JP5722039B2 - 低融点のプラスチックファスナー - Google Patents

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Description

本願発明は、概してプラスチックファスナーに関する。
その内容を本文に援用する、米国特許4,039,078号(A.R.BONE)において、いくつかの異なる種類のプラスチックファスナー(本分野においては一般的に“プラスチック取付具”と称する)が開示されている。当該特許に記載されているプラスチックファスナーは、H字形状に製造されており、2つの短い平行なクロスバー(横木部)、または、T字状のバーを備え、その間に直交して延びる細い可撓性フィラメントによって、それらクロスバーのほぼ中間で相互に連結されている。当該特許に示されている各タイプのプラスチックファスナーは、連続する梯子状のストックの一部分として製造されている。これらの例において、梯子状のストックは、2本の連続して伸びるプラスチックのサイド部分(または、レール)によって形成され、それらは、複数のプラスチックの架橋部、または、フィラメントによって、互いに結合されており、好ましくは、該架橋部は等間隔に離間されている。
連続して接続されている梯子状のストックは様々な方法によって作製され得る。ひとつの方法は、プラスチックの連続する細長い一片を押し出すステップと、そして、当該一片のサイド部分と架橋部のみを残すような方法でもって、当該一片を打ち抜き加工、または、開口形成するステップとを含んでいる。他の方法は、2またはそれ以上(複数)の分離したファスナーストックの所定長を射出成形するステップと、各サイド部分をひとつに溶接するために加熱することによって各所定長をひとつに結合するステップとを含んでいる。これらの2つの方法のどちらもが、連続して接続されている梯子状のストックを製造することにおいて、例え少々の商業的な利用があるとしても、ほとんど利用されていない。
その内容を本文に援用する、1984年7月31日に発行された米国特許4,462,784号(発明者Russell)において、連続して接続されている梯子状のストックを製造する別の方法が開示されている。この特許によれば、連続して接続されている梯子状のストックは、回転成形ホイールの使用を含む、回転式の押し出し加工によって作られる。当該回転成形ホイールの外周には、成形された梯子状のストックの相補的な形状である成形用キャビティが提供されている。ファスナーを形成するために、プラスチック材は、成形ホイールのキャビティの中に押し出され、そして、成形キャビティ内のプラスチックのみを残して、ホイールにほぼ楕円状に接触しているナイフが成形ホイールから余分のプラスチックを薄く剥ぎとるように使用される。成形に続いて、典型的にはファスナーのフィラメント部分が引き伸ばされる。
製造後、連続的に接続されている梯子状のストックは、通常、リールまたはスプールに巻かれ、それは、約25,000のファスナーを含む梯子状のストックの供給源を保持するように、その大きさおよび形状が設定されている。ここで、以下に詳述するように、リールは連続的に大量の個別のファスナーを供給するために使用され得る。布地にボタンを結合し、商品タグを商品に結合し、または、一般的に、2つの所望の物品を結合するために、手動または特別に設計された装置の補助で、個別のファスナーは、梯子状のストックの供給源から切断され、供給される。上述したタイプの梯子状のストックは、現在、カリフォルニア州パサディナの“Avery Dennison(商標) Corporation”によって、プラスチックファスナーのラインナップとして、“Plastic Staple(登録商標)”および、“Elastic Staple(商標)”の名称で販売されている。
特別に設計された、プラスチックファスナーを供給するための装置は、当該技術分野においてよく知られている。最もよく知られている、梯子状のファスナーストックのリールからプラスチックファスナーを供給するための装置は、特定の物品を貫通するように構成されている中空の針部材と、ファスナーストックの供給源の前記両レールを、対応する中空の針部材の縦孔の後部に、軸方向に整列して前進させるための送り機構と、梯子状のストックの供給源の残りから一対の中空の針部材を通してファスナーを供給するように切断するための切断機構と、一対の中空の針部材の縦孔を通し、そして、針部材によって貫通された特定の物品を通して、切断されたファスナーのクロスバー(横木部)を排出するための排出機構と、を備えている。
上述した形態の連続的に接続されている梯子状のストックは、通常、ナイロン、ポリプロピレン、または、ポリウレタンのような可撓性プラスチック材料を使用して製造される。従来の梯子状のストックは、210℃以上の温度に曝されるまで、融解特性は示さない。例えば、TEXIN(商標登録)255は、ポリエステルを基にした熱可塑性ポリウレタンであり、ペンシルベニア州ピッツバーグのBayer Material Science LLCによって製造されているが、これは梯子状のストックを製造するために通常使用される。TEXIN(登録商標)255ポリウレタンは、210℃以上の温度に曝されたときにのみ、融解特性を示すことを特記する。
米国特許第4,039,078号 米国特許第4,462,784号 米国特許第3,103,666号
新規のプラスチックファスナーを提供することが本発明の目的である。
別の本発明の目的は、約10分間、約130℃から180℃の温度で熱せられたときに融解する、上記形態のプラスチックファスナーを提供することにある。
別の本発明の目的は、限られた数の部分を含む上記形態のプラスチックファスナーを提供することであって、簡単に使用でき、安価に製造できるものである。
従って、(a)第1端部と第2端部とを備える可撓性フィラメントと、(b)可撓性フィラメントの第1端部に配置されている第1広がり部と、を備えるプラスチックファスナーであって、(c)可撓性フィラメントが、約10分間、約130℃から180℃の温度で熱せられたときに融解することを特徴とするプラスチックファスナーが提供される。
本発明は、所定長の連続的に接続されているプラスチック製梯子状ストックもまた目的とする。所定長の連続的に接続されているプラスチック製梯子状ストックは、(a)第1および第2の連続するサイド部分と、(b)第1および第2の連続しているサイド部分を相互に連結する複数の架橋部とを備えており、(c)架橋部が約10分間、約130℃から180℃の温度で熱せられたときに融解することを特徴とする。
その他の様々な特徴および利点は、以下の記載で明らかとなろう。本発明の説明のみを目的として、発明を実施するための実施形態を明細書の一部を成す添付図面により説明する。これら実施形態は、発明を実施することが当業者にとって可能となるように、十分詳細に記載されている。そして、他の実施形態も利用が可能であり、また、構造的な変更がなされることは、本発明の技術的範囲内にある。従って、以下の詳細な記載は、発明を限定する意味で理解されるべきではなく、本発明の技術的範囲は、「特許請求の範囲」によって定められるものである。
添付図面は、明細書の一部に組み込まれ、明細書の一部を構成するが、本発明の実施形態を例示し、明細書の記載とともに、発明の主要部を説明するのに役立つ。図面において、同一参照番号は同一部分を示している。
図1は、本発明の教示によって構成された、所定長の連続して接続されている梯子状のストックの断片的な前方斜視図であり、梯子状のストックは、そこから分離した個別のファスナーとともに表されている。
本発明の教示によって構成された、所定長の連続して接続されている梯子状のストックの断片的な前方斜視図であり、梯子状のストックが、そこから分離した個別のファスナーとともに表されている図。
図1には、本発明の教示によって構成されている所定長の連続して接続されているファスナーストックが表されており、それには、参照番号11が付与されている。詳細は後述するが、ファスナーストック11は、所定時間(約10分間)、比較的低い温度(約130から180℃)の熱に曝されたときに融解する物質から作られている。この理由で、ファスナーストック11は、ここでは、“低融点ファスナーストック”と称される。
低融点ファスナーストック11は、好ましくは、複数の等間隔に離間された架橋部17によって相互に結合されている、一対の細長い連続するサイド部分またはレール13および15を備えている。個別のプラスチックファスナー18は、連続する架橋部17のほぼ中間でサイド部分13および15を切断することによって、ファスナーストック11から得られる。ファスナー18は、それぞれ、サイド部分13および15の切片からなる、細い可撓性フィラメント23によって相互に接続されている、一対の広がり部またはクロスバー(横木部)19および21と、架橋部17からなるフィラメント23とを備えている。
連続する架橋部17のほぼ中間でサイド部分13および15を切断することによって、ファスナー18はH字形状を有し、そして、フィラメント23の両端はクロスバー19および21に対応して2股に分岐していることを特徴とする。2つまたはそれ以上の物品を結合する(即ち、ホチキスでとめるように)従来式に用いられるときは、ファスナー18はH字形状であることが、概して好ましいといえる。
簡単に上述したが、ファスナーストック11は、約10分間、約130から180℃に加熱された後に融解するように設計されている。一方、TEXIN(登録商標)255ポリウレタンを使用して製造された従来のファスナーストックの供給源は、210℃以上の温度に曝されたときにのみ、融解特性を見せ始める。
ここに定義される“融解”という言葉の使用は、ファスナー18のフィラメント23が、(1)もはや原形を留めない程度まで変形するか、または、(2)引張強度が、元の値における約25から30%よりも減少する(例えば、元の引張強度が約4.0lbsであるファスナー強度が、約1.0lbsの引張強度よりも減少する)ことを意味している。
好ましくは、ファスナーストック11は、上述した融解特性をファスナーストック11に与える低融点ポリウレタンを備える。さらに好ましくは、ファスナーストック11は、前述した種類の低融点ポリウレタンと、スチレンアクリロニトリル(SAN)の混合物から作られる。SANは、ポリウレタンと混合されたとき、著しく、材料を硬くし(即ち強固にし)、また、その表面の摩擦を低減する特徴を有している。結果として、得られたプラスチック材料は、(従来のプラスチックの混合材と比べると)(i)成形されるとき、押出しホイールに接着しにくく、および、(ii)ファスナーを供給する装置の中空の針部材内に詰まりにくいことが分かる。
好ましくは、ファスナーストック11は、約60から100重量%の低融点ポリウレタンと0から40重量%のSANとを含んでいる。さらに好ましくは、ファスナーストック11は、約60から99重量%の低融点ポリウレタンと1から40重量%のSANとを含んでいる。
一実施形態によれば、例えば、回転押出成形により、以下の組成;(i)96重量%の、ポリエステルを基にした熱可塑性ポリウレタンエラストマーであるPEARLCOAT(登録商標)126K(スペイン国バルセロナのMerquinsa)と、(ii)4重量%の、成形射出用の透明なスチレンアクリロニトリル熱可塑性プラスチックであるLUSTRAN(登録商標)SAN31樹脂(オハイオ州アディストンのINEOS ABS(USA)Corporation)と、からなる配合物を使用してファスナーストック11は製造される。
PEARLCOAT(登録商標)126Kは、物理特性;20℃での密度1.20g/cm3、ショア硬度94A、引張強度35MPa、100%伸張時のモジュラス13MPa、300%伸張時のモジュラス25MPa、破断時の伸張率420%、磨耗減量40mm3、融解範囲(MFI=10)155から165℃、軟化範囲(フィルム300μm)150から160℃、および、Tg(DSC,10℃/min)−22℃を有している。
LUSTRAN(登録商標)SAN31樹脂は、物理特性;23℃での密度0.039lb/in3、23℃での特定体積25.9in3/lb、23℃/50%r.hの引張係数475,000lb/in2、23℃/50%r.hの破断引張負荷10,500lb/in2、および、ビカット軟化点230°Fを有している。
前述の配合物で作られたファスナーストック11は、約165℃で約10分間熱せられたとき、融解する。
別の実施形態によれば、ファスナーストック11は、例えば、回転押出成形により、以下の組成;(i)75重量%の、ポリエステルを基にした熱可塑性ポリウレタンエラストマーであるPEARLCOAT(登録商標)125K(スペイン国バルセロナのMerquinsa)と、(ii)25重量%のLUSTRAN(登録商標)SAN31とからなる配合物を使用してファスナーストック11は製造される。
PEARLCOAT(登録商標)125Kは、物理特性;20℃での密度1.20g/cm3、ショア硬度85A、引張強度30MPa、100%伸張時のモジュラス6MPa、300%伸張時のモジュラス9MPa、破断時の伸張率500%、磨耗減量25mm3、融解範囲(MFI=10)135から145℃、軟化範囲(フィルム300μm)125から135℃、および、Tg(DSC,10℃/min)−27℃、を有している。
前述の配合物で作られたファスナーストック11は、約155℃で約10分間熱せられたとき、融解する。
さらに別の実施形態によれば、ファスナーストック11は、例えば、回転押出成形により、LUSTRAN(登録商標)SAN31と、直鎖ポリカプロラクトンを基にしたポリウレタンであるPEARLBOND(登録商標)122(スペイン国バルセロナのMerquinsa)とからなる配合物を使用してファスナーストック11は製造される。
PEARLBOND(登録商標)122は、物理特性;20℃での密度1.19g/cm、ショア硬度54D、メルト・フロー・インデックス(170℃/21.6Kg)90から145g/10min、メルト・フロー・インデックス(160℃/2.16Kg)5g/10min、溶解粘度(160℃/2.16Kg)2,200Pa.s、軟化範囲63から67℃、融解範囲67から71℃、超高熱可塑性、非常に高い晶析速度、および、ブロックフィールド粘度RVT(15% in MEK)250から500Pa.s、を有している。
前述のLUSTRAN(登録商標)SAN31とPEARLBOND(登録商標)122との混合物で作られたファスナーストック11は、約155℃以下の温度で約10分間熱せられたとき、融解する。なぜなら、PEARLBOND(登録商標)122ポリウレタンは、PEARLCOAT(登録商標)125Kの融解範囲(135から145℃)より低い融解範囲(67から71℃)を有しているからである。
例えば、他の種類の低融解ポリウレタンを使用することによっても、その融解特性を著しく変化させることなく、ファスナーストック11の構成を変更できることが理解されよう。このような全ての変更は、本発明の技術範囲に属するものである。
上記各組成におけるスチレンアクリロニトリル(SAN)の割合は、ファスナーストックの結果物の融解特性を著しく変化させることなく、増減し得ることは理解されよう。従って、本発明の技術的範囲から外れることなく、上述の組成物におけるSAN添加物の割合は変化し得ることは理解されよう。
低融点ファスナー18は合板(ベニヤ等)の製造において利用される。特に、合板の製造の過程の一部として、複数の薄い木の層が、供給源(例えば木材)から切断(即ち、薄切り、薄裂き)され、各層は、不規則な約0.125インチ厚のシートとして形成される。木の薄い層のそれぞれは、概して、かなりの水分を保持しており、それ自体、相当程度の乾燥を必要とする。
従って、当該技術分野においてよく知られていることではあるが、湿った木の薄い層はコンベアベルトに配置され、当該コンベアベルトは、約170℃で作動する乾燥オーブンを通して木の層を送る。当該コンベアベルトは、オーブン内で約10分間の乾燥工程に木の各層を曝すような速度でもって動作する。層がオーブンから出されると、各層は水分について検査される。十分に乾燥した層は、接着処理がされ、1つの合板(それは特定のサイズまたは/および形状に切断される)を形成するように、積層した関係でもって、互いに固着されている。それに対して、十分に乾燥していない層は、再度上述した乾燥工程を受ける。
処理を機能的にし、乾燥オーブン内のスペースを最適化する(即ち、1回で乾燥処理され得る層数を最大化する)ために、コンベアベルトに当該層を配置する前に、複数の湿った木の層がひとつに接続されていることが好ましい。当該技術分野においてよく知られているが、この理由によって、湿った木の複数の層は端と端とを重ねて配置され、テープによってその重合部で結合される。
一度十分に乾燥すると、合板の製造工程を完了することができるように、木の層を互いに分離することが要求される。従って、本技術分野においては、概して、分離する木のシートを結合することに使われていたテープを切断されることが労働者に要求される。テープを木のシートに取り付けて、木のシートから外すことは、面倒であり、時間を消費する工程であることは理解されよう。
従って、低融点ファスナー18(好ましくは、フィラメント長19mm)が、乾燥オーブンのコンベアベルトに配置する前に、湿った複数の木の層を結合することに使用されることは有利である。特に、ファスナーを供給する機材(例えば、カリフォルニア州パサディナの“Avery Dennison Corporation”によって製造販売されている、ST9000(商標)またはElastic Staple(商標)Variable Needle System(VNS)ファスナー供給機材)を使用して、クロスバー19および21が、(細いフィラメント23が各片を接続するように)一対の木片を通して送られる。乾燥オーブン内で約10分間熱に曝された後に、それら一組の木の層はコンベアベルトから取り除かれるときに簡単に分離できるよう、フィラメント23は十分に融解する。このことは非常に望ましい。
低融点ファスナー18は、上に詳述した木を乾燥することでの応用に限定される必要はないことは理解されよう。それどころか、本発明の技術的範囲から外れることなく、低融点ファスナー18は他の応用分野においても利用しうることは理解されよう。
低融点ファスナーは連続して接続されている梯子状のストックから得られるタイプのファスナーに限定されず、例えば、参考文献に含まれる米国特許3,103,666号(発明者Bone、1963年9月17日発行)に開示されているクリップ型の組立部品から得られるプラスチックファスナーも含まれることもまた理解されよう。
本発明において表された実施例は、単に例示にすぎず、本願発明の精神の範囲から外れることなく、当該技術分野における当業者は様々な変更や改良を行うことができる。そのようなすべての変更や改良は、「特許請求の範囲」にて定義された本願発明の技術的範囲に属している。

Claims (15)

  1. プラスチックファスナーであって、
    (a)第1端部と第2端部とを備える可撓性フィラメントと、
    (b)前記可撓性フィラメントの第1端部に配置されている第1広がり部と、を備えており、
    (c)前記可撓性フィラメントが、10分間、130℃から180℃の温度で熱せられたときに融解し、
    ここで前記可撓性フィラメントが、130℃から180℃の融点を有するポリウレタンと、スチレンアクリロニトリルとを含むことを特徴とするプラスチックファスナー。
  2. 前記第1広がり部がクロスバーであることを特徴とする請求項1に記載のプラスチックファスナー。
  3. 前記可撓性フィラメントの第2端部に配置されている第2広がり部を備えていることを特徴とする請求項2に記載のプラスチックファスナー。
  4. 前記第2広がり部がクロスバーであることを特徴とする請求項3に記載のプラスチックファスナー。
  5. 前記可撓性フィラメントが60から99重量%の低融点ポリウレタンと、1から40重量%のスチレンアクリロニトリルとを含んでいることを特徴とする請求項1に記載のプラスチックファスナー。
  6. 前記可撓性フィラメントは、
    (i)20℃での密度1.20g/cm3、ショア硬度94A、引張強度35MPa、100%伸張時のモジュラス13MPa、300%伸張時のモジュラス25MPa、破断時の伸張率420%、磨耗減量40mm3、融解範囲(MFI=10)155から165℃、軟化範囲(フィルム300μm)150から160℃、および、Tg(DSC,10℃/min)−22℃、を有する、96重量%の、ポリエステルを基にした熱可塑性ポリウレタンエラストマーと、
    (ii)23℃での密度0.039lb/in3、23℃での特定体積25.9in3/lb、23℃/50%r.hでの引張係数475,000lb/in2、23℃/50%r.hでの破断引張負荷10,500lb/in2、および、ビカット軟化点230°F、を有する、4重量%の成形射出用の透明なスチレンアクリロニトリル熱可塑性プラスチックと、からなることを特徴とする請求項1に記載のプラスチックファスナー。
  7. 前記可撓性フィラメントは、
    (i)20℃での密度1.20g/cm3、ショア硬度85A、引張強度30MPa、100%伸張時のモジュラス6MPa、300%伸張時のモジュラス9MPa、破断時の伸張率500%、磨耗減量25mm3、融解範囲(MFI=10)135から145℃、軟化範囲(フィルム300μm)125から135℃、および、Tg(DSC,10℃/min)−27℃、を有する、75重量%の、ポリエステルを基にした熱可塑性ポリウレタンエラストマーと、
    (ii)23℃での密度0.039lb/in3、23℃での特定体積25.9in3/lb、23℃/50%r.hでの引張係数475,000lb/in2、23℃/50%r.hでの破断引張負荷10,500lb/in2、および、ビカット軟化点230°F、を有する、25重量%の成形射出用の透明なスチレンアクリロニトリル熱可塑性プラスチックと、からなることを特徴とする請求項1に記載のプラスチックファスナー。
  8. 前記第1及び前記第2広がり部が同じ物質からなり、単一の構造を形成していることを特徴とする請求項3に記載のプラスチックファスナー。
  9. 前記可撓性フィラメントが、10分間、165℃以下の温度で熱せられたときに融解することを特徴とする請求項1に記載のプラスチックファスナー。
  10. (a)第1および第2の連続するサイド部分と、
    (b)第1と第2の連続するサイド部分を相互に連結する複数の架橋部とを備えており、(c)前記架橋部が10分間、130℃から180℃の温度で熱せられたときに融解し、
    ここで前記各架橋部が、130℃から180℃の融点を有するポリウレタンと、スチレンアクリロニトリルとを含むことを特徴とする、所定長の連続的に接続されているプラスチック製梯子状ストック。
  11. 前記各架橋部が60から99重量%の低融点ポリウレタンと、1から40重量%のスチレンアクリロニトリルとを含んでいることを特徴とする請求項10に記載の所定長の連続的に接続されているプラスチック製梯子状ストック。
  12. 前記各架橋部は、
    (i)20℃での密度1.20g/cm3、ショア硬度94A、引張強度35MPa、100%伸張時のモジュラス13MPa、300%伸張時のモジュラス25MPa、破断時の伸張率420%、磨耗減量40mm3、融解範囲(MFI=10)155から165℃、軟化範囲(フィルム300μm)150から160℃、および、Tg(DSC,10℃/min)−22℃、を有する、96重量%の、ポリエステルを基にした熱可塑性ポリウレタンエラストマーと、
    (ii)23℃での密度0.039lb/in3、23℃での特定体積25.9in3/lb、23℃/50%r.hでの引張係数475,000lb/in2、23℃/50%r.hでの破断引張負荷10,500lb/in2、および、ビカット軟化点230°F、を有する、4重量%の成形射出用の透明なスチレンアクリロニトリル熱可塑性プラスチックと、からなることを特徴とする請求項10に記載の所定長の連続的に接続されているプラスチック製梯子状ストック。
  13. 前記各架橋部は、
    (i)20℃での密度1.20g/cm3、ショア硬度85A、引張強度30MPa、100%伸張時のモジュラス6MPa、300%伸張時のモジュラス9MPa、破断時の伸張率500%、磨耗減量25mm3、融解範囲(MFI=10)135から145℃、軟化範囲(フィルム300μm)125から135℃、および、Tg(DSC,10℃/min)−27℃、を有する、75重量%の、ポリエステルを基にした熱可塑性ポリウレタンエラストマーと、
    (ii)23℃での密度0.039lb/in3、23℃での特定体積25.9in3/lb、23℃/50%r.hでの引張係数475,000lb/in2、23℃/50%r.hでの破断引張負荷10,500lb/in2、および、ビカット軟化点230°F、を有する、25重量%の成形射出用の透明なスチレンアクリロニトリル熱可塑性プラスチックと、からなることを特徴とする請求項10に記載の所定長の連続的に接続されているプラスチック製梯子状ストック。
  14. 前記第1及び前記第2の連続するサイド部分と複数の架橋部が同じ物質からなり、単一の構造を形成していることを特徴とする請求項10に記載の所定長の連続的に接続されているプラスチック製梯子状ストック。
  15. 前記各架橋部が、10分間、165℃以下の温度で熱せられたときに融解することを特徴とする請求項10に記載の所定長の連続的に接続されているプラスチック製梯子状ストック。
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