專利名稱：預(yù)卷曲組件的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及連接組件。更具體地說，本發(fā)明涉及由預(yù)卷曲紗線制造的連接組件。
連接組件以各種形式存在并應(yīng)用于許多方面。例如，金屬線段，無論是涂覆的還是未涂覆的，常用于捻合連接線。例如，所述捻合連接線可用于縫合包裝物或袋，或把兩個部件連接在一起。連接線的另外形式包括在一端和對置的齒端帶有固定部件的帶，或類似的東西等，所說的帶通過該固定部件接納并由其固定。這樣的連接線常用于服裝標(biāo)簽或纜繩的連接線，它們一般是堅固的，所以為將其拆除必須使其斷裂。其他連接組件可包括吊鉤式或環(huán)式接合件，例如Velcro商標(biāo)固定材料，用來形成可環(huán)繞和加固的帶。其他連接組件的類型是已知和使用的。
雖然這些連接線中的每一種都已證明在某些應(yīng)用中是有效的，但每一種都有局限性。例如，某些連接線提供的負載強度很低，其他的在尺寸上受到限制，有些則難以制造或費用高昂，而有些只能在有限范圍的環(huán)境條件下使用，由于溫度、濕度的有害影響或存在污染物的破壞。其他的如果不完全破壞則不能打開，這樣就不能重復(fù)使用。本發(fā)明者已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，許多這些限制，即使不是全部，可由單個的連接組件，即由預(yù)卷曲材料制造的連接組件予以克服。
預(yù)卷曲紗線是已知的。美國專利No.2,377,810；3,567,569；3,836,416；4,661,404；4,974,302；5,187,845；6,045,911；6,058,541；6,079,087和6,088,891都公開了形成預(yù)卷曲紗線的方法。這些預(yù)卷曲紗線的用途是多方面的。美國專利No.2,377,810；3,567,569和4,661,404公開了制造用于機織和針織合成織物的卷曲紗線的方法，例如具有絲綢外觀和羊毛性能的合成織物。美國專利No.3,836,416公開了制造波浪形紗線的方法，這些紗線熔合在一起形成塑性薄片材料。美國專利No.5,187,845公開了生產(chǎn)用于氈層產(chǎn)品的預(yù)卷曲紗線的方法。美國專利No.6,058,541和6,079,087分別公開了形成用于牙刷和涂料刷的預(yù)卷曲紗線的方法。美國專利No.6,045,911公開了在旋轉(zhuǎn)切割機如草坪修剪機中使用的切刀絲。雖然預(yù)卷曲組件都已公開，但這些文獻中沒有一個教導(dǎo)或提出將預(yù)卷曲紗線用作連接組件。
圖2是有橫切端的

圖1預(yù)卷曲組件在捻合前的側(cè)視圖。
圖3是有捻合端的圖1的預(yù)卷曲組件的側(cè)視圖。
圖4是圖3捻合部分的等比例分解圖。
圖5說明本發(fā)明的預(yù)卷曲組件捻合形成多環(huán)組件。
圖6說明本發(fā)明的預(yù)卷曲組件捻合成環(huán)形單元。
圖7說明兩個相互聯(lián)結(jié)的有凹痕的預(yù)卷曲組件。
圖8說明圖1組件的優(yōu)選制造方法。
優(yōu)選實施方案的詳細描述本發(fā)明將參照附圖加以說明，其中同一編號將自始至終代表同一組件。
如這里所使用的，術(shù)語“組件”包含單絲、復(fù)絲、源于膜的帶狀開衩，或其他類似電阻絲那樣的紗線，術(shù)語“卷曲”指組件由一個共同的中心開始的波紋或扭變，這是本領(lǐng)域內(nèi)所知道的。卷曲可使一個組件與至少一個另外的組件在紡織品的編織過程中進行交織，如通過機織或針織，通過“填塞箱卷曲法”，通過利用適合的模具澆鑄或模塑組件，通過熱定型或其他方法得到組件。術(shù)語“熱定型”涉及通過帶有熱處理或不帶有熱處理的機械手段將特別的卷曲賦予熱塑性組件的工藝，例如，讓組件通過冷卻的或加熱的齒輪、輥或板，或讓組件通過齒輪、輥或板后再進行加熱或冷卻，以便按所希望的方式使其永久形變。術(shù)語“預(yù)卷曲”指在組件形成產(chǎn)品前對其給予所希望卷曲的處理。如這里所使用的，預(yù)卷曲和熱定型把具體的尺寸的刻痕給予組件，以使這些組件按所希望的吻合方式交鎖在一起。
參照圖1，示出了本發(fā)明連接組件20的第一個實施方案。連接組件20被預(yù)卷曲，使得表面A和B具有一系列交替的凹痕22和凸處24。如圖所示，交替的凹痕22和凸處24可沿組件20的全長提供，或僅沿著所希望的部分提供。另外，雖然該說明性的實施方案具有矩形的橫截面，見圖4，但組件20可具有任何所希望的橫截面，如圓形的、橢圓形的或任何多邊形的。組件20優(yōu)選由合成材料制造，如尼龍、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)和相關(guān)的聚合物和共聚物、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚酮(PEEK)、聚對苯二甲酸環(huán)己二甲酯(PCTA)，和其他例如在工業(yè)用紡織品中使用的聚合物。該組件還可由其他適宜的聚合物材料、金屬或具有所希望的性能的其他材料制造。連接組件20可以預(yù)切長度供應(yīng)，也可將其繞在卷軸上，由使用者按具體應(yīng)用所希望的長度切割使用。
參照圖2-4，示出了連接組件20的第一個構(gòu)型。組件20的兩端26、28形成十字形交叉，如圖2所示。而后使兩端26、28相對彼此旋轉(zhuǎn)，使凹痕22和凸處24彼此對齊并聯(lián)鎖咬合，如圖3和4所示。聯(lián)鎖的長度由組件的尺寸、形成組件的材料類型、卷曲的頻度、凹痕22和凸處24的寬度和深度以及捻合的面積來控制。凹痕22的深度是從一個凹痕的底部到鄰近凸處的頂部的內(nèi)部距離。凹痕22的寬度是從一個凸處到下一個凸處的內(nèi)部距離。例如，連接組件在熱定型工藝中形成。直徑1.4mm圓形原料尼龍單絲被熱定型以提供所得到的組件，該組件一般具有矩形橫截面，大致為0.95mm厚×1.95mm寬。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，3和3.5mm之間的卷曲變形(一個凸處的外表面和對面一個凸處的外表面之間的距離)和3-4個刻痕/cm的卷曲頻度提供了所希望的結(jié)果。其他材料和構(gòu)型也可使用，例如，具有不同卷曲間隔和尺寸的材料。
為得到高連接強度，接收凹痕的寬度和深度優(yōu)選近似等于矩形或非圓形組件的寬度和深度，或圓形組件的直徑。這樣的凹痕必定固牢組件紗線，并可減少所不希望的永久性松弛的出現(xiàn)。
如圖2-4說明捻合的連接組件20可用于許多最終應(yīng)用。例如，它可用作懸浮天花板連接線、電纜連接線、設(shè)備掛鉤、撐柱連接線、提花紋釘板夾，或在一般需加固的地方使用捻合連接線或類似的連接線。另外，因為有許多材料可使用，所以由尼龍或類似材料制造的組件20可在高溫應(yīng)用中使用，如電機設(shè)備中使用的電纜或蛇管連接線。
另一個接結(jié)的構(gòu)型示于圖5。在這個例子中，組件20在多處32a、32b和32c捻合，從而確定多個連接線圈30a、30b和30c。這樣的構(gòu)型可使幾個物體由單一的連接組件20連接起來。連接線圈30的任何數(shù)目和構(gòu)型都可確定。另外，這樣的柔韌性使組件20可以各種方式使用，例如，設(shè)備掛鉤等。
另一個接結(jié)的構(gòu)型示于圖6和7。參照圖6，組件20的每一端26、28用組件20本體捻合，以形成一般的圓環(huán)。紗端26、28被捻合的程度是可改變的，這可通過比較圖6和7看清楚。如圖7所示，多個環(huán)可彼此連接起來以形成連結(jié)鏈或類似的鏈。環(huán)形的組件具有驚人的強度。
在一個試驗中，兩根1 2英寸的預(yù)卷曲組件形成線圈并像圖7說明的那樣連接。預(yù)卷曲組件由上面描述的直徑1.4mm的圓形聚酰胺6單絲形成，而后被卷曲成3-4凹痕/cm的3-3.5mm的變形。由每一個對置端26、28通過捻合2英寸長的組件20形成線圈。而后利用英斯特朗電子強力測試儀將這兩個線圈拉開。大約需要11kg的力才能使組件20連接區(qū)域的凹痕和凸處開始滑動和拉開。
作為比較，將兩根1/2英寸寬11英寸長的Velcro帶連接材料以類似的方式連接，使大約兩英寸的材料重疊。該試驗中使用的材料是Ultra-Mate品牌的接合件，部件號161293 HTH 1/2in.x11in.打孔的帶材。兩個Velcro線圈按“圖8”構(gòu)型由上面描述的預(yù)卷曲組件連接。而后Velcro線圈利用相同的英斯特朗電子強力測試儀拉開。拉開Velcro線圈所需的力大約也是11kg。
如該試驗說明的那樣，捻合的預(yù)卷曲組件20具有與Velcro線圈相同的強度，雖然它們的尺寸和沿每個線圈的結(jié)合區(qū)域都小得多。
在每一個接結(jié)的構(gòu)型中，通過退捻紗端26和28，連接組件20可被簡單的排除。而后組件20可以任何希望的方式再利用。而且，上面所描述的接結(jié)構(gòu)型和應(yīng)用，只是作為說明目的提出的，不希望構(gòu)成限制。其他接結(jié)的構(gòu)型和應(yīng)用都處在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
形成預(yù)卷曲組件的優(yōu)選方法將參照圖8加以描述。使原料40，如未卷曲的聚合物紗，通過對置的成形齒輪50、60，它們分別具有預(yù)置的凸處52和凹處54。除使用對置的齒輪外，各種其他裝置也是可以使用的，如凸輪、軋花輥或卷曲板。
依據(jù)原料、組件的尺寸和所希望的刻痕大小，要求原料40在通過卷曲設(shè)備前加熱，以便使其變得柔韌。適宜的溫度可對每個聚合物進行選擇，對原料40來說，優(yōu)選加熱到接近該聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。對某些聚合物來說，例如，PET，加熱是不必要的和所不希望的。在優(yōu)選的實施方案中，熱源46放置在最接近齒輪50、60的地方，并對其控制以提供所希望的熱量。各種熱源46都可使用，包括熱水浴、傳導(dǎo)烘箱和對流烘箱、微波輻射和紅外輻射。另外，齒輪50、60可被加熱，例如，使用筒式加熱器或其他適宜的熱源，以便隨著原料40的被卷曲對其加熱。另外，在需要或不需要另外加熱的半加熱狀態(tài)，原料40可由用于成形的裝置，如噴絲板或擠壓機，直接進入齒輪50、60。
如果加熱了，卷曲組件48優(yōu)選通過適宜的方法快速冷卻，以便確保卷曲的尺寸和形狀得以保留。在一個實施方案中，加熱的卷曲組件48通過一個冷水浴或渦流冷凍裝置49。另外，主齒輪50、60或補充齒輪(未示出)可被冷卻，如通過渦流冷凍裝置，以冷卻擠出的組件48。如果使用第二組冷卻的齒輪裝置或類似的裝置，它具有與第一組齒輪凹凸相補償?shù)耐固幒桶继?，齒輪的運動是協(xié)調(diào)的。在某些應(yīng)用中，快速冷卻是不必要的，可將組件放置和自然冷卻。
而后，完成卷曲的組件48或盤卷成適宜的包裝，用戶在以后按所希望的長度切割使用，或?qū)⒃摻M件切割成預(yù)先確定的長度再包裝。
權(quán)利要求
1.包含第一和第二預(yù)卷曲部分的連接組件，每一部分都具有許多交替的凹痕和凸處，從而可通過彼此對準(zhǔn)和相對運動將預(yù)卷曲部分結(jié)合，以使至少一個第一部分的凸處與至少一個第二部分的凹痕嚙合，以及至少一個第二部分的凸處與至少一個第一部分的凹痕嚙合。
2.權(quán)利要求1的連接組件，其中包括聚合物材料。
3.權(quán)利要求2的連接組件，其中聚合物材料至少包括PET、尼龍、PBT、PPO、PPS、PCTA和PEEK中的一個和它們的共聚物。
4.權(quán)利要求1的連接組件，其中該組件具有的橫截面形狀選自圓形、橢圓形、三角形、長方形、正方形和梯形。
5.權(quán)利要求1的連接組件，其中該組件包含的紗選自單絲、復(fù)絲、雙組分紗和細紗。
6.權(quán)利要求1的連接組件，其中預(yù)卷曲部分是熱定型的。
7.權(quán)利要求1的連接組件，其中預(yù)卷曲部分是模塑的。
8.連接物體的方法，該方法包括以下步驟提供包含第一和第二預(yù)卷曲部分的連接組件，每一部分都具有許多交替的凹痕和凸處，相對要連接的物體放置該組件；使預(yù)卷曲部分對準(zhǔn)；和使預(yù)卷曲部分彼此相對運動，使得至少一個第一部分的凸處與至少一個第二部分的凹痕嚙合，以及至少一個第二部分的凸處與至少一個第一部分的凹痕嚙合。
9.形成連接組件的方法，該方法包括以下步驟提供具有一定長度和高度的原料，其長度要大于高度；和沿該原料的長度在至少兩處的高度上卷曲所述原料。
10.權(quán)利要求9的方法，其中卷曲是通過原料的熱定型完成的。
11.權(quán)利要求10的方法，其中熱定型工藝包括使原料通過齒輪、軋輥或軋板之間。
12.權(quán)利要求10的方法，其中該工藝包括模塑或澆鑄原材料。
13.權(quán)利要求11的方法，其中齒輪、軋輥或軋板是加熱的。
14.權(quán)利要求10的方法，其中齒輪、軋輥或軋板是冷卻的。
15.權(quán)利要求10的方法，其中原料在通過齒輪、軋輥或軋板之間前被加熱。
16.權(quán)利要求10的方法，其中原料在通過齒輪、軋輥或軋板之間后被冷卻。
全文摘要
本發(fā)明公開了包括第一和第二預(yù)卷曲部分的連接組件。每一個預(yù)卷曲部分都具有許多交替的凹痕(22)和凸處(24)。預(yù)卷曲部分通過調(diào)整和彼此相對運動來結(jié)合，使至少一個第一部分的凸處與至少一個第二部分的凹痕嚙合，以及至少一個第二部分的凸處與至少一個第一部分的凹痕嚙合。
文檔編號B65D63/12GK1422229SQ01807786
公開日2003年6月4日 申請日期2001年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月3日
發(fā)明者馬克·P·德波, 詹姆斯·哈里森 申請人:阿斯坦約翰遜公司