KR100495179B1 - 캐핑 성형된 스템을 구비한 기계식 파스너 구조의 중합 엠보싱 가공 방법 - Google Patents

캐핑 성형된 스템을 구비한 기계식 파스너 구조의 중합 엠보싱 가공 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 소정 배열의 직립 스템을 구비하는 웹으로부터 캐핑 성형된 기계식 파스너를 형성하는 방법을 제공한다. 가열된 표면 부재가 지지부에 대향하게 배치되어 닙을 형성하며, 이 닙으로 웹이 이송된다. 가열된 표면 부재가 1열의 측방으로 간격을 두고 배치된 긴 피크-밸리 구조를 구비함으로써, 이 하나 이상의 피크-밸리 구조가 각 스템 구조와 접촉하여 각 스템 구조를 변형시킨다. 피크-밸리(홈) 구조는 비대칭형으로서 길고, 훅 헤드를 형성하는 스템 구조의 상부를 변형시킨다.

Description

캐핑 성형된 스템을 구비한 기계식 파스너 구조의 중합 엠보싱 가공 방법{SUPERIMPOSED EMBOSSING OF CAPPED STEM MECHANICAL FASTENER STRUCTURES}
본 발명은 직립 스템을 캐핑(capping) 성형하여 기계식 파스너의 훅을 형성하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로 말하자면, 본 발명은 균일성과 생산성이 보다 우수한 비대칭형의 캐핑 성형된 훅을 형성하는 방법에 관한 것이다.
훅-루프형(hook and loop) 기계식 파스너는 다양한 제품 및 용도에 폭넓게 사용되고 있다. 이러한 훅-루프형 기계식 파스너에 사용되는 훅 재료를 형성하는 방법은 광범위하게 변화되어 왔다. 여러 해에 걸쳐서, 훅 및/또는 루프에 따라 훅은 정합하는 루프 재료와는 결합 매카니즘 및 특성이 상이하다는 사실이 판명되었다. 이에 따라 단지 소정 형태로만 사용되거나 소정 형태의 정합 루프 재료만 함께 사용될 수 있도록 적용 가능한 훅을 제조하게 되어, 임의의 특정 훅 형성 기술의 실제적인 적용 가능성을 제한하게 된다.
최초의 훅 재료들 중 일부는 미국 특허 제2,717,437호와 제3,009,235호에 기재된 방법을 사용하여 형성했는데, 이 방법에서는 직립 나일론사의 특정 와프(warps)를 절단하여 개방 단부형의 나일론 훅 및 비기능성 직립 스템을 형성하였다. 이러한 종류의 방법에 의해 형성된 훅은 크기가 크기 때문에(예컨대, 약 2 mm), 큰 개방 파일 루프 재료를 사용할 필요가 있으며, 또 단위 면적당 비교적 적은 수의 훅이 마련된다. 또한, 이러한 훅은 상당히 거칠기 때문에, 훅이 민감한 피부에 접촉할 가능성이 높은 용도에서는 그리 적절하지 않다. 이러한 유형의 훅은 장기간 사용하는 경우의 내구성 때문에 현재에도 여전히 사용되고는 있다. 이와 유사한 유형의 훅 구조가 미국 특허 제3,594,865호의 방법에 따라 형성되는데, 이 방법에서는 얕은 J자형의 다이를 사용하여 열가소성 재료를 J자형의 "와이어" 훅으로 직접 성형한다. 이러한 "와이어 다이(wire dies)"는 연속된 성형 재료 루프에 형성되어 압출기를 통과한다. 이 압출기는 나일론 등의 용융된 플라스틱을 와이어 다이 속으로 밀어 넣으면서 와이어 다이 성형 재료 바로 아래에 섬유 웹을 함침시킨다. 압출기로부터 배출시 과다한 열가소성 수지는 와이어 다이 성형 재료의 표면으로부터 분리된다. 이제 응고된 훅과 배판(背板; backing)을 와이어 다이 성형 재료로부터 단지 잡아 당김으로써 다이를 제거하면 탄성 훅은 배판에 남는다. 미국 특허 제3,594,863호는 훅이 있는 스트립(hook bearing strip)을 제조하는 유사한 장치와 관련된 것이다. 이들 두 특허는 모두 다양한 형상을 형성할 수 있는 제조 방법을 개시하고 있다. 미국 특허 제3,594,865호에는 훅을 직접 사출 성형하는 전통적인 방법은 기부로부터 선단까지 반드시 테이퍼지는 형상으로 제한된다는 것이 교시되어 있다. 그러나, 이들 특허의 방법으로 형성된 훅의 형상은 비교적 크고, 훅이 그 길이를 따라 외면으로부터 대향면까지 반드시 테이퍼지게 된다.
상기 미국 특허 제3,594,865호에 언급된 전통적인 성형 방법에 의해 형성된 훅 형상은 미국 특허 제4,984,339호와 제5,315,740호에 기재된 것과 유사하다. 이들 특허에는 평활하고 대체로 오목한 형태의 내측면과, 대체로 볼록한 형태의 외측면에 의해 프로파일이 형성되는 성형된 J자형 훅이 개시되어 있다. 상기 훅은, 그 기부로부터 자유단까지 폭 방향으로 연속해서 매끄럽게 테이퍼져 있다. 훅은 그것이 변형되어 이 훅과 전단 모드(shear mode)로 또는 바람직한 작용력에 의하여 결합된 루프가 해제되는 일이 없도록 구성되는 것으로 기재되어 있다. 미국 특허 제5,315,740호에는 훅의 선단을 형성하는 영역의 변위 범위가 작은 유사한 훅이 개시되어 있다. 이것은 일회용 기저귀 등의 용도에 적합한 것으로 설명되어 있다. 전술한 J자형 훅은 대체로 적절하게 기능을 수행하는 재료이긴 하지만, 제조하기가 매우 어려우며, 전술한 미국 특허 제5,315,740호에 개시된 바와 같이 매우 소형의 훅을 제조하는 경우에 특히 어렵다. 복잡한 형상의 작은 성형 공동은 제작하기가 극히 어렵고, 또 극히 소형의 훅을 형성하는 경우 이에 비례하여 더 많은 수의 J자형 훅 성형 공동을 형성해야 한다. 또한, 복잡한 형상의 작은 성형 공동은 훨씬 더 막히기가 쉽고, 마모로 인해 성형 공동의 윤곽이 손상될 수도 있다.
다양한 종류의 크기 및 형상의 혹을 형성하는 매우 융통성 있는 저비용의 제조 방법은 PCT 출원 공개 WO 94/23610호, WO 92/04839호 및 미국 특허 출원 제08/723,632호에 기재되어 있다. 이들 특허 및 특허 출원에 기재된 방법을 사용하면, 많은 수의 열가소성 직립 스템을 구비한 배판이, 예컨대 2개의 캘린더 롤(calender roll)에 의해 형성된 닙(nip) 사이의 간극을 통하여 이송된다. 상부 닙은 평활한데, 상부 닙이 가열됨으로써 스템의 말단부 또는 선단부가 열 및 기계적 압력의 작용으로 변형되어, 선택한 닙 조건, 닙에서의 스템의 상대 속도, 스템의 크기 및 그 형상에 따라 다양한 형태의 캡 구조를 형성한다. 변형되지 않은 스템 부분과 형성된 캡이 함께 훅 구조를 형성한다. 선구 재료(precursor material), 즉 변형되지 않은 열가소성 직립 스템을 구비한 배판은 성형 기술에 의해 형성될 수 있다. 그러나, J자형 훅 몰드를 성형하는 것보다는 직립 스템 형상의 성형 공동을 형성하여 사용하는 것이 훨씬 더 간단하며 문제점도 보다 작다. 예컨대, 이러한 단순한 성형 공동 형상은 성형 재료의 선택에 따라 막힘 또는 부적절한 마모가 발생할 가능성이 훨씬 더 낮아지게 된다. 더욱이, 이러한 방법을 사용함으로써 단위 면적당 많은 수의 소형 훅을 조밀한 간격으로 비교적 쉽게 제조할 수 있으며, 이 훅은 비교적 탄성이 낮은 직물 또는 부직 루프 재료와 결합하기에 특히 바람직한 것으로 밝혀졌다. 또한, 이러한 탄성이 낮은 루프 재료는 일반적으로 저가이므로, 이 훅 구조는 일회용 의류와 같은 저가의 제한된 용도에 매우 바람직하게 된다. 또한, 이러한 훅 재료는 촉감에 있어서도 유리하다. 훅은 고밀도이기 때문에 그리고/또는 훅의 상면이 비교적 평평하거나 평면형이기 때문에, 훅은 매우 피부 친화적이고 거칠지 않으며, 박막과 같은 질감을 가지게 된다. 바람직한 훅 재료는 기본적으로 우연히 피부에 접촉하여도 실질적으로 인식조차 할 수 없을 정도이다. 이로써 피부에 근접하여 사용되는 일회용 의류(예를 들어, 기저귀 혹은 수술용 가운)에도 훅은 유용하게 된다. 본 발명은 전술한 훅 형성 방법을 개선하는 방법과 이 방법에 의해 형성된 훅에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 캐핑 성형된 스템을 구비한 파스너를 제조하기 위해 직립 스템을 구비한 스트립 재료를 제조하는 방법을 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 캘린더링 장치(calendering system)를 이용하여 캐핑 성형하는 방법을 개략적으로 도시한 도면.
도 3a와 도 3b는 캘린더 롤 상의 도 3c에 도시된 바와 같은, 캐핑 성형하는 표면의 피크-밸리 미소 구조의 배향을 개략적으로 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따라 헤드가 형성된 스템을 구비한 파스너를 형성하는 장치의 변형례를 개략적으로 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따라 헤드가 형성된 스템을 구비한 파스너를 형성하는 장치의 다른 변형례를 개략적으로 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 방법에 사용되는, 스템을 구비한 배판 재료의 측면도.
도 7은 본 발명의 방법에 의해 제조되는, 헤드가 형성된 스템을 구비한 파스너의 측면도.
도 8은 본 발명의 방법에 의해 제조되는 헤드가 형성된 스템을 구비한 파스너의 사시도.
도 9는 본 발명의 방법에 의해 제조되는 헤드가 형성된 스템을 구비한 파스너의 광학 사진.
캐핑 성형된 스템을 구비한 기계식 파스너를 형성하는 본 발명의 방법에 있어서, 웹 배판의 적어도 일면으로부터 말단부로 돌출하는 소정 배열의 열가소성 직립 스템을 구비한 선구 웹 재료가 제공된다. 직립 스템은 대체로 그 길이를 따라 폭이 거의 일정할 수 있고 또는 기부로부터 선단까지 테이퍼질 수도 있다. 가열된 표면 부재가 지지 표면 부재와 대향하게 배치되어 닙을 형성하는데, 이 닙은 직립 스템을 구비한 웹 또는 배판의 표면의 폭을 횡단하여 연장하고 또한 웹의 길이를 따라 소정 거리에 걸쳐 연장하여 압축 영역을 형성하는 것이 바람직하다. 선구 웹은 간극을 형성하는 닙으로 이송된다. 이 간극은 압축 영역의 주어진 최초의 폭에서부터 테이퍼진다. 스템의 선단부는 우선 주어진 도입부 간극 폭에서 맞물려서 닙에서 주어진 종단부의 간극 폭으로 압축된다. 이 압축 영역에서, 닙은 중합체 스템을 점차적으로, 가열된 닙 표면 부재와 지지 표면 부재 사이에서 맞물려 압축한다. 이러한 압축은 연속해서 행해지는 것이 바람직하지만, 간극 폭에 의해 결정된 압축 영역에서 단속적으로 및/또는 다른 압축 속도로 행할 수도 있다. 이러한 가열 및 압축에 의해 열가소성 직립 스템의 말단부가 섬유질의 루프 재료와 맞물릴 수 있는 캡 구조로 변형된다.
압축 영역의 적어도 일부에서는, 가열된 닙 부재의 표면에 적어도 1 열 또는 1 세트의 측방으로 간격을 두고 배치된 긴 피크-밸리(피크-홈) 구조가 마련되며, 이 구조에서 피크로부터 밸리까지의 평균 깊이는 약 5 내지 500 미크론, 바람직하게는 10 내지 200 미크론, 가장 바람직하게는 15 내지 150 미크론이다. 인접 피크 구조간의 평균 간격은 닙에 의해 변형되기 전에 스템 단부에 바로 인접한 스템 기부의 평균 폭보다 작다. 피크 구조는 각 스템 단부가 변형 중에 2개 이상, 바람직하게는 4개 이상의 측방으로 간격을 두고 배치된 피크 구조와 접촉할 정도로 간격을 두고 배치되는 것이 바람직하다. 주어진 1 세트의 측방으로 간격을 두고 배치된 피크-밸리 구조는 인접한 직립 스템 부재들 사이의 평균 거리(적어도 2 방향으로 가장 인접한 부재와의 평균 거리)와 적어도 동일한 거리에 걸쳐 종방향으로 연장하는 것이 바람직하며, 또한 압축 영역에서 가열된 닙 부재의 길이를 따라 연속적으로 연장하는 것이 바람직하다. 마찬가지로, 인접한 피크-밸리 구조 세트가 인접한 직립 스템 부재들 사이의 평균 거리(적어도 2방향으로 가장 인접한 부재와의 평균 거리)와 적어도 동일한 거리에 걸쳐 측방으로 연장하도록, 충분한 피크-밸리 구조가 소정의 세트로 형성된다. 가열된 닙 부재 상의 피크-밸리 구조는 실질적으로 향상된 방향성을 갖춘 캐핑 성형된 스템 훅을 제공하게 되며, 구조에 따라, 어떤 기능의 손실 없이 웹의 길이 및 폭을 가로질러 훅 헤드 형상에 보다 높은 균일성을 제공하고, 탄성이 높거나 낮은 부직 루프 재료와 캐핑 성형된 훅과의 맞물림 성능이 일반적으로 향상된다.
본 발명은 또한 웹 배판으로부터 돌출하는 소정 배열의 열가소성 직립 스템이 제공된 선구 웹을 캐핑 성형하는 장치에 관한 것이다. 이 장치는 지지 표면 부재에 대향하게 배치되어 닙을 형성하는 가열된 표면 부재를 포함하며, 상기 닙은 도입부 간극 폭으로부터 종단부의 간극 폭으로 실질적으로 연속하게 테이퍼져 압축 영역을 형성하는 것이 바람직하다. 선구 웹을 닙으로 공급하고 그 닙을 통과하여 이송시키는 급송 수단이 제공된다. 닙의 가열된 표면 부재에는 적어도 압축 영역의 일부에 전술한 바와 같은 피크-밸리 구조가 제공된다.
닙 간극의 폭은 압축 영역에서 연속적으로 감소하는 것이 바람직하지만, 그 길이의 적어도 일부를 따라 간극 폭이 대체로 일정하거나, 간극 폭이 단속적으로 증가 또는 감소하거나, 또는 상이한 비율로 감소할 수도 있으며, 이상의 조합 형태일 수도 있다. 일반적으로 닙 압축 영역은 도입부의 제1 간극 폭과 제2 간극에 의해 형성되며, 제2 간극은 상기 제1 간극 폭보다 작은 것이 바람직하고, 닙 종단부의 간극을 형성한다. 주어진 도입부의 닙 간극 폭은 배판 웹의 두께와, 선구 웹 재료 스템의 선단이 닙을 형성하는 가열된 상면과 먼저 압축되어 맞물되는 지점에서의 직립 스템의 평균 높이에 의해 결정된다. 닙 종단부의 간극 폭은 닙에 있어서 가장 좁은 간극 폭으로서, 이 지점 이후에 웹 및 변형된 스템 선단부 또는 단부는 가열된 닙 표면 부재와 압축되어 맞물린 상태에서 실질적으로 분리된다.
본 발명의 방법 및 장치에 의하여, 캐핑 성형된 스템을 구비한 기계식 파스너 훅을 형성하는 종래 기술의 방법의 장점을 모두 여전히 유지하면서, 열가소성 스템의 말단부는 임의의 주어진 방향으로 배향된 비대칭의 버섯 형태의 헤드, 긴 J자형 훅, T자형 훅 등을 포함하는 광범위한 종류의 비대칭의 캡 형상으로 형성될 수 있다.
본 발명은 훅-루프형의 기계식 파스너 장치 또는 정합되어 자기-체결(self-engaging)되는 기계식 파스너에 사용되는, 헤드 또는 캐핑 성형된 스템을 구비하는 기계식 파스너의 형성에 관한 것이다.
본 발명의 목적은 우선 적어도 다음의 단계들을 포함하는, 배판에 훅 헤드를 캐핑 형성하는 방법에 관한 것이다.
우선, 웹 배판에 소정 배열의 실질적으로 직립하는 돌출부가 마련된 웹이 제공된다. 돌출부는 실질적으로 직립하는 스템 기부와 스템 단부 또는 훅 헤드에 의해 형성된다. 전체적으로, 웹은 제1 평균 두께를 갖는다.
또한, 하나 이상의 제1의 가열된 표면 부재와, 이에 대향하는 하나 이상의 제2의 표면 부재를 구비한 닙이 제공된다. 닙은 도입부의 제1 간극 폭과 종단부의 제2 간극 폭에 의해 형성되는 압축 영역을 구비한 간극을 포함한다. 제1 간극 폭은 실질적으로 웹의 제1 평균 두께 이하이다. 종단부의 제2 간극 폭은 제1 웹 두께보다 작고 닙의 가장 좁은 간극 폭이다. 하나 이상의 가열된 표면 부재에는 압축 영역에 하나 이상의 제1 방향으로 종방향으로 연장하는 1 세트 이상의 피크-홈 구조가 제공된다. 인접한 피크 구조 사이의 평균 간격은 대체로 스템 단부 또는 훅 헤드에 바로 인접한 스템 기부의 평균 폭보다 작다. 또한, 1 세트 이상의 피크-홈 구조는 일반적으로 인접한 직립 스템 기부 사이의 평균 거리와 적어도 동일한 거리에 걸쳐 종방향으로 연장한다.
웹이 압축 영역 속으로, 그리고 압축 영역을 통과하여 웹 경로를 따라 제2 방향으로 이동함으로써, 소정 배열의 실질적으로 직립하는 돌출부 중 적어도 일부는 가열된 표면 부재에 의해, 1 세트 이상의 피크-홈 구조에 의해 규정되는 적어도 제1 방향으로 우선적으로 변형된다.
제1 방향은 제2 방향과 실질적으로 평행할 수 있는데, 이 경우 가열된 표면 부재와 웹의 상대 속도는 동일하거나 다를 수 있으며, 가열된 표면 부재에 의해 형성되거나 수정된 훅 헤드는 웹의 이동 방향으로 배향된다. 제1 방향과 제2 방향이 실질적으로 상이한 경우, 가열된 표면 부재와 웹의 상대 속도는 일반적으로 거의 동일하다. 마찬가지로, 2 세트 이상의 피크-밸리 구조가 동일한 가열된 표면 부재에 제공된다면, 이들 세트의 구조는 실질적으로 상이한 방향으로 배향되며, 이 때 가열된 표면 부재는 웹과 동일한 상대 속도로 이동해야 한다.
캡 또는 헤드가 형성된 스템을 구비한 훅 파스너는 가소성 있게 변형 가능한 소정 배열의 열가소성 직립 스템을 구비한 배판 재료를 사용하여 형성될 수 있다. 이들 직립 스템은 동일한 열가소성 재료로 된 일체형의 배판 상에 형성되는 것이 바람직하다. 적절한 열가소성 재료로는, 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌 등의 폴리올레핀, 나일론 등의 폴리아미드, 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 등의 폴리에스테르, 가소화된 폴리 염화비닐, 공중합체 및 이들과 선택적으로 다른 중합체 혹은 가소제 등과의 혼합물이 있다.
도 1에는 소정 배열의 직립 돌출부를 구비한 웹 배판의 선구 재료를 형성하기에 적당한 방법이 도시되어 있다. 미리 선택된 열가소성 수지의 급송 흐름(4)이 종래의 수단에 의하여 압출기(6)로 이송되고, 이 압출기는 수지를 용융시켜 가열된 수지를 다이(8)로 이동시킨다. 다이(8)는 폭이 넓은 리본(ribbon)의 재료로 수지를, 소정 배열의 성형 공동(12)을 구비한 성형 표면(10), 예를 들어 실린더 상으로 압출시키는데, 상기 성형 공동은 긴 구멍 형태로서, 응고된 수지가 성형 공동으로부터 용이하게 제거될 수 있도록 테이퍼져 있는 것이 바람직하다. 이들 구멍 또는 성형 공동은 직선(즉, 길이 방향으로의 단 하나의 축) 형태의 공동인 것이 바람직하다. 상기 성형 공동은 수지가 성형 공동으로 용이하게 유동할 수 있도록 진공 장치(도시 생략)에 연결될 수 있다. 이것은 성형 실린더의 내면에 압출된 과다한 재료를 제거하기 위한 닥터 블레이드(doctor blade) 혹은 나이프를 필요로 할 수 있다. 성형 공동(12)은 액상 수지 유입용 개방단과 폐쇄단이 있는 몰드 표면에서 종결되는 것이 바람직하다. 이 경우, 다이(8)로 유입되기 전에, 성형 공동(12)을 적어도 부분적으로 배기시키기 위해 진공 장치(14)를 사용할 수 있다. 성형 표면(10)은 과다한 수지가, 예컨대 다이 측면 가장자리 밖으로 압출되는 것을 방지하기 위해 접촉하는 다이(8)의 표면과 일치하는 것이 바람직하다. 성형 표면 및 성형 공동은 스트리퍼 롤(stripper roll; 18) 등에 의해 성형 표면으로부터 일체로 성형된 배판과 직립 스템을 벗겨내기 전에, 공기 또는 물 등에 의해 냉각 처리될 수 있다. 이것은 직립 스템(28)이 열가소성 재료의 일체형으로 형성되는 배판(30)의 웹(20)을 제공한다. 선택적으로, 예비 형성된 배판 등에 압출 성형 또는 다른 공지의 기술로 직립 스템을 형성할 수도 있다.
도 1의 방법 또는 그와 유사한 방법에 의해 형성된 스템은, 도 2에 도시된 바와 같은 2개의 캘린더 롤(22, 24)에 의해 형성될 수 있는 가열된 닙을 이용하여 캐핑 성형할 수 있다. 가열 캘린더 롤(22)은 배판(30)으로부터 위쪽으로 돌출하는 스템(28)의 말단부(26)의 예정된 부분과 접촉한다. 롤의 온도는, 수지가 롤(22)의 표면에 달라붙지 않으면서 압축 영역(35)에서 닙에 의해 생성된 압력 하에 말단부(26)를 용이하게 변형시킬 수 있는 온도이다. 롤(22)의 표면은 내고온성의 박리 코팅(release coatings) 처리를 행하여 스템 선단 또는 말단(26)과 가열 롤(22) 사이의 온도는 더 높아지고 및/또는 접촉 시간은 더 길어질 수 있도록 한다.
본 발명의 방법에 따르면, 예를 들어 가열된 롤(22)의 표면에는 일련의 밸리 또는 홈(40) 및 분리 피크(separating peak; 42)가 제공되며, 홈(41)의 폭은 피크(42)에 의해 또는 피크(42)의 가장자리 영역(43)에 의해 형성되고, 또한 피크는 홈(40)의 저점(44)과 함께 홈의 깊이(45)를 결정한다. 도 3c에 도시된 바와 같이, 피크(42)에는 정점이 형성될 수 있지만, 피크의 상부는 평평하거나, 곡선형 또는 다른 미소 구조일 수 있다. 유사하게, 홈은 대체로 V자형인 것으로 도시되어 있지만, U자형, 장방형, W자형 등의 다른 형상일 수 있다. 피크-홈 세트는 횡방향(도 3a)이나 종방향(도 3b)으로 또는 어떤 중간 각도로 연속적으로 또는 단속적으로 연장할 수 있으며, 또는 각종 피크-홈 세트가 상이한 방향으로 연장할 수도 있다. 홈(40)의 평균 깊이(45)는 피크로부터 대체로 5 내지 500 미크론, 바람직하게는 10 내지 200 미크론이다. 일반적으로, 홈의 깊이는 말단부(26)의 열 연화된 수지의 유동을 안내하기에 충분하여야 한다. 홈의 평균 폭(41)은 스템(28)의 말단부(26)의 평균 폭보다 작은 것이 바람직하다. 일반적으로, 홈의 평균 폭(41)은 말단부(26)가 변형되면서 2개 내지 40개, 바람직하게는 4개 내지 20개의 홈과 접촉하는 정도의 크기이다. 홈의 깊이와 폭은 균일한 것이 바람직하지만, 필요하다면 상당히 다를 수 있다. 예를 들어, 홈은 그 길이를 따라 깊이가 증가하거나 감소할 수 있다. 바람직하게는, 홈의 최소 깊이는 15 미크론 이상이다.
유사하게, 피크는 실질적으로 균일한 높이로 되어 있다. 그러나, 피크의 높이는 변할 수 있으며, 또는 어떤 경우에는 제2의 횡단 방향의 다른 홈이 하나 이상의 피크에 사용될 수 있다. 제2의 횡단 방향 홈은 캐핑 성형 중에 보다 복잡한 유동 패턴을 제공하는 데에 유용하고 및/또는 인접한 주 홈 사이에 보다 균일하게 수지를 분배시킬 수 있다. 주 홈은 닙(21)에 있는 열 연화된 스템 상부의 방향성을 지닌 유동 또는 변형을 제공하여, 스템의 변형된 말단부(26)로부터 헤드(32)를 비대칭형으로 형성한다. 캐핑 성형된 헤드의 증대된 비대칭성(대칭 평면 수의 감소)은 대부분의 섬유상 루프 재료와의 맞물림 특성을 개선한다. 일반적으로, 이것은 헤드 상부의 평평하거나 평면인 부분의 전체 단면적을 증가시키는 일이 없이 헤드의 돌출 정도를 증가시킴으로써 달성된다. 닙의 평활한 가열된 표면 부재를 사용하는 종래 기술의 방법의 경우, 캡 헤드의 스템을 초과하여 돌출하는 정도가 커지면, 이에 비례하여 루프 재료 내를 관통하는 캡 상부의 평평하거나 평면형 부분도 커진다.
이러한 향상된 비대칭성은 주어진 스템의 두 대향 측면에 돌출하는 훅을 제공하는 데에 특히 유리하다. 캐핑 성형된 헤드는 또한 임의의 주어진 방향으로 또는 복수 개의 방향으로 용이하게 배향될 수 있는데, 이와 같이 매우 유리한 특징은 종래 기술의 방법을 이용해서는 달성할 수 없거나 달성한다 하더라도 상당히 어려웠던 것이다. 본 발명의 캐핑 성형 방법은 또한 이전에 형성된 훅 헤드를 구비한 훅 파스너에 방향성이나 돌출 정도를 개선하는 데에도 사용될 수 있다. 훅 헤드는 캐핑 성형 방법이나 몰딩과 같은 다른 공지된 기술에 의해 형성될 수 있다. 단 하나의 필수 조건은 후술하는 바와 같이 훅이 실질적으로 직립하는 스템에 형성되어야 한다는 것이다. 이 경우에, 인접한 피크 사이의 평균 간격은 피크-홈의 길이 방향에 수직인 방향으로의 훅 헤드의 폭보다 작다.
도 6과 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명은 캐핑 성형된 헤드를 공동 계류중인 미국 출원 제08/723,632호에 개시된 바와 같은 J자형으로 용이하게 형성할 수 있다. 이 방법에서, J자형 훅(106)의 치수에는 선구 스템(28)의 높이(110), 스템 직경(114), 최종 훅 높이(118), 훅 사이의 거리(120), 훅 개구 폭(122), 훅 개구 높이(124), 훅 헤드(106)의 기부에서의 훅 헤드 두께(128), 훅 헤드 높이(129), 훅 돌출 길이(109) 뿐만 아니라 훅의 평면형의 상부의 전체 표면적이 포함된다. 스템 말단부(26)는 변형되지 않은 스템 기부를 포함하는 스템의 나머지 부분이다. 박막 캘리퍼 또는 배판의 두께(132)도 역시 훅 스트립을 규정한다. 버섯, 우산, T자형 등을 포함하는 다른 훅 헤드 형상에도 동일한 치수로 형성된다. 버섯, 우산, T자형 등의 형상을 형성함에 있어서, 롤(22)의 상대 속도는 웹(30)의 상대 속도와 거의 일치한다. J자형 훅을 형성하기 위하여, 배판 또는 웹(30)은, 예컨대 가열 롤(22)과 상이한 속도로(즉, 보다 빠르거나 보다 느리게, 또는 반대 방향으로) 이동한다.
본 발명의 캐핑 성형된 스템을 구비한 파스너의 제조 방법의 다른 변형례(예컨대, 도 4 및 도 5)는 공동 계류중인 미국 출원번호 제08/781,783호에 개시되어 있다. 도 4의 방법 및 장치에 따르면, 복수 개의 대체로 균일한 훅(32)을 구비한 캐핑 성형된 스템을 구비한 파스너(52)를 형성하는 데 캐핑 성형 장치(50)가 사용된다. 뒷면(58)을 구비하며 그 앞면(53)으로부터 말단부로 돌출하는 복수 개의 중합체 스템(28)을 구비한 배판(30)을 포함하는 선구 웹(20)은 닙(64)의 도입부 내로 안내된다. 닙(64)의 도입부는 가열 롤(66)과 굴곡된 지지 구조(68) 사이에 형성된다. 굴곡된 지지 구조(68)는 가열된 롤(66)의 형상에 대체로 일치하면서 곡률 반경이 약간 더 큰 형상인 것이 바람직하다. 피스톤(80)은 굴곡된 지지 구조(68)와 가열된 롤(66) 사이에 압축을 제공한다.
닙(64)에는 닙 도입부(72)에서의 제1 간극 폭과, 압축 영역(75)을 형성하는 닙 배출부(76)에서의 제2 간극 폭이 형성되어 있다. 종단부의 제2 간극 폭은 제1 간극 폭보다 작은 것이 바람직하다. 바람직한 실시예에서, 닙(64)의 간극 폭은 적어도 일부 영역에서는 거의 선형의 변화율로 연속해서 감소한다. 이와 같이 간극 폭의 변화율이 거의 선형인 것은 적어도 닙 도입부(72)와 닙 배출부(76) 사이의 닙 도입부의 간극에 바로 인접한 영역인 것이 바람직하다. 다른 변형예(도시 생략)에서, 닙(64)은 닙 도입부(72)와 배출부(76) 사이의 약간 중간 위치에서 최소치로 감소하거나, 감소한 다음 증가하고 다시 감소할 수 있다.
공기나 물과 같은 유체가 파이프(78)를 통해 배판(30)의 뒷면(58)과 표면(116) 사이의 경계면으로 도입되어 유체 베어링을 형성할 수 있다. 상기 표면(116)은 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 또는 초고분자량의 폴리에틸렌 등과 같이 표면 에너지가 낮은 재료로 선택적으로 코팅될 수 있다. 공기 베어링이 없을 경우, 배판(30)은 이것이 닙(64)으로 들어갈 때 주름이 생기는 경향이 있어서, 배판(30)이 찢어질 가능성이 있다. 굴곡된 지지 구조(68)를 가열된 롤(66)에 대하여 배치하는 피스톤(80)이 제공된다. 상기 굴곡된 지지 구조(68)는 피벗 지점(82)을 따라 피벗 운동하여 압축 영역(75)에서 닙(64)의 간극 폭도 추가로 조정할 수 있다.
가열된 롤(66)의 상대 속도와 선구 웹(20)의 선속도는 캐핑 성형된 스템을 구비한 파스너(52) 상의 캐핑 성형된 스템 훅(32)의 전체 형상을 결정한다. 가열된 롤(66)의 회전 속도는 선구 웹(20)의 선속도보다 크거나, 작거나 또는 같을 수 있다. 몇몇 용례에 있어서, 롤(66)은 선구 웹(20)이 닙을 통해 이동하는 동안 고정될 수도 있다. 선택적으로, 롤(66)은 선구 웹(20)의 이동 방향과 반대 방향으로 회전할 수도 있다.
도 5는 캐핑 성형된 스템을 구비한 파스너(96)를 형성하는 방법 및 장치의 변형예이다. 대향하는 벨트(92, 94)에는 닙(90)을 형성하는 긴 부분이 마련되어 있다. 열원(93)은 원하는 온도에 벨트(92)를 유지한다. 가열된 벨트(92)는 벨트(94)에 대하여 소정의 각을 이루어 연속적으로 감소하는 닙(90)을 형성한다. 선구 웹(20)은 닙(90)으로 급송되고, 이곳에서 스템(28)은 압축 영역(95)에서 대향하는 벨트(92, 94) 사이에서 압축되어 맞물린다. 열과 기계적 힘이 스템(28)을 변형시켜 복수 개의 캐핑 성형된 스템 훅(98)을 구비한 헤드가 형성된 스템을 구비한 파스너(96)를 형성한다.
벨트(92, 94)의 이동은 벨트(92, 94)의 상대 선속도가 대체로 동일하도록 동기화되는 것이 바람직하다. 벨트(92, 94)의 동기화된 이동은 스템을 중심으로 보다 대칭성(즉, 약 2개 이상의 반사면을 중심으로 한 대칭성)이 있는 캐핑 성형된 스템 훅 헤드(98)를 형성하는 데에 바람직하다. 그러나, 완전히 대칭적인 캐핑 성형된 헤드(즉, 원형 버섯 모양 캡)는 얻을 수 없다. 선택적으로, 벨트(92, 94)의 상대 이동은 J자형의 훅과 같이 스템을 중심으로 비대칭적인 캐핑 성형된 헤드(98)(즉, 1개 이하의 반사면이 있음)가 형성되도록 약간 동기화되지 않을 수 있다. 고정 지지 구조가 벨트(94)를 대신할 수 있는데, 이 경우 지지 구조는 전술한 바와 같은 공기 베어링 등의 저마찰 표면을 포함하는 것이 바람직하다는 것을 이해하게 될 것이다.
훅(32)의 캐핑 성형된 스템의 헤드의 특정 형상 및 배향은 가열된 표면 부재 상의 피크-홈의 상대 크기, 간격 및 배향, 웹(20)과 가열된 표면 부재의 상대 속도, 가열된 표면 부재의 온도 및 형상, 그리고 압축 영역의 길이와 형성된 간극에 의해 결정된다. 홈은 가열된 표면 부재에 걸쳐서 연속적이고 균일한 것이 바람직하다. 홈은 롤에 대해 기계 방향으로 배향되거나, 또는 도 3b에 도시된 바와 같이 압축 영역에서 웹이 닙을 통하여 이동하는 방향으로 배향될 수 있다. 그 결과 캐핑 성형된 스템의 헤드는 횡단 방향보다는 기계 방향으로 더 길어지게 된다. 이러한 형상은 대체로 도 8에 개략적으로 도시된 바와 같다.
웹 이동 방향으로 배향된 홈을 사용할 경우, 홈 깊이가 기계 방향으로 변화한다면, 대칭형으로 캐핑 성형된 헤드는 연신율이 상이하게 되며, 비대칭형으로 캐핑 성형된 헤드의 보다 얕은 홈 깊이는 가장 얕은 홈 깊이에 거의 일치하게 된다. 대칭형으로 캐핑 성형된 헤드는 스템이 접촉하는 홈 깊이에 따라 연신율 또는 종횡비가 상이하게 된다. 비대칭형으로 캐핑 성형된 헤드의 경우, 웹과 가열된 표면은 상이한 속도로 이동하여 보다 얕은 홈 영역이 홈 깊이를 전체적으로 균일하게 하도록 한다.
또한, 가열된 표면 부재에 형성된 홈의 배향이 기계 방향이나 웹 이동 방향(롤에 대하여 도 3a에 도시된 바와 같음)에 대해 소정의 각을 이루거나 동일한 가열된 표면 부재 또는 상이한 가열된 표면 부재에 배향이 상이한 피크-홈 세트를 제공하는 것도 가능하다. 피크-홈이 기계 방향에 대해 소정의 각을 이루는 경우, 그 결과 얻어지는 캐핑 성형된 헤드에는 웹의 종방향에 대해 각을 이룬 긴 축이 제공될 수 있는데, 이 특징은 복잡한 제조 기술 없이 평활한 가열된 표면 롤을 사용하는 종래 기술의 방법에 의해서는 불가능한 것이다. 그러나, 피크-홈이 기계 방향에 대해 소정의 각을 이룰 때, 웹 및 가열된 표면 부재의 상대 속도는 피크가 스템을 긁거나 손상시키는 것을 방지하도록 실질적으로 일치하여야 한다. 기계 방향에 대한 피크-홈 세트의 각도는 0° 내지 180°까지의 범위일 수 있으며, 이것은 곡선형, 원형 등과 같은 비선형 홈과 같이 변할 수 있다.
또한, 압축 영역의 일부에 걸쳐서만 피크-홈을 제공할 수도 있으며, 이것은 압축 영역의 일부에 걸쳐서만 피크-홈을 구비한 압축 영역과 단일의 가열된 표면을 사용하거나 복수 개의 압축 영역을 형성하도록 둘 이상의 가열된 표면 부재를 사용함으로써 이루어질 수 있다. 각 스템이 압축 영역의 적어도 일부에서만 피크-홈과 맞닿는 것을 보장하기 위하여, 표면 부재는 고정되어 있거나 적어도 피크-홈을 구비한 부분에서는 스템과 접촉하는 것을 보장하는 속도로 이동하여야 한다. 이렇게 해서, 캐핑 성형된 스템에 형성되는 릿지 또는 홈은, 피크-홈 구조의 가열된 표면 부재 또는 평활한 가열된 표면 부재 또는 영역에 후속하는 영역에 의해, 평활해지거나 필요하다면 제거될 수 있다.
전체적으로, 캐핑 성형된 스템을 구비한 파스너 훅은 실질적으로 직립하는 스템 기부의 형상으로, 배판로부터 약 90°의 각도를 이루지만, 이 각도의 범위는 80° 내지 100°, 바람직하게는 85° 내지 95°범위일 수 있다. 캐핑 성형된 헤드는 스템의 말단부(26)로부터 형성되며, 일반적으로 하나 이상의, 바람직하게는 2개 내지 40개의, 가장 바람직하게는 4개 내지 20개의 얇은 영역이나 홈(가열된 표면 부재 피크에 의해 형성됨)을 구비한 대체로 평평하거나 평면형의 상면을 구비한다. 캐핑 성형된 헤드는 상기 얇은 영역이나 홈의 방향으로 길어서, 헤드의 길이 대 폭의 종횡비는 홈의 방향으로 적어도 약 1.1:1. 바람직하게는 적어도 1.4:1, 가장 바람직하게는 1.5:1이다. 대체로 평평하거나 평면형의 상면은 일회용 또는 한정된 용도의 의류에 사용되는 것과 같은 비교적 개방형의 직조 및 부직 루프 제품과 맞물리기에 매우 적합하다. 평평하거나 평면형의 상면은 또한 거칠지 않으며, 일반적으로 현저한 정점(예컨대, 적어도 2방향으로 피크로부터 멀어지게 경사진 훅에 있는 정점)이 있는 성형된 훅과는 달리 피부에 부드러운 촉감을 제공한다. 정점이 있는 훅 파스너는 피부에 친화성이 덜하여, 민감한 피부와 관련하여 사용하기에는 적합하지 않다(예컨대, 아기 기저귀).
기저귀 및 이와 유사한 의류에 사용하기 위해, 캐핑 성형된 스템의 훅은 바람직하게는 약 0.10 내지 1.3mm, 보다 바람직하게는 약 0.2 내지 0.5mm 로 높이가 균일하다. 캐핑 성형된 스템 훅의 배판에서의 밀도는 바람직하게는 60 ∼ 1,600 개/cm2, 보다 바람직하게는 약 100 ∼ 700 개/cm2 이다. 스템 기부의 직경은 캐핑 성형된 스템의 훅에 인접하여 바람직하게는 0.07 내지 0.7mm, 보다 바람직하게는 약 0.1 내지 0.3mm이다. 캐핑 성형된 헤드는 적어도 한쪽에서 바람직하게는 평균적으로 약 0.01 내지 0.3mm, 보다 바람직하게는 평균 약 0.02 내지 0.25mm 만큼 스템 기부를 지나쳐 반경 방향으로 돌출하며, 그 외면과 내면 사이의 평균 두께(즉, 스템의 축과 평행한 방향으로 측정한 값)가 바람직하게는 약 0.01 내지 0.3mm, 보다 바람직하게는 약 0.02 내지 0.1mm이다. 상기 캐핑 성형된 헤드의 평균 직경(즉, 캐핑 성형된 헤드와 스템의 축선의 반경방향으로 측정한 값)의 캐핑 성형된 헤드의 평균 두께에 대한 비는 바람직하게는 1.5:1 내지 12:1, 보다 바람직하게는 2.5:1 내지 6:1이다. 양호한 가요성 및 강도 모두를 갖추기 위해, 캐핑 성형된 스템을 구비한 파스너의 배판은, 특히 파스너가 폴리프로필렌이나 프로필렌과 에틸렌의 공중합체로 제조된 경우 바람직하게는 0.02 내지 0.5mm, 보다 바람직하게는 0.06 내지 0.3mm 두께의 박막이다. 몇몇 용도에서는, 더 강성의 배판이 사용될 수 있고, 또는 캐핑 성형된 스템의 훅이 있는 표면의 반대편 표면에 감압성 접착제 층으로 코팅될 수 있어 배판을 기재에 접착시킬 수 있다.
대부분의 훅-루프형의 사용에 있어서, 캐핑 성형된 스템을 구비한 파스너의 캐핑 성형된 스템 훅은 통상적으로 정사각형 배열이나 지그재그식 배열 또는 육각형 배열로, 캐핑 성형된 스템을 구비한 파스너의 전체 표면적에 걸쳐 실질적으로 균일하게 배치되어야 한다. 자웅동체 구성의 사용시, 캐핑 성형된 훅은 맞물릴 때 횡방향으로 미끄러지는 것을 방지하도록 배치되는 것이 바람직하다.
본 발명의 캐핑 성형된 스템을 구비한 파스너는 보관 및 운송의 편리함을 위해 롤에 감겨질 수 있는 길고 폭이 넓은 웹으로 제조될 수 있다. 이러한 롤에 감겨 있는 캐핑 성형된 스템을 구비한 파스너 재료는, 캐핑 성형된 스템 훅이 마련된 표면의 반대편 배판 표면에 감압성 접착제 층을 구비할 수 있으며, 이 접착제는 롤에 감겨 있는 캐핑 성형된 스템을 구비한 파스너 재료의 바로 아래에 감겨 있는 부분에 있는 캐핑 성형된 스템 훅의 헤드에 분리 가능하게 접착될 수 있다. 이러한 롤은 롤에 감긴 감압성 접착제 층을 보호하는 박리 라이너(release liner)를 필요로 하지 않는다. 감압성 접착제가 롤에 접착되는 헤드의 한정된 영역은, 캐핑 성형된 스템을 구비한 파스너 재료를 사용할 준비가 될 때까지 안정된 롤 형태로 유지되고, 이 때 파스너 재료는 롤로부터 쉽게 풀릴 수 있게 된다. 캐핑 성형된 스템을 구비한 파스너의 원하는 길이의 조각이 파스너 재료 롤로부터 절단될 수 있고, 접착에 의해 또는 다른 방식으로 의류의 플랩(flap)과 같은 제품에 고정됨으로써 이 플랩이 이탈되지 않고 고정되도록 한다.
시험 방법
135° 박리 시험
헤드가 형성된 스템을 구비한 기계식 파스너 재료의 샘플을 루프 파스너 재료의 샘플로부터 벗겨내는 데에 필요한 힘의 크기를 측정하기 위해 135° 박리 시험을 이용하였다.
양면 접착 테이프를 이용하여 루프 시험 재료로 된 2 인치 × 5 인치 (5.08 cm × 12.7 cm) 조각을 2 인치 × 5 인치 (5.08 cm × 12.7 cm)의 강철 패널에 견고하게 배치하였다. 루프 재료는 그 횡방향이 패널의 긴 방향으로 평행하도록 패널 상에 배치하였다. 시험할 기계식 파스너의 1 인치 × 5 인치 (2.54 cm × 12.7 cm) 스트립을 절단하고, 그 기계식 파스너 스트립의 양단부로부터 1 인치 (2.54 cm)에 표시를 하였다. 그 다음, 훅 스트립을 루프의 중앙에 배치하여, 스트립과 루프 재료가 1 인치 × 1 인치 (2.54 cm × 2.54 cm) 접촉하도록 하고 스트립의 전단 가장자리(leading edge)가 패널의 길이를 따라 위치하도록 하였다. 스트립과 루프 재료의 라미네이트를 분당 약 12 인치 (30.5 cm)의 속도로 4.5 lb (1000 그램)의 롤러를 사용하여 각 방향으로 한번씩 손으로 감았다. 최대 1 인치 (2.54 cm)가 맞물려지도록 스트립과 루프 재료가 맞물리지 않는 영역 사이에는 종이를 사용하였다. 스트립의 전단 가장자리를 붙들고, 라미네이트를 약 1/8 인치(0.32 cm) 정도 약간 손으로 전단 변형시켜 스트립의 훅 요소를 루프 속에 맞물리게 하였다. 그 다음, 샘플을 135°박리 지그(jig)에 배치하였다. 이 지그를 인스트론(InstronTM) 모델 1122 인장 시험기의 하부 조오(jaw) 내에 배치하였다. 샘플을 미리 벗기지 않고, 전단 가장자리를 조오의 하부 가장자리에서 1인치 표시가 있는 상부 조오에 배치하였다. 분당 12 인치 (30.5 cm)의 크로스헤드 속도에서, 135°유지된 박리를 기록하기 위해 분당 20 인치 (50.8 cm)의 챠트 속도에 설정된 챠트 기록기를 사용하였다. 4개의 최고 피크의 평균을 그램으로 기록하였다. 루프 재료로부터 기계식 파스너 스트립을 제거하는 데에 필요한 힘을 2.54 cm의 폭에 대한 그램으로 기록하였다. 기록된 값은 5회 이상의 시험의 평균 값이다.
135°비틀림 박리 시험
샘플 준비가 다른 것을 제외하고는 135°박리 시험과 유사한 방법으로 135°비틀림 박리 시험을 수행하였다. 기계식 파스너 스트립을 패널 상의 루프 재료의 상부에 배치한 후, 9 lb (4 kg)의 중량물을 라미네이트의 상부에 올려 놓았다. 그 다음, 이 중량물을 일방향으로 약 0.5 인치 (1.3 cm), 반대방향으로 0.5 인치 (1.3 cm) 비틀었다. 이러한 작업을 2번 행하여 총 4번 비틀었다. 그 후, 비틀림 박리 시험을 전술한 바와 같은 135°박리 시험과 마찬가지로 수행하였다.
실시예
실시예 1
소정 배열의 열가소성 직립 스템을 구비하는 선구 웹 재료를 PCT 출원 WO 94/23610호의 실시예에 기재된 것과 유사한 방법으로 준비하였다. 스템의 밀도는 900 스템/인치2(139 스템/cm2)으로 하였다. 스템의 높이는 25 mil (0.63 mm)로, 스템의 폭 또는 직경은 11 mil (0.28 mm)로 하였다. 웹 배판의 두께는 4.5 mil (113 미크론)로 하였다. 선구 웹으로는 에틸렌-프로필렌 임팩트 공중합체 수지[유니온 카바이드(Union Carbide)에서 시판하는 #SRD7-560]를 사용하였다.
선구 웹을 2개의 캘린더 롤에 의해 형성된 닙을 통해 이송시켰다. 스템의 말단 또는 선단과 접촉하는 상부 롤의 표면은 피크-밸리(홈) 구조의 패턴(도 3c 참조)을 갖고 있다. 홈의 깊이는 약 1 mil (0.025 mm)이고, 그 간격은 2 mil (0.051 mm)로 하였다. 이 홈은 기계 방향(즉, 롤의 원주 방향에 평행한 방향, 도 3b 참조)으로 배향시켰다. 상부 롤의 온도는 140℃에 설정하였고, 웹 배판과 접촉하는 하부 롤의 온도는 16℃에 설정하였다. 닙의 간극을 10 mil (0.25 mm)로 하였고 선구 웹을 닙을 통해 1회 이송시켰다. 캘린더 롤을 함께 유지하는 피스톤 압력은 용융 영역을 압축하기에 충분하도록 하였다. 선속도는 3 m/min으로 하였다. 그 결과 캐핑 성형된 스템 훅을 기계 방향으로 신장시켰다. 기계 방향으로의 캡의 직경은 24 mil (0.61 mm)인 반면, 캡의 횡단 방향으로의 직경은 15 mil (0.38 mm)이었다. 캐핑 성형된 스템의 높이는 16 mil (0.4 mm)이었다. 다음에, 캐핑 성형된 긴 스템을 구비한 파스너를 135°박리 시험하였다. 비교를 위해, 3M 컴파니에서 XMH-4152로 시판하고 있는 900 스템/인치2 (139 스템/cm2) 의 둥근 "버섯" 형태의 캐핑 성형된 스템을 구비한 파스너도 시험하였다. 시험에 사용된 루프 재료는 3M 컴파니의 KN-0568로 지칭하는 편물 루프 재료이었다. 캐핑 성형된 긴 스템을 구비한 훅 파스너의 경우, 박리 시험은 그 박리 전면이 캡의 장축에 수직이 되도록 수행하였다. 캐핑 성형된 긴 스템을 구비한 파스너의 135°박리 값은 평균적으로 2.54 cm 폭에 대해 259 그램이었다. 원형으로 캐핑 성형된 스템을 구비한 파스너의 135°박리 값은 평균적으로 2.54 cm 폭에 대해 139 그램이었다.
실시예 2
실시예 1에 사용된 것과 동일한 선구 웹을 실시예 2를 준비하는 데 사용하였다. 선구 웹을 2개의 캘린더 롤에 의해 형성되는 닙을 통해 이송하였으며, 상기 닙에서 스템의 말단 또는 선단과 접촉하는 상부 롤의 표면은 피크-밸리(홈) 구조의 패턴을 갖고 있으며, 여기서 홈은 횡단 방향(즉, 롤 표면에 평행한 방향, 도 3a 참조)으로 배향되었다. 홈의 깊이는 약 1 mil (0.025 mm)이고, 그 간격은 2 mil (0.051 mm)로 하였다. 상부 롤의 온도는 141℃(접촉 열전대로 측정함)에 유지하였고, 하부 롤의 온도는 17℃(접촉 열전대로 측정함)에 냉각하였다. 선구 웹을 닙을 통해 3회 이송시켰다. 제1 통과의 경우 닙 간극은 18 mil (0.46 mm)이었으며, 제2 통과의 경우 닙 간극은 15 mil (0.38 mm)이었고, 제3 통과의 경우 닙 간극은 12 mil (0.3 mm)이었다. 캘린더 롤을 함께 유지하는 피스톤 압력은 용융 영역을 압축하기에 충분하도록 하였다. 선속도는 약 14 m/min으로 하였다. 그 결과 캐핑 성형된 스템 훅은 횡단 방향으로 신장시켰다. 횡단 방향으로의 캐핑 성형된 헤드의 평균 직경은 23 mil (0.58 mm)인 반면, 캐핑 성형된 헤드의 기계 방향으로의 평균 직경은 14 mil (0.36 mm)이었다. 캐핑 성형된 스템의 평균 높이는 19 mil (0.48 mm)이었다.
다음에, 캐핑 성형된 긴 스템을 구비한 파스너를 135°박리 시험하였다. 박리 시험은 박리 정면이 캐핑 성형된 헤드의 장축에 수직이 되도록 수행하였다. 박리 검사에 사용된 루프 재료는 미국 특허 제5,256,231호의 실시예 1에 기재된 바와 유사한 부직 루프 재료이었다. 비틀림 박리 시험은 박리 정면이 루프 재료의 접합선과 평행하도록 수행하였다. 캐핑 성형된 긴 스템을 구비한 훅 파스너에 대한 135°비틀림 박리 값은 평균적으로 2.54 cm 폭에 대해 775그램이었다. 비교를 위해, 원형 "버섯" 형태의 캐핑 성형된 스템을 구비한 훅 파스너도 시험하였다. 원형으로 캐핑 성형된 스템을 구비한 훅 파스너의 135°비틀림 박리 값은 평균적으로 2.54 cm 폭에 대해 354그램이었다.
실시예 3 내지 실시예 9
캐핑 성형된 긴 스템을 구비한 훅 파스너의 캡의 방향성에 의해 박리 값이 얼마나 영향을 받는지를 나타내기 위하여 실시예 3 내지 실시예 9를 준비하였다. 캐핑 성형된 긴 스템을 구비한 훅 파스너 웹을 실시예 2(캡이 횡단 방향으로 배향되어 있음)에 기술된 것과 유사한 방법으로 준비하였다. 웹으로부터 0°, 15°, 30°, 45°, 60°, 75°및 90°의 각도(0°는 캡의 장축에 평행한 각도이며, 90°는 캡의 단축에 평행하거나 캡의 장축에 수직인 각도)에서 훅 파스너 샘플을 절단하여, 135°비틀림 박리 시험을 하였다. 이 비틀림 박리 시험에 사용된 루프 재료는, 루프 재료의 준비에 사용된 카딩(carding) 처리된 부직 웹이 6 데니어(denier) 폴리프로필렌 섬유로 제조된 점을 제외하고는, 미국 특허 제5,256,231호의 실시예 1에 기재된 것과 유사한 방법으로 준비된 부직 루프 재료이었다. 비틀림 박리 시험은 박리 정면이 루프 재료의 접합 선과 평행하도록 수행하였다. 비틀림 박리 결과는 다음과 같은 표로 주어진다.
실시예 각도 135°비틀림 박리
3 0° 1493
4 15° 1344
5 30° 1497
6 45° 1311
7 60° 891
8 75° 775
9 90° 955
상기 결과는 캡의 단축(90°)에 대한 박리로부터 캡의 장축(0°)에 대한 박리로 나아감에 따라 비틀림 박리 값이 증가함을 보여주고 있다.
실시예 10
상부 캘린더 롤의 표면의 홈 구조 페턴에는 그 깊이가 약 2.2 mil (0.056 mm)이고 간격이 5.7 mil (0.15 mm)인 홈이 있다는 점을 제외하고는, 실시예 1에 기술된 바와 유사한 방법으로 캐핑 성형된 긴 스템을 구비한 파스너를 준비하였다. 상부 캘린더 롤의 온도는 약 135℃에 설정하였고, 하부 캘린더 롤의 온도는 약 16℃에 설정하였다. 닙 간극은 16 mil (0.41 mm)이었다. 선구 웹을 닙을 통해 4.6 m/min의 선속도로 1회 이송시켰다. 이렇게 얻은 캐핑 성형된 긴 스템을 구비한 훅에서 기계 방향으로의 캡의 직경은 18.6 mil (0.47 mm)이었고, 횡단 방향으로의 캡의 직경은 12.9 mil (0.33 mm)이었다. 캐핑 성형된 스템의 높이는 19.1 mil (0.49 mm)이었다.
실시예 11
상부 캘린더 롤의 표면의 홈 구조의 패턴에는 그 깊이가 약 0.86 mil (0.022 mm)이고 간격이 1.9 mil (0.048 mm)인 홈이 있다는 점을 제외하고는, 실시예 10에 기재된 바와 같이 캐핑 성형된 긴 스템을 구비한 훅 파스너를 준비하였다. 이렇게 얻은 캐핑 성형된 긴 스템을 구비한 훅에서 기계 방향으로의 캡의 직경은 19.6 mil (0.50 mm)이었고, 횡단 방향으로의 캡의 직경은 14.7 mil (0.37 mm)이었다. 캐핑 성형된 스템의 높이는 19.7 mil (0.50 mm)이었다.
실시예 12
선구 웹이 1600 스템/인치2 (247 스템/cm2)의 스템 밀도를 갖는다는 점을 제외하고는, 실시예 2에 기술된 바와 유사한 방법으로 캐핑 성형된 긴 스템을 구비한 훅 파스너를 준비하였다. 스템의 높이는 19 mil (0.48 mm)이었고 스템의 폭 또는 직경은 7.8 mil (0.20 mm)이었다. 배판 두께는 4.2 mil (107 미크론)이었다. 선구 웹을 닙을 통해 2회 이송시켰다. 닙 간극은 1회 통과시 12 mil (0.31 mm)이었고, 2회 통과시 9 mil (0.23 mm)이었다. 이렇게 얻은 캐핑 성형된 긴 스템을 구비한 훅에서 횡단 방향으로의 캡의 직경은 16 mil (0.41 mm)이었고, 기계 방향으로의 캡의 직경은 11.1 mil (0.28 mm)이었다. 캐핑 성형된 스템의 높이는 15.8 mil (0.40 mm)이었다.
캐핑 성형된 스템을 구비한 훅 파스너를 실시예 1의 시험에 사용된 것과 동일한 종류의 부직 루프 재료를 사용하여 135°박리 시험 및 135°비틀림 박리 시험을 하였다. 2 종류의 박리 시험은 박리 정면이 캡의 장축에 수직이 되도록 수행하였다. 캐핑 성형된 긴 스템을 구비한 훅 파스너에 대하여 135°박리 값은 평균적으로 2.54 cm 폭에 대해 210 그램이었다. 스템 밀도가 동일한 원형의 캐핑 성형된 스템을 구비한 훅 파스너는 평균적으로 2.54 cm 폭에 대해 210 그램이었다. 캐핑 성형된 긴 스템을 구비한 훅 파스너의 135°비틀림 박리 값은 평균적으로 2.54 cm 폭에 대해 854 그램이었다. 스템 밀도가 동일한 원형의 캐핑 성형된 스템을 구비한 훅 파스너는 평균적으로 2.54 cm 폭에 대해 880 그램이었다.
캐핑 성형된 스템을 구비한 훅 파스너를 또한 실시예 2의 시험에 사용된 바와 동일한 종류의 부직 루프 재료를 사용하여 135°박리 시험 및 135°비틀림 박리 시험을 하였다. 2 종류의 박리 시험은 박리 정면이 훅 파스너의 캡의 장축에 수직이 되고 루프 재료의 접합 선에 평행하도록 수행하였다. 캐핑 성형된 긴 스템을 구비한 훅 파스너의 135°박리 값은 평균적으로 2.54 cm 폭에 대해 1426그램이었다. 스템 밀도가 동일한 원형의 캐핑 성형된 스템을 구비한 훅 파스너는 평균적으로 2.54 cm 폭에 대해 1876그램이었다. 캐핑 성형된 긴 스템을 구비한 훅 파스너에 대하여 135°비틀림 박리 값은 평균적으로 2.54 cm 폭에 대해 290 그램이었다. 스템 밀도가 동일한 원형의 캐핑 성형된 스템을 구비한 훅 파스너는 평균적으로 2.54 cm 폭에 대해 149그램이었다.

Claims (16)

  1. 배판에 훅 헤드를 캐핑 성형하는 방법으로서,
    a) 적어도 부분적으로는, 실질상 직립하는 스템 기부에 의해 각기 형성되는 소정 배열의 실질적으로 직립하는 돌출부가 마련된 웹 배판(背板)을 구비하는 제1 두께의 웹을 마련하는 단계와,
    b) 하나 이상의 제1의 가열된 표면 부재와 하나 이상의 제2의 대향 표면 부재를 구비하여 간극을 형성하는 닙으로서, 이 간극은 실질적으로 상기 웹의 제1 두께 이하인 도입부의 제1 간극 폭과, 실질적으로 상기 웹의 제1 두께보다 작은 종단부의 제2 간극 폭에 의해 형성된 압축 영역을 구비하는 그러한 닙을 마련하는 단계와,
    c) 상기 압축 영역에서 하나 이상의 제1 방향으로 종방향으로 연장하는 1 세트 이상의 피크-홈 구조를 구비하는 하나 이상의 가열된 표면 부재로서, 인접한 피크 구조 사이의 평균 간격은 스템 단부 또는 훅 헤드에 바로 인접한 스템 기부의 평균 폭보다 작고, 상기 1 세트 이상의 피크-홈 구조는 인접한 직립 스템 기부 사이의 평균 거리와 적어도 동일한 거리에 대하여 종방향으로 연장하는 그러한 가열된 표면 부재를 제공하는 단계와,
    d) 상기 웹을 웹 경로를 따라 제2 방향으로 압축 영역 속으로 그리고 그 압축 영역을 통과하여 이동시켜서, 소정 배열의 실질적으로 직립하는 돌출부의 적어도 상부가 상기 가열된 표면 부재에 의해, 상기 1 세트 이상의 피크-홈 구조에 의해 규정되는 적어도 제1 방향으로 우선적으로 변형되는 단계
    를 포함하는 것인 훅 헤드를 캐핑 성형하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 피크-홈 구조가 2세트 이상 마련되는 것인 훅 헤드를 캐핑 성형하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 1 세트 이상의 피크-홈 구조의 피크에서 밸리(홈)까지의 평균 깊이는 5 내지 500 미크론이며, 2개 내지 40개의 홈 구조가 각 훅 헤드 또는 스템 단부와 접촉하여 이들을 변형시키는 것인 훅 헤드를 캐핑 성형하는 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 직립하는 돌출부의 적어도 몇몇 돌출부에는 스템 말단부가 제공되며, 그 말단부의 적어도 몇몇은 상기 1 세트 이상의 피크-홈 구조에 의해 압축 영역에서 방향성을 가지고 훅 헤드로 변형되는 것인 훅 헤드를 캐핑 성형하는 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 1 세트 이상의 피크-홈 구조는, 상기 직립하는 돌출부와 접촉하는 상기 압축 영역의 적어도 일부에 대하여 상기 압축 영역에서 하나 이상의 제1 방향으로 하나 이상의 가열된 표면 부재를 가로질러 연속적으로 연장하는 것인 훅 헤드를 캐핑 성형하는 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 하나 이상의 제1 방향은 제2 방향에 대해 소정의 각을 이루고 있으며, 상기 가열된 표면은 제2 방향으로 상기 제1 속도로 이동하고, 상기 웹은 제2 방향으로 상기 제1 속도와 실질적으로 동일한 속도로 이동하는 것인 훅 헤드를 캐핑 성형하는 방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 캐핑 성형된 훅 헤드를 구비하는 훅 구조로 형성되는 기계식 파스너로서, 직립 훅 요소를 구비한 배판을 포함하며, 그 훅 요소는 스템 기부와 캐핑 성형된 훅 헤드를 구비하고, 이 훅 헤드의 적어도 일부는 길이 대 폭의 종횡비가 1.1 이상이며, 상기 훅 헤드는 그 길이 방향으로 연장하는 하나 이상의 두꺼운 영역과 하나 이상의 얇은 영역을 구비하는 것인 기계식 파스너.
  13. 제12항에 있어서, 상기 캐핑 성형된 훅 헤드 상에는 4개 내지 20개의 두꺼운 영역이 마련되는 것인 기계식 파스너.
  14. 제12항에 있어서, 상기 캐핑 성형된 훅 헤드의 상면은 실질적으로 평평한 평면형인 기계식 파스너.
  15. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 직립 훅 요소는 열가소성 수지로 형성되며, 상기 배판은 동일한 열가소성 수지로 형성되는 박막이고, 상기 캐핑 성형된 훅 헤드의 종횡비는 1.5 이상이며, 상기 캐핑 성형된 훅 헤드는 긴 버섯 형상의 캡, T자형 또는 J자형의 형상으로 형성되며, 상기 스템 기부는 상기 배판으로부터 80°내지 100°의 각도로 연장하는 것인 기계식 파스너.
  16. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐핑 성형된 헤드를 구비한 기계식 파스너의 훅 구조는 높이가 0.1 내지 1.3 mm이며, 상기 캐핑 성형된 훅 구조의 밀도가 60 ∼ 1600 개/cm2이고, 상기 스템 기부는 상기 캐핑 성형된 헤드에 인접한 부분의 직경이 0.07 내지 0.7 mm이며, 상기 캐핑 성형된 헤드는 평균적으로 0.01 내지 0.3 mm 이상으로 스템 기부의 적어도 일측면을 지나쳐 돌출하고, 상기 캐핑 성형된 훅 헤드의 평균 두께는 0.01 내지 0.3 mm인 것인 기계식 파스너.
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