリビニリデン フルオライド、ポリメチルペンテン、ポリ（エチレン）−クロロトリフルオロエチレン、ポリビニル クロライド、ポリエチレン オキシド、ポリエチレン テレフタレート、ポリブチレン テレフタレート、ナイロン６、ナイロン６６およびポリブテンのようなアクリレートのグループから選択されるプラスチック材料からなる。

本質的に、チキソトロピック特性のプラスチック材料とともに、長鎖分子および良好な配向性を備えたプラスチックは特に効率的に使用することができる。これに関して本発明の目的のためのチキソトロピック特性は、剪断荷重段階の厚さの減少と、続く休止段階での迅速ではあるが完全な回復を意味するものである。この降伏／回復サイクルは完全に可逆プロセスであり、チキソトロピック特性は時間依存特性として定義することができる。

さらに、プラスチック材料は、回転粘度計で測定した粘度が7000mPasから15000mPasの範囲にあることが好都合であり、剪断速度が101/秒であるとき、プラスチック材料の粘度は約10000mPasであるのが好ましい。自己洗浄表面の目的のために、表面を水で濡らしたとき、接触角が少なくとも６０度より大きいプラスチック材料を使用することがさらに好都合である。ある状況下で、この表面エネルギーは引き続く処理によって変えることができる。

上記条件に関して、適切なプラスチック材料の中で特に好ましい代表的なものは、ポリビニルシロキサンであり、このプラスチックは特に頭部１２および開放表面を形成するために使用することができる。

明瞭にするために、図１には個々の結合エレメントが互いに遠く離れて配置されている。実際は、軸部１４、接合部１６および頭部１２からなる結合エレメントはぎっしりと配置されている。１cm²あたり、１００００から２００００の結合エレメントを均質な裏当て１０に配置することができる。すべての結合エレメントを互いに同じ距離となるように規則的に一様に配置することが好ましい。しかし、パターン形態（円形状、茎形状、楕円形状など）に関して、結合エレメントを不規則に配置することもできる。

外形が円板状である頭部１２を、他の形状、例えば、楕円形または多角形にすることができる。六角形はスクリーン成形プロセスに関して特に好ましいことが分かった。同じことは軸部１４にもあてはまる。各軸部１４の円錐形状は水平線に対して少なくとも１度斜めに傾いているが、細い軸部エレメントを得ることができるように、各軸部１４の円錐形状は水平線に対して約２．５度から５度斜めに傾いているのが好ましい。図２に示す接合部１６の直径は約１μｍから５μｍであり、好ましくは２μｍである。この直径は図２においてＺ２で示す範囲である。

図２に示す実施形態において、成形された円錐形状の軸部１４は裏当て１０に一体に結合されている。しかし、同じ大きさの接合部（図示せず）を介して軸部１４を裏当て１０に結合することも可能である。裏当て１０の厚さは、図２において、矢示Ｗで示されており、Ｚ２の大きさに対応している。特に、図３に示す結合エレメントが裏当て１０なしに製造され、後で、例えば、接合または溶融によって裏当て１０に結合されるとき、裏当て１０の厚さはＷより大きくすることができる。接合部１６から離れる方向の端部において、円錐形状の軸部の厚さＺ１は５μｍから２５μｍであり、好ましくは、約１０μｍから２０μｍである。一方、軸部の形状に依存する頭部１２の直径ｙは、３０μｍから１００μｍであり、好ましくは、約４０μｍである。頭部１２の厚さをＸで表した場合において、例外的に薄い唇状になるように選択して、その数値を１μｍ未満とすることができる。図示しない実施形態において、頭部１２の遷移領域から始まる、軸部１４から外側に至る部分において、幅が先細状になり、環状の端部で終わるようにすることもできる。特に、頭部１２に対する高い保持力は、このように先細状になる薄い唇状という特徴によって期待することができる。

図３は、特に、人体１８の近傍から引き剥がそうとするときの頭部１２の分離動作を示している。軸部１４が接合部１６を中心として垂直線２０に対して約２０°の角度だけ傾いたとき、引き剥がし動作が起こる。すなわち、図３において左端にある頭部１２の端部がローリングしながら接触面２２から分離しようとする。接触締結エレメントの考え方によるが、上記角度は２０°より大きくすることができ、特に、少なくとも４０°とすることができる。もし、最初の状態において軸部１４が垂直線２０に対して平行でなく、むしろ斜めであり、すでにある角度傾いており、軸部１４の先細りの端部が頭部１２の平らな表面に対して斜めに位置していれば、分離動作のための角度は、頭部１２の平らな表面に対して軸部１４が垂直に位置するときの角度より小さくすることができる。

図示するように、頭部の表面は平らであり、頭部は本質的に一様な厚さであるが、本発明による課題解決手段の思想の範囲内において頭部を他の断面形状とすることもできる。別の実施形態として、図４に示すように、頭部の断面は一対のくさび形状であり、頭部１２の厚さは軸部１４の中心から両側に向かって薄くなり、互いに先細りになるように傾斜している。図５に示す実施形態において、単一のくさびが最も厚さの大きい一方の端部から最も厚さの小さい他方の端部にかけて形成されている。図５に示す実施形態においては、頭部１２の上面のみが傾斜しているが、頭部１２の上面および下面が互いに先細になって、くさびを形成するような形状とすることもできる。図６に示す実施形態においては、上記実施形態とは対照的に、軸部１４は頭部１２の下面に対して中心がずれており、頭部１２の表面は平らである。図６に示す実施形態において、頭部１２の表面を平らにする代わりに、他の形状、特に、図４および図５に示すようなくさび断面形状とすることができる。もし、頭部表面をくさび形状にするならば、斜めの表面は５°から１５°の範囲で傾けることができ、好ましくは１０°傾けることができる。引き剥がし方向に応じてくさび形状の斜めの表面の角度を設定することができ、特に、そのくさび形状の斜めの表面の角度を大きくすることができる。図に示す裏当て１０、軸部１４および頭部１２の間の遷移部の鋭い端部を丸くするのが好ましく、特に、頭部１２の下面と軸部１４の間の遷移部を丸くするのが好ましい。

さらに、頭部１２の半径方向外側端部を少なくとも部分的に丸くすることができる。これは製造を単純化する。

１０ 裏当て
１２ 頭部
１４ 軸部
１６ 接合部
１８ 人体
２０ 垂直線
２２ 接触面

Claims (9)

1. 軸部(１４)によって裏当て(１０)に結合された頭部(１２)を有し、裏当て(１０)上に互いに離間して配置された複数の結合エレメントを備えた接触ファスナーにおいて、頭部(１２)は軸部(１４)のいかなる部分の直径よりも大きい直径を有する頭部プレートからなり、円錐形状である軸部(１４)は接合部(１６)によって上記頭部プレートに結合されており、頭部(１２)の接触面(２２)は、粘着力によって人体にくっつくことができ、頭部(１２)は、軸部(１４)が接合部(１６)を中心として垂直線(２０)に対して少なくとも２０°の角度(ａ)だけ傾いたときに、人体(１８)から引き剥がすようにして分離できる、ことを特徴とする接触ファスナー。
2. 頭部プレートは一様な厚さであるか、くさび形状であるか、又は一対のくさび形状である断面を有し、頭部プレートの外側周縁は曲線状であって、特に円形であるか、又は多角形であって、特に六角形である請求項１記載の接触ファスナー。
3. 裏当て(１０)は結合エレメントに一体に結合されている請求項１記載の接触ファスナー。
4. 最初の状態において、頭部(１４)は軸部(１２)に対して真っ直ぐ垂直である請求項１乃至３のいずれかに記載の接触ファスナー。
5. 前記頭部(１２)が、軸部(１４)が接合部(１６)を中心として垂直線(２０)に対して少なくとも４０°の角度(ａ)だけ傾いたときに、人体(１８)から引き剥がすようにして分離できる請求項１乃至４のいずれかに記載の接触ファスナー。
6. 少なくとも部分的にマイクロ複製プロセスによって処理されるプラスチック材料からなる請求項１乃至５のいずれかに記載の接触ファスナー。
7. 少なくとも頭部(１２)の接触面(２２)はポリビニルシロキサンからなる請求項１乃至６のいずれかに記載の接触ファスナー。
8. 軸部(１４)は頭部(１２)に対して中心がずれている請求項１乃至７のいずれかに記載の接触ファスナー。
9. 接合部(１６)によって平らな表面である頭部(１２)に結合されている先細りの軸部(１４)を有する、請求項１乃至８のいずれかに記載の接触ファスナーのためのエレメント。

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