专利名称：杆式扣件的冠状顶成形方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明的目的是有头杆式扣件的冠状顶成形方法和装置，更具体地说是控制压区轮廓和增加压区长度的方法和装置。
本发明的现有技术各种与其它制品相互咬合并可以解开的扣件已经广泛地用作低成本的服装扣件，例如用在一次性尿布上的扣件。一类有头的杆式扣件是钩环式扣件的钩头部分。虽然钩环式扣件的钩头部分通常被设计成与环带咬合，但该钩头部分本身就可以扣紧容易被钩头穿透的织物而且可以解开。另一类特别适合这个目的的有头杆式扣件是蘑菇头杆式扣件，诸如购自Minnesota Mining &Manufacturing Company of St.Paul，Minnesota的产品，该产品的牌号是XMH-4152。蘑菇头杆式扣件可以设计成可松脱地扣紧于粗麻布毛圈织物(Terric cloth)和经编织物上。
杆式扣件的形成方法通常是将末梢从背衬层伸出的聚合物杆制成冠状顶。可以依据各种技术制备包含聚合物杆的母体基料，例如在美国专利第4,290,174号(授权给Kalleberg)、美国专利申请第08/048,874号(申请人Miller)以及题为“Mushroom-Type Hook Strip for a Mechanical Fastener”的国际专利申请WO94/23610中所揭示的那些技术。
图1和图3是两种在从母体基料向上突起的杆的顶端形成冠状顶的通用方法的示意图。在图1的实施方案中，将母体基料20送过两个砑光辊22和24之间的压区间隙21。热砑光辊22接触从背衬30向上突起的杆28的顶端26的预定部分。热砑光辊22的温度保持在某个温度下，该温度将在压区21中使顶端26在机械压力作用下迅速变形。
顶端26保持在这个温度下将使杆28熔融并且失去分子取向。在这种接触期间和/或在随后的冷却期间，头部32在顶端26上形成。头部32可以呈各种各样的形状，例如蘑菇头形的、伞形的、钉头形的、高尔夫球座形的以及J形的。蘑菇头形的头部通常具有扁平的或稍微向上突起的表面，而且该头部的最大横截面大于头部下面的杆的直径(见图8A和图8B)。
虽然可能有一部分热量通过对流传递给聚合物杆，但是一般的说冠状顶成形机理是一种随时间-温度-压力变化的现象。在实践中，杆28的高度和冠状顶成形后杆32的高度都借助产品设计确定的。辊22的温度上限通常被限于某个温度，在这个温度下杆28的聚合物将粘附到辊上。
图2说明在常规的砑光系统中冠状顶成形表面34(见图1)的尺寸。在图2中，R是热辊的半径，X是母体基料20形成冠状顶的距离，t2是冠状顶成形后杆32的高度，t1是杆28的高度。对于典型的产品，t2大约为0.51mm，而t1大约为0.74mm。利用下式，对于直径45.7cm(18英寸)的砑光辊，冠状顶成形表面即距离34大约是7.2mm。X=2πR360[cos-1[d-t12R]]]]>
图3是用于形成有头杆42的一种替代方法和装置。母体基料20的定位致使加热板40位于杆28的上方。加热板40给杆28的顶端26附近的空气加热，借助对流使顶端软化。于是杆端变形成半球形的头部42。为了实现顶端26的受控变形，加热板的工作温度受构成杆28的聚合物限制。此外，控制头部42形状的能力也是有限的。
本发明的概述本发明的目的是有头杆式扣件的冠状顶成形方法和装置。本发明的方法和装置控制压区轮廓并且增加压区长度。
在本发明中有头杆式扣件的冠状顶成形方法包括提供有背衬的母体基料，其中所述母体基料有后表面、前表面和大量的末梢从背衬前表面突起的聚合物杆。将加热零件对着支撑表面定位，以便形成具有可变压区长度的可变压区。支撑表面的形状通常与加热零件的轮廓线一致。沿着可变压区的长度方向输送母体基料，将聚合物杆压缩地夹在加热零件和支撑表面之间，致使聚合物杆顶端发生变形。
采用本发明的加热零件和支撑表面可以构成各种各样的压区轮廓。压区间隙可以沿着可变压区长度递减。压区间隙可以沿着可变压区长度具有基本不变的递减率。压区间隙可以在压区入口附近递减得比在压区出口附近快或者在压区出口附近递减得比在压区入口附近快。压区间隙可以在压区入口附近具有基本不变的递减率而在压区出口附近具有变化的递增率。压区间隙可以沿着一部分可变压区长度保持不变而沿着可变压区长度的其余部分变化。
弯曲的支撑结构形成具有可变压区长度的可变压区，其中所述压区长度远远超过利用一对直径相当的辊获得的压区长度。所以，本发明的支撑结构允许在不改变热辊直径的情况下增加可变压区的长度。由于一般的说冠状顶成形是一种随时间-温度-压力变化的现象，所以，就给定的时间、温度和压力而论，采用弯曲支撑结构将使母体基料通过可变压区的线速度高于采用常规的双辊压区所能获得的线速度。热辊与弯曲支撑结构结合所定义的可变压区长度与由一对直径与该热辊相同的辊所定义的压区长度相比，前者比后者至少长1.25倍，更优选至少长1.5倍，最优选至少长3.0倍。
本发明的目的还包括用于母体基料的冠状顶成形装置。该母体基料具有大量的末梢从背衬前表面突起的聚合物杆。这种装置包括加热零件，该加热零件与支撑表面对置形成具有可变压区长度的可变压区。该支撑表面的形状通常与加热零件的轮廓线一致。喂料机构沿着可变压区长度输送母体基料通过可变压区，将聚合物杆压缩地夹在热辊与支撑表面之间，致使聚合物杆的顶端发生变形。
加热零件可以是与弯曲支撑表面对置的热辊。该弯曲的支撑表面优选具有与热辊的曲率半径基本一致的曲率半径。该弯曲支撑表面可以通过滑动或旋转进入与热辊接合的状态。
在替代实施方案中，加热零件可以是与支撑表面对置的热传送带。支撑表面可以是支承传送带。热传送带的形状可以非必选地借助支承辊或曲线滑板来改变。热传送带和支撑表面定义至少两个楔形区。另外，热传送带通常具有平面构型。
本发明包括移动加热零件，其移动速度可以大于、小于或等于母体基料通过可变压区的线速度。可以在背衬的后表面与支撑表面之间形成低摩擦界面。例如，该低摩擦界面可以是在支撑表面上的流体轴承或低能材料。
聚合物杆的顶端可以变形成各种各样的形状，诸如蘑菇形的头部、J形钩和伞状头部。聚合物杆优选基本垂直地从背衬的前表面突起。背衬可以是聚合物薄膜。
正象在文中所用的那样，可变压区指的是由两个或多个零件形成的压区，且所述零件之一不具有圆形横截面。可变压区长度指的是可变压区纵向的有效长度。
附图简要说明图1是用现有技术制造有头杆式扣件的砑光系统。
图2是确定诸如图1所揭示的砑光系统的冠状顶成形表面的示意图。
图3是另一种利用现有技术制作有头杆式扣件的冠状顶成形系统的示意图。
图4是本发明制造有头杆式扣件的方法和装置的示意图。
图5是本发明制造有头杆式扣件的替代方法和装置的示意图。
图5A是制造有头杆式扣件的替代方法和装置的示意图。
图5B是制造有头杆式扣件的第二种替代方法和装置的示意图。
图6是兑现本发明方法的装置的侧视图。
图7是图6所示装置的前视图。
图8A是按照本发明制造的理想化的有头杆式扣件的示意图。
图8B是按照本发明制造的另一种理想化的有头杆式扣件的示意图。
图9是沿着可变压区长度数种间隙轮廓的图解说明。
图10是压区间隙与杆的高度沿着可变压区长度变化的图解说明。
本发明的详细叙述图4是制造有头杆式扣件52的冠状顶成形装置50的示意图，其中所述有头杆式扣件具有众多大体相同的头部51。有背衬56的母体基料54被直接引入可变压区64，其中所述母体基料有后表面58和大量的末梢从前表面62突起的聚合物杆60。这个可变压区64是在热辊66和弯曲的支撑结构68之间形成的。弯曲的支撑结构68优选具有与热辊66的轮廓(即曲率半径)基本一致的形状，以致可以将聚合物杆带入与热辊66挤压接触。活塞80提供在弯曲支撑结构68与热辊66之间的压缩力。依据热辊66与支撑结构68的相对位置以及半径，可以沿着可变压区长度65改变压区间隙的递增率或递减率。
在本发明中，优选的压区轮廓具有0.138弧度的平均倾斜角和11.43cm(4.5英寸)的压区总长度65。借助改变平均斜率，压区的总有效长度可以增加或减少。例如，图4展示了一个楔形的压区入口72，在这里很少或不发生冠状顶成形作用。所以，实际上只利用一部分弯曲支撑结构68完成冠状顶成形。在优选的实施方案中，这个部分大约占压区总有效长度(8.7cm)的76％。此外，为了特殊应用很容易借助增加弯曲的支撑结构68的长度来增加可变压区长度65。
热辊66的直径为20.32cm(8.0英寸)。为了用双辊压区系统(诸如图1的辊22，24)获得11.43cm的压区长度，将需要有大约115.4m(375英尺)直径的辊。热辊66与弯曲支撑表面68结合所定义的压区长度65比一对直径与热辊相同的辊所定义的压区长度优选长至少1.25倍，更优选长至少1.5倍，最优选长3.0倍。
弯曲的支撑结构68形成可变压区，该可变压区具有比利用一对直径相当的辊所实现的压区长度长得多的可变压区长度。所以本发明的弯曲的支撑结构68允许在不增加热辊66的直径的情况下增加可变压区长度65。由于一般的说冠状顶成形是一种随时间-温度-压力变化的现象，所以，就给定的时间、温度和压力而论，母体基料利用本发明的弯曲的支撑结构68通过可变压区64的线速度大于利用常规的双辊压区所获得的线速度。
图9是示范压区轮廓的图解说明。曲线A通常与双辊砑光机(如图1的22，24所示)的压区轮廓相对应。曲线A说明在压区入口附近沿着150部分压区间隙迅速减小。在压区出口153附近沿着152部分压区间隙比较缓慢地递减。因此，沿着可变压区长度压区间隙的变化率(曲线A的切线斜率)通常沿着可变压区长度下降。压区出口153与两个辊之间的最小辊隙相对应。加大辊的直径，虽然在压区入口附近压区间隙的递减率仍然大于在压区出口附近的递减率，但是曲线A将趋于平坦。曲线B表示压区间隙的变化率(曲线B的斜率)，沿着可变压区长度该变化率通常是均匀的。
曲线C展示这样的压区轮廓，即压区间隙沿着156段缓慢地减小、然后在压区出口附近沿着158段迅速减小。压区间隙的变化率(曲线C的切线斜率)通常沿着可变压区长度递增。在替代实施方案中，曲线C在压区入口附近可以有向上倾斜段156’。这种下凹形态通常对应于曲率半径小于热辊曲率半径的弯曲的支撑结构。曲线C所示的这种备用的压区轮廓提供一种冠状顶两步成形法，在压区入口附近沿着156’段有一些最初的冠状顶成形活动、沿着中心段是减荷区、然后在压区出口附近沿着段158有最后的冠状顶成形活动。
曲线D表示一种压区轮廓，其中压区间隙从压区入口开始沿着157段以基本不变的递减率递减。沿着155段压区间隙保持不变。然后，在压区出口附近沿着159段压区间隙实际上是增大的，以便于基料脱离可变压区。
压区间隙的递减率定义杆60的受压面。可变压区长度和热辊66的温度定义了杆60的熔融面。利用本发明的支撑结构沿着可变压区长度调节压区轮廓的能力使优化杆60的熔融面或使它与杆60的受压面保持平衡成为可能。
可变压区64定义在压区入口72的第一间隙和在压区出口76的第二间隙。第二间隙优选小于第一间隙。在优选的实施方案中可变压区64通常在压区入口72和压区出口76之间连续地减小。在一个替代实施方案中，可变压区64可以在压区入口72和压区出口76之间的某个中间位置减小到最小值(见图5A)，然后保持压区间隙不变或者增大压区间隙。
流体(例如空气或水)可以通过管道78被引导到背衬56的后表面58与表面116之间的界面上，以便形成流体轴承。表面116可以用诸如聚四氟乙烯(PTFE)或超高分子量聚乙烯之类的低表面能材料涂敷。没有空气轴承，背衬56在它进入可变压区64时倾向于起皱，这有可能引起背衬56撕裂。提供活塞80是为了使弯曲的支撑结构68相对热辊66定位。弯曲的支撑结构68还可以围绕着枢轴点82旋转，以便进一步调整可变压区64。
热辊66和母体基料54的相对线速度确定有头杆式扣件52的头部51的形状。热辊66的旋转速度可以大于、小于或等于母体基料54的线速度。对于某些应用，辊66可以是固定的，从而输送母体基料54通过可变压区64。另外，辊66可以按照与母体基料54移动方向相反的方向旋转。
图5是制造有头杆式扣件96的方法和装置的替代实施方案。对置的传送带92和94都有一长段用于定义可变压区90。热源93使传送带92保持在需要的温度上。热传送带92相对传送带94形成一个角度，以便形成连续减小的可变压区90。母体基料54被喂入可变压区90，在那里杆60被压缩地夹在对置的传送带92和94之间。热量和机械力使杆60变形，形成有大量的头98的有头杆式扣件96。
传送带92、94的运动优选同步运动，以使传送带92和94的相对线速度大体相等。传送带92和94的同步运动是优选的，以便形成对称的头98。此外，传送带92和94的相对运动可以稍微有些不同步，以便形成不对称的头98，例如J形钩。应当理解，固定的支撑结构可以取代传送带94，在这种情况下支撑结构优选包括低摩擦表面，例如上述的空气轴承。
图5A是图5所示实施方案的替代实施方案。在一对对置的传送带92’和94’之间形成可变压区90’。热源93’使传送带92’保持在需要的温度上。热传送带92’相对传送带94’形成一个角度，以便沿着第一楔形区95’形成连续减小的可变压区90’。辊99’沿着第二楔形区97’改变传送带92’，94’的相对角度。沿着第二楔形区97’的可变压区可以是不变的、递增的或递减的。母体基料54’被喂入可变压区90’，在那里杆60’沿着第一楔形区95’被压缩地夹在传送带之间，形成有大量的头98’的有头杆式扣件96’。在一个实施方案中，在压区出口91’的间隙稍微大于辊99’附近的间隙。应当理解，可以使用数个类似于辊99’的附加辊，以便形成多个楔形区或各种各样的其它形状。
图5B是图5A所示实施方案的第二替代实施方案，并且具有对应的参考数字。形状向上凸的曲线形滑板99”定位在传送带92”的后面代替图5A的辊99’。由于滑板99”实际上可以呈现任何形状，所以可以如图9所示产生无限种压区轮廓。例如，滑板99”可以呈现向下凸的形状。此外，通过调换不同形状的滑板99”可以改变压区轮廓。在滑板99”和传送带92”的背面之间优选提供适当的润滑，例如流体轴承。为了定义一个或多个楔形区以实现熔融面和压缩面之间所需的平衡，可以构成图5、图5A或图5B所示的对置的传送带。
图6和图7说明用于兑现图4所示方法的装置100的示范性实施方案。弯曲的支撑结构102安装在冠状顶成形组件104上。冠状顶成形组件104在滑动装置106上沿着A轴移动。活塞108提供驱动力保持母体基料与热辊110挤压接触。冠状顶成形组件104还可以围绕着枢轴点112旋转，以便进一步调整可变压区114的构型。正象在图7中所看到的那样，弯曲的支撑结构102的表面116包括大量的孔118。将压缩空气供应给孔118后面的压力通风系统(未示出)，在背衬的后表面与支撑表面102之间形成空气轴承。供给流体轴承的空气流速取决于背衬54的厚度、线速度、与可变压区(64、90、114)有关的杆60的长度以及各种其它因素。
在一个图4所示方法的实施方案中，输送母体基料54通过可变压区64，使聚合物杆60与一段热辊66表面挤压接触。弯曲的支撑结构68支撑着背衬56的后表面58。在优选的实施方案中，热辊66以某种速度旋转，该速度与母体基料54通过可变压区64的线速度相对应。
热辊66的转速可以大于、小于或等于母体基料54通过可变压区64的速度。有头杆式扣件的最终头型至少部分地由母体基料与热辊之间的相对运动确定。在1996年10月3日申请的美国专利申请第08/723,632号(题为“J Hook-Type Strip forMechanical Fastener”)中揭示了改变有头杆式扣件头部形状的方法。依据加工参数，聚合物杆可以形成各种各样的形状，例如蘑菇形的头部，J形钩和伞形头部。
图8A是理想化的有头杆式扣件130的示范实施方案，其中所述有头杆式扣件有由热塑树脂制成的本质上连续的背衬132。与背衬成为一体的是钉头形突起(即钩)134的阵列，每个都有分子定向的杆136、头部138和在杆136根部的圆角140。图8A所示有头杆式扣件可以是钩环式扣件中带钩的部分，或者能够可松脱地扣紧能被钩头穿透的织物，或者具有这样的结构以致两片有头杆式扣件130能够相互扣紧。由于它们通常具有扁平的外表面，所以有头杆式扣件的头部对用户是友好的而且不会磨伤皮肤，因此使它们极适合作婴儿尿布的扣拢物。优选的是在杆的根部有圆角，以便提高杆的强度和刚度以及使杆易于从成形模具中脱模。
图8B是理想化的有头杆式扣件130’的替代实施方案的剖面图，其中所述有头杆式扣件通常具有在本质上连续的热塑树脂背衬132’上形成的伞形头。与背衬成为一体的是伞形突起或钩头134’的阵列，每个都有分子定向的杆136’、头部138’和在杆136根部的圆角140’。在头部138’下方形成围绕在杆136’周围的根切142’。应当理解，实际的有头杆式扣件将受制造的变异性支配，而图8A和图8B所示的理想的有头杆式扣件仅仅用于说明的目的。
异型头部具有高直径-厚度比。个体钩头的小尺寸和密集排列(即高密度)使钩头更容易靠剪切力牢固地与环材料接合。因此，依据本发明的有头扣件对于钩环式搭扣特别有用，特别是在毛圈由常规编织物、纺织物、随机纺材料或无纺材料提供的时候，这些材料并不特别适合作为钩环式扣件的环部分使用，而且也不是借助早期技术已知的有头扣件咬合的。
本发明的有头杆式扣件在诸如尿布之类的一次性物品上是特别有用的。就这种应用而言，可变压区的长度通常是11.43cm(4.5英寸)。就尿布上的用途而言，钩头具有均匀的高度，优选从大约0.1mm至1.3mm高，更优选从大约0.2mm至0.5mm高。钩头在背衬上的密度优选每平方厘米60至1600个钩头，更优选每平方厘米大约125至700个钩头。杆毗邻钩头的直径优选从0.1mm至0.6mm，更优选从大约0.1mm至0.3mm。径向凸出的头部优选每边平均超出杆大约0.01mm至0.25mm，更优选每边平均超出杆大约0.025mm至0.13mm，并且具有在它们的内外表面之间的平均厚度(即按平行于杆轴线的方向测量)，该平均厚度优选从大约0.01mm至0.25mm，更优选从大约0.025mm至0.13mm。头部有一个平均直径(即按头和杆的轴线径向测量的)与头部平均厚度的比值，该比值优选从1.5∶1至12∶1，更优选从2.5∶1至6∶1。为了具有良好的柔韧性和强度，有头杆式扣件的背衬厚度优选从0.025mm至0.5mm，更优选从0.06mm至0.25mm，特别是在用聚丙烯或聚丙烯与聚乙烯的共聚物制作该扣件的时候。对于某些应用，可能要使用刚性背衬，或者在与钩头对置的背衬表面上涂一层压敏胶，借此将背衬粘接到附加背衬即基材上，以致背衬可以依靠基材强度来帮助锚定钩头。
就大多数钩环式应用而言，有头杆式扣件的钩头应当基本上按所有方向分布在有头扣件的整个区域上，通常排成正方形、棋盘形或六边形阵列。就雌雄同体的应用而言，钩头优选防止咬合时横向滑动的分布。例如，参照共同转让的美国专利第3,408,705(Kayser等人)、4,322,875(Brown)和5,040,275(Eckhardt等人)号。
依据本发明制作的有头杆式扣件可以是廉价的，因为生产它们所用的线速度可以高于制作现有的有头杆式扣件所能兑现的线速度。这种扣件可以用能盘成卷的又长又宽的基料来生产，以便于储存和销售。这种成卷的扣件可以在与其钩头对置的背衬表面上有一层压敏胶，这层压敏胶可脱粘地附着到该卷中打底的一圈钩头上，因此不需要用脱粘衬层保护该卷中的压敏胶层。在成卷的有头扣件中附着在压敏胶中的钩头部分将有头扣件保持在扣件卷中，在准备使用时可以很容易地将扣件从卷中展开。可以从成卷的扣件上按所需长度剪下一块，然后粘接或用其它方法固定到制品上，例如固定到服装的衣片上，使该衣片可松脱地扣上。
实际上任何适合挤出成形的取向热塑树脂都可以用于生产有头扣件。可以挤出成形的有用的热塑树脂包括聚酯(如聚对苯二甲酸乙二酯)、聚酰胺(如尼龙、苯乙烯-丙烯腈共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三聚物)、聚烯烃(如聚丙烯)以及增塑的聚氯乙烯。优选的热塑树脂是聚丙烯和聚乙烯的耐冲击共聚物，该共聚物包含17.5％的聚乙烯并且其熔体流动指数为30，这种共聚物可以购自Union Carbide Company of Seadrift，Texas，牌号SRD7-560。实施例135°剥离试验将一片2英寸×5英寸(5.1cm×12.7cm)的待试毛圈扣件材料用一块双面粘胶带牢固地固定在一块2英寸×5英寸(5.1cm×12.7cm)的钢面板上。剪下一条1英寸×5英寸(2.5cm×12.7cm)的钩头扣件材料并且在距离这条钩头扣件材料末端1英寸(2.5cm)的地方各放一个标记。然后将这条钩头扣件材料放在毛圈板的中央，以致有1英寸×1英寸(2.5cm×2.5cm)的钩头与毛圈的接触区并且顺着面板长度放置这条钩头扣件材料的引导边。手持4.5磅(1000克)的辊以大约每分钟12英寸(30.5cm)的速度辊压这块样品，每个方向一次，以使互补的钩头扣件材料和毛圈扣件材料咬合。用纸来保证在钩头扣件材料和毛圈扣件材料之间有最大1英寸(2.5cm)的咬合。固定这条钩头材料的引导边，用手轻轻地将这块样品修剪大约1/8英寸(0.32cm)，使钩头咬入毛圈。然后将样品放进135°剥离夹具。这个夹具被放进1122型INSTRONTM拉伸试验机的下夹头。事先不剥离该样品，将引导边放进上夹头，1英寸的标记在该夹头的底边。以每分钟12英寸(30.5cm)的十字头速度拉伸，用图表纪录器以每分钟20英寸(50.8cm)的纪录纸速纪录保持135°的剥离。以克为单位纪录下四个最高峰的平均值。以克/厘米-宽度为单位报告从毛圈材料上剥离钩条所需要的力。报告值是至少5次试验的平均值。
实施例1建立计算机模型，以便用图形显示利用图6和图7所示冠状顶成形装置产生的如图10所示的连续递减的可变压区。通过调节该装置的入口间隙和出口间隙可以计算该递减可变压区的平均斜率和接触面积百分比。通过调节平均斜率、冠状顶成形装置的接触面积百分比和砑光辊温度，可以产生诸如图8A和图8B所示的不同的冠状顶形状。
图10在垂直轴上用毫米表示冠状顶成形装置的间隙与钩头高度。水平轴对应于被等分成33段的冠状顶成形装置。冠状顶成形装置的压区间隙160与钩头高度162的交会发生在段8。可变压区的长度是11.43cm(4.5英寸)。接触面积百分比定义为冠状顶成形的起点和终点之间的面积与总的可利用成形区的面积之比。成形区(用L表示)是可利用压区长度(段8至段33)的75.75％。
由耐冲击的聚丙烯和聚乙烯的共聚物(购自Union CarbideCompany of Seadrify，TX，产品牌号SRD7-560)构成的母体基料经加工后有厚度为0.11mm(0.0045英寸)的背衬，有从该背衬表面向上伸出0.635mm(0.025英寸)的杆，且在每平方厘米上大约有140个这样的杆。图6和图7所示的冠状顶成形装置配置有0.81mm(0.032英寸)的入口间隙和大约0.56mm(0.022英寸)的出口间隙。砑光辊具有101.6mm的半径，而该冠状顶成形装置具有102.4mm的半径。可变压区通常是在入口间隙与出口间隙之间连续递减的，其平均斜率为0.132。最大斜率0.139发生在段13，而最小斜率0.116发生在段33。辊的温度保持在144℃(291°F)。在这个温度下，砑光辊具有101.7mm(4.0英寸)的半径。
以每分钟12米(39英尺)的线速度送母体基料通过可变压区并且将压区的压力保持在55.4kg/cm(每线性英寸310磅)。在弯曲的支撑表面上保持1517kPa(60psi)的空气压力，以便为背衬的后表面提供适当的空气轴承。
将计算机模型用于确定改变压区斜率、砑光辊温度和冠状顶成形装置的接触面积百分比对有头杆的高度、纵向和横向的头面积以及头的横截面面积的冲击。计算结果表明钩头高度对压区斜率是最敏感的；横向的头面积对冠状顶成形装置的接触面积百分比最敏感；纵向的头面积对压区斜率最敏感；头的横截面面积对压区斜率最敏感。
通过改变斜率、接触面积百分比和辊的温度，可以改变冠状顶的形状，如图8A和8B所示。如果希望冠状顶有图8A所示的形状，压区斜率应当是大约0.125，接触面积百分比应为75％，砑光辊温度应为144℃(291°F)。如果希望冠状顶有图8B所示的形状，冠状顶斜率应当是大约0.093，接触面积百分比应为90％，砑光辊温度应为146℃(294.8°F)。
实施例2由耐冲击的聚丙烯和聚乙烯的共聚物(购自位于Seadrift，TX的Union Carbide Company，产品牌号SRD7-463)构成的母体基料经成形后有厚度为0.11mm(0.0045英寸)的背衬，从该背衬表面向上伸出0.635mm(0.025英寸)的杆且每平方厘米大约有140个这样的杆。图6和图7所示的冠状顶成形装置配置有0.46mm(0.018英寸)的入口间隙和大约0.254mm(0.010英寸)的出口间隙。可变压区是在入口间隙与出口间隙之间连续递减的。可变压区的长度为10.2cm(4.0英寸)并且杆接触100％的可变压区。辊的温度保持在160℃(320°F)。母体基料在344.7kPa(50psi)的展卷张力下以每分钟45.7米(每分钟150英尺)的线速度通过可变压区。冠状顶成形装置上的活塞保持在483kPa(70psi)的压力下。在弯曲的支撑结构上保持414kPa(60psi)的空气压力，以便将适当的空气轴承提供给背衬后表面。
最终获得的钩头具有0.46mm(0.018英寸)的平均高度、0.41mm(0.016英寸)的横向冠状顶直径和0.41mm(0.016英寸)的纵向冠状顶直径。最终获得的有头杆式扣件的剥离强度是针对购自Minnesota Mining & Manufacturing of St.Paul，Minnesota的(产品牌号No.KN-0560)钩环式扣件的毛圈部分进行试验的。在135°角的最大剥离力被确定为145.3g/cm(369克/英寸)。
实施例3由耐冲击的聚丙烯和聚乙烯的共聚物(购自位于Seadrift，TX的Union Carbide Company，产品牌号SRD7-463)构成的母体基料经成形后有厚度为0.109mm(0.0045英寸)的背衬且每平方厘米有大约140个杆。这些杆从背衬表面向上伸出0.640mm。图6和图7所示的冠状顶成形装置配置有0.81mm(0.032英寸)的压区入口和大约0.48mm(0.019英寸)的压区出口。可变压区是在压区入口与压区出口之间连续递减的。可变压区的长度为11.43cm(4.5英寸)并且杆接触82％的可变压区。辊的温度保持在144℃(291°F)。母体基料在200N的基料张力下以每分钟12米的线速度通过可变压区。冠状顶成形装置上的活塞保持在1517kPa的压力下，并且在弯曲的支撑结构上保持414kPa(60psi)的空气压力以便将适当的空气轴承提供给背衬后表面。最终获得的钩头具有0.45mm的平均高度、0.44mm(0.016英寸)的横向冠状顶直径和0.43mm的纵向冠状顶直径。
文中揭示的专利和专利申请在此通过引证并入。现在已经参照文中介绍的几个实施方案介绍了本发明。对于熟悉这项技术的人显然可以在不脱离本发明范围的条件下对这些实施方案做许多变动。因此，本发明的范围应当不限于文中介绍的结构，而只受用权利要求书的语言介绍的结构的限制。
权利要求
1.有头杆式扣件的冠状顶成形方法，该方法包括下述步骤提供包括背衬的母体基料，其中所述母体基料有后表面、前表面和大量的从背衬前表面突起的聚合物杆；将加热零件对着支撑表面定位，以便形成具有可变压区长度的可变压区，所述支撑表面通常具有与加热零件轮廓线一致的形状；以及将母体基料送过可变压区，使聚合物杆沿着一段可变压区长度压缩地夹在加热零件和支撑表面之间，致使聚合物杆顶端发生变形。
2.根据权利要求1的方法，其中定位步骤包括形成压区间隙的步骤，该压区间隙沿着可变压区长度递减。
3.根据权利要求1的方法，其中定位步骤包括形成压区间隙的步骤，该压区间隙沿着可变压区长度具有基本恒定的递减率。
4.根据权利要求1的方法，其中定位步骤包括形成压区间隙的步骤，该压区间隙在压区入口附近递减得比在压区出口附近更迅速。
5.根据权利要求1的方法，其中定位步骤包括形成压区间隙的步骤，该压区间隙在压区出口附近递减得比在压区入口附近更迅速。
6.根据权利要求1的方法，其中定位步骤包括形成压区间隙的步骤，该压区间隙在压区入口附近具有基本恒定的递减率，在压区出口附近具有变化的递增率。
7.根据权利要求1的方法，其中定位步骤包括形成压区间隙的步骤，该压区间隙沿着一段可变压区长度保持不变。
8.根据权利要求1的方法，其中加热零件定位步骤包括使热辊对着弯曲的支撑表面定位的步骤。
9.根据权利要求8的方法，其中弯曲的支撑表面包括与热辊的曲率半径对应的曲率半径。
10.根据权利要求8方法，其中弯曲的支撑结构定义可变的压区长度，包括比两个与热辊直径相同的辊定义的压区长度至少长1.25倍。
11.根据权利要求8方法，其中弯曲的支撑结构定义可变压区长度，包括比两个与热辊直径相同的辊定义的压区长度至少长1.5倍。
12.根据权利要求8的方法，其中弯曲的支撑结构定义可变的压区长度，包括比用两个与热辊直径相同的辊定义的压区长度至少长3.0倍。
13.根据权利要求1的方法，其中加热零件的定位步骤包括与支撑表面对置的热传送带的定位步骤。
14.根据权利要求13的方法，该方法进一步包括变形装置的定位步骤，其中所述变形装置将沿着热传送带的背表面改变热传送带的形状。
15.根据权利要求14的方法，其中所述变形装置包括曲线滑板。
16.根据权利要求13的方法，其中支撑表面包括对面的支撑传送带。
17.根据权利要求13的方法，其中热传送带和支撑表面至少定义两个楔形区。
18.根据权利要求13的方法，其中热传送带包括一般的平面布局。
19.根据权利要求1的方法，该方法进一步包括以某种速度移动加热零件的步骤，其中所述速度通常与母体基料通过可变压区的线速度相对应。
20.根据权利要求1的方法，该方法进一步包括以某种速度移动加热零件的步骤，其中所述速度大于母体基料通过可变压区的线速度。
21.根据权利要求1的方法，该方法进一步包括以某种速度移动加热零件的步骤，其中所述速度小于母体基料通过可变压区的线速度。
22.根据权利要求1的方法，该方法进一步包括在背衬的后表面与支撑表面之间产生低摩擦界面的步骤。
23.根据权利要求22的方法，其中产生低摩擦表面的步骤包括向支撑表面上大量的孔供应压缩空气。
24.根据权利要求22的方法，其中产生低摩擦表面的步骤包括至少在一段支撑表面上提供低表面能材料。
25.根据权利要求1的方法，其中加热零件对着支撑表面定位的步骤包括滑移步骤，该步骤将沿着第一轴滑移支撑表面使它进入与加热零件接合的状态。
26.根据权利要求1的方法，其中加热零件对着支撑表面定位的步骤包括旋转步骤，该步骤旋转支撑表面使它进入与加热零件接合的状态。
27.根据权利要求1的方法，其中使聚合物杆顶端变形的步骤包括在该顶端形成蘑菇头形状。
28.根据权利要求1的方法，其中使聚合物杆顶端变形的步骤包括在该顶端形成J形钩部分。
29.根据权利要求1的方法，其中背衬包括聚合物薄膜。
30.一种为母体基料加工冠状顶的装置，其中所述母体基料具有大量的从背衬前表面突起的聚合物杆，该装置包括加热零件，该加热零件与支撑表面对置形成具有可变压区长度的可变压区，该加热零件和支撑表面能够对聚合物杆加热和加压，该支撑表面的形状与加热零件的轮廓线大体一致；以及喂料机构，该喂料机构将母体薄膜送过可变压区，借此使聚合物杆压缩地夹在加热零件和支撑表面之间，致使聚合物杆顶端发生变形。
31.根据权利要求30的装置，其中可变压区包括压区间隙，该间隙沿着可变压区长度连续递减。
32.根据权利要求30的装置，其中可变压区包括压区间隙，该间隙沿着可变压区长度具有一致的递减率。
33.根据权利要求30的装置，其中可变压区包括压区间隙，该间隙在压区入口附近比在压区出口附近递减得更迅速。
34.根据权利要求30的装置，其中可变压区包括压区间隙，该间隙在压区出口附近比在压区入口附近递减得更迅速。
35.根据权利要求30的装置，其中可变压区包括压区间隙，该间隙在压区入口附近具有一致的递减率，在压区出口附近具有变化的递增率。
36.根据权利要求30的装置，其中可变压区包括压区间隙，该间隙沿着一段基料长度保持不变。
37.根据权利要求30的装置，其中加热零件包括与弯曲的支撑表面对置的热辊。
38.根据权利要求37的装置，其中弯曲的支撑表面包括与热辊的曲率半径大体对应的曲率半径。
39.根据权利要求30的装置，其中加热零件包括与支撑表面对置的热传送带。
40.根据权利要求39的装置，该装置进一步包括定形装置，该装置沿着热传送带的背表面定位。
41.根据权利要求40的装置，其中定形装置包括曲线滑板。
42.根据权利要求39的装置，其中支撑表面包括对面的支撑传送带。
43.根据权利要求39的装置，其中热传送带和支撑表面至少定义两个楔形区。
44.根据权利要求39的装置，其中热传送带和支撑表面包括一般的平面布局。
45.根据权利要求30的装置，该装置进一步包括以某种速度移动加热零件的装置，其中所述速度与母体基料通过可变压区的线速度相对应。
46.根据权利要求30的装置，该装置进一步包括以某种速度移动加热零件的装置，其中所述速度大于母体基料通过可变压区的线速度。
47.根据权利要求30的装置，以某种速度移动加热零件的装置，其中所述速度小于母体基料通过可变压区的线速度。
48.根据权利要求30的装置，该装置进一步包括在母体基料和支撑表面之间产生低摩擦界面的装置。
49.根据权利要求48的装置，其中产生低摩擦表面的装置包括向支撑表面中大量的孔供应压缩空气的装置。
50.根据权利要求48的装置，其中产生低摩擦表面的装置包括在至少一段支撑表面上的低表面能材料。
51.根据权利要求30的装置，该装置进一步包括一滑移装置，该滑移装置使支撑表面沿着第一轴滑移到与加热零件接合的状态。
52.根据权利要求30的装置，该装置进一步包括一旋转装置，该旋转装置使支撑表面旋转到与加热零件接合的状态。
全文摘要
有头杆式扣件的冠状顶成形方法和装置。有背衬(56)的母体基料(54)被喂入加热零件和支撑表面(68)之间的可变压区(64),其中所述母体基料有后表面(58)、前表面、大量的从背衬前表面突起的聚合物杆(60)。支撑表面(68)的形状通常与加热零件(66)的轮廓线一致。可变压区(64)将聚合物杆压缩地夹在加热零件(66)和支撑表面(68)之间,以致聚合物杆顶端发生变形。加热零件(66)可以是热辊或热传送带。支撑表面(58)可以是弯曲的冠状顶成形导向板或者是为建立特殊的压区轮廓造型的传送带。
文档编号A44B18/00GK1244834SQ97181318
公开日2000年2月16日 申请日期1997年11月21日 优先权日1997年1月9日
发明者菲利浦·米勒, 托马斯·R·赖利伯特 申请人:明尼苏达矿业和制造公司