ネット構造および製造方法
本発明は、フックアンドループファスナに用いる網状フックファスナーを含む押出し成形網状ウェブ、メッシュまたはネットに関する。ポリマーネットは、互いに角度をなした2組のストランドを含んでいる。第1組のストランドは、第1方向に延在する複数の配向(伸張により作成された分子配向)ストランドであり、通常、互いに平行で鎖状である。第2組のストランドは、第1組の配向ストランドの第1面のみに付加した複数の実質的に平行なストランドである。第1組の配向されたストランドは、形成ネットの厚さ方向に第1平面の断面積を占めている。前記第2組の配向されたストランドは、形成ネットの厚さ方向に第2平面の断面積を占めている。これらの第1および第2平面の断面領域は、実質的に相互に独立していて当接しているのが好ましい。ポリマーネットは、ダイプレートを通して熱可塑性樹脂を押出すことにより作成されるのが好ましい。ダイプレートは成形されてベースフィルム層およびベース層の表面から突出している離間したリッジまたはリブを形成する。ダイにより形成された離間したリッジまたはリブは、網状メッシュまたはネットを形成する第1組のストランドを形成する。第2組の交差ストランドは、リッジまたはリブに対して交差角度で、長さに沿って離間した位置でベース層を交差方向に切断することにより形成されて、不連続切断部を形成する。続いて、リッジの長手方向(リッジの方向または機械方向)の伸張によって、バッキングのこれらの切断部分が分離されて、切断部分が、網状メッシュまたはネットの第2組の離間したストランドを形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、フックアンドループファスナーの用いる網状フックファスナーを含む押出し成形された網状ウェブ、メッシュまたはネットに関する。
【背景技術】
【0002】
網状フック要素の形成方法は、米国特許第4,001,366号明細書に開示されており、後述する米国特許第4,894,060号明細書および同第4,056,593号明細書に開示されているのと同様の公知の方法によるフックの形成が記載されている。網状ウェブまたはメッシュ構造は、押出されたリブとベースに断続的にスリットを入れ(スキップスリット)、引っ張ってスキップスリット構造をメッシュへと膨張させることにより形成される。
【0003】
米国特許第5,891,549号明細書には、表面突出部を有するネットシートの形成方法が記載されている。ネットは主に、排水等の用途のスペーサ要素として用いる。ネットは、互いに直角に延在する平行な要素を有しており、ネット状構造をネットの雌型に直接押出すことを含む直接成形プロセスにより形成されるものと考えられる。
【0004】
フック形成のフィルム押出しプロセスは、例えば、米国特許第4,894,060号明細書および同第4,056,593号明細書に提案されており、フィルムバッキングにレールを形成することにより、フック要素の形成を行うものである。より典型的な方法である成形表面のキャビティの雌として形成されたフック要素の代わりに、基本的なフック断面は異型押出しダイにより形成される。ダイはフィルムバッキングとリブ構造を同時に押出す。個々のフック要素は、リブを交差方向に切断した後、押出しストリップをリブの方向に伸張することによりリブから形成されるのが好ましい。バッキングは伸びるが、切断リブ部分は実質的に変わらないままである。これによって、リブの個々の切断部分が、それぞれ、不連続フック要素を形成する伸び方向において他の部分から分離される。あるいは、同じタイプの押出しプロセスを用いて、リブ構造の部分をミリングして、不連続なフック要素を形成することができる。この異型押出しにより、基本的なフック断面またはプロフィールは、ダイ形状に制限されるだけであり、2方向に延在していて、成形表面から取り出すのにテーパの必要ないフックヘッド部を有するフックを形成することができる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明は、互いに角度をなす2組のストランドを含むポリマーネットに関する。第1組のストランドは、第1方向に延在する複数の配向(伸張により作成された分子配向)ストランドであり、通常、互いに平行で鎖状である。これらの第1組のストランドは、第1面と第2面と2つの側面とを有している。第2組のストランドは、第1組の配向ストランドの前記第1面のみに付加した複数の実質的に平行なストランドである。第2組のストランドはまた、第1面と第2面と2つの実質的に平行な側面とを有しており、前記第2組のストランドの第2面は第1組の配向ストランドに付加している。第1組の配向されたストランドは、形成ネットの厚さ方向に第1平面の断面積を占めている。前記第2組の配向されたストランドは、形成ネットの厚さ方向に第2平面の断面積を占めている。これらの第1および第2平面の断面領域は、実質的に相互に独立していて当接しているのが好ましい。ポリマーネットは、例えば、ここにその全体が参考文献として組み込まれる米国特許第3,266,113号明細書、同第3,557,413号明細書、同第4,001,366号明細書、同第4,056,593号明細書、同第4,189,809号明細書および同第4,894,060号明細書または同第6,209,177号明細書に記載されているようなフックファスナーの公知の製造方法に新規な要素を与えることによって作成されるのが好ましい。
【0006】
好ましい方法には、通常、ベースフィルム層およびベース層の表面から突出している離間したリッジまたはリブを形成するように成形されたダイプレートを通して熱可塑性樹脂を押出すことが含まれる。ダイにより形成された離間したリッジまたはリブは、網状メッシュまたはネットを形成する第1組のストランドを形成する。第2組の交差ストランドは、リッジまたはリブに対して交差角度で、長さに沿って離間した位置でベース層を交差方向に切断することにより形成されて、不連続な切断部を形成する。続いて、リッジの長手方向(リッジの方向または機械方向)の伸張によって、バッキングのこれらの切断部分が分離されて、切断部分が、網状メッシュまたはネットの第2組の離間したストランドを形成する。伸張によってまた、強度および可撓性を増大しながらリッジが配向される。
【0007】
好ましい方法において、ベースフィルム層およびベース層の両表面から突出している離間したリッジ、リブまたはフック要素を形成するようにダイプレートが成形される。任意の第2組のリッジは、通常、製造される所望の不連続突出部、好ましくは、フック部材の断面形状を形成する。初期のフック部材厚さは、長さに沿って間隔をあけて配置されたこれらの第2リッジおよびベースを交差方向に切断して、リッジを備えたベースの不連続な切断部分を形成することにより形成される。続いて、バッキング層の長手方向(機械方向のリッジの方向)の伸張によって、これらの不連続な切断部が分離されて、切断部分が、第2組の押出されたリッジの断面形状と同一の断面形状を有する突出部またはフック部材を有する第2組の離間したストランドを形成する。
【0008】
添付の図面を参照して、本発明をさらに説明する。いくつかの図面において、同じ参照番号は同じ部分を参照している。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
図4のような網状メッシュまたはネットを形成する第1実施形態の方法の概略を図1に示す。一般に、この方法には、熱可塑性樹脂の図2に示すストリップ1のようなストリップ50を、例えば、電子放電機械加工により切断された開口部を有するダイ52を通して押出し機51から押出して、ベース3と、所定の断面形状を有するベース層3の少なくとも一表面5から突出している細長い離間したリブ2を備えたストリップ50を形成することが含まれる。所望であれば、第2組のリッジまたはリブをベース層3の第2表面4に提供することができる。第2組のリッジは、所望のフック部分または部材を含む任意の所定の形状を有することができる。ストリップ50を、冷却液体(例えば、水)を充填した冷却タンク56を通してローラ55周囲で引っ張り、その後、ベース層3を、カッター58により長さに沿って離間した位置7で交差方向にスリットを入れる、または切断して、ベース層3の不連続部分6を形成する。切断線間の距離は、図4に示すように、形成されるストランド部分9の所望の幅11に略相当する。切断部7は、リブ2の長さ方向伸張部から所望の角度、通常は90°〜30°とすることができる。任意で、ストリップを切断の前に伸張して、さらに分子配向をベース層3またはリブ2を形成するポリマーに与え、リッジまたはリブ2のサイズまたはベース層厚さ12を減じ、ベース層3にスリットを入れることにより形成されたストランド9のサイズも減じることができる。カッター58は、往復運動または回転刃、レーザーまたはウォータジェットのような従来の手段を用いて切断することができるが、好ましくは、リブ2の長手方向伸張部に対して約60〜90度の角度で配向された刃を用いて切断するのが好ましい。
【0010】
図1のダイ52は、ベース層、および同じ熱可塑性樹脂で形成された第1および任意で第2組のリブを備えた単一層ストリップを形成するために、単一層ダイとすることができる。あるいは、ダイ52は多層ダイとすることができ、ベース層、第1組のリブおよび任意の第2組のリブをそれぞれ、別個の熱可塑性樹脂で形成する、かつ/またはベース層またはリブ層の組を熱可塑性樹脂の多層で形成できる。
【0011】
ベース層3を切断した後、ストリップ50のリッジまたはリブ2を、1.5の伸張比、好ましくは少なくとも約3.0の伸張比で、好ましくは、異なる表面速度で駆動される第1対のニップローラ60および61と第2対のニップローラ62および63の間で長手方向に伸張する。これにより、第1組の配向ストランド8が形成される。任意で、ストリップ50はまた交差方向に伸張して、ストランド9を長さ方向伸張部において配向することもできる。この方法は、本発明の全ての実施形態に適用される。ローラ61は、伸張する前に加熱してベース3を加熱するのが好ましく、ローラ62は、好ましくは、冷却して伸張したベース3を安定化させる。伸張によって、ベース層3の切断部分6間に空間13が生じ、これが完成したネット10の第2組のストランド8となる。
【0012】
形成されたフック部材が存在する場合には、好ましくは非接触熱源64により熱処理することができる。加熱温度および時間は、少なくともヘッド部分の収縮または厚さが5〜90パーセント減少するようなものを選択しなければならない。加熱は、放射、ホットエア、火炎、UV、マイクロ波、超音波または焦点IR熱ランプをはじめとする非接触熱源を用いて成されるのが好ましい。この熱処理は、形成フック部分を含む全ストリップにわたって、またはストリップの一部またはゾーンのみに行うことができる。あるいは、ストリップの異なる部分をこれより多いまたは少ない程度の処理で熱処理することができる。このやり方で、異なる形状のリブ異型を押出すことを必要とすることなく、異なるレベルの性能の領域を含む単一ストリップフックを得ることができる。この熱処理によって、フックストリップの領域を超えて連続的に、または傾斜を付けてフック要素を変更することができる。このやり方で、フック要素はフック部材の定義された領域を超えて連続的に異なる。さらに、フック密度は、実質的に同じフィルムバッキングキャリパまたは厚さ(例えば、50〜500ミクロン)で結合した異なる領域において同じにすることができる。フックストリップが、後の熱処理により生じるフックの形状の差にも関らず、全ての領域において同じ秤量およびフック要素およびバッキングを形成する同じ相対量の材料を有するよう、キャリパは容易に同じにすることができる。差動式熱処理は、異なる列に沿って行ったり、異なる列にわたって行ったりすることができ、異なるフック厚さを有するフックのような異なる種類のフックを、機械方向またはフックストリップの長手方向に単一または複数の列において得ることができる。熱処理は、フック要素の作成後いつでも実施可能であり、基本的なフック要素製造プロセスを修正することを必要とせずに、カスタマイズ化された性能を作成することができる。
【0013】
図5は、本発明に従って製造できる例証のポリマーメッシュフックファスナー部分であり、参照番号14で示されている。メッシュフックネットは、概ね平行な上部主面23と下部主面22とを有するストランド20と、ストランド20の少なくとも上部表面23から突出している多数の離間したフック部材21とを含んでいる。ストランド20は、引裂き抵抗性または補強に望ましいように平らな表面または表面特徴を有することができる。ストランド20は、リブ8の切断部および伸張部により互いに分離されている。図6aおよび6bに最もよく示されているように、フック部材21はそれぞれ、ストランド20の一端に付加し、好ましくは、ストランド20の連結部でのフックの固定および破断強度を増大するためにストランド20に向かって広がるテーパ部分16を有するステム部分15と、ストランド20の逆のステム部分15の端部にヘッド部分17とを含んでいる。ヘッド部分17の側部34は、対向する2つの側でステム部分15の側部35と面一とすることができる。ヘッド部分17は、一または両側部38にステム部分15を通って突出しているフック係合部分またはアーム36、37を有している。図6aおよび6bに示すフック部材は、ステム部分15の逆に丸面18を有することができる。図示したヘッド部分17はまた、ステム部分15と、ストランド20覆って突出しているヘッド部分17の表面の間に、連結部で交差方向に円筒凹表面部分19も有している。
【0014】
図6aおよび6bに、寸法が寸法矢印間の参照番号により示されている、小さなフック部材21の単一の代表例が示されている。高さ寸法は30である。ステムおよびヘッド部分15および17は、図示通り同じ厚さ寸法25を有しており、ヘッド部分17は幅寸法27およびアーム垂下24を有している。ステム部分は、ストランド20にフレア16を付ける前ベースに幅寸法26を有している。図示した厚さは、直線形状フックについてであり、その他の形状については、厚さは、2つの対向側部34または35の間の最短距離として測定することができる。同様に、幅寸法は、2つの対向側部間の最短距離として測定することができる。
【0015】
図7および8に、本発明の方法に従って形成可能なフック部材の代替実施形態において、フック部材に用いられる多くの代替形状のうちの2つを示す。
【0016】
図7に示すフック部材45は、ヘッド部分46がステム部分47から対向側部へ遠くに突出していて、ループファスナー部分でループと係合または切断できるよう容易に曲げられるよう概ね均一な厚さであるという点で図5のフック部材21と異なる。
【0017】
図8に示すフック部材60は、ヘッド部分61がステム部分62の一側部のみから突出していて、ヘッド部分61が突出する方向に向かって剥がすときよりもヘッド部分61が突出する方向から離れて剥がれるときに大きな剥離力を与えるという点で図5のフック部材21と異なる。
【0018】
これらのフック形状の全てについて、フック形状および寸法は、少なくともフック要素の熱処理による次のような形成により変更することができる。特に、熱処理は、リブの押出しの結果フックにおける分子配向を弛緩することにより、押出されたリブの方向にフック幅を収縮させる傾向がある。この場合、フックの幅は、フックが突出するストランドの幅より小さくすることができる。
【0019】
本発明のネットを作成できる好適な非弾性ポリマー材料としては、ポリオレフィン、例えば、ポリプロピレンやポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル、これらのコポリマーおよびブレンドを含む熱可塑性樹脂が挙げられる。好ましくは、樹脂はポリプロピレン、ポリエチレン、ポリプロピレン−ポリエチレンコポリマーまたはこれらのブレンドである。
【0020】
ネットはまた、ここに参考文献として実質的に組み込まれる米国特許第5,501,675号明細書、同第5,462,708号明細書、同第5,354,597号明細書および同第5,344,691号明細書に開示されているような多層構造とすることができる。これらの参考文献は、少なくとも1枚の弾性層と、1枚または2枚のいずれかの比較的非弾性層である、多層または共押出しエラストマーラミネートの様々な形態を教示している。多層ネットはまた、これらの公知の多層共押出し技術を利用して、任意の組み合わせで2枚以上の弾性層または2枚以上の非弾性層で形成することもできる。
【0021】
非弾性層は、半結晶またはアモルファスポリマーまたはブレンドで形成するのが好ましい。非弾性層は、主に、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリエチレン−ポリプロピレンコポリマーのようなポリマーで形成されたポリオレフィンとすることができる。
【0022】
フィルムへと押出し可能なエラストマー材料としては、ABAブロックコポリマー、ポリウレタン、ポリオレフィンエラストマー、ポリウレタンエラストマー、EPDMエラストマー、メタロセンポリオレフィンエラストマー、ポリアミドエラストマー、エチレン酢酸ビニルエラストマー、ポリエステルエラストマー等が挙げられる。ABAブロックコポリマーエラストマーは、通常、Aブロックがポリビニルアレーン、好ましくはポリスチレンで、Bブロックが共役ジエン、特に、低級アルキレンジエンであるものである。Aブロックは、通常、主に、ブロック分子量分布が4,000〜50,000のモノアルキレンアレーン、好ましくはスチレン部分、最も好ましくはスチレンから形成されている。Bブロックは、通常、主に、共役ジエンから形成されており、平均分子量は約5,000〜500,000である。Bブロックモノマーはさらに水素化したり官能性付与することができる。AおよびBブロックは、従来、鎖状、放射状または星型構成で構成されているが、特に、ブロックコポリマーが少なくとも1つのAブロックと1つのBブロックを含有しているが、同一または異っていてもよい多数のAおよび/またはBブロックを含有しているのが好ましい。このタイプの代表的なブロックコポリマーは、Aブロックが同一であっても異なっていてもよい鎖状ABAブロックコポリマーまたは主にA末端ブロックを有するマルチ−ブロック(4つ以上のブロックを有するブロックコポリマー)コポリマーである。これらのマルチ−ブロックコポリマーはまた、ある比率のABジブロックコポリマーも含むことができる。ABジブロックコポリマーは、より粘着性のエラストマーフィルム層を形成する傾向がある。その他のエラストマーは、弾性フィルム材料のエラストマー特性に悪影響を及ぼさなければ、ブロックコポリマーエラストマーとブレンドすることができる。ブロックは、アルファメチルスチレン、t−ブチル−スチレンおよびその他の主に、アルキル化スチレン、およびこれらの混合物およびコポリマーから形成することもできる。Bブロックは、通常、イソプレン、1,3−ブタジエンまたはエチレン−ブチレンモノマーから形成することができるが、好ましくは、イソプレンまたは1,3−ブタジエンである。
【0023】
押出されたフックネットを図10に示す。これにより、ネットの両面にフックファスニング要素が得られる。通常、図10に示すフックネットでは、前駆体フィルムは、各組のリブが形成されるフック部分または部材の断面形状を有するベース層の両表面から突出している細長い離間したリブを有している。一面のリブには、長さに沿って間隔を開けた位置で部分的に交差方向にスリットが入っている。他面の全リブおよびベース層は、図5の実施形態のように完全に切断される。部分切断リブを長手方向に細長くしたり伸張すると、図5の実施形態のように、フック要素72および配向リブ78を形成する。長手方向伸張と同時に、切断ベース層およびその他の組のリブは、交差ストランド70およびフック要素71をストランド70に形成する。
【0024】
図9に、第2リブ81が側断面でフックの形態にない実施形態80を示す。これは、第2ストランド89上に形成されるステムとなり、これは、その内容がここに参考文献として組み込まれる米国特許第6,368,097号明細書および同第6,132,660号明細書に記載された方法による等してフック要素へと後に形成可能である。
【0025】
図11の押出されたネット前駆体は、ベース層103がある熱可塑組成樹脂で形成され、リブまたはリッジ102の組が第2熱可塑性樹脂で形成された多層実施形態の一例である。離間した切断部107は、不連続部分106を形成する。リブまたはリッジ102が弾性樹脂材料またはブレンドの場合には、長手方向伸張を行うと、少なくとも長手方向に弾性の弾性フィルムが得られ、張力をかけると、ストランド部分109を形成する部分106を備えた、図12に示すように細長く断面が減少する弾性リブ102が得られる。ストランド部分は、弾性ストランドを付加し、互いに離間させたままとする。部分106が非弾性の場合には、ネットは交差方向に非弾性となる。任意で、これらの離間した非弾性部分106またはストランド109が伸張および永久変形して、より開放型のネットを形成し、さらに弾性リブ102を分離することができる。ベース層103が弾性層であり、リブまたはリッジ102が非弾性の場合には、図11の構造は、交差方向に弾性となり、不連続部分106は、張力をかけると、開放型ネットを形成するべく伸張すると狭くなり、張力を外すと図11のフィルム状に戻り、閉鎖または部分閉鎖型ネットが形成される。リッジ102が非弾性で図2〜4の実施形態のように長手方向に伸張すると、図12に示す永久弾性ネットが形成される。この場合、開放型ネット110は、交差方向弾性ストランド109を有するように形成される。
【0026】
図13は、多層で形成された図10の実施形態の一例である。ベース層が弾性の場合には、そこから形成されたストランド70は、弾性であり、交差方向に弾性の弾性フック構造が形成される。あるいは、フック要素71は弾性とすることができる。
【0027】
多層実施形態は全て、複数の層を用いて、軟性、剛性、弾性、曲げ性、剛性等といった特定の機能特性をネットまたはフックネットの一方向または両方向に与えることができる。
【0028】
図5および10に示すような本発明の押出しフックネットは、非常に通気性があり、少なくとも配向ストランド8または78の方向に寸法安定性がある。長手方向寸法安定性とは、張力をかけないとき、および中程度の張力をかけたときに、ネットが本質的に同じ寸法であることを意味する。さらに、本発明はまた、交差ストランドが配向ストランドに対して実質的に直角である場合は特に、ベース層から切断された交差ストランドの方向においても寸法安定性がある。これらの交差ストランドをまた配向して、可撓性および寸法安定性を増大しつつ、機械強度を増大し、秤量を減じることもできる。特に好ましい用途において、材料は自身に自己係合し、通気性および自己係合製が重要な結束ストラップのようなの結束材料、野菜のラップ等の用途として非常に低コストで非常に機能性がある。押出しフックネットは、特に、使用者に馴染んで通気性を与える係合材料を有するのが望ましい、ヘッドバンド、おむつ、失禁用ブリーフ、女性用衛生物品等のような使い捨て衣類用途に用いることができる。これらおよびその他の用途において、フックネットはまた、接着剤ラミネーション、熱または圧力溶接のような従来の技術により、繊維状ウェブ(例えば、不織繊維状網またはステッチボンド繊維状材料)、フィルムまたは三次元構造のような他の構造にラミネートすることもできる。
【0029】
試験方法
135度剥離試験
135度剥離試験を用いて、メカニカルファスナーフック材料試料をループファスナー材料試料から剥がすのに必要な力の量を測定した。5.1cm×12.7cmのループ試験材料片を、両面接着テープを用いて5.1cm×12.7cmの鋼パネルに固定した。ループ材料を、ループ材料の交差方向がパネルの長手寸法に平行になるようにパネルに置いた。試験する1.9cm×2.5cmのメカニカルファスナーストリップを、ウェブの機械方向が長手寸法となるように切断した。幅2.5cmの紙リーダをフックストリップの一端の平滑な側に取り付けた。フックストリップをループの中央に配置して、ストリップとループ材料間が1.9cm×2.5cmの接触面積となるようにし、ストリップの前縁をパネルの長さに沿わせた。ストリップとループ材料ラミネートを、1分当たり約30.5cmのレートで1000グラムのローラを用いて手で各方向に2回巻いた。試料を135度の剥離ジグに配置した。ジグをインストロン(Instron)(登録商標)型番1122引張り試験機の下部ジョーに取り付けた。紙リーダーの自由端を引っ張り試験機の上部ジョーに取り付けた。1分当たり30.5cmのクロスヘッド速度および1分当たり50.8cmチャート速度に設定されたチャートレコーダを用いて、フックストリップを135度の一定角度でループ材料から剥がしながら剥離力を記録した。4つの最大ピークの平均をグラムで記録した。メカニカルファスナーストリップをループ材料から除去するのに必要な力をグラム/2.54cm−幅で記録した。最低10回の試験を実施し、各フックとループの組み合わせを平均した。
【0030】
2つの異なるループ材料を用いてメカニカルファスナーフック材料の性能を測定した。ループ材料「A」は、米国特許第5,616,394号明細書の実施例1に記載されたようにして作成された、3M社(3M Company)よりKN−1971として入手可能な不織ループである。ループ材料「B」は、米国特許第5,605,729号明細書の実施例1に記載されたようにして作成された、3M社(3M Company)よりXML−01−160として入手可能な編ループである。「新たな」材料を露出するために巻き戻し、数回回転して廃棄した後、材料の供給ロールからループ試験材料を得た。このようにして得られたループ試験材料は、比較的圧縮された状態で、ループに大きなリロフティングが生じる前に剥離試験に即時に用いた。
【0031】
動的剪断
動的剪断試験を用いて、メカニカルファスナーフック材料試料をループファスナー材料試料から剪断するのに必要な力の量を測定した。2.5cm×7.5cmのループ試料を、フックの機械方向である短方向に切断した。このループ試料のループの裏側を3Mストラッピングテープで補強した。1.25cm×2.5cmのフック試料も作成した。長寸法はフックの機械方向である。この試料を、幅2.5cm×長さ7.5cmの3Mストラッピングテープのタブの端部にラミネートした。ストラッピングテープをフックなしで端部で自身に二重に重ね、接着剤をカバーした。フックを、長いタブ方向を互いに平行にしてループの中央に配置し、ループタブが第1端部を越えて延在し、フックタブが第2端部を越えて延在するようにした。フックを手により5kgのロールダウンで上下に5回反復することによりロールダウンした。組み立てたタブをインストロン(Instron)型番1122引張り試験機のジョーに配置した。フックタブを上部ジョーに配置し、ループタブを下部ジョーに配置した。1分当たり30.5cmのクロスヘッド速度および1分当たり50.8cmチャート速度に設定されたチャートレコーダを用いて、フックストリップを180度の一定角度でループ材料から剥がしながら剥離力を記録した。最大負荷をグラムで記録した。メカニカルファスナーストリップをループ材料から剪断するのに必要な力をグラム/2.54cm−幅で記録した。最低10回の試験を実施し、各フックとループの組み合わせを平均した。
【0032】
フック寸法
倍率約25倍のズームレンズを備えたライカ(Leica)顕微鏡を用いてフック材料の寸法を測定した。試料をx−y可動ステージに置き、ステージを最も近いミクロンまで動かすことにより測定した。最低3回繰り返し、各寸法について平均した。図6aおよび6bに示した実施例のフックを参照すると、フック幅は距離27、フック高さは距離30、アーム垂下は距離24およびフック厚さは距離25により示されている。本発明のフック材料の寸法を下記の表1に示す。
【実施例】
【0033】
実施例1
図1に示すのと同様の装置を用いてメッシュフックネットを作成した。ポリプロピレン/ポリエチレンインパクトコポリマー(SRC7−644、1.5MFI、ダウケミカル(Dow Chemical))を、175℃−230℃−230℃のバレル温度プロフィールおよびダイ温度約230℃を用いて6.35cmの単軸押出し機(24:1 L/D)で押出した。押出し物を、放電加工により開口切断部を有するダイを通して垂直下方に押出し、図6aに示したのと同様の押出しプロフィールウェブを作成した。以下、これを前駆体ウェブと呼ぶ。上部リブのクロスウェブ間隔は1cm当たり7.3であった。ダイにより成形した後、押出し物を水タンク内で6.1メートル/分の速度で、水を約10℃に維持しながら冷却した。ウェブを切断ステーションに進め、上部リブおよびベース層(下部リブではなく)を、ウェブの交差方向から測定して23度の角度で交差方向に切断した。切断の間隔は305ミクロンであった。上部リブおよびベース層を切断した後、網状ウェブを第1対のニップロールと第2対のニップロール間で約3対1の伸張比で長手方向に伸張して、約8.5フック/cmまで個々のフック要素をさらに分離して、図5に示すのと同様のフックネットを作成した。ベース層の厚さは219ミクロンであった。第1対のニップロールの上部ロールを143℃まで加熱して、伸張前にウェブを軟化した。第2対のニップロールを約10℃まで冷却した。
【0034】
実施例2
実施例1のネットに、加熱支持ロールおよび曲線穿孔金属板により画定されるギャップを通して7.3メートル/分でネットを通過させることにより、ネットのフック側に非接触熱処理を施した。孔は直径約0.6cm、互いに約3.0cm離間していた。ネットを46cmの放射距離にわたって処理した。15kWの電気ヒータにより温度約185℃の温度のホットエアを、金属プレートの孔を通して約3350メートル/分の速度でウェブのフック側に吹き付けた。フックは穿孔プレートから約2.5cmであった。ウェブの平滑なベースフィルム側を約149℃に維持した加熱ロール上に支持した。熱処理後、52℃に維持された冷却ロールにウェブを通過させることによりウェブを冷却した。
【0035】
実施例3
実施例1の前駆体ウェブを、チャンバ温度150℃を用いてカロ(Karo)IVパンタグラフフィルム伸張器(ブルックナー社(Bruchner Gmbh))で二軸伸張した。ウェブを1分間150℃で予熱し、同時に、0.67秒機械方向(MD)の間隔、および60秒交差方向(CD)の間隔で機械方向(MD)に3倍、交差方向(CD)に2.8倍伸張した。
【0036】
実施例4
ベース層の厚さが150ミクロンであった以外は実施例1と同様にしてウェブを作成した。
【0037】
【表1】
【0038】
【表2】
【0039】
実施例5
交差方向に弾性のフックネットを例証するために、共押出しプロセスを用いて上部フックリブ層、中央バッキング層および下部レール層からなる3層構造を作成した以外は実施例1と同様にして、メカニカルファスナフックウェブを作成した。上部および下部層は、ポリプロピレン/ポリエチレンインパクトコポリマー(7523、4.0MFI、オランダ、ホーフドルプのバセルポリオレフィンカンパニー(Basell Polyolefins Company,Hoofddorp,Netherlands))で作成した。中央バッキング層は、鎖状スチレン−イソプレン−スチレンブロックコポリマー(ベクター(VECTOR)4211、テキサス州ヒューストンのデクスコポリマー(Dexco Polymers,Houston,TX))で作成した。6.35cmの単軸押出し機を用いて、上部フックリブ層に7523コポリマーを供給し、3.18cmの単軸押出し機を用いて下部レール層に7523コポリマーを供給した。3.81cmの単軸押出し機を用いて中央バッキング層に4211エラストマーを供給した。3つの押出し機全てのバレル温度プロフィールは、フィードゾーンの215℃からバレルの端部での漸増する238℃まで略同じであった。3つの押出し機の溶融ストリームを、7523コポリマーをAおよびC層に、4211エラストマーをB層に分配するよう構成されたABC3層共押出しフィードブロック(テキサス州オレンジのクローレン社(Cloeren Co.,Orange,TX))に供給した。フィードブロックを、図14に示すのと同様のプロフィールダイプレート120を備えた36cmのダイに装着した。フィードブロックおよびダイを238℃に維持した。ダイプレートにより成形した後、押出し物を水タンク内で3.35メートル/分の速度で、水を約44℃〜46℃に維持しながら冷却した。ウェブを空気乾燥し、ロールへと集めた。中央バッキング層の平均厚さは229ミクロンであった。上部層にあるリブの平均高さは246ミクロンであった。下部層にあるレールの平均高さは271ミクロンであった。ウェブ材料のロールを巻き戻し、切断ステーションに進め、そこで上部層リブおよび中央バッキング層(下部レール層ではなく)を、ウェブの交差方向から測定して23度の角度で交差方向に切断した。切断の間隔は305ミクロンであった。リブを切断した後、ウェブの下部レール層を第1対のニップロールと第2対のニップロール間で約3対1の伸張比で長手方向に伸張して、約22フック/cmまで個々のフック要素をさらに分離した。第1対のニップロールの上部ロールを116℃まで加熱して伸張前にウェブを軟化した。1センチメートル当たり約9列のリブまたは切断フックが得られた。伸張後の下部レール層の厚さは約246ミクロンであった。フックの上部近傍で測定した個々のフック要素の幅は、ウェブの交差方向で測定したところ約310ミクロンであった。切断および伸張前の前駆体ウェブの構造要素および切断および伸張したウェブの寸法のいくつかを下記の表3に示す。ウェブの斜視図を図5に示す。個々のフック要素の前面および側面図を図6aおよび6bにそれぞれ示す。フックネットは、交差方向における連続弾性ストランドのために交差方向に弾性であり、機械方向における連続非弾性ストランドのために機械方向に強固で非弾性であった。
【0040】
【表3】
【図面の簡単な説明】
【0041】
【図1】図2〜4に示すようなネットの製造方法の概略を示す。
【図2】図4のネットを製造するのに用いる前駆体フィルムの斜視図である。
【図3】本発明による第1実施形態のネット切断前駆体フィルムの斜視図である。
【図4】本発明による第1実施形態のネットの斜視図である。
【図5】フック要素を有する本発明による第2実施形態のネットの斜視図である。
【図6a】図5のメッシュフックネットのフック部材のようなフック部材の拡大部分側面図である。
【図6b】図5のメッシュフックネットのフック部材のようなフック部材の端面図である。
【図7】本発明により製造可能な代替実施形態のフック部分の拡大部分断面図である。
【図8】本発明により製造可能な代替実施形態のフック部分の拡大部分断面図である。
【図9】本発明による他のネットの斜視図である。
【図10】フック要素を有する本発明による他のネットの斜視図である。
【図11】多数の層を有する本発明による他のネット前駆体フィルムの斜視図である。
【図12】ネットへと形成された図11の実施形態のフィルムの斜視図である。
【図13】多数のフィルム層を備えたフック要素を有する本発明による他のネットの斜視図である。
【図14】ダイプレートの断面図である。
【技術分野】
【0001】
本発明は、フックアンドループファスナーの用いる網状フックファスナーを含む押出し成形された網状ウェブ、メッシュまたはネットに関する。
【背景技術】
【0002】
網状フック要素の形成方法は、米国特許第4,001,366号明細書に開示されており、後述する米国特許第4,894,060号明細書および同第4,056,593号明細書に開示されているのと同様の公知の方法によるフックの形成が記載されている。網状ウェブまたはメッシュ構造は、押出されたリブとベースに断続的にスリットを入れ(スキップスリット)、引っ張ってスキップスリット構造をメッシュへと膨張させることにより形成される。
【0003】
米国特許第5,891,549号明細書には、表面突出部を有するネットシートの形成方法が記載されている。ネットは主に、排水等の用途のスペーサ要素として用いる。ネットは、互いに直角に延在する平行な要素を有しており、ネット状構造をネットの雌型に直接押出すことを含む直接成形プロセスにより形成されるものと考えられる。
【0004】
フック形成のフィルム押出しプロセスは、例えば、米国特許第4,894,060号明細書および同第4,056,593号明細書に提案されており、フィルムバッキングにレールを形成することにより、フック要素の形成を行うものである。より典型的な方法である成形表面のキャビティの雌として形成されたフック要素の代わりに、基本的なフック断面は異型押出しダイにより形成される。ダイはフィルムバッキングとリブ構造を同時に押出す。個々のフック要素は、リブを交差方向に切断した後、押出しストリップをリブの方向に伸張することによりリブから形成されるのが好ましい。バッキングは伸びるが、切断リブ部分は実質的に変わらないままである。これによって、リブの個々の切断部分が、それぞれ、不連続フック要素を形成する伸び方向において他の部分から分離される。あるいは、同じタイプの押出しプロセスを用いて、リブ構造の部分をミリングして、不連続なフック要素を形成することができる。この異型押出しにより、基本的なフック断面またはプロフィールは、ダイ形状に制限されるだけであり、2方向に延在していて、成形表面から取り出すのにテーパの必要ないフックヘッド部を有するフックを形成することができる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明は、互いに角度をなす2組のストランドを含むポリマーネットに関する。第1組のストランドは、第1方向に延在する複数の配向(伸張により作成された分子配向)ストランドであり、通常、互いに平行で鎖状である。これらの第1組のストランドは、第1面と第2面と2つの側面とを有している。第2組のストランドは、第1組の配向ストランドの前記第1面のみに付加した複数の実質的に平行なストランドである。第2組のストランドはまた、第1面と第2面と2つの実質的に平行な側面とを有しており、前記第2組のストランドの第2面は第1組の配向ストランドに付加している。第1組の配向されたストランドは、形成ネットの厚さ方向に第1平面の断面積を占めている。前記第2組の配向されたストランドは、形成ネットの厚さ方向に第2平面の断面積を占めている。これらの第1および第2平面の断面領域は、実質的に相互に独立していて当接しているのが好ましい。ポリマーネットは、例えば、ここにその全体が参考文献として組み込まれる米国特許第3,266,113号明細書、同第3,557,413号明細書、同第4,001,366号明細書、同第4,056,593号明細書、同第4,189,809号明細書および同第4,894,060号明細書または同第6,209,177号明細書に記載されているようなフックファスナーの公知の製造方法に新規な要素を与えることによって作成されるのが好ましい。
【0006】
好ましい方法には、通常、ベースフィルム層およびベース層の表面から突出している離間したリッジまたはリブを形成するように成形されたダイプレートを通して熱可塑性樹脂を押出すことが含まれる。ダイにより形成された離間したリッジまたはリブは、網状メッシュまたはネットを形成する第1組のストランドを形成する。第2組の交差ストランドは、リッジまたはリブに対して交差角度で、長さに沿って離間した位置でベース層を交差方向に切断することにより形成されて、不連続な切断部を形成する。続いて、リッジの長手方向(リッジの方向または機械方向)の伸張によって、バッキングのこれらの切断部分が分離されて、切断部分が、網状メッシュまたはネットの第2組の離間したストランドを形成する。伸張によってまた、強度および可撓性を増大しながらリッジが配向される。
【0007】
好ましい方法において、ベースフィルム層およびベース層の両表面から突出している離間したリッジ、リブまたはフック要素を形成するようにダイプレートが成形される。任意の第2組のリッジは、通常、製造される所望の不連続突出部、好ましくは、フック部材の断面形状を形成する。初期のフック部材厚さは、長さに沿って間隔をあけて配置されたこれらの第2リッジおよびベースを交差方向に切断して、リッジを備えたベースの不連続な切断部分を形成することにより形成される。続いて、バッキング層の長手方向(機械方向のリッジの方向)の伸張によって、これらの不連続な切断部が分離されて、切断部分が、第2組の押出されたリッジの断面形状と同一の断面形状を有する突出部またはフック部材を有する第2組の離間したストランドを形成する。
【0008】
添付の図面を参照して、本発明をさらに説明する。いくつかの図面において、同じ参照番号は同じ部分を参照している。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
図4のような網状メッシュまたはネットを形成する第1実施形態の方法の概略を図1に示す。一般に、この方法には、熱可塑性樹脂の図2に示すストリップ1のようなストリップ50を、例えば、電子放電機械加工により切断された開口部を有するダイ52を通して押出し機51から押出して、ベース3と、所定の断面形状を有するベース層3の少なくとも一表面5から突出している細長い離間したリブ2を備えたストリップ50を形成することが含まれる。所望であれば、第2組のリッジまたはリブをベース層3の第2表面4に提供することができる。第2組のリッジは、所望のフック部分または部材を含む任意の所定の形状を有することができる。ストリップ50を、冷却液体(例えば、水)を充填した冷却タンク56を通してローラ55周囲で引っ張り、その後、ベース層3を、カッター58により長さに沿って離間した位置7で交差方向にスリットを入れる、または切断して、ベース層3の不連続部分6を形成する。切断線間の距離は、図4に示すように、形成されるストランド部分9の所望の幅11に略相当する。切断部7は、リブ2の長さ方向伸張部から所望の角度、通常は90°〜30°とすることができる。任意で、ストリップを切断の前に伸張して、さらに分子配向をベース層3またはリブ2を形成するポリマーに与え、リッジまたはリブ2のサイズまたはベース層厚さ12を減じ、ベース層3にスリットを入れることにより形成されたストランド9のサイズも減じることができる。カッター58は、往復運動または回転刃、レーザーまたはウォータジェットのような従来の手段を用いて切断することができるが、好ましくは、リブ2の長手方向伸張部に対して約60〜90度の角度で配向された刃を用いて切断するのが好ましい。
【0010】
図1のダイ52は、ベース層、および同じ熱可塑性樹脂で形成された第1および任意で第2組のリブを備えた単一層ストリップを形成するために、単一層ダイとすることができる。あるいは、ダイ52は多層ダイとすることができ、ベース層、第1組のリブおよび任意の第2組のリブをそれぞれ、別個の熱可塑性樹脂で形成する、かつ/またはベース層またはリブ層の組を熱可塑性樹脂の多層で形成できる。
【0011】
ベース層3を切断した後、ストリップ50のリッジまたはリブ2を、1.5の伸張比、好ましくは少なくとも約3.0の伸張比で、好ましくは、異なる表面速度で駆動される第1対のニップローラ60および61と第2対のニップローラ62および63の間で長手方向に伸張する。これにより、第1組の配向ストランド8が形成される。任意で、ストリップ50はまた交差方向に伸張して、ストランド9を長さ方向伸張部において配向することもできる。この方法は、本発明の全ての実施形態に適用される。ローラ61は、伸張する前に加熱してベース3を加熱するのが好ましく、ローラ62は、好ましくは、冷却して伸張したベース3を安定化させる。伸張によって、ベース層3の切断部分6間に空間13が生じ、これが完成したネット10の第2組のストランド8となる。
【0012】
形成されたフック部材が存在する場合には、好ましくは非接触熱源64により熱処理することができる。加熱温度および時間は、少なくともヘッド部分の収縮または厚さが5〜90パーセント減少するようなものを選択しなければならない。加熱は、放射、ホットエア、火炎、UV、マイクロ波、超音波または焦点IR熱ランプをはじめとする非接触熱源を用いて成されるのが好ましい。この熱処理は、形成フック部分を含む全ストリップにわたって、またはストリップの一部またはゾーンのみに行うことができる。あるいは、ストリップの異なる部分をこれより多いまたは少ない程度の処理で熱処理することができる。このやり方で、異なる形状のリブ異型を押出すことを必要とすることなく、異なるレベルの性能の領域を含む単一ストリップフックを得ることができる。この熱処理によって、フックストリップの領域を超えて連続的に、または傾斜を付けてフック要素を変更することができる。このやり方で、フック要素はフック部材の定義された領域を超えて連続的に異なる。さらに、フック密度は、実質的に同じフィルムバッキングキャリパまたは厚さ(例えば、50〜500ミクロン)で結合した異なる領域において同じにすることができる。フックストリップが、後の熱処理により生じるフックの形状の差にも関らず、全ての領域において同じ秤量およびフック要素およびバッキングを形成する同じ相対量の材料を有するよう、キャリパは容易に同じにすることができる。差動式熱処理は、異なる列に沿って行ったり、異なる列にわたって行ったりすることができ、異なるフック厚さを有するフックのような異なる種類のフックを、機械方向またはフックストリップの長手方向に単一または複数の列において得ることができる。熱処理は、フック要素の作成後いつでも実施可能であり、基本的なフック要素製造プロセスを修正することを必要とせずに、カスタマイズ化された性能を作成することができる。
【0013】
図5は、本発明に従って製造できる例証のポリマーメッシュフックファスナー部分であり、参照番号14で示されている。メッシュフックネットは、概ね平行な上部主面23と下部主面22とを有するストランド20と、ストランド20の少なくとも上部表面23から突出している多数の離間したフック部材21とを含んでいる。ストランド20は、引裂き抵抗性または補強に望ましいように平らな表面または表面特徴を有することができる。ストランド20は、リブ8の切断部および伸張部により互いに分離されている。図6aおよび6bに最もよく示されているように、フック部材21はそれぞれ、ストランド20の一端に付加し、好ましくは、ストランド20の連結部でのフックの固定および破断強度を増大するためにストランド20に向かって広がるテーパ部分16を有するステム部分15と、ストランド20の逆のステム部分15の端部にヘッド部分17とを含んでいる。ヘッド部分17の側部34は、対向する2つの側でステム部分15の側部35と面一とすることができる。ヘッド部分17は、一または両側部38にステム部分15を通って突出しているフック係合部分またはアーム36、37を有している。図6aおよび6bに示すフック部材は、ステム部分15の逆に丸面18を有することができる。図示したヘッド部分17はまた、ステム部分15と、ストランド20覆って突出しているヘッド部分17の表面の間に、連結部で交差方向に円筒凹表面部分19も有している。
【0014】
図6aおよび6bに、寸法が寸法矢印間の参照番号により示されている、小さなフック部材21の単一の代表例が示されている。高さ寸法は30である。ステムおよびヘッド部分15および17は、図示通り同じ厚さ寸法25を有しており、ヘッド部分17は幅寸法27およびアーム垂下24を有している。ステム部分は、ストランド20にフレア16を付ける前ベースに幅寸法26を有している。図示した厚さは、直線形状フックについてであり、その他の形状については、厚さは、2つの対向側部34または35の間の最短距離として測定することができる。同様に、幅寸法は、2つの対向側部間の最短距離として測定することができる。
【0015】
図7および8に、本発明の方法に従って形成可能なフック部材の代替実施形態において、フック部材に用いられる多くの代替形状のうちの2つを示す。
【0016】
図7に示すフック部材45は、ヘッド部分46がステム部分47から対向側部へ遠くに突出していて、ループファスナー部分でループと係合または切断できるよう容易に曲げられるよう概ね均一な厚さであるという点で図5のフック部材21と異なる。
【0017】
図8に示すフック部材60は、ヘッド部分61がステム部分62の一側部のみから突出していて、ヘッド部分61が突出する方向に向かって剥がすときよりもヘッド部分61が突出する方向から離れて剥がれるときに大きな剥離力を与えるという点で図5のフック部材21と異なる。
【0018】
これらのフック形状の全てについて、フック形状および寸法は、少なくともフック要素の熱処理による次のような形成により変更することができる。特に、熱処理は、リブの押出しの結果フックにおける分子配向を弛緩することにより、押出されたリブの方向にフック幅を収縮させる傾向がある。この場合、フックの幅は、フックが突出するストランドの幅より小さくすることができる。
【0019】
本発明のネットを作成できる好適な非弾性ポリマー材料としては、ポリオレフィン、例えば、ポリプロピレンやポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル、これらのコポリマーおよびブレンドを含む熱可塑性樹脂が挙げられる。好ましくは、樹脂はポリプロピレン、ポリエチレン、ポリプロピレン−ポリエチレンコポリマーまたはこれらのブレンドである。
【0020】
ネットはまた、ここに参考文献として実質的に組み込まれる米国特許第5,501,675号明細書、同第5,462,708号明細書、同第5,354,597号明細書および同第5,344,691号明細書に開示されているような多層構造とすることができる。これらの参考文献は、少なくとも1枚の弾性層と、1枚または2枚のいずれかの比較的非弾性層である、多層または共押出しエラストマーラミネートの様々な形態を教示している。多層ネットはまた、これらの公知の多層共押出し技術を利用して、任意の組み合わせで2枚以上の弾性層または2枚以上の非弾性層で形成することもできる。
【0021】
非弾性層は、半結晶またはアモルファスポリマーまたはブレンドで形成するのが好ましい。非弾性層は、主に、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリエチレン−ポリプロピレンコポリマーのようなポリマーで形成されたポリオレフィンとすることができる。
【0022】
フィルムへと押出し可能なエラストマー材料としては、ABAブロックコポリマー、ポリウレタン、ポリオレフィンエラストマー、ポリウレタンエラストマー、EPDMエラストマー、メタロセンポリオレフィンエラストマー、ポリアミドエラストマー、エチレン酢酸ビニルエラストマー、ポリエステルエラストマー等が挙げられる。ABAブロックコポリマーエラストマーは、通常、Aブロックがポリビニルアレーン、好ましくはポリスチレンで、Bブロックが共役ジエン、特に、低級アルキレンジエンであるものである。Aブロックは、通常、主に、ブロック分子量分布が4,000〜50,000のモノアルキレンアレーン、好ましくはスチレン部分、最も好ましくはスチレンから形成されている。Bブロックは、通常、主に、共役ジエンから形成されており、平均分子量は約5,000〜500,000である。Bブロックモノマーはさらに水素化したり官能性付与することができる。AおよびBブロックは、従来、鎖状、放射状または星型構成で構成されているが、特に、ブロックコポリマーが少なくとも1つのAブロックと1つのBブロックを含有しているが、同一または異っていてもよい多数のAおよび/またはBブロックを含有しているのが好ましい。このタイプの代表的なブロックコポリマーは、Aブロックが同一であっても異なっていてもよい鎖状ABAブロックコポリマーまたは主にA末端ブロックを有するマルチ−ブロック(4つ以上のブロックを有するブロックコポリマー)コポリマーである。これらのマルチ−ブロックコポリマーはまた、ある比率のABジブロックコポリマーも含むことができる。ABジブロックコポリマーは、より粘着性のエラストマーフィルム層を形成する傾向がある。その他のエラストマーは、弾性フィルム材料のエラストマー特性に悪影響を及ぼさなければ、ブロックコポリマーエラストマーとブレンドすることができる。ブロックは、アルファメチルスチレン、t−ブチル−スチレンおよびその他の主に、アルキル化スチレン、およびこれらの混合物およびコポリマーから形成することもできる。Bブロックは、通常、イソプレン、1,3−ブタジエンまたはエチレン−ブチレンモノマーから形成することができるが、好ましくは、イソプレンまたは1,3−ブタジエンである。
【0023】
押出されたフックネットを図10に示す。これにより、ネットの両面にフックファスニング要素が得られる。通常、図10に示すフックネットでは、前駆体フィルムは、各組のリブが形成されるフック部分または部材の断面形状を有するベース層の両表面から突出している細長い離間したリブを有している。一面のリブには、長さに沿って間隔を開けた位置で部分的に交差方向にスリットが入っている。他面の全リブおよびベース層は、図5の実施形態のように完全に切断される。部分切断リブを長手方向に細長くしたり伸張すると、図5の実施形態のように、フック要素72および配向リブ78を形成する。長手方向伸張と同時に、切断ベース層およびその他の組のリブは、交差ストランド70およびフック要素71をストランド70に形成する。
【0024】
図9に、第2リブ81が側断面でフックの形態にない実施形態80を示す。これは、第2ストランド89上に形成されるステムとなり、これは、その内容がここに参考文献として組み込まれる米国特許第6,368,097号明細書および同第6,132,660号明細書に記載された方法による等してフック要素へと後に形成可能である。
【0025】
図11の押出されたネット前駆体は、ベース層103がある熱可塑組成樹脂で形成され、リブまたはリッジ102の組が第2熱可塑性樹脂で形成された多層実施形態の一例である。離間した切断部107は、不連続部分106を形成する。リブまたはリッジ102が弾性樹脂材料またはブレンドの場合には、長手方向伸張を行うと、少なくとも長手方向に弾性の弾性フィルムが得られ、張力をかけると、ストランド部分109を形成する部分106を備えた、図12に示すように細長く断面が減少する弾性リブ102が得られる。ストランド部分は、弾性ストランドを付加し、互いに離間させたままとする。部分106が非弾性の場合には、ネットは交差方向に非弾性となる。任意で、これらの離間した非弾性部分106またはストランド109が伸張および永久変形して、より開放型のネットを形成し、さらに弾性リブ102を分離することができる。ベース層103が弾性層であり、リブまたはリッジ102が非弾性の場合には、図11の構造は、交差方向に弾性となり、不連続部分106は、張力をかけると、開放型ネットを形成するべく伸張すると狭くなり、張力を外すと図11のフィルム状に戻り、閉鎖または部分閉鎖型ネットが形成される。リッジ102が非弾性で図2〜4の実施形態のように長手方向に伸張すると、図12に示す永久弾性ネットが形成される。この場合、開放型ネット110は、交差方向弾性ストランド109を有するように形成される。
【0026】
図13は、多層で形成された図10の実施形態の一例である。ベース層が弾性の場合には、そこから形成されたストランド70は、弾性であり、交差方向に弾性の弾性フック構造が形成される。あるいは、フック要素71は弾性とすることができる。
【0027】
多層実施形態は全て、複数の層を用いて、軟性、剛性、弾性、曲げ性、剛性等といった特定の機能特性をネットまたはフックネットの一方向または両方向に与えることができる。
【0028】
図5および10に示すような本発明の押出しフックネットは、非常に通気性があり、少なくとも配向ストランド8または78の方向に寸法安定性がある。長手方向寸法安定性とは、張力をかけないとき、および中程度の張力をかけたときに、ネットが本質的に同じ寸法であることを意味する。さらに、本発明はまた、交差ストランドが配向ストランドに対して実質的に直角である場合は特に、ベース層から切断された交差ストランドの方向においても寸法安定性がある。これらの交差ストランドをまた配向して、可撓性および寸法安定性を増大しつつ、機械強度を増大し、秤量を減じることもできる。特に好ましい用途において、材料は自身に自己係合し、通気性および自己係合製が重要な結束ストラップのようなの結束材料、野菜のラップ等の用途として非常に低コストで非常に機能性がある。押出しフックネットは、特に、使用者に馴染んで通気性を与える係合材料を有するのが望ましい、ヘッドバンド、おむつ、失禁用ブリーフ、女性用衛生物品等のような使い捨て衣類用途に用いることができる。これらおよびその他の用途において、フックネットはまた、接着剤ラミネーション、熱または圧力溶接のような従来の技術により、繊維状ウェブ(例えば、不織繊維状網またはステッチボンド繊維状材料)、フィルムまたは三次元構造のような他の構造にラミネートすることもできる。
【0029】
試験方法
135度剥離試験
135度剥離試験を用いて、メカニカルファスナーフック材料試料をループファスナー材料試料から剥がすのに必要な力の量を測定した。5.1cm×12.7cmのループ試験材料片を、両面接着テープを用いて5.1cm×12.7cmの鋼パネルに固定した。ループ材料を、ループ材料の交差方向がパネルの長手寸法に平行になるようにパネルに置いた。試験する1.9cm×2.5cmのメカニカルファスナーストリップを、ウェブの機械方向が長手寸法となるように切断した。幅2.5cmの紙リーダをフックストリップの一端の平滑な側に取り付けた。フックストリップをループの中央に配置して、ストリップとループ材料間が1.9cm×2.5cmの接触面積となるようにし、ストリップの前縁をパネルの長さに沿わせた。ストリップとループ材料ラミネートを、1分当たり約30.5cmのレートで1000グラムのローラを用いて手で各方向に2回巻いた。試料を135度の剥離ジグに配置した。ジグをインストロン(Instron)(登録商標)型番1122引張り試験機の下部ジョーに取り付けた。紙リーダーの自由端を引っ張り試験機の上部ジョーに取り付けた。1分当たり30.5cmのクロスヘッド速度および1分当たり50.8cmチャート速度に設定されたチャートレコーダを用いて、フックストリップを135度の一定角度でループ材料から剥がしながら剥離力を記録した。4つの最大ピークの平均をグラムで記録した。メカニカルファスナーストリップをループ材料から除去するのに必要な力をグラム/2.54cm−幅で記録した。最低10回の試験を実施し、各フックとループの組み合わせを平均した。
【0030】
2つの異なるループ材料を用いてメカニカルファスナーフック材料の性能を測定した。ループ材料「A」は、米国特許第5,616,394号明細書の実施例1に記載されたようにして作成された、3M社(3M Company)よりKN−1971として入手可能な不織ループである。ループ材料「B」は、米国特許第5,605,729号明細書の実施例1に記載されたようにして作成された、3M社(3M Company)よりXML−01−160として入手可能な編ループである。「新たな」材料を露出するために巻き戻し、数回回転して廃棄した後、材料の供給ロールからループ試験材料を得た。このようにして得られたループ試験材料は、比較的圧縮された状態で、ループに大きなリロフティングが生じる前に剥離試験に即時に用いた。
【0031】
動的剪断
動的剪断試験を用いて、メカニカルファスナーフック材料試料をループファスナー材料試料から剪断するのに必要な力の量を測定した。2.5cm×7.5cmのループ試料を、フックの機械方向である短方向に切断した。このループ試料のループの裏側を3Mストラッピングテープで補強した。1.25cm×2.5cmのフック試料も作成した。長寸法はフックの機械方向である。この試料を、幅2.5cm×長さ7.5cmの3Mストラッピングテープのタブの端部にラミネートした。ストラッピングテープをフックなしで端部で自身に二重に重ね、接着剤をカバーした。フックを、長いタブ方向を互いに平行にしてループの中央に配置し、ループタブが第1端部を越えて延在し、フックタブが第2端部を越えて延在するようにした。フックを手により5kgのロールダウンで上下に5回反復することによりロールダウンした。組み立てたタブをインストロン(Instron)型番1122引張り試験機のジョーに配置した。フックタブを上部ジョーに配置し、ループタブを下部ジョーに配置した。1分当たり30.5cmのクロスヘッド速度および1分当たり50.8cmチャート速度に設定されたチャートレコーダを用いて、フックストリップを180度の一定角度でループ材料から剥がしながら剥離力を記録した。最大負荷をグラムで記録した。メカニカルファスナーストリップをループ材料から剪断するのに必要な力をグラム/2.54cm−幅で記録した。最低10回の試験を実施し、各フックとループの組み合わせを平均した。
【0032】
フック寸法
倍率約25倍のズームレンズを備えたライカ(Leica)顕微鏡を用いてフック材料の寸法を測定した。試料をx−y可動ステージに置き、ステージを最も近いミクロンまで動かすことにより測定した。最低3回繰り返し、各寸法について平均した。図6aおよび6bに示した実施例のフックを参照すると、フック幅は距離27、フック高さは距離30、アーム垂下は距離24およびフック厚さは距離25により示されている。本発明のフック材料の寸法を下記の表1に示す。
【実施例】
【0033】
実施例1
図1に示すのと同様の装置を用いてメッシュフックネットを作成した。ポリプロピレン/ポリエチレンインパクトコポリマー(SRC7−644、1.5MFI、ダウケミカル(Dow Chemical))を、175℃−230℃−230℃のバレル温度プロフィールおよびダイ温度約230℃を用いて6.35cmの単軸押出し機(24:1 L/D)で押出した。押出し物を、放電加工により開口切断部を有するダイを通して垂直下方に押出し、図6aに示したのと同様の押出しプロフィールウェブを作成した。以下、これを前駆体ウェブと呼ぶ。上部リブのクロスウェブ間隔は1cm当たり7.3であった。ダイにより成形した後、押出し物を水タンク内で6.1メートル/分の速度で、水を約10℃に維持しながら冷却した。ウェブを切断ステーションに進め、上部リブおよびベース層(下部リブではなく)を、ウェブの交差方向から測定して23度の角度で交差方向に切断した。切断の間隔は305ミクロンであった。上部リブおよびベース層を切断した後、網状ウェブを第1対のニップロールと第2対のニップロール間で約3対1の伸張比で長手方向に伸張して、約8.5フック/cmまで個々のフック要素をさらに分離して、図5に示すのと同様のフックネットを作成した。ベース層の厚さは219ミクロンであった。第1対のニップロールの上部ロールを143℃まで加熱して、伸張前にウェブを軟化した。第2対のニップロールを約10℃まで冷却した。
【0034】
実施例2
実施例1のネットに、加熱支持ロールおよび曲線穿孔金属板により画定されるギャップを通して7.3メートル/分でネットを通過させることにより、ネットのフック側に非接触熱処理を施した。孔は直径約0.6cm、互いに約3.0cm離間していた。ネットを46cmの放射距離にわたって処理した。15kWの電気ヒータにより温度約185℃の温度のホットエアを、金属プレートの孔を通して約3350メートル/分の速度でウェブのフック側に吹き付けた。フックは穿孔プレートから約2.5cmであった。ウェブの平滑なベースフィルム側を約149℃に維持した加熱ロール上に支持した。熱処理後、52℃に維持された冷却ロールにウェブを通過させることによりウェブを冷却した。
【0035】
実施例3
実施例1の前駆体ウェブを、チャンバ温度150℃を用いてカロ(Karo)IVパンタグラフフィルム伸張器(ブルックナー社(Bruchner Gmbh))で二軸伸張した。ウェブを1分間150℃で予熱し、同時に、0.67秒機械方向(MD)の間隔、および60秒交差方向(CD)の間隔で機械方向(MD)に3倍、交差方向(CD)に2.8倍伸張した。
【0036】
実施例4
ベース層の厚さが150ミクロンであった以外は実施例1と同様にしてウェブを作成した。
【0037】
【表1】
【0038】
【表2】
【0039】
実施例5
交差方向に弾性のフックネットを例証するために、共押出しプロセスを用いて上部フックリブ層、中央バッキング層および下部レール層からなる3層構造を作成した以外は実施例1と同様にして、メカニカルファスナフックウェブを作成した。上部および下部層は、ポリプロピレン/ポリエチレンインパクトコポリマー(7523、4.0MFI、オランダ、ホーフドルプのバセルポリオレフィンカンパニー(Basell Polyolefins Company,Hoofddorp,Netherlands))で作成した。中央バッキング層は、鎖状スチレン−イソプレン−スチレンブロックコポリマー(ベクター(VECTOR)4211、テキサス州ヒューストンのデクスコポリマー(Dexco Polymers,Houston,TX))で作成した。6.35cmの単軸押出し機を用いて、上部フックリブ層に7523コポリマーを供給し、3.18cmの単軸押出し機を用いて下部レール層に7523コポリマーを供給した。3.81cmの単軸押出し機を用いて中央バッキング層に4211エラストマーを供給した。3つの押出し機全てのバレル温度プロフィールは、フィードゾーンの215℃からバレルの端部での漸増する238℃まで略同じであった。3つの押出し機の溶融ストリームを、7523コポリマーをAおよびC層に、4211エラストマーをB層に分配するよう構成されたABC3層共押出しフィードブロック(テキサス州オレンジのクローレン社(Cloeren Co.,Orange,TX))に供給した。フィードブロックを、図14に示すのと同様のプロフィールダイプレート120を備えた36cmのダイに装着した。フィードブロックおよびダイを238℃に維持した。ダイプレートにより成形した後、押出し物を水タンク内で3.35メートル/分の速度で、水を約44℃〜46℃に維持しながら冷却した。ウェブを空気乾燥し、ロールへと集めた。中央バッキング層の平均厚さは229ミクロンであった。上部層にあるリブの平均高さは246ミクロンであった。下部層にあるレールの平均高さは271ミクロンであった。ウェブ材料のロールを巻き戻し、切断ステーションに進め、そこで上部層リブおよび中央バッキング層(下部レール層ではなく)を、ウェブの交差方向から測定して23度の角度で交差方向に切断した。切断の間隔は305ミクロンであった。リブを切断した後、ウェブの下部レール層を第1対のニップロールと第2対のニップロール間で約3対1の伸張比で長手方向に伸張して、約22フック/cmまで個々のフック要素をさらに分離した。第1対のニップロールの上部ロールを116℃まで加熱して伸張前にウェブを軟化した。1センチメートル当たり約9列のリブまたは切断フックが得られた。伸張後の下部レール層の厚さは約246ミクロンであった。フックの上部近傍で測定した個々のフック要素の幅は、ウェブの交差方向で測定したところ約310ミクロンであった。切断および伸張前の前駆体ウェブの構造要素および切断および伸張したウェブの寸法のいくつかを下記の表3に示す。ウェブの斜視図を図5に示す。個々のフック要素の前面および側面図を図6aおよび6bにそれぞれ示す。フックネットは、交差方向における連続弾性ストランドのために交差方向に弾性であり、機械方向における連続非弾性ストランドのために機械方向に強固で非弾性であった。
【0040】
【表3】
【図面の簡単な説明】
【0041】
【図1】図2〜4に示すようなネットの製造方法の概略を示す。
【図2】図4のネットを製造するのに用いる前駆体フィルムの斜視図である。
【図3】本発明による第1実施形態のネット切断前駆体フィルムの斜視図である。
【図4】本発明による第1実施形態のネットの斜視図である。
【図5】フック要素を有する本発明による第2実施形態のネットの斜視図である。
【図6a】図5のメッシュフックネットのフック部材のようなフック部材の拡大部分側面図である。
【図6b】図5のメッシュフックネットのフック部材のようなフック部材の端面図である。
【図7】本発明により製造可能な代替実施形態のフック部分の拡大部分断面図である。
【図8】本発明により製造可能な代替実施形態のフック部分の拡大部分断面図である。
【図9】本発明による他のネットの斜視図である。
【図10】フック要素を有する本発明による他のネットの斜視図である。
【図11】多数の層を有する本発明による他のネット前駆体フィルムの斜視図である。
【図12】ネットへと形成された図11の実施形態のフィルムの斜視図である。
【図13】多数のフィルム層を備えたフック要素を有する本発明による他のネットの斜視図である。
【図14】ダイプレートの断面図である。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1面と第2面と2つの側面とを有して第1方向に延在する複数の配向ストランドと、前記配向ストランドの前記第1面のみに取り付けられた第2組の複数のストランドとを具備するポリマーネット。
【請求項2】
前記第2組のストランドが、互いに平行であって、第1面と第2面と2つの実質的平行な側面とを有するとともに、実質的同一の広がりを有する、請求項1記載のポリマーネット。
【請求項3】
前記第2組のストランドの第2面が、前記第1組の配向ストランドに、それらの交差点で取り付けられる、請求項1記載のポリマーネット。
【請求項4】
前記第1組の配向ストランドが、前記ネットの厚さ方向に第1平断面領域を占有し、前記第2組の配向ストランドが、前記ネットの厚さ方向に第2平断面領域を占有する、請求項1記載のポリマーネット。
【請求項5】
前記第1および第2平断面領域が、実質的に相互排他的であって互いに当接される、請求項4記載のポリマーネット。
【請求項6】
前記第2組のストランドが、実質的に直線的な断面を有する、請求項1記載のポリマーネット。
【請求項7】
前記第2組のストランドの隣接ストランドが、前記第1方向に実質的同一の断面を有する、請求項6記載のポリマーネット。
【請求項8】
前記第2組のストランドが、該ストランドの前記第1面に表面構造を有する、請求項1記載のポリマーネット。
【請求項9】
前記複数のステム構造が、少なくとも一方向に突出する複数のフック要素を有する、請求項1記載のポリマーネット。
【請求項10】
熱可塑性ポリマーネットの形成方法であって、
第1方向に延在する複数の一体化ストランド構造を、少なくとも一面に有するポリマーフィルムを同時に押出すことと、
前記形成されたフィルムを、実質的フィルム全体に渡り複数の切断線で前記第1方向に対し角度を成す第2方向へ切断して、複数の切断部分を形成することと、
前記切断したフィルムを前記第1方向に配向して、第2組のストランドを形成する前記切断部分を分離することによって、前記一体化ストランド構造を配向することと、
を備える方法。
【請求項11】
前記フィルムの前記切断が、該フィルム全体に渡って行なわれ、別個の不連続な第2ストランドを前記第2組のストランドから形成する、請求項10記載の熱可塑性ポリマーネットの形成方法。
【請求項12】
前記第2組のストランドを伸張して、前記第2ストランドを前記第1方向に対し角度を成すように配向する、請求項10記載の熱可塑性ポリマーネットの形成方法。
【請求項13】
熱可塑性樹脂の少なくとも第1層で形成され、第1面と第2面と2つの側面とを有して第1方向に延在する第1組の複数のストランドと、熱可塑性樹脂の少なくとも第2層で形成され、前記第1組のストランドの前記第1面のみに取り付けられる第2組の複数のストランドとを具備するポリマーネット。
【請求項14】
前記第1および/または第2組のストランドが弾性を有する、請求項13記載のポリマーネット。
【請求項15】
前記ネットが開放式ネットである、請求項14記載のポリマーネット。
【請求項16】
前記第1または第2組のストランドの少なくとも一方が、配向されるとともに、非弾性の熱可塑性樹脂で形成される、請求項15記載のポリマーネット。
【請求項17】
前記第2組のストランドが、互いに平行であって、第1面と第2面と2つの実質的平行な側面とを有するとともに、実質的同一の広がりを有し、かつ、前記第1組のストランドの前記第1面のみに取り付けられる、請求項13記載のポリマーネット。
【請求項18】
熱可塑性ポリマーネットの形成方法であって、
第1熱可塑性樹脂で形成されたポリマーフィルム層と、第1方向に延在する複数の一体化ストランド構造を該フィルム層の一面に有する第2熱可塑性樹脂層とを、同時に押出すことと、
前記形成されたフィルムを、実質的フィルム全体に渡り複数の切断線で前記第1方向に対し角度を成す第2方向へ切断して、複数の切断部分を形成することと、
を備える方法。
【請求項19】
前記第1熱可塑性樹脂層が弾性を有し、前記方法が、前記切断されたフィルムを前記第1方向に配向して、弾性ネットを形成する前記切断された弾性部分を分離するステップをさらに備える、請求項18記載の方法。
【請求項20】
前記ストランドが、実質的非弾性の第2層から形成される、請求項18記載の方法。
【請求項21】
前記ストランドが、実質的第2非弾性の第2層から形成される、請求項18記載の方法。
【請求項1】
第1面と第2面と2つの側面とを有して第1方向に延在する複数の配向ストランドと、前記配向ストランドの前記第1面のみに取り付けられた第2組の複数のストランドとを具備するポリマーネット。
【請求項2】
前記第2組のストランドが、互いに平行であって、第1面と第2面と2つの実質的平行な側面とを有するとともに、実質的同一の広がりを有する、請求項1記載のポリマーネット。
【請求項3】
前記第2組のストランドの第2面が、前記第1組の配向ストランドに、それらの交差点で取り付けられる、請求項1記載のポリマーネット。
【請求項4】
前記第1組の配向ストランドが、前記ネットの厚さ方向に第1平断面領域を占有し、前記第2組の配向ストランドが、前記ネットの厚さ方向に第2平断面領域を占有する、請求項1記載のポリマーネット。
【請求項5】
前記第1および第2平断面領域が、実質的に相互排他的であって互いに当接される、請求項4記載のポリマーネット。
【請求項6】
前記第2組のストランドが、実質的に直線的な断面を有する、請求項1記載のポリマーネット。
【請求項7】
前記第2組のストランドの隣接ストランドが、前記第1方向に実質的同一の断面を有する、請求項6記載のポリマーネット。
【請求項8】
前記第2組のストランドが、該ストランドの前記第1面に表面構造を有する、請求項1記載のポリマーネット。
【請求項9】
前記複数のステム構造が、少なくとも一方向に突出する複数のフック要素を有する、請求項1記載のポリマーネット。
【請求項10】
熱可塑性ポリマーネットの形成方法であって、
第1方向に延在する複数の一体化ストランド構造を、少なくとも一面に有するポリマーフィルムを同時に押出すことと、
前記形成されたフィルムを、実質的フィルム全体に渡り複数の切断線で前記第1方向に対し角度を成す第2方向へ切断して、複数の切断部分を形成することと、
前記切断したフィルムを前記第1方向に配向して、第2組のストランドを形成する前記切断部分を分離することによって、前記一体化ストランド構造を配向することと、
を備える方法。
【請求項11】
前記フィルムの前記切断が、該フィルム全体に渡って行なわれ、別個の不連続な第2ストランドを前記第2組のストランドから形成する、請求項10記載の熱可塑性ポリマーネットの形成方法。
【請求項12】
前記第2組のストランドを伸張して、前記第2ストランドを前記第1方向に対し角度を成すように配向する、請求項10記載の熱可塑性ポリマーネットの形成方法。
【請求項13】
熱可塑性樹脂の少なくとも第1層で形成され、第1面と第2面と2つの側面とを有して第1方向に延在する第1組の複数のストランドと、熱可塑性樹脂の少なくとも第2層で形成され、前記第1組のストランドの前記第1面のみに取り付けられる第2組の複数のストランドとを具備するポリマーネット。
【請求項14】
前記第1および/または第2組のストランドが弾性を有する、請求項13記載のポリマーネット。
【請求項15】
前記ネットが開放式ネットである、請求項14記載のポリマーネット。
【請求項16】
前記第1または第2組のストランドの少なくとも一方が、配向されるとともに、非弾性の熱可塑性樹脂で形成される、請求項15記載のポリマーネット。
【請求項17】
前記第2組のストランドが、互いに平行であって、第1面と第2面と2つの実質的平行な側面とを有するとともに、実質的同一の広がりを有し、かつ、前記第1組のストランドの前記第1面のみに取り付けられる、請求項13記載のポリマーネット。
【請求項18】
熱可塑性ポリマーネットの形成方法であって、
第1熱可塑性樹脂で形成されたポリマーフィルム層と、第1方向に延在する複数の一体化ストランド構造を該フィルム層の一面に有する第2熱可塑性樹脂層とを、同時に押出すことと、
前記形成されたフィルムを、実質的フィルム全体に渡り複数の切断線で前記第1方向に対し角度を成す第2方向へ切断して、複数の切断部分を形成することと、
を備える方法。
【請求項19】
前記第1熱可塑性樹脂層が弾性を有し、前記方法が、前記切断されたフィルムを前記第1方向に配向して、弾性ネットを形成する前記切断された弾性部分を分離するステップをさらに備える、請求項18記載の方法。
【請求項20】
前記ストランドが、実質的非弾性の第2層から形成される、請求項18記載の方法。
【請求項21】
前記ストランドが、実質的第2非弾性の第2層から形成される、請求項18記載の方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【公表番号】特表2006−520661(P2006−520661A)
【公表日】平成18年9月14日(2006.9.14)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−508585(P2006−508585)
【出願日】平成16年1月5日(2004.1.5)
【国際出願番号】PCT/US2004/000041
【国際公開番号】WO2004/077980
【国際公開日】平成16年9月16日(2004.9.16)
【出願人】(599056437)スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー (1,802)
【Fターム(参考)】
【公表日】平成18年9月14日(2006.9.14)
【国際特許分類】
【出願日】平成16年1月5日(2004.1.5)
【国際出願番号】PCT/US2004/000041
【国際公開番号】WO2004/077980
【国際公開日】平成16年9月16日(2004.9.16)
【出願人】(599056437)スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー (1,802)
【Fターム(参考)】
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