紧固件带的制作方法

本发明涉及紧固件，且更具体地，涉及自接合类型的紧固件带及其制造方法。

背景技术：

自接合紧固件带具有大量突起部的阵列，当两段这种带配合在一起时，这些突起部可以互锁。通常，突起部具有支撑在从柔性基部立起的杆部上的扩大的头部。头部沿基本上所有方向悬于杆部的突起部有时被称为“蘑菇型”突起部。当带接合时，每个带的头部超过另一带的头部“卡合”，通常导致接合的触觉确认。自接合紧固件带是通过编织过程以及塑料模制过程制成的。自接合紧固件产品特别适用于使两个刚性表面结合，其中主要的分离模式是通过提起力(即，垂直于两个表面之间的界面施加的力)，而不是通过剥离运动。

寻求紧固件在性能和价值上的改进，特别是在自接合紧固件带中以及在它们的制造工艺中寻求改进。

技术实现要素：

本发明的各个方面的特点在于一种紧固件，其具有柔性基片和从基片的宽侧突出的离散的紧固件元件的阵列。每个紧固件元件具有从基片延伸的杆部和在杆部的远端部处的头部，该头部在杆部的多个侧面上悬于基片上方。

根据本发明的一个方面，离散的紧固件元件的头部以紧固件元件头部的六角形组的图案布置，该六角形组界定没有紧固件元件头部的中心区域，与阵列的边缘间隔开的每个紧固件元件头部是三个相邻组的一部分。

在一些情况下，所述紧固件元件的杆部具有非圆形横截面。例如，每个杆部的横截面可以限定从中心毂延伸的四个腿部。

在一些例子中，每个头部具有沿不同方向延伸的多个叶片(例如，四个)。叶片的数量可以对应于例如杆部的纵向凸缘或突出部的数量。优选地，叶片朝向基片的宽侧延伸，以通过紧固件元件头部的下侧限定相应的弯曲部或钩状特征部。在一些情况下，杆部具有纵向凸缘，并且叶片与杆部的凸缘之间的空间对齐。

在一些实施例中，每组紧固件元件头部包括六个头部。

优选地，紧固件具有30％至60％的头部覆盖率(在以下定义)(更优选地，45％至55％)。

在一些配置中，紧固件元件的杆部沿不同方向倾斜和/或头部具有自由形状的圆顶形上表面。

在一些情况下，杆部与基片的宽侧一体模制。

在一些例子中，基片是或包括编织基部，并且紧固件元件的杆部是编织到基部中的纤维的延伸部。例如，杆部可以是单丝纤维的延伸部，该单丝纤维可以是编织基部的经线纤维。在一些情况下，单丝纤维是非圆形横截面的拉制单丝纤维。

在一些实施例中，杆部成对布置，每对包括编织到基部中的单个连续纤维的两个端部(例如，一段经线纤维的两个端部)。在一些情况下，该单个连续纤维仅绕一或多个纤维构成的单个组延伸，所述一或多个纤维构成的单个组作为组被编织通过编织基部(例如一组纬线纤维)。

在一些配置中，编织基部具有无紧固件元件杆部的纵向织边。

对于一些应用，紧固件可还包括涂层，所述涂层覆盖所述编织基部的与所述紧固件元件相对的一侧并且粘合该编织基部的纤维。紧固件还可具有胶粘剂(例如压敏胶粘剂)，该胶粘剂结合到涂层并可操作以将紧固件产品固定到基体。

这种产品优选地配置用于自接合。本发明另一方面的特点在于这种产品的两个区域(例如单个产品的两个区域，或两个单独的产品)重叠，以使它们各自的紧固件元件接合，以可释放地接合这两个区域来形成紧固。

本发明另一方面的特点在于一种紧固件，其具有柔性基片和从基片的宽侧突出的离散的紧固件元件的阵列(每个紧固件元件包括从基片延伸的杆部和在杆部的远端部处的头部，所述头部在杆部的多个侧面上悬于基片上方)，其中，自接合提起阻力与头部覆盖率(均在以下定义)的比大于45n/cm²(优选地大于60n/cm²，或甚至大于75n/cm²，或是45至200n/cm²，60至120n/cm²，或75至110n/cm²)。

在优选的配置中，紧固件元件的杆部具有非圆形横截面，并且每个头部具有沿不同方向延伸的多个叶片。

优选地，头部覆盖率为30％至60％(更优选地为45％至55％)。

在一些情况下，紧固件元件的杆部沿不同方向倾斜。

基片可以是编织基部的形式，或者包括编织基部，并且紧固件元件的杆部是编织到该基部中的纤维的延伸部。编织基部可包括没有紧固件元件杆部的纵向织边。

与前面描述的产品一样，这种产品优选地配置用于自接合。本发明另一方面的特点在于这种产品的两个区域(例如单个产品的两个区域，或两个单独的产品)重叠，以使它们各自的紧固件元件接合，以可释放地接合这两个区域来形成紧固。

本发明另一方面的特点在于一种制造紧固件产品的方法。该方法包括将纵向连续的经线纤维与纬线纤维编织，以形成编织织物(纵向连续的经线纤维包括基部经线纤维和编织成从基部延伸的单丝经线纤维)，在距基部一定距离处切断单丝经线纤维以形成具有可接合头部的被切断端部，将熔融涂层施加到编织织物的与可接合头部相对的一侧，以便至少将单丝经线纤维粘合到纬线纤维，并且在熔融涂层保持粘性的同时，将压敏胶粘剂结合到涂层。

该方法还可包括在编织之后和切断之前使单丝经线纤维至少部分地退火，例如以便设定编织单丝纤维的取向。

在一些例子中，该编织产生双层织物，织物的每层包括各自的纬线纤维和基部经线纤维，单丝经线纤维被编织为连接这两层。在这种情况下，所述切断将织物层分开，从而形成紧固件产品的两个单独段。

本发明又一方面的特点在于一种制造紧固件产品的方法，该方法包括将纵向连续的经线纤维与纬线纤维编织，以形成编织织物(纵向连续的经线纤维包括基部经线纤维和编织成从基部延伸的单丝经线纤维)，以及然后在距基部一定距离处切断该单丝经线纤维，以形成具有可接合头部的被切断端部，所述可接合头部以头部的六角形组的图案布置，该六角形组界定没有头部的中心区域，与该图案的边缘间隔开的每个头部是三个相邻组的一部分。

在一些例子中，头部包括由单个连续经线纤维段的两个端部形成的头部的对。优选地，该编织使得对应于一对头部的每个单个连续经线纤维段仅绕一或多个纬线纤维构成的单个组延伸，所述一或多个纬线纤维构成的单个组作为组被编织通过织物。

根据这些特征和方法制造的紧固件产品可以经济地制造并且构造成在自接合模式下提供相对强的紧固性能，特别是在抵抗提起力方面——例如在两个刚性基体之间的紧固中。紧固件元件头部的布置可以允许以多个取向的可接合性，具有良好的抗提起性和接合所需的相对较小的力，对于由头部覆盖的产品区域具有特别高的抗分离性。

下面的附图和说明书中阐述了本发明的一个或多个实施例的细节。根据说明书和附图以及权利要求，本发明的其他特征、目的和优点将显现。

附图说明

图1是编织紧固件产品的上表面的透视图；

图2是紧固件产品的顶视图照片，示出了紧固件元件的布置，并且图2a是突出显示紧固件元件头部位置的照片；图2b示出了一个六角形的紧固件元件组；

图3是编织紧固件产品的示意性侧视图；

图4是沿纬线方向截取的图2的紧固件产品的边缘透视照片；

图5是形成两个紧固件元件的单丝段的放大图；

图6是沿图5中的线6-6截取的紧固件元件杆部的横截面图；

图7是沿经线方向截取的紧固件元件的侧视图；

图8是图2的紧固件产品的紧固件元件头部的放大顶视图；

图9是图2的两个编织紧固件产品的边缘照片，其可释放地彼此紧固；

图10a是沿经线方向截取的放大照片，示出了两个接合的紧固件元件头部；

图10b示出了以剥离模式释放的两个配合的紧固件产品；

图11是用于制造编织紧固件产品的机器和方法的示意图；

图12是图11中的区域12的放大视图，其示出了双编织带的结构；

图13是图11中的区域13的放大视图，其示出了分离双带并且在暴露的起绒线端部上形成头部；

图14是涂覆和粘合编织带并施加背衬的过程的示意图；

图15是模制紧固件产品的透视图；

图16是图15的模制紧固件产品的边视图。

各附图中的相同附图标记表示相同元件。

具体实施方式

首先参照图1，接触紧固件10具有柔性基片12和离散的紧固件元件14的阵列，所述紧固件元件从基片的宽侧16突出。每个紧固件元件14具有从基片延伸的杆部18和在杆部的远端部处的头部20。头部在杆部的多个侧面上悬于基片上方。在该示例中，基片(在该图中，以点划线轮廓示出)包括由经线和纬线构成的编织织物基底22。每个紧固件元件14是作为经线编织到基底中的聚合物单丝24的端部。该产品可具有没有紧固件元件的织边(未示出)，并且其能够以细长条带的形式设置。

参照图2和2a所示，紧固件元件头部20以紧固件元件头部的六角形组26的图案布置，该六角形组26界定没有紧固件元件头部的中心区域28，与阵列的边缘间隔开的每个紧固件元件头部20是三个相邻组26的一部分。在该实施例中，每个组26包括六个紧固件元件头部，该组的每个头部与该组的任何其他头部相比更接近于该组的另外两个头部。如这些照片所示，给定产品的编织结构及其形成方法，每个组的六角形布置在数学上不精准。但是，与每组的一对前导紧固件元件头部和一对尾随紧固件元件头部(根据经线方向)相比，该组的中间那对紧固件元件头部在纬线方向上向外移位足以逼近六角形布置的量。在该示例中，纬线位移δx约为紧固件元件头部的横向宽度的一半。如图2b所示，其中实线圆圈表示一个六角形组的所有头部，虚线圆圈表示四个紧固件元件头部，它们与最近的两个实线头部一起形成相邻的组，在经线或纵向方向上测量的组的第一和第三排紧固件元件头部之间的间距sw约为2.5mm。

接下来参照图3，紧固件元件14从基片12的宽侧16延伸到约为1.8mm的高度“h”。织物基底22的相对侧带有粘合剂层30和由释放衬垫34覆盖的泡沫压敏胶粘剂(psa)32，用于将接触紧固件固定到支撑表面。如图4的照片所示，紧固件元件的杆部18成角度，使得在经线方向上每个杆部的上端部从杆部的下端部横向移位。杆部略微弯曲，但总体上它们从织物基底直着延伸到它们各自的头部。图4还示出了悬置头部20的总体形状，其可以表征为具有圆顶形上表面的四叶状(quadra-lobalwithdomeduppersurfaces)。图4还示出了杆部的歪斜或倾斜如何与所得到的头部的六角形布置相关联。最接近照片中心的六个头部形成一个六角形组26。

如图5所示，每个紧固件元件14是相邻的一对紧固件元件中的一个，该紧固件元件形成一段经线单丝25的相对端部，该段经线单丝例如通过绕一组纬纱36弯曲并将该组纬纱与相邻的纬纱组分开而编织到基底中。每个杆部相对于垂直方向以角θ立起。沿着杆部的纵向轴线测量的头部高度h1包括叶片约为0.6mm，不包括叶片约0.35mm(h2)。杆部的倾斜度是单丝特性、编织特点和加工参数的函数，其将在下面讨论。在该实例中，θ约为14度至20度，并且与编织间距和紧固件元件长度相结合，足以产生所需的六角形头部图案。

该杆部单丝是聚丙烯，并且具有有助于实现头部的叶片状构造的横截面形状。如图6所示，杆部18具有从中心毂延伸的四个等间隔的纵向凸缘38。每个凸缘的厚度tf约为0.1mm，并且在相对的凸缘端部之间测量的杆部的总宽度ws约为0.5mm。杆部的横截面积使得单丝具有1447dtex，或相当于直径为0.45mm的圆形截面。这种单丝可从瑞士埃门(emmen)的monosuisseag获得，零件号为stm2594。头部形成为使得每个叶片40形成在两个凸缘之间，如图7所示。

接下来参照图8，每个头部20具有光滑的上表面和四个大致等间隔的叶片40。所得到的头部的尺寸使得在产品的平面内，四个叶片大体配合在1.4mm直径的圆内。在平行于产品基部的平面内测量的被头部占据的平面面积平均约为1.17mm²，其范围约为1.1至1.2mm²。沿纬线方向测量的经线单丝之间的节距“p”约为2.5mm。产品的头部覆盖率(headcoverage)大体是头部覆盖的产品面积的比例，其在产品在使用过程中的任何显著劣化或改变之前确定。为了计算头部覆盖率，从上方观察紧固件产品的所选区域，该所选区域包括由至少五根经线单丝中的每根形成的至少30个紧固件元件。所选区域的边界被选择为使得，左/右和前导/尾随边界相对于紧固件元件的图案处于相似的位置。通过绘制紧固件元件头部的可见边缘以形成合理逼近头部轮廓的闭合多边形并测量被绘制的边缘内的面积，来测量每个紧固件元件头部在所选区域内的投影面积。头部覆盖率是每个紧固件元件头部的投影面积的总和除以所选区域的平面面积。对于该照片中所示的示例产品，通过该方法计算的头部覆盖率为50％或0.5。

如上所述的产品可用作自接合紧固件，如图9所示，其中两个相同的产品10配合以形成接合，该接合抵抗通过剥离或提起导致的分离，或在剪切下的移位。在该照片中，产品被对齐为使得，它们的经线方向都延伸跨过照片。例如，上部的产品的中间两个紧固件元件14是单根单丝起绒段的端部，下部的产品的最右边两个紧固件元件(照片右下方可以看到互连丝弯曲部的轮廓)也是如此。如图9和10所示，紧固件元件的头部20互锁以抵抗分离，在许多情况下，头部的叶片40彼此接合。头部的尺寸和间隔设置成使得，任何给定头部的接合倾向于通过两个经线方向相邻的紧固件元件中的每一个在两个相对侧发生。紧固件元件头部的圆顶形上表面有助于使紧固件元件横向移位，以允许接合，并且杆部的弯曲灵活性允许紧固件元件在接合时恢复，以便最大化接合的头部的有效重叠。由于紧固件元件头部的叶片状下侧的接合，实现了相当高的提起分离力阻力。

图9还示出了作为编织、稳定化和头部形成过程的结果，构成紧固件元件的经线单丝不会显著扭曲。在所示的八个紧固件元件的每一个中，每个单丝横截面的一个凸缘指向相机。该视图还示出了在每个织物基底22的非紧固侧上的粘合剂30，其有效地锚固单丝并使基底织物稳定，并且泡沫psa32永久地结合到该粘合剂。

当根据astmd5170-98和d5169-98测试时，图9和10所示的自接合紧固件产品的两个接合的、相同条带分别呈现2.0n/cm的剥离阻力和51n/cm²的剪切阻力。我们注意到，测试样品的剥离和剪切结果受成品本身刚度的影响，并且对于更具柔性的产品，剥离和剪切性能可以不同。此外，当根据下面描述的提起阻力测试方法测试时，被接合条带表现出44n/cm²的自接合提起阻力(self-engagedliftresistance)(selr)，其中，使紧固件元件互锁所需的峰值接合载荷仅为19n/cm²。

如图10a所示，在剥离模式中，紧固件产品的基部折曲或弯曲，在脱离接合点附近在紧固件元件头部之间打开间隔，与两个紧固件产品在分离期间保持大体平且平行的提起模式相比，其提供对脱离接合明显更低的阻力。在剥离中，互锁的紧固件元件头部叶片之间的离散接合逐渐分开。

现在参照图11，制造在此所述产品的过程包括：将经线底纱42a、42b和起绒单丝24解卷绕到水平织机46中，在那里，这种纱线和丝与纬线44编织，以形成通过起绒相互连接的双带48(如图12示意性所示)。为了制造上述带，将起绒单丝24保持在约135cn的张紧力，并将经线底纱保持在约100cn的张紧力。立刻在编织之后，双带通过固定炉50，在那里，单丝起绒纤维中的弯曲部被部分地退火。从那里，双带传送到分离站52，在分离站52，通过切断互连的起绒丝，上部带和下部带分开。然后将上部带和下部带分别缠绕以便后续处理。

固定炉50包括在双带上方和下方的被加热板，该双带连续地通过该炉。在带上方和下方的板的布置意味着带的背面(非起绒)侧通过板暴露于辐射加热，从而选择性地使每个带的背面侧上的起绒纤维的弯曲部退火。选择带的速度和炉的长度以提供所需的热暴露时间，以实现适当的退火量。对于上述例子，被加热的板是10cm长，双带以24cm/min的速度移动通过固定炉，导致约30秒的加热时间。已经发现，对于本例子中使用的如图所示编织到基底中的特定聚丙烯单丝纤维，在加热板表面处测量的固定炉的温度为135℃，提供所需的退火量，以产生在起绒切断之后导致六角形头部构造所需的杆部倾斜量。保持所有其他参数不变，更热或更长的退火过程将导致更直立的杆部，而更少的退火将导致更倾斜的杆部。仅部分退火还有助于保持起绒纤维中的一些韧性。

参照图12，在该例子中，对于75mm宽的双带，上部带和下部带的每个的经纱42a、42b包括268根167/1pes本色线，每个带的纬纱44包括237根0.17pes单丝黑色线，配对成双纱(twinyarn)。如上所述，绒毛由成形的聚丙烯单丝形成。对于75mm宽的带，其包括54根起绒线。编织以11.6梭/cm(picks/cm)进行，得到总厚度约为10mm的双带。

参照图13，使上部带54和下部带54互连的单丝纤维44被延伸穿过机器的热nicr刀片56切断。刀片被保持在约220-240℃的固定表面温度，以带的速度和通过带的物理分离施加到起绒丝上的张紧力，其足以在没有物理接触的情况下切断纤维，保持刀片没有聚合物残余物。更准确地说，随着绒毛接近刀片，每根起绒纤维的中间部分的聚合物熔化，在张紧力下切断纤维。立刻在切断之后，因为纤维端部的聚合物继续熔化，现在暴露的起绒纤维端部暴露于来自刀片侧表面的热，拉开距离(drawback)以形成如上述例子所示的头部。以64度的分离夹角α将带分离，已经发现，使用厚度bt为0.1mm且宽度bw为5-6mm的矩形刀片导致必要的流动特性，以产生叶片状的圆顶形紧固件元件头部。刀片的温度跨过带应尽可能保持一致，以产生一致的紧固件元件高度。在分离后，每个75mm的带沿两个2mm宽的无紧固件通道纵向分开，形成三个单独的25mm宽的紧固件带，每个紧固件带有1mm的织边。

接下来参照图14，编织带54的后续处理包括用聚氨酯熔融粘合剂(polyurethanebotmeltbinder)30涂覆带的非紧固侧，然后当聚氨酯保持发粘或熔融时，施加在psa上具有释放衬垫34的丙烯酸泡沫背衬32。该加工序列的运行速度可明显快于编织的运行速度，其例如为10m/min，其中背衬在聚氨酯施加处下游约15厘米处施加。聚氨酯涂层通过槽以300gsm的覆盖率和120℃的温度抵靠带背侧而没有显著压力地施加。涂层的粘度使得在聚氨酯完全凝固之前通过芯吸(wicking)发生进入到织物中的一些渗透，使织物基底的纤维彼此粘合并与起绒纤维粘合，但还没有达到在最终产品的紧固表面可见的程度。合适的涂层是sikamelt-9670lv，可从sikaautomotivegmbh获得。丙烯酸泡沫背衬提供垂直于紧固件带的一些柔度(compliance)，并且例如可以帮助减少通过紧固的振动和噪音传递。设想了其他背表面构造，例如使用足以随后将最终产品附连到支撑表面的工业聚氨酯热熔体。

可以在其他结构的紧固件产品中提供蘑菇型紧固件元件头部的类似六角形或蜂窝状布置。例如，图15和16示出了具有片状模制基部58的紧固件产品10’，模制杆部60按照阵列从该基部58延伸，使得在杆部的端部处的头部62形成与上述类似的六角形组。杆部和基部一起形成单个连续的树脂块，并且可以通过合适的辊成形方法形成，其例如美国专利no.4,775,310、5,845,375和5,781,969中所教导的那些。随后可以通过使在杆部的远端部处的树脂熔化和流动来形成头部，例如通过施加至杆部的端部的热或热和压力的组合。例如，如美国专利no.6,248,276所教导的，可以通过加热辊或在局部加热之后通过冷却辊使端部变平，或者如美国专利no.6,991,843(其全部内容通过引用在此并入)所教导的，通过分度的头部形成辊模制成所需的头部形状。

自接合提起阻力(selr)

为了测量自接合紧固件产品的selr，使用以下测试方法。首先，将待测产品在20℃(+/-2℃)和相对湿度为65％(+/-2％)的大气中预处理24小时。然后将产品切成5cm的段，并将两个段完全重叠并按压以使其在整个重叠区域上接合。除非另有说明，否则两个样品被布置成使得原始产品的同一纵向方向指向重叠段的同一端部(即，相对取向角为0°)。接合的产品段的被暴露的非紧固表面附连到拉伸试验机的相对表面(钳口)。例如，如果产品具有胶粘剂背衬，则可以使用背衬胶粘剂将接合的产品附连到相对表面。将接合的条带缓慢挤压至每厘米接合宽度的压力为80n，以确保完全接合，并保持15分钟以确保后表面与钳口的结合。然后在监测载荷的同时将钳口分开10mm，分离紧固件、并记录引起分离的峰值载荷。对五个不同的样品执行该过程，并将值平均。对于照片所示的产品，测得的selr为44n/cm²。

类似地，为了测量接合阻力或接合两个平行的紧固件条带所需的力，将钳口缓慢地放在一起直到发生重新接合，并且记录引起接合的峰值负载。对五个不同的样品执行该过程，并将值平均。对于照片所示的产品，测得的接合阻力为19n/cm²。因此，selr比接合阻力的两倍更多。应注意，在测量selr之后，通过使拉伸机器的方向反向并使分离的产品重新接合，可以立即测量接合阻力。

对于照片所示产品的selr和接合阻力，在样品之间的测量值具有约7n/cm²的标准偏差。

可以使用不同的重叠配置获得类似的测量。例如，可以通过以90°重叠的样品(即，一个接合条带的纵向方向垂直于另一条带的纵向方向)或者以180°重叠的样品(即，条带的共同纵向方向沿相反方向延伸)测量提起阻力。替换地，两个条带可以以不同的相对角重叠，例如45°(即，条带的共同纵向方向限定45°相对取向角)，以确定在不同相对取向制成的紧固件的提起阻力。对于并非0°和180°的样品取向，延伸长度的条带以期望的相对取向角重叠并接合，然后修剪这两个条带以仅留下重叠区域用于测试。对于照片所示的产品，在45°、90°和180°角时的提起阻力分别为47、33和43n/cm²，在那些取向时的接合阻力分别为14、13和18n/cm²。除非另有说明，否则我们提及的selr和接合阻力是在相对取向角为0°时的。

虽然已经出于说明目的描述了许多例子，但是前述描述并不旨在限制本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求的范围限定。在以下权利要求的范围内存在并将存在其他示例和修改。