KR20110117590A - 후크 구조 및 이를 포함하는 사출 성형된 후크 스트랩 - Google Patents

후크 구조 및 이를 포함하는 사출 성형된 후크 스트랩 Download PDF

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Abstract

본 발명은 후크와, 후크를 포함하는 기계식 체결구의 사출 성형된 후크 스트랩을 제공한다. 본 발명에 의한 후크는 후크 몸체, 후크 목부 및 후크 단부의 곡률 사이의 구조적 관계를 설계함으로써, 사출 성형된 후크의 응력집중과 소성 변형 문제, 사출 성형된 후크 및 루프의 파괴 문제를 효과적으로 완화/제거할 수 있다. 또한, 후크 및 루프의 수명을 효과적으로 연장하는 기능을 제공하고, 후크 및 루프 사이의 체결 시간을 연장하며, 체결 강도를 향상시킬 수 있다.

Description

후크 구조 및 이를 포함하는 사출 성형된 후크 스트랩{Hook structure and injection molded hook strap including the same}
본 발명은 기계식 체결구에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 후크 구조 및 이를 포함하는 사출 성형된 후크 스트랩에 관한 것이다.
후크 및 루프 형 체결구(Hook-and-loop fastener)는 기계식 체결구로 잘 알려져 있고, 그것의 쉬운 체결/해제 특성 때문에 두 개의 분리된 부분을 함께 체결하기 위한 의복, 모자, 신발 및 개인 용품(기저귀) 등 다양한 분야에서 사용되고 있다. 최근에, 종래의 후크 스트랩은 후크 및 루프 형 체결구 시장에서 사출 성형된 후크 스트랩으로 대체되고 있다. 이는 사출 성형된 후크 스트랩은 종래의 후크 스트랩보다 가볍고 얇을 뿐만 아니라 다양한 장점을 가지기 때문이다. 상기한 장점은 예를 들어 보다 큰 횡방향 인력(lateral pulling stress)/박리력(peel-off strength)을 제공하고, 제조과정에서 보다 헐거운 트레드(thread)를 야기하고, 높음 마감 품질의 제품을 생산할 수 있다. 또한, 프린팅, 염색, 고주파 공정과 같은 후처리 공정에서, 사출 성형된 후크 스트랩은 미려한 외관 및 브랜드명 등을 제공할 수 있는 것과 같은 부가가치를 제공할 수 있다.
현존하는 사출 성형된 후크 스트랩은 상기 언급한 장점으로 인하여 다양한 분야에서 넓게 적용되고 있음에도 불구하고, 이들은 여전히 다른 분야에서의 다양한 요구를 충족시키지 못하고 있다. 이는 후크 자체의 구조적 결함이 응력 집중, 후크 및 루프의 파괴, 불충분한 횡방향 체결 강도(engagement strength) 등의 문제와 한계를 발생시키기 때문이다.
구체적으로, 도 1은 상대적으로 신축성이 없고, 후크 스트랩의 기판(3)에 대하여 수직방향인 후크 몸체(2)를 포함하는 사출 성형된 후크(1)를 도식적으로 보이고 있다. 상기 후크(1)의 굽은 부분은 오직 상기 후크 목부(4)와 후크 단부(5)에만 형성된다. 상기 후크 단부(5)가 루프(6)와 분리될 때, 상기 후크 몸체(2)는 후크 목부(4)보다 견고(stiff)하기 때문에 분리력은 후크 목부(4)에 집중된다. 이는 차례로 후크 목부(4)와 후크 단부(5)에 후크의 플라스틱 재질의 항복 강도를 초과할 정도의 변형을 야기하고, 따라서 후크 단부(5)의 소성 변형(plastic deformation)을 진행시킨다. 그러므로, 상기 후크 목부(4)와 후크 단부(5)는 서서히 일자로 됨으로써 후크(1)는 루프(6)와 효과적으로 체결될 수 없고 체결 강도는 약해지며, 후크 스트랩은 결국 체결 기능을 상실하게 된다.
추가적으로, 만약에 루프(6')가 후크 목부(4) 또는 후크 단부(5)에서 체결되지 않고 후크 몸체(2)에서 체결된다면, 상기 루프(6')가 후크(1)에서 분리될 때 루프(6')와 후크(1) 사이의 상호 작용력은 상대적으로 강직하고 신축성 없는 후크 몸체(2)에서 발생할 것이다. 상기 후크 몸체(2)에 작용하는 상호 작용력은 후크 몸체(2)의 탄성 변형에 의해 적절하게 완화될 수 없기 때문에, 분리력은 횡방향 인력(lateral pulling force)으로 전환되고 후크(1) 및 루프(6')가 서로 당기게 된다. 이러한 횡방향 인력이 후크(1) 및/또는 루프(6')를 파괴함으로써 후크 스트랩의 수명은 극적으로 짧아지게 된다.
더욱이, 사출 성형된 후크 스트랩의 후크의 형상, 배치 및 밀도는 체결되는 루프 스트랩에 영향을 줄 것이다. 후크 스트랩과 이에 대응하는 루프 스트랩의 체결 시에, 루프 스트랩의 루프와 체결되는 후크 스트랩의 후크 수는 후크 스트랩의 체결효과에 영향을 주는 중요한 특징이다. 그러므로, 일관되고 강한 체결 강도를 가진 후크 스트랩을 제공하는 것이 체결구 스트랩 산업이 끊임없이 도달하고자 노력했던 목표 중에 하나이다.
또한, 후크 및 루프의 체결 시에 후크 및 루프 사이의 체결 방향과 체결 각도의 변화는 루프와 체결되지 못 하는 일방향 사출 성형된 루프를 야기할 수 있다. 그리고, 이러한 문제는 후크 암의 곡률과 후크 단부와 후크 몸체 사이의 거리와 관련이 있다. 다시 말하면, 후크 단부와 후크 몸체 사이의 거리와 후크 암의 길이/곡률은 후크/루프 사이의 체결/분리 효율에 영향을 줄 것이다. 그러므로, 현존하는 사출 성형된 후크에 존재하는 근본적인 구조를 적절하게 변화함으로써 체결 시에 상이한 체결 방향과 각도에 의해 발생되는 일방향 사출 성형된 후크의 체결 실패 문제를 해결하는 것은 체결구 스트랩 산업에서 성취해야할 중요한 문제 중에 하나이다.
상기에서 언급한 문제점들과 한계들을 고려하여 본 발명자는 장기간의 끊임없는 연구 결과, 현존하는 사출 성형된 후크 스트랩의 상기 문제점들과 한계들은 다음의 두 가지 방법에 의해 해결될 수 있다는 점을 알았다:
1. 후크 몸체와 후크 단부의 사이의 응력 분배를 개선하기 위해 후크 몸체의 곡률을 증가시킴으로써, 후크 몸체의 보다 큰 곡률을 통하여 후크와 루프 사이의 상호 작용 중의 응력집중은 완화되어, 응력집중에 의해 발생되는 후크 및/또는 루프의 파괴를 피하고, 후크 스트랩의 수명을 연장하며, 체결 강도를 향상시키고, 사출 성형된 체결구 스트랩의 체결 기능을 향상시킬 수 있다.
2. 사출 성형된 후크의 배열 및 밀도의 변화에 의해 인접한 후크 사이의 간격을 증가시킴으로써, 후크와 루프 사이의 체결률이 증가될 수 있다. 그리고, 일방향 사출의 체결 실패 문제는 사출 성형된 후크의 밀도 변화, 후크 단부의 형상 및 곡률 변화 및 후크의 형상 변경을 통한 후크 단부와 후크 몸체의 거리 변화를 통해 다른 체결 방향 및 각도의 변경으로써 해결될 수 있다.
상기 연구 결과에 따라, 본 발명의 일 측면은 기계적 체결구의 사출 성형된 후크 스트랩의 신규한 후크를 제공한다.
상기 후크는 후크 스트랩의 기판에 일체로 형성된 베이스를 구비한 후크 몸체, 적어도 하나 이상의 후크 암, 및 상기 적어도 하나 이상의 후크 암에 대응되는 후크 몸체 만곡부를 포함하고,
상기 적어도 하나 이상의 후크 암은 후크 단부, 및 상기 후크 몸체와 후크 단부 사이에 형성되는 후크 목부를 포함하며,
상기 후크 목부는 상기 후크 몸체 만곡부에 대향되는 내측 만곡부를 구비하고,
상기 후크는
상기 후크 몸체 만곡부는 제 1원의 원주의 일 부분에 의하여 정의되고, 상기 후크 목부의 내측 만곡부는 제 2원의 원주의 일 부분에 의하여 정의되며, 상기 후크 단부는 제 3원의 원주의 일 부분에 의하여 정의되고, 상기 제 1원, 제 2원 및 제 3원은 하기의 관계를 만족함을 특징으로 한다:
a) 상기 제 2원은 제 1원의 내부에서 제1원과 내접(inscribe)하고, 상기 제 2원은 제 3원의 외부에서 제3 원과 외접(circumscribe)하고;
b) 상기 제 1원(C1)의 중심으로부터 후크의 수직 중심선(L)까지의 거리(D1)와, 상기 제 2원(C2)의 중심으로부터 후크의 수직 중심선(L)까지의 거리(D2)의 차이의 절대값은 0.04mm 보다 작고(
Figure pat00001
);
c) 상기 제 1원(C1)의 반경(R1)은 제 2원(C2)의 반경(R2)의 두 배 이상이며(R1≥2R2);
d) 상기 제 3원(C3)의 중심으로부터 후크 스트랩의 기판까지의 거리(H3)는 상기 제 2원(C2)의 중심으로부터 후크 스트랩의 기판까지의 거리(H2)보다 작고(H3<H2); 및
e) 상기 제 2원(C2)의 반경(R2)과 상기 제 3원(C3)의 반경(R3)의 차이의 절대값은 0.04mm보다 작다(
Figure pat00002
).
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나 이상의 후크 암은 일방향으로 연장되는 단일의 후크 암을 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나 이상의 후크 암은 두 개의 다른 방향으로 연장되는 두 개의 후크 암을 포함한다.
본 발명의 다른 측면은 기계식 체결구의 사출 성형된 후크 스트랩을 제공한다. 상기 후크 스트랩은 기판; 및 상기 기판의 표면에 일체로 형성된 상기 일 측면에 따른 후크를 포함한다.
상술한 것 이외의 본 발명의 특징과 목적은 도면을 참조하여 하기의 구체적인 설명을 통해 명백하게 보여진다.
이상에서 언급한 본 발명의 완전한 이해와 장점을 설명하기 위해 하기의 도면이 첨부되었다.
도 1은 종래의 체결구 스트랩의 후크를 보인 평면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 후크를 보인 평면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 구조적 특징을 가진 다수의 후크를 포함하는 사출 성형된 후크 스트랩을 보인 사시도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 후크를 보인 평면도.
이하에서는 본 발명에 의한 후크의 바람직한 실시예와 본 발명에 따른 다수의 후크를 포함하는 사출 성형된 후크 스트랩을 도시한 도 2 및 도 3을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 후크를 보인 평면도를 도시하고 있다. 이를 참조하면, 사출 성형된 후크 스트랩의 후크(10)는 후크 스트랩의 기판(8)에 일체로 형성된 베이스(12), 후크 암(13) 및 상기 후크 암(13)에 대응되는 후크 몸체 만곡부(14)를 구비한 후크 몸체(11)를 포함한다. 상기 후크 암(13)은 후크 단부(15)와, 상기 후크 몸체(11)와 후크 단부(15) 사이에 배치된 후크 목부(16)를 포함한다. 상기 후크 목부(16)는 상기 후크 몸체 만곡부(14)와 대향되는 내측 만곡부(17)를 포함한다.
상기 후크 몸체 만곡부(14)의 곡률은 반경(R1)을 가지는 제 1원(C1)의 원주의 일 부분에 의해 정의되고, 여기서 상기 제 1원(C1) 중심(C)으로부터 상기 후크(10)의 수직 중심선(L)까지의 거리는 D1으로 정의된다. 상기 후크 목부(16)의 내측 만곡부(17)의 곡률은 반경(R2)을 가지는 제 2원(C2)의 원주의 일 부분에 의해 정의되고, 여기서 상기 제 2원(C2)의 중심(B)으로부터 상기 후크(10)의 수직 중심선(L)까지의 거리는 D2로 정의되고 상기 제 2원(C2)의 중심(B)으로부터 후크 스트랩의 기판(8)까지의 거리는 H2로 정의된다. 상기 후크 단부(15)는 반경(R3)을 가지는 제 3원(C3)의 원주의 일 부분에 의해 정의되고, 여기서 상기 제 3원(C3)의 중심(A)으로부터 후크 스트랩의 기판(8)까지의 거리는 H3로 정의된다.
현존하는 전형적인 사출 성형된 후크에서 존재하는 응력집중과 후크 및 루프의 파괴와 같은 문제를 해결하기 위해, 본 발명에 의한 후크(10)는 다음과 같이 설계된다. 제 1원(C1), 제 2원(C2) 및 제 3원(C3) 사이의 상대적인 공간 관계(후크 몸체 만곡부(14)의 곡률, 후크 목부(16)의 내측 만곡부(17)의 곡률 및 후크 단부(15)의 곡률에 의하여 각각 정의됨)는 제 2원(C2)은 제 1원(C1)의 내부에서 제 1원(C1)과 내접(inscribe)하고 제 2원(C2)은 제 3원(C3)의 외부에서 제 3원(C3)과 외접(circumscribe)한다. 추가적으로, 제 1원(C1), 제 2원(C2) 및 제 3원(C3)은 다음의 치수와 위치 특성을 가진다.
첫째, 제 1원(C1) 중심(C)으로부터 상기 후크(10)의 수직 중심선(L)까지의 거리로 정의되는 D1 및 제 2원(C2)의 중심(B)으로부터 상기 후크(10)의 수직 중심선(L)까지의 거리로 정의되는 D2 의 차이의 절대값은 0.04mm 보다 작다. 즉,
Figure pat00003
이다. 둘째, 제 1원(C1)의 반경(R1)은 제 2원(C2)의 반경(R2)의 두 배 이상이다. 즉, R1≥2R2 이다. 셋째, 제 3원(C3)의 중심(A)으로부터 후크 스트랩의 기판(8)까지의 거리로 정의되는 거리(H3)는 제 2원(C2)의 중심(B)으로부터 후크 스트랩의 기판(8)까지의 거리로 정의되는 거리(H2)보다 작다. 즉, H3<H2 이다. 끝으로, 반경(R2)와 반경(R3)의 차이의 절대값은 0.04mm 보다 작다. 즉,
Figure pat00004
이다.
본 발명에 의한 후크(10)는 상기와 같은 구조적 특징을 가지기 때문에, 후크 몸체(11)와 후크 암(13)은 치수 및 물리적인 특성에 있어서 보다 균일(uniform)하다. 그러므로, 상기 후크(10)와 루프의 분리 시에 분리력은 후크 암(13)에 집중되지 않을 정도로 후크 암(13)이 탄성 변형을 할 뿐만 아니라, 상기 후크 몸체(11)도 탄성 변형을 한다. 따라서, 상기 후크 암(13)의 소성 변형은 방지되고, 이로 인하여 체결 기능의 악화를 방지할 수 있다.
추가적으로, 본 발명에 의한 후크(10)가 후크 몸체(11)에서 루프와 체결되는 경우에, 후크(10)와 루프의 분리 과정에서 후크 몸체(11)의 탄성 변형을 통해 분리력이 적절하게 완화될 뿐만 아니라, 분리력은 적절하게 후크 암(13)으로 전달되어 분리력이 파괴적인 횡방향 인력으로 변화하는 것을 방지하고, 후크(10)와 루프 사이에 작용하는 상기 횡방향 인력에 의해 발생되는 후크(10)와 루프의 파괴는 피할 수 있다. 결과적으로, 후크 스트랩의 실질적인 유효 수명은 극적으로 연장될 수 있다.
더욱이, 본 발명에 의한 후크(10)의 후크 몸체(11)는 적절한 탄성 변형과 곡률을 가지고 후크 암(13)은 상기한 구조적 특징을 가지기 때문에, 후크 및 루프 사이의 분리는 분리 과정에서 연장될 수 있고, 후크 및 루프 사이의 체결 시간은 분리 과정에서 연장될 수도 있다. 따라서, 좀더 균일하고 안정적이며 강한 체결 강도를 가진 후크 스트랩을 제공할 수 있다.
본 발명에 의한 후크(10)는 보다 긴 유효 수명과 강한 체결 강도를 제공하기 때문에, 상기 후크(10)는 다양한 분야의 요구를 수용할 수 있다. 추가적으로, 상기 후크(10)는 특히 후크 및 루프의 체결/분리가 빈번하게 요구되는 분야에 적용되는 것이 적절하다.
도 3은 본 발명의 후크(10)을 포함하는 사출 성형된 후크 스트랩(20)의 일 실시예를 도시한 사시도이다. 이를 참조하면, 다수의 후크(10)는 후크 스트랩(20)의 기판(8)의 표면에 일체로 형성되고, 어레이 형태로 배치된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 같은 열에 위치한 후크(10)의 후크 암들은 같은 방향으로 연장되고, 인접한 열에 위치한 후크(10)의 후크 암들은 반대 방향으로 연장된다. 도 3에 도시된 방법으로 후크(10)를 배열함에 따라, 체결 확률뿐만 아니라 체결된 후크 및 루프의 수를 증가시킬 수 있다. 따라서 루프(6)는 후크(10)와 양 방향에서 효과적으로 체결될 수 있어, 후크 스트랩(20) 전체의 체결 강도를 증가시킨다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 사출 성형된 후크(10')를 보인 평면도를 도시하고 있다. 도 4에 도시된 실시예는 후크 몸체(11')와, 도 4에 도시된 것처럼 반대 방향으로 연장되는 것과 같은 두개의 상이한 방향으로 연장되는 두 개의 후크 암(13',13")을 포함하는 바이 후크 암 타입(bi-hook-arm type)의 후크(10')를 도시하고 있다. 상기 후크 몸체(11')는 상기 후크 암(13',13")에 대응되는 측면에 후크 몸체 만곡부(14',14")를 구비한다. 상기 후크 암(13',13")은 각각 후크 단부(15',15")와, 상기 후크 몸체(11')와 후크 단부(15',15")의 사이에 배치된 후크 목부(16',16")를 포함한다. 상기 후크 목부(16',16")는 도 4에 도시된 바와 같이 각각 상기 후크 몸체 만곡부(14',14")와 대향되는 내측 만곡부(17',17")를 포함한다. 이상에서 설명된 후크(10')의 구성요소는 도 2에 도시된 후크(10)의 대응되는 구성요소와 동일한 구조적 특징을 가진다. 따라서, 상기 후크(10')는 후크(10)가 가지는 장점을 모두 가질 뿐만 아니라, 기판(8) 상에 후크(10')를 특별히 배열할 필요없이 다른 방향으로 루프와 효과적인 체결이 가능하다. 즉, 체결 방향/각도 때문에 후크와 루프 사이의 체결이 실패되어 발생하는 불충분한 체결 강도는 효과적으로 방지되어, 방향/각도의 제한 없이 후크와 루프의 체결을 제공할 수 있다.
본 발명은 도면에 예시된 후크와, 후크를 포함하는 후크 스트랩의 바람직한 실시예에 따른 설명에도 불구하고, 본 발명의 범위를 이상에서 설명된 내용에 한정하는 것은 아니다. 실제로, 이상에서 설명한 원리와 사상을 통해 다양한 수정과 변형을 가할 수 있다. 예를 들어, 상술한 설명이 단일의 후크 암 타입과 바이 후크 암 타입의 실시예를 기초로 하고 있음에도 불구하고, 본 발명의 후크는 다른 방향으로 연장되는 3개 또는 4개의 후크 암 타입의 실시예에도 적용될 수 있다. 더욱이, 도 4에 도시된 반대 방향으로 연장되는 두 개의 후크 암을 가지는 바이 후크 암 타입의 후크 이외에도 본 발명의 바이 후크 암 타입의 후크는 90°방향으로 연장되는 후크 암을 가질 수도 있다.
첨부된 청구범위에 의해서 정하여지는 진정한 범위로부터 벗어나지 않고 개시된 구조의 다양한 변형을 수행하는 것은 당업자에게 자명한 사항일 것이다. 따라서, 첨부된 청구범위는 본 발명의 사상과 범위 내에서 이와 같은 모든 변형과 개작을 포함하는 것이다.
8 : 기판 10 : 후크
11 : 후크 몸체 12 : 베이스
13 : 후크 암 14 : 후크 몸체 만곡부
15 : 후크 단부 16 : 후크 목부
17 : 내측 만곡부 20 : 후크 스트랩

Claims (4)

  1. 후크 스트랩의 기판에 일체로 형성된 베이스를 구비한 후크 몸체, 적어도 하나 이상의 후크 암, 및 상기 적어도 하나 이상의 후크 암에 대응되는 후크 몸체 만곡부를 포함하고,
    상기 적어도 하나 이상의 후크 암은 후크 단부, 및 상기 후크 몸체와 후크 단부 사이에 형성되는 후크 목부를 포함하고,
    상기 후크 목부는 상기 후크 몸체 만곡부에 대향되는 내측 만곡부를 구비한 사출 성형된 후크 스트랩의 후크에 있어서,
    상기 후크 몸체 만곡부는 제 1원의 원주의 일 부분에 의하여 정의되고, 상기 후크 목부의 내측 만곡부는 제 2원의 원주의 일 부분에 의하여 정의되며, 상기 후크 단부는 제 3원의 원주의 일 부분에 의하여 정의되고, 상기 제 1원, 제 2원 및 제 3원은 하기의 관계를 만족함을 특징으로 하는 기계적 체결구의 사출 성형된 후크 스트랩의 후크:
    a) 상기 제 2원은 제 1원의 내부에서 제1원과 내접(inscribe)하고, 상기 제 2원은 제 3원의 외부에서 제3 원과 외접(circumscribe)하고;
    b) 상기 제 1원(C1)의 중심으로부터 후크의 수직 중심선(L)까지의 거리(D1)와, 상기 제 2원(C2)의 중심으로부터 후크의 수직 중심선(L)까지의 거리(D2)의 차이의 절대값은 0.04mm 보다 작고(
    Figure pat00005
    );
    c) 상기 제 1원(C1)의 반경(R1)은 제 2원(C2)의 반경(R2)의 두 배 이상이며(R1≥2R2);
    d) 상기 제 3원(C3)의 중심으로부터 후크 스트랩의 기판까지의 거리(H3)는 상기 제 2원(C2)의 중심으로부터 후크 스트랩의 기판까지의 거리(H2)보다 작고(H3<H2); 및
    e) 상기 제 2원(C2)의 반경(R2)과 상기 제 3원(C3)의 반경(R3)의 차이의 절대값은 0.04mm보다 작다(
    Figure pat00006
    ).
  2. 제 1 항에 있어서,
    적어도 하나 이상의 후크 암은 일방향으로 연장되는 단일의 후크 암을 포함하는 사출 성형된 후크 스트랩의 후크.
  3. 제 1 항에 있어서,
    적어도 하나 이상의 후크 암은 두 개의 다른 방향으로 연장되는 두 개의 후크 암을 포함하는 사출 성형된 후크 스트랩의 후크.
  4. 기판; 및
    상기 기판의 표면에 일체로 형성된 제 1 항, 제2항 또는 제 3 항에 따른 다수의 후크를 포함하는 기계적 체결구의 사출 성형된 후크 스트랩.
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