專利名稱：具有多個頭部的掛鉤的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于掛鉤環(huán)圈扣件的模制掛鉤扣件。
背景技術(shù)：
公知有多種用于形成掛鉤和環(huán)圈扣件的掛鉤材料。最初用于形成掛鉤的制造方法中的一種涉及將單絲線圈編織成纖維或薄膜底襯或類似物，隨后切割該單絲線圈以形成掛鉤。這些單絲線圈還被加熱以便形成頭部結(jié)構(gòu)，例如公開于美國專利4,290,174；3,138,841或4,454,183中的那樣。這些編織的掛鉤通常經(jīng)久耐用并且適用于重復(fù)使用。但是，它們通常昂貴并且觸感粗糙。
對于一次性的外衣，尿布和類似物的使用，通常需要提供便宜的并且不那么粗糙的掛鉤。對于這些以及類似的用途，解決辦法通常是使用連續(xù)的擠出方法以便同時形成底襯和掛鉤元件，或者用于掛鉤元件的前體。對于掛鉤元件的直接擠出模制成型，可參見例如美國專利5,315,740，掛鉤元件從底襯至掛鉤尖端必須連續(xù)的變細(xì)以便允許掛鉤元件從模制表面被牽引出。這通常本質(zhì)上將單個元件限制為僅能沿單一方向接合的元件，而且還限制了掛鉤元件頭部的接合強(qiáng)度。
一種可替換的模制工藝在例如美國專利4,894,060中提出了，其容許形成不具有這些限制的掛鉤元件。代替掛鉤元件被形成為模制表面上的一空腔的底片，基本的掛鉤橫截面通過一成形的擠出模來形成。該模具同時擠出薄膜底襯和突肋結(jié)構(gòu)。單個的掛鉤元件隨后通過橫向地切割該突肋并接著沿突肋的方向拉伸該擠出的條帶而由突肋形成。底襯被拉長而被切割的突肋部分保持基本上不變。這導(dǎo)致單個的突肋的切割部分沿形成不連續(xù)掛鉤元件的延長方向彼此分離。可替換地，使用該相同類型的擠出工藝，突肋結(jié)構(gòu)的部分可被磨掉以便形成不連續(xù)的掛鉤元件。通過該成形擠出工藝，基本的掛鉤橫截面或剖面僅僅受模板外形的限制，而沿兩個方向延伸的掛鉤可被形成，并且該掛鉤具有不需要變細(xì)的掛鉤頭部以便允許其從模制表面取出。這對于提供更高性能和更多功能用途的掛鉤結(jié)構(gòu)是非常有利的。但是，存在進(jìn)一步擴(kuò)展這些掛鉤形成工藝的功能性以及使用多種纖維材料制造新的具有更高程度的功能性和通用性的掛鉤元件的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種形成優(yōu)選地為整體聚合掛鉤扣件的方法，該掛鉤扣件包括一彈性的底襯，和多個從該整體的底襯上表面凸出的相間隔開的掛鉤部件，其中每一掛鉤部件包括多個基本上沿相同方向凸出的掛鉤頭元件。每一掛鉤部件包括一桿部，它的一個端部連接到底襯，和一頭部，其位于桿部的與底襯相對的端部。頭部也可從桿部的一側(cè)伸出或者被完全省去以便形成替換的凸起，該凸起可以是非掛鉤部件其它的形態(tài)。頭部優(yōu)選地在兩個相對側(cè)邊中的至少一側(cè)凸出超過桿部。至少掛鉤頭部在桿部的兩個相對側(cè)中的至少一個上具有兩個或更多掛鉤頭元件。掛鉤頭部優(yōu)選地已經(jīng)過熱處理以便減小掛鉤頭部的厚度并因此降低或消除至少掛鉤頭部內(nèi)沿加工方向的分子取向。
扣件優(yōu)選地通過對已知制造掛鉤扣件的方法進(jìn)行新的改造來制造，已知方法在例如美國專利No.3,266,113；3,557,413；4,001,366；4,056,593；4,189,809和4,894,060或者可替換地6,209,177中描述，它們的全部內(nèi)容被合并于此并引為參考。優(yōu)選的方法通常包括擠出熱塑性樹脂使其通過一個模板，該模板形成有基材層和在基材層的表面上凸出的間隔開的脊、突肋或掛鉤元件。這些脊通常形成為所需的將要被生產(chǎn)的凸起的橫截面外形，該凸起優(yōu)選地是掛鉤部件。當(dāng)模具形成了間隔開的脊或突肋時，掛鉤元件的橫截面外形由模板形成而初始掛鉤部件的厚度通過在間隔開的最初位置處沿著它們的長度橫向地切割脊以便形成不連續(xù)的脊的切割部分。在最初切割位置之間有兩個或多個第二割口，其延伸穿過至少頂部掛鉤頭部以及優(yōu)選一部分桿部，大致穿過桿部的1至90％，優(yōu)選地為5至80％。隨后，底襯層的縱向拉伸(沿脊方向或加工方向)使脊的第一切割部分分離，該切割部分隨后形成間隔的掛鉤元件。擠出的掛鉤部件或切割突肋掛鉤部件隨后可接受熱處理以引起至少掛鉤頭部的收縮，這使掛鉤頭部的厚度減少了5至90％，優(yōu)選為30至90％并且將掛鉤頭部沿第二切口分離為兩個或多個第二掛鉤頭部，其中每一個第二切割限定了一個具有掛鉤頭元件的分離的第二掛鉤頭部。這在桿部的單一側(cè)邊或表面上形成了兩個或多個掛鉤頭元件，每一掛鉤頭元件能獨(dú)立地與一環(huán)圈纖維接合。在一個可替換的實(shí)施例中，持續(xù)進(jìn)行熱處理以便也收縮掛鉤部件桿部的至少一部分。


本發(fā)明將通過參照附圖作進(jìn)一步的描述，其中在這幾幅圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部件，這些附圖為圖1示意性示出了制造圖4的掛鉤扣件部分的方法。
圖2和圖3示出了在圖1所示的方法中對條帶進(jìn)行加工的不同階段的條帶的結(jié)構(gòu)。
圖4是前體掛鉤扣件的放大透視圖。
圖5A是本發(fā)明的掛鉤扣件在對掛鉤部件進(jìn)行適當(dāng)處理后的放大透視圖。
圖5B，5C和5D是分化的掛鉤頭部的放大頂視圖。
圖6是適合于處理的本發(fā)明掛鉤扣件的第二實(shí)施例的放大透視圖。
圖7是適合于處理的本發(fā)明掛鉤扣件的第三實(shí)施例的放大透視圖。
具體實(shí)施例方式
圖4是一示例性的前體聚合掛鉤扣件部分的放大透視圖，其可根據(jù)本發(fā)明來生產(chǎn)，以附圖標(biāo)記10總體標(biāo)示。該掛鉤扣件部分10包括一薄的、堅固的柔性薄膜狀底襯11，其具有大致平行的上部和下部主表面12和13，并且多個間隔開的掛鉤部件14至少從該底襯11的上表面12凸出。該底襯可具有平的表面或希望具有抗扯性或加強(qiáng)特征的表面。每一掛鉤部件14包括一桿部15，它的一個端部連接至底襯11，并且優(yōu)選地具有向底襯11變寬的錐形部分以便增強(qiáng)掛鉤錨固性以及在它們與底襯11接合點(diǎn)處的斷裂強(qiáng)度，還包括一頭部17，其位于桿部15上與底襯11相對的端部。頭部17的側(cè)面16可與桿部15的側(cè)面在一個或兩個相對的側(cè)面齊平。頭部17具有在桿部的一個或兩個側(cè)面凸出到桿部15之外的掛鉤接合部或臂19。示出的掛鉤部件具有一個與桿部15相對的圓整表面以便幫助頭部17進(jìn)入到環(huán)圈扣件部分中的環(huán)圈之間的間隙。頭部17還具有位于桿部15和凸出到底襯11之上的頭部17的表面之間的接合處的橫向圓柱凹形表面部分。
掛鉤部件14還具有平分掛鉤頭部17的第二切口57，從而產(chǎn)生了相鄰的共同延伸的掛鉤頭元件18。所示的第二切口貫穿掛鉤頭部17延伸并向下進(jìn)入桿部15。但是，該第二切口并不延伸到底襯11的上表面12。通常，第二切口將終止于第一切口59的終止邊之上至少約0.1mm，優(yōu)選至少約0.2mm。這使得前體掛鉤扣件在沿加工方向(machinedirection)拉長時優(yōu)先在第一切口部分處分離，而在第二切口處不分離突肋。未分離的和/或未分化的掛鉤頭元件18將前體形成分離的或分化的掛鉤頭元件。
接下來是掛鉤扣件部分10的形成，掛鉤扣件部分可經(jīng)處理以引起掛鉤頭元件18的分離和/或分化。這示于圖5A中，掛鉤扣件部分20的底襯11具有大致平行的上部和下部主表面12和13，以及從該底襯11的至少上表面12凸出的多個間隔開的掛鉤部件24。該底襯具有平的表面或希望具有抗扯性或加強(qiáng)特征的表面。每一掛鉤部件24包括一桿部25，它的一個端部連接至底襯11。位于桿部25上與底襯11相對的端部處的頭部已經(jīng)沿第二切割線27被分離和/或分化為兩個不同的掛鉤頭元件28和29。掛鉤頭元件28和29的側(cè)面可與桿部25的側(cè)面在一個或兩個相對的側(cè)面齊平。掛鉤頭元件28和29具有在桿部的一個或兩個側(cè)邊凸出到桿部25之外的掛鉤接合部或臂。示出的掛鉤部件具有一與桿部25相對的圓整表面以便幫助掛鉤頭元件進(jìn)入到環(huán)圈扣件部分中環(huán)圈之間。掛鉤頭元件28和29還具有沿一個或多個方向彼此分叉的臂。每一分離的和/或分化的掛鉤頭元件28和29具有能獨(dú)立地與一環(huán)圈纖維相接合的分離的掛鉤元件或臂。
圖1示意性示出形成例如圖4和5A的掛鉤扣件部分的方法的第一實(shí)施例。通常，如圖2所示，該方法包括通過一具有敞開切口的模具52從一擠出機(jī)51中擠出第一熱塑性樹脂的條帶50，例如通過電子放電加工，成形為具有一基材53的條帶50和從該基材層53的上表面上凸出的細(xì)長的間隔開的突肋54，該突肋具有將要形成的掛鉤部分或部件的橫截面。條帶50繞滾輪55被牽引而穿過充滿有冷卻液(例如，水)的淬火槽56，在這之后，如圖3所示，突肋54(而不是基材層53)沿著它們的長度被一系列刀具58在間隔開的第一和第二位置處橫向地切開或切割，以便形成突肋54的具有間隔的第一切口部分59，該間隔大約與將要形成的前體掛鉤部分的預(yù)期厚度相一致。切割可以任何需要的角度進(jìn)行，從突肋的縱向延伸看其通常從90°至30°。可選擇地，條帶在切割之前可被拉伸以便向形成突肋的聚合物提供進(jìn)一步的分子取向和/或減小突肋以及由突肋的切口形成的掛鉤部件的尺寸。刀具58可使用任何傳統(tǒng)的方法如往復(fù)或旋轉(zhuǎn)刀片，激光，或水力噴射來切割，但是優(yōu)選地是它使用相對于突肋54的縱向延伸以大約60°至80°角定位的刀片來切割。第二刀具在切割線57處將突肋切割至小于第一切口59的預(yù)定深度。通常，所有第一切口被設(shè)置為基本相同的預(yù)定深度，以便當(dāng)突肋被隨后拉伸以形成掛鉤部件時，掛鉤部件被均勻地并且以預(yù)定的陣列形成。但是，第二切口的切口深度無需均勻，只要它們被設(shè)置成這樣，即當(dāng)條帶被拉伸到一能夠形成不連續(xù)的預(yù)定掛鉤部件的預(yù)定間距時，切口不會沿這些切割線分離。
在切割突肋54后，條帶50的基材53以至少2∶1的拉伸比縱向地拉伸，并且優(yōu)選地以約4∶1的拉伸比拉伸，優(yōu)選地在第一對壓送輥60和61以及第二對壓送輥62和63之間以不同的表面速度被驅(qū)動。這優(yōu)選地在第一切割線59處分離切割突肋，而使第二切割線57不受影響。但是，通過拉伸到一足夠程度，基材也可在一個或多個第二切割線57之間被拉長。可選擇地條帶50也可被橫向地拉伸以便向基材53提供雙軸的定向。這使得基材變得更薄以及更具有柔性而減小了掛鉤元件的密度。滾輪61優(yōu)選地被加熱以便在基材53拉伸之前對其加熱，輥輪62優(yōu)選地被冷卻以便穩(wěn)定拉伸后的基材53。拉伸首先導(dǎo)致在突肋54的第一切口部分59之間形成間隙，隨后其變?yōu)橛糜谕暾膾煦^扣件部分10的掛鉤部分或部件14。形成的掛鉤部件隨后可被處理以引起由第二切割線形成的掛鉤頭元件的分化和/或分離。這種處理優(yōu)選地可以是熱處理，優(yōu)選地通過一非接觸的熱源64進(jìn)行。加熱的溫度和持續(xù)時間應(yīng)被選擇以引起至少頭部收縮或者其厚度減少5-90％，還引起掛鉤頭元件18的分化和/或分離。加熱優(yōu)選地通過非接觸的熱源來進(jìn)行，其可包括輻射，熱空氣，火焰，UV，微波，超聲波或聚焦的IR加熱燈。這種熱處理可遍及包括形成的掛鉤部件的整個條帶，或者僅僅是條帶的一部分或某一區(qū)域?；蛘邨l帶的不同部分可經(jīng)受更多或更少程度的熱處理。以這種方式，有可能在單一的條帶掛鉤上得到包括不同性能等級的區(qū)域，而無需擠出不同外形的突肋輪廓。這種熱處理可以連續(xù)地或者以橫跨掛鉤條帶某一區(qū)域的梯度來改變、分離和/或分化掛鉤元件。以這種方式，分化的和/或分離的掛鉤元件可在橫跨掛鉤部件的某一限定區(qū)域上連續(xù)地不同。而且，掛鉤的密度在基本上相同薄膜底襯厚度(例如50-500微米)的聯(lián)合的不同區(qū)域上可以相同。該熱處理可沿不同的行進(jìn)行或者可跨越不同的行切割，以便不同類型的掛鉤部件或元件，例如具有不同掛鉤厚度的掛鉤元件或部件，可沿掛鉤條帶的加工方向或縱向方向以單行或多行獲得。該熱處理可在制造掛鉤元件后的任意時間實(shí)行，以便制造具有專用性能的產(chǎn)品而無需改變基本的掛鉤元件制造工藝。
圖5A示出了一掛鉤扣件部分，它是圖4的掛鉤扣件部分在其經(jīng)過熱處理后導(dǎo)致至少該掛鉤頭部的厚度減小并且掛鉤頭元件18分化和分離成分離的和/或分化的掛鉤頭元件28和29。這通常導(dǎo)致分化的和/或分離的掛鉤頭元件，它們例如通過不同量的臂下垂或卷邊而例如至少略微地彼此脫離，例如顯示于圖5B，5C和5D中，在那里各種分化的和/或分離的掛鉤頭元件表示為28′，29′，28″，29″，28和29。掛鉤部件14和掛鉤頭元件18的其它尺寸也可改變，這通常是質(zhì)量守恒的結(jié)果。掛鉤頭元件28和29的臂可在掛鉤部件高度的平面內(nèi)或掛鉤部件高度的平面之外共同延伸或稍微分叉。掛鉤部件高度通常增加少量并且頭部寬度如同臂的下垂那樣增加。由于沿整個掛鉤元件14的不完全的熱處理，桿和頭部可具有不均勻的厚度尺寸并且從基材向頭部逐漸變尖。通常未處理的部分具有與原始厚度相一致的均勻厚度，完全熱處理后的部分將具有一均勻厚度，其具有一分隔未處理的和處理后的部分的過渡區(qū)域。不完全的熱處理還可導(dǎo)致掛鉤頭部的厚度從掛鉤元件臂尖端至臨近桿的臂部分變化。
掛鉤部件厚度的減小是由至少熔融流誘導(dǎo)的掛鉤頭部和/或桿部的分子取向沿加工方向的弛豫引起的，這通常與厚度方向相一致。而且，厚度的進(jìn)一步減小可發(fā)生在拉伸誘導(dǎo)的分子取向的地方，以及突肋在切割之前被縱向地拉伸的地方。熔化誘導(dǎo)的分子取向由聚合物在壓力和剪切力作用下被迫穿過模具孔的熔化擠出工序產(chǎn)生。模具形成突肋或脊的部分在所形成的突肋中產(chǎn)生分子取向。該分子取向縱向地或者以加工方向沿突肋或脊延伸。當(dāng)突肋或脊被切割時，分子取向通常沿切割脊或切割掛鉤部件的厚度尺寸延伸，但是，分子取向可沿與掛鉤部件厚度成約0至45°的角度延伸。掛鉤部件中的初始分子取向通常至少有10％，優(yōu)選20-100％(如下面的測試方法部分限定的)。當(dāng)根據(jù)本發(fā)明對掛鉤部件進(jìn)行熱處理時，掛鉤部件的分子取向減少并且掛鉤部件的厚度尺寸減少。厚度的減少量主要取決于沿加工方向或掛鉤厚度尺寸延伸的掛鉤部件分子取向的量。熱處理條件，如處理時間、溫度、熱源的性質(zhì)以及類似條件也可影響掛鉤元件厚度的減少。當(dāng)熱處理進(jìn)行時，掛鉤部件或凸起厚度的減小從掛鉤頭部或該凸起的頂部延伸到桿部或該凸起下面的基材，直到整個掛鉤部件的厚度減小。通常，當(dāng)桿部和掛鉤頭部都被全面地?zé)崽幚砘虿糠痔幚淼较嗤潭葧r，它們厚度的減小基本上是相同的。當(dāng)僅有一部分掛鉤頭部和/或掛鉤頭部以及桿部被熱處理時，將存在一個過渡區(qū)域，在那里，從上部熱處理部，通常是頭部，至桿部或桿部以及部分掛鉤頭部的基本上未經(jīng)熱處理的部分厚度逐漸增加，在該基本上未經(jīng)熱處理的部分，厚度基本上未減小。當(dāng)厚度尺寸縮小時，經(jīng)處理后的部分的寬度通常增加，而整個掛鉤部件的高度略微增加并且臂下垂度增加。最終結(jié)果是得到的掛鉤厚度不能被經(jīng)濟(jì)地直接制造，或者根本不可能通過傳統(tǒng)方法制造出來。熱處理的凸起，通常是掛鉤頭部，可選擇地為桿部，也可通過分子取向水平少于10％，優(yōu)選地少于5％來表征，在那里，基材薄膜層的取向基本上未減小。通常，最接近基材薄膜層的掛鉤部件的桿部或凸起的取向?qū)⑹?0％或更高，優(yōu)選地為20％或更高。
熱處理通常在聚合物的熔化溫度附近或之上實(shí)行。由于加熱是在遠(yuǎn)高于聚合物熔化溫度之上進(jìn)行的，因此處理時間減少了從而使掛鉤頭部或凸起頂部上的聚合物的任何實(shí)際熔化最小化了。該熱處理執(zhí)行的時間足以引起掛鉤頭部和/或桿部厚度的減小，但不致于引起底襯的顯著變形或者引起掛鉤頭部或凸起頂部的熔融流。熱處理也可引起掛鉤頭部邊緣變圓，從而改善在服裝應(yīng)用中的觸感。
通常，適于用在本發(fā)明方法中的掛鉤部件，在處理之前以及之后，從底襯上表面的高度尺寸小于5000μm。桿部和頭部在沿平行于底襯表面的第一方向通常具有的厚度尺寸小于1500μm。每一桿部沿第二方向，即在大致與第一方向成直角并且平行于底襯表面的方向上具有的寬度尺寸范圍為50-500μm，并且每一頭部在第二方向上的寬度尺寸在50和2000μm之間，這大于桿部的寬度尺寸，并且總寬度小于5000μm。通常在基材的每平方厘米上有至少10個，優(yōu)選20-200個或20-300個掛鉤部件。
特別優(yōu)選地是，可由本發(fā)明的方法生產(chǎn)的一種新的微小掛鉤部件是高度小于1000μm的掛鉤部件，優(yōu)選地從300-800μm，并且至少一個掛鉤頭元件部分的厚度為50-200μm，優(yōu)選為50-180μm。這種改進(jìn)的微小掛鉤的其它尺寸包括由上述限定的桿部寬度為50-500μm，頭部寬度為100-800μm，并且該掛鉤元件的臂下垂度為50-700μm，優(yōu)選為100-500μm，并且掛鉤部件的密度為每平方厘米至少50個掛鉤，優(yōu)選為大約70-150個掛鉤，直到300個掛鉤。這種新的微小掛鉤對各種低蓬松厚度的環(huán)圈織物展現(xiàn)出改進(jìn)的整體性能。
合適的制造掛鉤扣件部分的聚合材料包括熱塑性樹脂，熱塑性樹脂包括如聚丙烯和聚乙烯的聚烯烴，聚氯乙稀，聚苯乙烯，尼龍，如聚對苯二甲酸乙二醇酯等的聚酯，以及共聚物和它們的混合物。優(yōu)選地，該樹脂為聚丙烯，聚乙烯，聚丙烯-聚乙烯共聚物或者它們的混合物。
扣件的底襯應(yīng)該足夠厚以允許它通過所希望的方式被連接到基材上，這種方式為例如聲波焊接、熱粘結(jié)、縫合或者是包括壓敏或熱熔膠的粘結(jié)劑，并用于牢固地錨定桿部并且當(dāng)扣件被剝開時提供對撕裂的抵抗。但是，當(dāng)構(gòu)件被用在一次性的衣服上時，底襯的厚度不應(yīng)滿足比必需的還要堅挺。通常，底襯具有的葛萊(Gurley)挺度為10-2000，優(yōu)選10-200以便當(dāng)它被單獨(dú)使用或者層壓到另一載體底襯結(jié)構(gòu)時使得它被感覺到是柔軟的，這種載體底襯結(jié)構(gòu)為例如無紡的、編織的或薄膜型的底襯，該載體底襯在用于一次性的具有吸收能力的物件時也應(yīng)該類似地柔軟。最佳的底襯厚度將根據(jù)制造掛鉤扣件部分的樹脂而變化，但是通常在20μm和1000μm之間。
圖6是可根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的聚合掛鉤扣件部分的第二實(shí)施例。該掛鉤扣件部分30的底襯11通常具有平行的上部和下部主表面12和13，以及從該底襯11的至少上表面12凸出的多個間隔開的掛鉤部件39。每一掛鉤部件39包括一端部連接至底襯的桿部，和位于桿部上與底襯11相對的端部處的頭部。該頭部34具有兩種不同的寬度，這是由不同寬度的交替第一切口和更寬的掛鉤部件的交替第二切口造成的。該實(shí)施例的分化將導(dǎo)致具有第二切口的那些掛鉤部件具有多個掛鉤頭元件，而其它掛鉤部件具有一個掛鉤頭元件。
圖7是可根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的前體聚合掛鉤扣件部分的第三實(shí)施例。該掛鉤扣件部分40的底襯11具有大致平行的上部和下部主表面12和13，以及從該底襯11的至少上表面12凸出的多個間隔開的掛鉤部件48。在該實(shí)施例中，每一掛鉤部件包括設(shè)置有兩個第二切口的掛鉤頭部和桿部。當(dāng)頭部被分化和/或分離時，掛鉤頭部將形成三個由第二切口57分隔開的分離的掛鉤頭元件。每一掛鉤頭元件在桿部的一個或兩個側(cè)邊上可具有凸出到該桿部之外的分離的掛鉤接合部或臂。
優(yōu)選地，掛鉤部件的掛鉤元件與桿部相比相對地薄一些，在那里，掛鉤元件的平均厚度與桿部平均厚度的比通常為0.1-0.9，優(yōu)選地在掛鉤頭元件的厚度為50-1000，優(yōu)選50-400μm時，該比率為0.25-0.5。這允許極薄的掛鉤頭部被牢固地支撐在非常大的桿部結(jié)構(gòu)上，這減少了對薄的桿部容易變形或斷裂的擔(dān)心。這使掛鉤能用于更堅固的應(yīng)用中，而仍能與低蓬松厚度的便宜無紡布相接合。沿單一方向設(shè)置多個掛鉤頭元件還增加了重復(fù)使用的功能性。當(dāng)一個掛鉤頭元件失去功能例如變形或斷裂時，第二或可能更多的掛鉤頭元件可以用來與同一掛鉤元件上的環(huán)圈纖維相接合。這增加了長期使用的性能和耐久性。
測試方法135度剝離測試135度剝離測試被用于測定從一環(huán)圈扣件材料試樣上剝離一掛鉤扣件織物試樣所需要的力的大小。一片5.1cm×12.7cm的環(huán)圈試驗(yàn)材料通過使用雙面涂布的粘結(jié)帶被牢固地置于5.1cm×12.7cm的鋼板上。該環(huán)圈材料的橫向方向平行于平板的長度方向置于平板上。切割一個將要被測試的1.9cm×2.5cm的掛鉤扣件條帶，它的長度方向沿著織物的加工方向。一個2.5cm寬的紙板引線連接至該掛鉤條帶一個端部的光滑側(cè)邊。掛鉤條帶隨后被置于環(huán)圈的中央以便在條帶和環(huán)圈材料之間有一個1.9cm×2.5cm的接觸面，并且條帶的引導(dǎo)邊沿著平板的長度。條帶和環(huán)圈材料疊片隨后通過手并使用1000克滾輪以每分鐘約30.5cm的速度滾動，其中每一方向兩次。該試樣隨后被置于135度剝離夾具中。該夾具被置于InstronTM型1122張力試驗(yàn)機(jī)的底顎。紙板引線的松弛端被置于該張力試驗(yàn)機(jī)的上顎。當(dāng)掛鉤條帶從環(huán)圈材料上以恒定的135度角剝離時，速度為每分鐘30.5cm的十字頭和圖表記錄速度設(shè)定在每分鐘50.8cm的圖表記錄器被用于記錄剝離力。以克為單位記錄四個最高峰值的平均值。每2.54cm-寬度就以克為單位報告從環(huán)圈材料移除掛鉤扣件條帶所需的力。最少做十次試驗(yàn)并對每一掛鉤和環(huán)圈組合求平均值。環(huán)圈試驗(yàn)材料是一種無紡環(huán)圈，其與在U.S.專利No.5616394的示例1中描述的相似，這可作為KN-1971從3M公司得到。環(huán)圈試驗(yàn)材料由提供的一卷材料在展開并丟棄幾圈以暴露“新鮮”材料后獲得。于是所得到的環(huán)圈試驗(yàn)材料呈相對壓縮的狀態(tài)并且在該環(huán)圈的任何顯著再蓬松發(fā)生之前被立即用于剝離測試。
135度扭曲剝離測試135度剝離測試被用于測定從一低剖面環(huán)圈扣件材料試樣上剝離一掛鉤扣件織物試樣所需要的力的大小。切割一條將要被測試的1.9cm×2.5cm的掛鉤扣件織物，它的長度方向沿著織物的加工方向。一個2.5cm寬的紙板引線連接至該掛鉤條帶一個端部的光滑側(cè)邊。掛鉤材料通過下述步驟固定到低剖面環(huán)圈材料上掛鉤材料以其掛鉤側(cè)朝下，置于尿布的低剖面環(huán)圈背層材料上。在底表面上具有中等粒度砂紙的、尺寸為7.6cm×7.6cm、重量為4.1Kg的重物被置于掛鉤材料的頂部。為了使掛鉤與背層環(huán)圈材料接合，尿布被穩(wěn)定地保持平坦并且重物向右扭曲45度，隨后向左扭曲90度，隨后向右90度并接著向左45度。該重物隨后被移除并且該尿布被牢固地抵靠在135度夾具架的表面上，其中該夾具架安裝在一個InstronTM型1122張力試驗(yàn)機(jī)的下顎。連接到掛鉤材料的紙板引線的松弛端被置于該張力試驗(yàn)機(jī)的上顎。當(dāng)掛鉤條帶從環(huán)圈材料上以恒定的135度角剝離時，速度為每分鐘30.5cm的十字頭和圖表記錄速度設(shè)定在每分鐘50.8cm的圖表記錄器被用于記錄剝離力。四個最高力峰值的平均值以克為單位被記錄，并且每2.54cm-寬度以克為單位報告。每一尿布上的10個不同位置被測試并且該10個的平均值記錄在表4中。環(huán)圈試驗(yàn)材料是尺碼為4的Procter & GamblePampers尿布背層的無紡側(cè)(即向外的側(cè)面)。
動態(tài)剪切動態(tài)剪切測試被用于測定從一環(huán)圈扣件材料試樣上剪切一機(jī)械扣件掛鉤材料試樣所需要的力的大小。上述135度剝離測試的同樣的環(huán)圈材料被用于進(jìn)行剪切測試。切割一個2.5cm×7.5cm的環(huán)圈試樣，它的短邊為掛鉤的加工方向。該環(huán)圈試樣隨后通過在環(huán)圈的后部施以3M的捆扎帶來加強(qiáng)。還準(zhǔn)備一個1.25cm×2.5cm的掛鉤試樣。長邊為掛鉤的加工方向。該試樣被層壓至2.5cm寬×7.5cm長的3M捆扎帶薄片端部。在沒有掛鉤覆蓋粘結(jié)劑的端部，該捆扎帶本身對折。該掛鉤隨后置于環(huán)的中央而使長薄片方向相互平行，以便環(huán)圈薄片在第一端上延伸而掛鉤薄片在第二端部上延伸。掛鉤通過手并以5Kg的滾輪前后重復(fù)5次滾壓。該裝配好的薄片被置于InstronTM型1122張力試驗(yàn)機(jī)的顎板中。該掛鉤薄片置于上顎中，而環(huán)圈薄片置于底顎中。當(dāng)掛鉤條帶從環(huán)圈材料上以恒定的180度角剪切時，速度為每分鐘30.5cm的十字頭和圖表記錄速度設(shè)定在每分鐘50.8cm的圖表記錄器被用于記錄剪切力。以克為單位記錄最大負(fù)載。每2.54cm-寬度以克為單位報告從環(huán)圈材料上剪切機(jī)械扣件條帶所需要的力。最少進(jìn)行10次測試并且對每一掛鉤和環(huán)的組合取平均值。
掛鉤尺寸樣品掛鉤材料的尺寸通過使用裝備有放大率為約25X的變焦距鏡頭的萊卡(Leica)顯微鏡來測定。樣品被置于一個x-y可移動的平臺上并且通過移動平臺測量到最接近的微米。最少平行測定3次并取每一尺寸的平均值。
分子取向樣品掛鉤材料的取向通過使用X-射線衍射技術(shù)來測定。數(shù)據(jù)通過使用銅Kα輻射的Bruker微衍射儀(Bruker AXS，麥迪遜，威斯康星州)以及記錄散射輻射的HiSTARTM 2維檢測器來收集。衍射儀配備有石墨入射束單色儀和200微米針孔準(zhǔn)直器。X射線源由Rigaku RU200(Rigaku USA，丹弗斯市，馬薩諸塞州)旋轉(zhuǎn)陽極和在500千伏(kV)以及100毫安(mA)下操作的銅靶組成。數(shù)據(jù)在傳輸幾何尺寸中被收集，其中傳輸幾何尺寸為檢測器的中心在0度(2θ)并且樣品與檢測器的距離為6cm。測試樣品通過在移除掛鉤臂后沿加工方向切割掛鉤材料的薄部分獲得。入射束垂直于切割部的平面因此平行于擠出織物的橫向。使用激光指針和數(shù)字視頻相機(jī)對準(zhǔn)系統(tǒng)測量三個不同的位置。進(jìn)行測量的地方靠近頭部的中心，靠近桿部的中點(diǎn)，并且盡可能的靠近略微位于底襯表面之上的桿部底部。數(shù)據(jù)累計3600秒并且使用GADDSTM軟件(Bruker AXS麥迪遜，威斯康星州)來校正檢測器的靈敏度和空間線性。結(jié)晶度指數(shù)作為在6-32度(2θ)的散射角范圍內(nèi)的結(jié)晶峰值面積與總峰值面積(結(jié)晶的+非結(jié)晶的)的比被計算。數(shù)值1代表100％的結(jié)晶度而數(shù)值0相應(yīng)于完全非晶態(tài)材料(0％的結(jié)晶度)。分子取向的百分比根據(jù)兩維衍射數(shù)據(jù)的徑向軌跡來計算。背景強(qiáng)度和非晶體強(qiáng)度在由下面限定的軌跡(A)和(C)所限定的2θ位置之間被認(rèn)為是線性的。對于每一元件，在軌跡(B)中的背景強(qiáng)度和非晶體強(qiáng)度被內(nèi)插并且從該軌跡中被減去以便產(chǎn)生(B’)。當(dāng)優(yōu)選的取向出現(xiàn)時，在缺少取向或振蕩強(qiáng)度模式的情況下，軌跡(B’)的曲線有恒定強(qiáng)度。不占優(yōu)選取向的結(jié)晶部分的大小由振動模式中的最小值限定。取向結(jié)晶部分的大小由超過振動模式最小值的密度來限定。對軌跡(B’)的單個部分積分來計算取向百分?jǐn)?shù)。
軌跡(A)先導(dǎo)背景邊緣和非晶體強(qiáng)度；12.4-12.8度(2θ)，沿x徑向，0.5度步長。
軌跡(B)無規(guī)的和取向的結(jié)晶部分，本底散射，和非晶體的強(qiáng)度；13.8-14.8度(2θ)，沿x徑向，0.5度步長。
軌跡(C)后面的背景邊緣和非晶體強(qiáng)度；15.4-15.8度(2θ)，沿x徑向，0.5度步長。
軌跡(B’)通過從軌跡(B)中減去非晶體和背景強(qiáng)度而得到的無規(guī)的和取向的結(jié)晶部分。
軌跡(A)的散射角中心(12.4到12.8)度＝12.6度.2θ軌跡(B)的中心(13.8到14.8)度＝14.3度.2θ軌跡(C)的中心(15.4到15.8)度＝15.6度.2θ內(nèi)插常數(shù)＝(14.3-12.6)/(15.6-12.6)＝0.57對于每一數(shù)組元素[i]強(qiáng)度(非晶體+背景)[i]＝[(C[i]-A[i])*0.57]+A[i]B′[i]＝B[i]-強(qiáng)度(非晶體+背景)[i]從B′[i]對[i]的曲線B′(無規(guī))[i]＝振動模式中的最小強(qiáng)度值B′(定向)[i]＝B′[i]-B′(無規(guī))[i]使用辛普森積分方法和下面的面積，計算取向材料的百分比。
B′[i]＝總結(jié)晶面積(無規(guī)+取向)＝面積(總)B′(oriented)[i]＝取向的結(jié)晶度面積＝面積(取向)B′(random)[i]＝無規(guī)的結(jié)晶度面積＝面積(無規(guī))％取向的材料＝(面積(取向)/面積(總))×100
示例1一個整體的掛鉤扣件織物通過與圖1所示相似的設(shè)備來制造。使用筒溫度曲線圖為177℃-232℃-246℃并且模具溫度大約為235℃的6.35cm單螺桿擠出機(jī)(24∶1 L/D)擠出用濃度為1％重量的聚丙烯/TiO2(50∶50)染色的聚丙烯/聚乙烯抗沖共聚物(SRC7-644，1.5MFI，DowChemical)。擠出物豎直向下地擠出并穿過一具有開口的模具，該開口通過電子放電加工形成。在通過模具成形后，擠出物在水槽中以6.1米/分鐘的速度淬火，其中水溫維持在大約10℃。該織物隨后前進(jìn)通過一切割站，在那里，突肋(而不是基材層)以從織物的橫向測量為23度角的方向被橫向地切割。切削裝置被改進(jìn)以便產(chǎn)生兩個不同深度的切口，第一和第二切口。沿著一給定突肋沿在織物下方向(加工方向)切割的重復(fù)順序?yàn)榈谝?第二-第一-第一-第二等，其中第一至第一間隔順序?yàn)?06μm-203μm-406μm-203μm等。在切割突肋之后，織物的基材在第一對壓送輥和第二對壓送輥之間以大約3.65比1的拉伸比率被縱向地拉伸，以便沿織物下的方向?qū)蝹€的掛鉤元件分離為大約7.5個掛鉤元件/cm。分離僅發(fā)生在較深的第一切口之間，這將產(chǎn)生一系列織物下的掛鉤元件，其中每一個其它的掛鉤元件具有將掛鉤元件的上部分割成兩半的第二切口。沿著橫向在每厘米上大約有14行突肋或切口掛鉤。第一對壓送輥的上部輥被加熱到143℃以便在織物被拉伸之前使其軟化。這種掛鉤扣件織物的大致輪廓在圖5A中描繪。
示例2除了切削裝置被改進(jìn)以便第一和第二切口之間的間距為305微米之外，整體的掛鉤扣件織物如同示例1那樣被制造。在切割突肋后，織物的基材在第一對壓送輥和第二對壓送輥之間以大約3.65比1的拉伸比率被縱向地拉伸，以便沿織物下方向?qū)蝹€的掛鉤元件進(jìn)一步分離為大約6個掛鉤元件/cm。
示例3除了切削裝置被改進(jìn)以便沿著一給定突肋在織物下方向(加工方向)切割的重復(fù)順序?yàn)榈谝?第二-第一-第二等之外，整體的掛鉤扣件織物如同示例1那樣被制造。切口之間的間距為254微米。在切割突肋后，織物的基材在第一對壓送輥和第二對壓送輥之間以大約3.65比1的拉伸比率被縱向地拉伸，以便沿織物下的方向?qū)蝹€的掛鉤元件進(jìn)一步分離為大約5個掛鉤元件/cm。分離僅發(fā)生在較深的第一切口之間，這將產(chǎn)生一系列織物下的掛鉤元件，其中每一個掛鉤元件具有將掛鉤元件的上部分割成兩半的第二切口。
示例4除了切削裝置被改進(jìn)以便沿著一給定突肋在織物下方向(加工方向)切割的重復(fù)順序?yàn)榈谝?第二-第二-第一-第二-第二等之外，整體的掛鉤扣件織物如同示例1那樣被制造。切口之間的間距為203微米。在切割突肋后，織物的基材在第一對壓送輥和第二對壓送輥之間以大約3.65比1的拉伸比率被縱向地拉伸，以便沿織物下的方向?qū)蝹€的掛鉤元件進(jìn)一步分離為大約4個掛鉤元件/cm。分離僅發(fā)生在較深的第一切口之間，這將產(chǎn)生一系列織物下的掛鉤元件，其中每一個掛鉤元件具有兩個將掛鉤元件的上部分割成三份的第二切口。
示例5通過下述步驟對示例1的織物在織物的掛鉤側(cè)邊上進(jìn)行非接觸的熱處理。將一片13cm×43cm的織物置于13cm×43cm的鋼板(1.3cm厚)上，使掛鉤側(cè)邊朝上，并且邊緣被夾緊以防止織物收縮。來自Master牌的熱空氣槍的400℃熱空氣垂直向下吹到織物上，其中空氣槍均勻地經(jīng)過織物上方約10秒鐘。
示例6通過下述步驟對示例2的織物在織物的掛鉤側(cè)邊上進(jìn)行非接觸的熱處理。將一片13cm×43cm的織物置于13cm×43cm的鋼板(1.3cm厚)上，使掛鉤側(cè)邊朝上，并且邊緣被夾緊以防止織物收縮。來自Master牌的熱空氣槍的400℃熱空氣垂直向下吹到織物上，其中空氣槍均勻地經(jīng)過織物上方約10秒鐘。
示例7通過下述步驟對示例3的織物在織物的掛鉤側(cè)邊上進(jìn)行非接觸的熱處理。將一片13cm×43cm的織物置于13cm×43cm的鋼板(1.3cm厚)上，使掛鉤側(cè)邊朝上，并且邊緣被夾緊以防止織物收縮。來自Master牌的熱空氣槍的400℃熱空氣垂直向下吹到織物上，其中空氣槍均勻地經(jīng)過織物上方約10秒鐘。
示例8通過下述步驟對示例3的織物在織物的掛鉤側(cè)邊上進(jìn)行非接觸的熱處理。將一片13cm×43cm的織物置于13cm×43cm的鋼板(1.3cm厚)上，使掛鉤側(cè)邊朝上，并且邊緣被夾緊以防止織物收縮。來自Master牌子的熱空氣槍的400℃熱空氣垂直向下吹到織物上，其中空氣槍均勻地經(jīng)過織物上方約10秒鐘。
下面的表1示出了在示例1-8中生產(chǎn)的用于掛鉤部件的掛鉤頭元件的厚度，并且掛鉤扣件織物的剝離和剪切性能相對于兩種不同的環(huán)圈材料被測量。在掛鉤元件通過第二切口被分割成兩半的情況中，制造出具有相同厚度的兩個頭元件，稱為雙聯(lián)。在掛鉤元件通過第二切口分割成三份的情況中，從而制造出具有相同厚度的三個頭元件，稱為三聯(lián)。在掛鉤元件未通過的二切口分割的情況中，將只產(chǎn)生一個頭元件，稱定為單個。在表中第3列記錄的厚度與第2列中列舉的掛鉤元件類型具有相同的順序。
表1

權(quán)利要求
1.一種聚合樹脂的整體掛鉤扣件，包括具有大致相平行的上部和下部主表面的基材薄膜層，其中相間隔開的掛鉤部件從所述基材的上表面凸出，所述掛鉤部件包括一桿部，它的一個端部連接到所述基材，和一頭部，其位于所述桿部的與所述基材相對的端部，至少一些頭部具有兩個或多個沿基本上相同方向凸出的掛鉤頭元件。
2.如權(quán)利要求1所述的整體掛鉤扣件，其中在給定掛鉤元件上沿相同方向凸出的掛鉤頭元件相互分離或分叉。
3.如權(quán)利要求2所述的整體掛鉤扣件，其中掛鉤頭元件的平均厚度與桿部的平均厚度的比為0.1至0.9。
4.如權(quán)利要求2所述的整體掛鉤扣件，其中掛鉤頭元件的平均厚度與桿部的平均厚度的比為0.25至0.5。
5.如權(quán)利要求2所述的整體掛鉤扣件，其中基材層沿橫向于掛鉤頭元件的接合方向被定位。
6.如權(quán)利要求2所述的整體掛鉤扣件，其中每一桿部上的掛鉤頭元件從桿部同一側(cè)上的相鄰掛鉤頭元件處隨機(jī)叉開，并且從相鄰桿部的同一側(cè)上的掛鉤頭元件處隨機(jī)叉開。
7.如權(quán)利要求2所述的整體掛鉤扣件，其中所述桿部在第二方向上具有范圍在50至500μm的寬度，該第二方向大致與所述第一方向成直角并且平行于所述底襯的表面；所述頭部具有大于所述桿部的寬度并且在所述第二方向上的總寬度為100至800μm，該頭部還具有一100至500μm的臂下垂度。
8.如權(quán)利要求7所述的整體掛鉤扣件，其在每平方厘米上具有范圍在50至300個間隔開的掛鉤元件。
9.如權(quán)利要求2所述的整體掛鉤扣件，其在每平方厘米上具有范圍在70至150個間隔開的掛鉤元件。
10.如權(quán)利要求2所述的整體掛鉤扣件，其中所述聚合材料為熱塑性樹脂。
11.如權(quán)利要求10所述的整體掛鉤扣件，其中所述基材在所述上表面和下表面之間具有大體均勻的30至200μm的厚度。
12.如權(quán)利要求11所述的整體掛鉤扣件，其中所述聚合材料包括聚乙烯，聚丙烯，聚丙烯-聚乙烯共聚物或者它們的混合物。
13.如權(quán)利要求2所述的整體掛鉤扣件，其中至少掛鉤頭部具有少于10％的分子取向。
14.如權(quán)利要求13所述的整體掛鉤扣件，其中鄰近基材的掛鉤元件基材部分具有至少10％的分子取向。
15.如權(quán)利要求13所述的整體掛鉤扣件，其中基材薄膜層在至少一個方向上具有一定程度的分子取向。
16.如權(quán)利要求13所述的整體掛鉤扣件，其中基材薄膜層在兩個方向上具有一定程度的分子取向。
17.如權(quán)利要求7所述的整體掛鉤扣件，其中掛鉤頭部的厚度小于掛鉤頭部之下的桿部的厚度。
18.如權(quán)利要求7所述的整體掛鉤扣件，其中掛鉤頭部的厚度基本上與掛鉤頭部之下的桿部的厚度相同。
19.如權(quán)利要求17所述的整體掛鉤扣件，其中至少一些掛鉤頭部掛鉤元件具有延伸超過桿部的臂，掛鉤元件臂的厚度從掛鉤元件臂的尖端變化至掛鉤元件臂鄰近桿部的部分。
20.一種形成整體扣件的方法，包括以下步驟沿加工方向使熱塑性樹脂擠出通過模板，該模板具有連續(xù)的基材部空腔以及一個或多個從該基材部空腔伸出的脊空腔，該擠出足以在流過至少脊空腔并形成具有脊的基材的聚合物內(nèi)引起熔融流的分子取向，用擠出通過脊空腔的熱塑性樹脂形成凸起，其中至少一部分凸起通過沿該凸起的一部分高度的一條或多條切割線被分開。
21.如權(quán)利要求20所述的形成整體扣件的方法，還包括接下來對至少一部分固化的凸起在足以減小該凸起厚度的溫度和時間下進(jìn)行熱處理，并且從該凸起的切割部形成分化的和/或分離的凸起元件。
22.如權(quán)利要求20所述的形成整體扣件的方法，其中該凸起是具有桿部和頭部的掛鉤形態(tài)的凸起。
23.如權(quán)利要求20所述的形成整體扣件的方法，其中所形成的掛鉤在足以使掛鉤部分的至少一部分掛鉤頭部收縮5至90％的溫度和時間下被加熱。
24.如權(quán)利要求20所述的形成整體扣件的方法，其中掛鉤部分通過以下步驟形成在包括薄膜的基材部分上擠出連續(xù)的具有掛鉤元件輪廓的脊，切割脊，隨后拉伸該基材層以便將單個的切割脊分離成離散的掛鉤部分。
25.如權(quán)利要求23所述的形成整體扣件的方法，其中至少一部分掛鉤頭部收縮至少30％。
26.如權(quán)利要求24所述的形成整體扣件的方法，其中連續(xù)的脊在切割脊之前沿著脊的方向被拉伸。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種形成優(yōu)選的為整體聚合掛鉤扣件(20)的方法，該掛鉤扣件包括彈性的底襯(11)，和多個從整體底襯(11)的上表面凸出的相間隔開的掛鉤部件(24)，其中每一掛鉤部件(24)包括多個基本上沿相同的方向凸出的掛鉤頭元件(28，29)。每一掛鉤部件包括一桿部(25)，它的一個端部連接到底襯(11)，和一頭部(28，29)，其位于該桿部(25)的與底襯相對的端部。頭部(28，29)也可從桿部(25)的一側(cè)伸出或者被完全省去以便形成替換的凸起，該凸起與掛鉤部件相比可以是其它的形態(tài)。頭部(28，29)優(yōu)選地超過桿部(25)的兩個相對側(cè)邊中的至少一個而凸出。至少掛鉤頭部(28，29)在桿部(25)的兩個相對側(cè)邊中的至少一個上具有兩個或多個掛鉤頭元件(28，29)。掛鉤頭部(28，29)優(yōu)選地已被熱處理了以便減小掛鉤頭部的厚度并因此降低或消除至少掛鉤頭部內(nèi)的沿加工方向的分子取向。
文檔編號B29C55/06GK1764396SQ200480008172
公開日2006年4月26日 申請日期2004年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月25日
發(fā)明者杰伊什里·塞斯, 羅納德·W·奧森, 珍妮特·A·韋恩 申請人:3M創(chuàng)新有限公司