(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有頭突子ファスナの直立ステムの頭部形成方法において、
裏面と、前面と、該前面から末端方向に突出する複数のポリマー脚部とを備えた基材を含む前駆体ウェブを用意するステップと、
加熱部材と該加熱部材の輪郭に略一致する形状を備えた支持面とを向かい合わせに配置して、可変ニップ長を有する可変ニップを形成するステップと、
前記可変ニップを通して前記前駆体ウェブを送り、前記複数のポリマー脚部を前記可変ニップ長の一部分に沿って前記加熱部材と前記支持面との間に圧縮係合させることにより、前記複数のポリマー脚部の末端部を軸線方向へ押し下げて、軸線方向の直径対厚さ比が１．５：１〜１２：１のフック頭部形状にするステップと、
を有し、
前記加熱部材と前記支持面とを向かい合わせに配置する前記ステップが、湾曲支持面と向かい合わせに加熱ロールを配置するステップを含むこと、
を特徴とする方法。
【請求項２】
前記加熱部材と前記支持面とを向かい合わせに配置する前記ステップが、前記可変ニップ長の一部分に沿って一定に保持されるニップ間隙を形成するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記湾曲支持面が、前記加熱ロールの曲率半径に略一致する曲率半径を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記湾曲支持面が、前記加熱ロールと同じ直径を有する２つのロールによって画定されるニップ長の、少なくとも約３倍の長さを有する可変ニップ長を画定する、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、有頭突子ファスナの直立ステムの頭部形成方法に関する。
発明の背景
他の物品と脱着可能に相互係着する各種ファスナは、使い捨て紙おむつなど廉価な衣料用ファスナとして広く利用されている。有頭突子ファスナの１タイプは、フックアンドループファスナである。フックアンドループファスナのフック部は一般にループストリップと係合するようにデザインされているが、フック部はそれ自体で、フックを容易に貫入できる布帛に脱着可能に固定するように使用されることが可能である。この目的に特に適した別タイプの有頭突子ファスナは、ミネソタ州セントポールのミネソタマイニングアンドマニュファクチャリング社（Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ  Ｍｉｎｉｎｇ  ＆  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｃｏｍｐａｎｙ）から商品名ＸＭＨ−４１５２で市販されているものなどのマッシュルームヘッド付きファスナである。マッシュルームヘッド付きファスナは、黄麻布、テリークロス、トリコットに脱着可能に固定されるようにデザインすることができる。
突子ファスナは一般に、基部層から突出するポリマー製の脚部（ｓｔｅｍ）の末端に頭部を付けることによって形成される。米国特許明細書第４，２９０，１７４号およびメカニカルファスナのマッシュルーム式フックストリップ（Ｍｕｓｈｒｏｏｍ−Ｔｙｐｅ  Ｈｏｏｋ  Ｓｔｒｉｐ  ｆｏｒ  ａ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｆａｓｔｅｎｅｒ）（ＰＣＴ特許出願公開明細書第９４／２３６１０号）と題された米国特許出願明細書第０８／０４８，８７４号に開示されているような種々の技術により、脚部を含む前駆体ウェブを作製できる。図１と図３は、前駆体ウェブから上方向に突出する脚部に頭部を付けるために一般に利用されている２通りの方法の概略図である。図１の実施形態において、前駆体ウェブ２０は２つのカレンダーロール２２と２４間のニップ２１の間隙に通される。加熱されたカレンダーロール２２は、基材３０から上方向に突出している脚部２８の末端部２６の所定部分に接触する。加熱されたカレンダーロール２２の温度は、ニップ２１の機械的圧力によって末端部２６を容易に変形できる温度に維持される。
末端部２６をこの温度に維持することにより、脚部２８を溶融させて分子配向を解除させる。頭部３２は、マッシュルーム形、釘の頭状、ゴルフのティー状、Ｊ形など、種々の形状とすることができる。マッシュルーム形の頭部は通常、上面が平坦、または、面状、または僅かに凸状を成し、その最大断面は、頭部の真下にある脚部の直径よりも大きい（図８Ａと８Ｂ参照）。
対流によって熱の一部が脚部に伝達される可能性はあるものの、一般に頭部形成のメカニズムは時間−温度−圧力現象である。脚部２８の高さおよび頭部付き脚部３２の仕上がり高さは、実際には製品デザインによって決まる。ロール２２の上限温度は、脚部２８のポリマーがロールに付着する温度とされる。
図２は、従来のカレンダー加工システムの頭部形成面３４のサイズを示す図である。図２で、Ｒは熱せられたロールの半径であり、Ｘは前駆体ウェブ２０の頭部形成が行われる距離であり、ｔ2は頭部付き脚部３２の高さであり、ｔ1は脚部２８の高さである。一般的な製品の場合、ｔ2は約０．５１ｍｍであり、ｔ1は約０．７４ｍｍである。以下の式を使うと、直径４５．７ｃｍ（１８インチ）のカレンダーロールの頭部形成面すなわち距離３４は、約７．２ｍｍである。
0004134337.tif 000002
図３は、有頭突子４２を形成するための別の方法および装置の概略図である。前駆体ウェブ２０は、加熱プラテン４０が脚部２８の上方にあるように配置されている。加熱プラテン４０は、脚部２８の末端部２６近傍の空気を加熱して、対流によって端部を軟化させる。脚部は、略半球形の頭部４２に変形される。末端部２６の被制御変形を達成するために、加熱プラテンの作動可能温度は、脚部２８を構成するポリマーによって制限される。また、頭部４２の形状調節能力も制限される。
発明の概要
本発明は、有頭突子ファスナの直立ステムの頭部形成方法において、裏面と、前面と、該前面から末端方向に突出する複数のポリマー脚部とを備えた基材を含む前駆体ウェブを用意するステップと、加熱部材と該加熱部材の輪郭に略一致する形状を備えた支持面とを向かい合わせに配置して、可変ニップ長を有する可変ニップを形成するステップと、前記可変ニップを通して前記前駆体ウェブを送り、前記複数のポリマー脚部を前記可変ニップ長の一部分に沿って前記加熱部材と前記支持面との間に圧縮係合させることにより、前記複数のポリマー脚部の末端部を軸線方向へ押し下げて、軸線方向の直径対厚さ比が１．５：１〜１２：１のフック頭部形状にするステップと、を有し、前記加熱部材と前記支持面とを向かい合わせに配置する前記ステップが、湾曲支持面と向かい合わせに加熱ロールを配置するステップを含むこと、を特徴とする方法を提供する。
当該有頭突子ファスナの頭部形成方法は、裏面、前面、および基材前面から末端に向かって突出する多数のポリマーの脚部を備えた基材を有する前駆体ウェブを作製することからなる。加熱部材は、種々のニップ長を有する可変ニップを形成するように、支持面と向かい合せに配置されている。支持面の形状は、加熱部材の輪郭にほぼ一致したものである。ポリマー脚部の末端部が変形されるように、前駆体ウェブはこの可変ニップ長に沿って送られ、ポリマーの脚部を加熱部材と支持面との間に圧縮係合させる。
当該加熱部材および支持面を利用することにより、種々のニップ形状を構成することができる。ニップの間隙は、ニップ長に沿って狭くしていってもよい。ニップ間隙は、可変ニップ長に沿ってほぼ一定の割合の減少率を有していてもよい。また、ニップ間隙は、ニップ出口近傍よりもニップ入口近傍において急減させてもよいし、ニップ間隙はニップ入口近傍よりもニップ出口近傍において急減させてもよい。ニップ間隙は、ニップ入口近傍で略一定の減少率を有し、ニップ出口近傍で不均一な増加率を有してもよい。ニップ間隙は、可変ニップ長の一部分に沿って一定のままで、可変ニップ長の他の部分に沿って変動してもよい。
湾曲した支持構造により、同等の直径を有するロール対を利用して得られるよりも僅かに長い可変ニップ長を有する可変ニップを形成する。そのため、当該湾曲支持構造は、加熱ロールの直径を変えることなく可変ニップ長を増加させることができる。頭部形成は、任意の時間、温度、および圧力の時間−温度−圧力現象であるので、当該可変ニップを通る前駆体ウェブの直線速度は、従来の２ロールのニップを使った場合よりも当該湾曲支持構造を使った場合の方が大きい。当該加熱ロールおよび湾曲支持構造を組合わせは、加熱ロールと同径のロール対によって画定されるニップ長の、好ましくは少なくとも１．２５倍の長さの、更に好ましくは少なくとも１．５倍の長さの、最も好ましくは少なくとも３倍の長さの可変ニップ長を画定する。
本発明は、前駆体ウェブの頭部を形成するための装置に関するものでもある。前駆体ウェブは、基材の前面から末端に向かって突出する多数のポリマー脚部を有している。この装置は、可変ニップ長を有する可変ニップを形成する支持面と向かい合う加熱部材を含んでいる。支持面は、加熱部材の輪郭に略一致する形状を有している。送り機構は、前駆体フィルムを可変ニップ長に沿って可変ニップを通し、ポリマー脚部の末端部が変形されるように加熱部材と支持面支持部との間にポリマー脚部を圧縮係合させる。
加熱部材は、湾曲支持面と向かい合う加熱ロールであってもよい。湾曲支持面の曲率半径は、加熱ロールの曲率半経に略一致している。支持面は、スライドまたは回転によって加熱ロールと係合させてもよい。
別の実施態様において、加熱部材は、支持面と向かい合う加熱ベルトであってもよい。支持面は支持ベルトであってもよい。加熱ベルトの形状は、支持ロールまたは曲線スライドプレートによって任意に変更されてもよい。加熱ベルトおよび支持面は、少なくとも２つのテーパ状領域を画定する。あるいは、加熱ベルトは略平坦形状を有する。
本発明は、可変ニップを通る前駆体ウェブの直線速度より大きい、小さい、または等しい速度で、加熱部材を移動することを含んでいる。基材裏面と支持面との間に低摩擦接触面を生成してもよい。この低摩擦接触面は、例えば、支持面上の流体支承（ｆｌｕｉｄ  ｂｅａｒｉｎｇ）または低エネルギー材料であってもよい。
ポリマー脚部の末端部は、マッシュルーム形頭部、Ｊフックおよび傘形頭部など、種々の形状に変形できる。ポリマー脚部は、基材の前面から略直角に突出していることが好ましい。基材はポリマー高分子フィルムであってもよい。
本明細書中で使用される通り、
可変ニップとは、そのうちの少なくとも１つは円形断面を有しない複数の部材によって形成されるニップのことを言う。
可変ニップ長とは、可変ニップの加工方向における有効長のことを言う。
【図面の簡単な説明】
図１は、有頭突子ファスナを形成するための従来技術カレンダー加工システムである。
図２は、図１に開示されたカレンダー加工システムの頭部形成面を決定するための概略図である。
図３は、有頭突子ファスナを形成する他の従来技術頭部形成システムの概略図である。
図４は、有頭突子ファスナを形成するための当該方法および装置の概略図である。
図５は、有頭突子ファスナを形成するための本発明の別の方法および装置の概略図である。
図５Ｂは、有頭突子ファスナを形成するための第２の別の方法および装置の概略図である。
図６は、本発明の方法を実施するための装置の側面図である。
図７は、図６の装置の正面図である。
図８Ａは、本発明の方法によって形成される理想的有頭突子ファスナの概略図である。
図８Ｂは、本発明の方法によって形成される別の理想的な有頭突子ファスナの概略図である
図９は、可変ニップ長に沿った代表的間隙形状の表図である。
図１０は、可変ニップ長に沿った代表的ニップ間隙および脚部高さの表図である。
発明の詳細な説明
図４は、略均一な複数のヘッド５１を有する有頭突子ファスナ５２を形成するための頭部形成装置５０の概略図である。裏面５８と、前面６２から末端に向かって突出している多数のポリマー脚部６０とを備えた基材を有する前駆体ウェブ５４は、可変ニップ５４の中に誘導される。可変ニップ６４は加熱ロール６６と湾曲支持構造６８との間に形成されている。脚部が加熱ロール６６に圧縮係合されるように加熱ロールの、湾曲支持構造６８は、加熱ロール６６の輪郭すなわち曲率半径に略一致する形状を有することが好ましい。ピストン８０により、湾曲支持構造６８と加熱ロール６６との間に圧縮力を与える。加熱ロール６６と支持面６８との相対位置および半径に応じて、可変ニップ６５長に沿ってニップ間隙の増減率を変更できる。
本発明において、好適なニップ形状は、平均傾斜角度が０．１３８であり、ニップ全長６５が１１．４３ｃｍ（４．５インチ）である。平均傾斜を変更することによって、有効ニップ全長を増減することが可能である。例えば、図４に頭部形成活動をほとんど行なわないテーパ状ニップの入口７２を示す。従って、頭部形成に実際に利用されているのは、湾曲支持構造６８の何分の１かである。好適実施形態において、この割合は有効ニップ全長８．７ｃｍのうちの約７６％である。また、湾曲支持構造６８の長さを増加することによって特定用途に合わせて容易に可変ニップ長６５を増加できる。
加熱ロール６６の直径は２０．３２ｃｍ（８．０インチ）である。図１のロール２２，２４のような２ロール式ニップシステムを利用して１１．４３ｃｍのニップ長を得るためには、ロール径は直径約１１５．４メートル（３７５）フィートであることを要する。当該加熱ロール６６および湾曲支持構造６８の組合わせは、加熱ロールとしての同径ロール対によって画定されるニップ長の好ましくは少なくとも約１．２５倍、更に好ましくは少なくとも１．５倍、最も好ましくは少なくとも３．０倍の長さの可変ニップ長６５を画定する。
湾曲支持構造６８は、図１に記載されているような同径のロール対を使用して得られるよりも著しく長い可変ニップ長を有する可変ニップを形成している。従って、当該湾曲支持構造６８は、加熱ロール６６の直径を増大することなく可変ニップ長６５を長くすることができる。一般に頭部形成は、任意の時間と温度と圧力の時間−温度−圧力現象であるので、可変ニップ６４を通る前駆体ウェブ５４の直線速度は、従来の２ロール式ニップを使用した場合よりも、当該湾曲支持構造６８を使用した場合の方が大きい。
図９は、代表的なニップ形状の表図である。曲線Ａは、図１に示したロール２２，２４などの２ロール式カレンダーのニップ形状にほぼ一致している。曲線Ａは、ニップ入口近傍部１５０に沿ってニップ間隙が急激に減少することを示している。ニップ間隙は、ニップ出口１５３の近傍部１５２に沿って、より緩慢に減少している。従って、可変ニップ長に沿っておけるニップ間隙の変化率（曲線Ａに対するタンジェントの傾斜）は、一般に、可変ニップ長に沿って減少する。ニップ出口１５３は、２つのロール間の最小ニップに対応している。ロール径を増加することにより、ニップ出口のニップ間隙よりもニップ入口近傍のニップ間隙の方が減少の仕方が大きいことに変わりはないが、曲線Ａは偏平化に向かう。曲線Ｂに、可燃ニップ長１５４に沿った略均一なニップ間隙の変化率（曲線Ｂの傾斜）を示す。
曲線Ｃは、１５６の部分に沿って緩慢に減少した後にニップ出口近傍の１５８の部分に沿って急激に減少するニップ間隙を備えたニップを示す。ニップ間隙の変化率（曲線Ｃのタンジェントの傾斜）は、一般に可変ニップ長に沿って増加する。別実施形態において、曲線Ｃはニップ入口付近に上方向きに傾斜する部分１５６’を有することが可能である。この下向き凹面形状は、加熱ロールの曲率半径よりも小さい曲率半径を備えた湾曲支持構造にほぼ一致している。曲線Ｃのこの代替ニップ形状は、１５６’の部分に沿ったニップ沿ったニップの幾らかの初期頭部形成作用と、中央部に沿ったリリーフ領域と、ニップ出口近傍の１５８の部分に沿った最終頭部形成作用とにより、２段階の頭部形成工程を提供するものである。
曲線Ｄは、ニップ入口から開始し、１５７の部分に沿ってほぼ一定のニップ間隙減少率を備えたニップ形状を示している。ニップ間隙は、１５５の部分に沿って一定のままである。ニップ間隙は実際には、可変ニップからウェブを脱離しやすいように、ニップ出口近傍の１５９の部分に沿って増加している。
ニップ間隙の減少率は、脚部６０の圧縮前線を画定する。加熱ロール６６の可変ニップ長および温度は、脚部６０の溶融前線を画定する。当該支持構造を使用した可変ニップ長手方向におけるニップ形状の調整性により、脚部６０の溶融前線を最適化したり、脚部６０の圧縮前線との調和を図ることができる。
可変ニップ６４は、ニップ入口７２において第１の間隙を画定し、ニップ出口７６において第２の間隙を画定する。第２の間隙は第１の間隙よりも小さいことが好ましい。好適実施形態において、可変ニップ６４はニップ入口７２とニップ出口７６との間でほぼ連続的に減少している。別実施形態において、可変ニップ６４はニップ入口および出口７２、７６の間のいずれかの中間位置において最小値まで減少し（図５Ａ参照）、その後に一定ニップ間隙または逓増ニップ間隙を維持してもよい。
基材５６の裏面５８と表面１１６の間の境界面にパイプ７８を介して空気または水などの流体を導入して、流体支承を形成してもよい。また、表面１１６は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）または選択的に超高分子量ポリエチレンなどの低表面エネルギー材料によって被覆してもよい。空気支承無しで、基材５６が可変ニップ６４に入ると皺になりがちで、基材５６に引裂を生じる可能性がある。加熱ロール６６を基準として湾曲支持構造６８を位置決めするためにピストン８０が設けられている。湾曲支持構造６８は、可変ニップ６４を更に調整するように枢支点８２について枢動してもよい。
加熱ロール６６および前駆体ウェブの相対直線速度によって、有頭突子ファスナ５２の頭部５１の形状が決定される。加熱ロール６６の回転速度は、前駆体ウェブの直線速度よりも大きくても、小さくても、またはこれと等しくてもよい。一部応用例については、前駆体ウェブ５４が可変ニップ６４を通過するときにロール６６が静止していてもよい。あるいは、ロール６６は前駆体ウェブ５４の移動と反対の方向に回転されてもよい。
図５は、有頭突子ファスナを形成するための当該方法および装置９６の別実施形態である。対向するベルト９２，９４は、可変ニップ９０を画定する細長い部分を有している。熱源９３はベルト９２を所望の温度に保っている。加熱ベルト９２は、連続的に減少する可変ニップ９０が形成されるようにベルト９４に対して傾斜されている。前駆体ウェブ５４は可変ニップ９０に送り込まれ、そこで脚部６０は対向するベルト９２，９４の間に圧縮係合される。脚部６０は熱と機械的な力とによって変形されて、複数の頭部９８を有する有頭突子ファスナ９６が形成される。
ベルト９２，９４の移動は、ベルト９２，９４の相対直線速度がほぼ等しくなるように同期されることが好ましい。対称的な頭部９８を形成するために、ベルト９２，９４が同期移動されることが好ましい。あるいは、Ｊ形フックなどの非対称な頭部９８を得るために、ベルト９２，９４の総体移動を僅かに非対称にすることが可能である。静止支持構造は、前述の空気支承などの低摩擦面を支持面に含むことが好ましいベルト９４で代用できることが分かるであろう。
図５Ａは、図５に記載の実施形態の別実施形態である。可変ニップ９０’は、対向するベルト９２’と９４’の間に形成されている。熱源９３’はベルト９２’を所望の温度に保つ。熱せられたベルト９２’は、第１のテーパ状領域９５’に沿って連続的に減少する可変ニップ９０’を形成するようにベルト９４’に対して角度が付けられている。ロール９９’は、第２のテーパ状領域９７’に沿ってベルト９２’、９４’の相対角度を変更する。第２のテーパ状領域９７’に沿った可変ニップは、一定のものであっても、増加するものであっても、減少するものであってもよい。前駆体ウェブ５４’は、可変ニップ９０’に送り込まれ、そこで，複数の頭部９８’を備えた有頭突子ファスナ９６’を形成するように第１のテーパ状領域９５’に沿って圧縮係合される。一実施形態において、ニップ出口９１’の間隙は、ローラ９９’に近接する間隙よりも僅かに大きい。９９‘と同様な別のローラを使用して、複数のテーパ状領域または他の種々形状を形成することが可能であるものとする。
図５Ｂは、同じ参照符号を備えた図５Ａに記載の実施形態の第２の実施形態である。図５Ａのローラ９９’の所定位置にあるベルト９２”の後に、上向き凹面形状を備えた曲線スライドプレート９９”が配設されている。図９に記載されているように、スライドプレート９９”は、仮想的にどのような形状も考えられるので、無限数のニップ形状を作成できる。例えば、スライドプレート９９”は下向きの凹面形状であると考えてもよい。スライドプレート９９”を別の形状に置き換えることによってニップ形状を変えることが可能である。スライドプレート９９”とベルト９２”の裏側との間に、流体支承などの適切な潤滑を与えることが好ましい。図５、５Ａまたは５ｂの対向ベルトは、溶融前線と圧縮前線との間の所望のバランスを図るために、１つ以上のテーパ状領域を画定するように構成されてもよい。
図６と７に、図４の方法を実施するための装置１００の代表的な実施形態を示す。湾曲支持構造１０２は、頭部形成アセンブリ１０４に取り付けられている。頭部形成アセンブリ１０４は、軸Ａに沿ってスライド１０６の上を移動する。ピストン１０８は、加熱ロール１１０との圧縮係合状態に前駆体ウェブを維持するための駆動力を与える。頭部形成アセンブリ１０４は、可変ニップ１１４の形状を更に調節するために枢支点１１２の周りで回転してもよい。図７において最もよく見えるように、湾曲支持構造１０２の表面１１６は複数の孔１１８を含んでいる。基材の裏面と支持構造１０２との間に空気支承が形成されるように、孔１１８の後の空間（不図示）に圧縮空気が供給される。流体支承への空気流量は、基材５４の厚さ、直線速度、可変ニップ６４、９０、１１４に対する脚部６０の長さ、および種々の他の要素によって異なる。
図４に記載の本発明の一実施態様において、前駆体ウェブ５４は、ポリマー脚部６０が加熱ロール６６の一部に圧縮係合されるように可変ニップ６４に通される。湾曲支持構造６８は基材５６の裏面５８を支持している。好適実施形態において、加熱ロール６６は、可変ニップ６４を通る前駆体ウェブ５４の直線速度とほぼ一致するいずれかの速度で回転する。
加熱ロール６６の回転速度は、前駆体ウェブ５４を可変ニップ６４に送り込む速度より大きくすることも、小さくすることも、等しくすることも可能である。こうして得られる有頭突子ファスナの形状は、少なくとも部分的に、前駆体ウェブと加熱ロールとのいずれか相対移動によって決定される。脚部の上の頭部の形状を変更するための方法は、１９９６年１０月３日付けの「メカニカルファスナのＪフックタイプストリップ（Ｊ  Ｈｏｏｋ−Ｔｙｐｅ  Ｓｔｒｉｐ  ｆｏｒ  ａ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｆａｓｔｅｎｅｒ）」と題された米国特許出願明細書第０８／７２３，６３２号（弁護士整理番号第５２８０２ＵＳＡ２Ａ号）」に開示されている。ポリマー脚部は、処理パラメータに応じて、マッシュルーム形頭部、Ｊフック、および傘形頭部などの種々形状に形成できる。
図８Ａは、熱可塑性樹脂から構成される実質的に連続的な基材１３２を利用した理想化有頭突子ファスナ１３０の代表的実施形態である。分子配向された脚部１３６、頭部１３８、および脚部１３６の基部にある隅肉１４０をそれぞれ有している釘の頭状の形状の突出部すなわちフック１３４の配列は、基材と一体構成されている。図８の有頭突子ファスナは、フックアンドループファスナのフック部であることも可能であるし、フックによって貫通可能な布帛に脱着可能に固定することも可能であるし、２片の有頭突子ファスナ１３０が相互係着できるように構成されることも可能である。その略偏平で平坦な外面のためにこの有頭突子ファスナの頭部はユーザフレンドリで、肌に優しく、従って、乳児用紙おむつの閉鎖具として理想的にふさわしい。強度および剛性を向上するとともに、形成時の型から容易に脱離できるように、脚部は、その基部に隅肉を有することが好ましい。
図８Ｂは、熱可塑性樹脂から構成される実質的に連続的な基材１３２上に形成された略傘形の頭部を有する理想化有頭突子ファスナ１３０’の別実施形態の断面図である。分子配向された脚部１３６’、頭部１３８’、および脚部１３６の基部にある隅肉１４０をそれぞれ有している傘形の形状の突出部すなわちフック１３４’の配列は、基材と一体構成されている。脚部１３６‘の周囲であって頭部の下にアンダーカット１４２’が形成されている。有頭突子ファスナは、種々の製造変化によって変化し、図８Ａおよび８Ｂ記載の理想化有頭突子ファスナは説明のためだけのものである。
成形されたヘッドは高い直径対厚さ比を有している。個々のフックが小型で間隔が狭い即ち高密度であることにより、ずり動かしてループ材料にしっかり係着することがより容易である。従って、本発明による有頭ファスナによりフックアンドループ固定を行なうのに特に有用なのは、フックアンドループファスナのループ部に使用するために特に適合されたのでなく、また、公知従来技術の有頭ファスナでは同じように係着できない、従来の編物または織物布帛あるいはでたらめに織られた即ち不織布材料によってループが与えられる場合においてである。
当該有頭突子ファスナは、おむつなどの低コストの使い捨て品に特に有用である。そのような用途の場合、可変ニップ長は一般に約１１．４３ｃｍ（４．５インチ）である。おむつで使用する場合、フックは均一な高さ、好ましくは高さ約０．１〜１．３ｍｍ、更に好ましくは高さ約０．２〜０．５ｍｍのフックである。基材上のフックの密度は、好ましくは６０〜１６００個／ｃｍ2、更に好ましくは１２５〜７００個／ｃｍ2である。フックの頭部に隣接する脚部の直径は、好ましくは０．１〜０．６ｍｍ、更に好ましくは約０．１〜０．６ｍｍである。ヘッドは、好ましくは平均約０．０１〜０．２５ｍｍ、更に好ましくは平均約０．０２５〜０．１３ｍｍだけ、脚部から径方向に突出し、その外面と内面との間の平均厚（すなわち、脚部の軸と平行な方向に測定）は好ましくは約０．０１〜０．２５ｍｍ、更に好ましくは約０．０２５ｍｍ〜０．１３ｍｍである。頭部の平均径（即ち、頭部および脚部の軸について径方向に測定）と頭部厚さとの比は、好ましくは１．５：１〜１２：１、更に好ましくは２．５：１〜６：１である。優れた可撓性と強度との両方を備えるために、特にファスナをポリプロピレンまたはポリプロピレンとポリエチレンとのコポリマーから作製する場合、有頭突子ファスナの基材の厚さは、好ましくは０．０２５〜０．５ｍｍ、更に好ましくは０．０６〜０．２５ｍｍである。用途によっては更に硬い基材を使用することも可能であるし、あるいは、基材のフックと逆の面に感圧接着剤層を被覆することも可能であり、それによって、基材を別の基材または基面に接着させることができ、そのため、基材は基面の強度に基づいてフックの固定を助けることも可能である。
フックアンドループで利用する多くの場合、有頭突子ファスナのフックは、通常は四角、千鳥、または六角配列で有頭ファスナ全面において実質的に全方向に分散されていなくてはならない。フック・ループ混合（ｈｅｒｍａｐｈｒｏｄｉｔｉｃ）で使用する場合、フックは係合時に横滑りしないように分散される。例えば、同時譲渡された米国特許明細書第３，４０８，７０５（カイザー（Ｋａｙｓｅｒ）他）、同第４，３２２，８７５号（ブラウン（Ｂｒｏｗｎ））および同第５，０４０，２７５号（エクハルド（Ｅｃｋｈａｒｄｔ）他）を参照されたい。
本発明の方法によって作製される有頭突子ファスナは、従来の有頭突子ファスナの製造に適した直線速度よりも高速に生産できるので、低価格化が可能である。また、保管および輸送の便利のためにロールに巻くことが出来る長尺幅広のウェブで生産することができる。そのようなロールのファスナは、フックの反対側の基材表面に、ロールの有頭ファスナの下の巻き部にフックの頭部を脱着可能に付着させることができる感圧接着剤層を有することが出来、従って、ロールの感圧接着剤層を保護する剥離ライナを要しない。ロール内で感圧接着剤に付着される頭部の限られた領域は、使用直前まで有頭ファスナをロール内に保持し、また、ロールから容易に巻き戻すことができる。ロールから所望の長さの分だけ切り取って、衣服の折り返しなどの物品に、折り返しが脱着可能に固定されるように接着剤などによって固定できる。
この有頭ファスナを生産するのに、押出成形に適した配向可能な任意の熱可塑性樹脂を使うことも可能である。押出成形が可能な有用熱可塑性樹脂として、ポリ（エチレンテレフタレート）などのポリエステル、ナイロンなどのポリアミド、ポリ（スチレン−アクリロニトリル）、ポリ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン）、ポリプロピレンなどのポリオレフィン、および可塑化ポリ塩化ビニルなどがある。好適な熱可塑性樹脂は、１７．５％のポリエチレンを含み、テキサス州シードリフトのユニオンカーバイド社（Ｕｎｉｏｎ  Ｃａｒｂｉｄｅ  Ｃｏｍｐａｎｙ）からＳＲＤ７−５６０として市販されているメルトフローインデックス３０を有する、ポリプロピレンとポリエチレンとのインパクトコポリマーである。
実施例
１３５°剥離試験
試験対象の２×５インチ（５．１ｃｍ×１２．７ｃｍ）のループファスナ材料片を、両面接着テープを使用して２×５インチ（５．１ｃｍ×１２．７ｃｍ）のスチールパネルにしっかりと固定した。１インチ×５インチ（２．５ｃｍ×１２．７ｃｍ）のフックファスナ材料片を切り取って、フックファスナ材料ストリップの両端から１インチ（２．５ｃｍ）の場所に印を付けた。次に、このフックファスナ材料のストリップを、フックとループとの間に１インチ×１インチ（２．５ｃｍ×２．５ｃｍ）の接触エリアが存在し且つフックファスナ材料ストリップの前縁をパネル長に沿わせるようにループパネルの中心に置いた。約１２インチ（３０．５ｃｍ）／分の速度で４．５ポンド（１０００グラム）のローラを利用して各方向に１度ずつ試料を手で巻いて、相補型フックアンドロープファスナ材料を係合させた。最大１インチ（２．５ｃｍ）の係合を確保するために、フックとループファスナ材料との間に紙を使用した。フック材料ストリップの前縁を持って、試料を手で約１／８インチ（０．３２ｃｍ）ほどずり動かして、フックをループに噛み込ませた。その後、試料を１３５°の剥離ジグに取り付けた。１１２２そして、このジグをＩｎｓｔｒｏｎTMモデル１１２２引張試験機の下ジョーに取り付けた。試料は事前剥離せずに、ジョーの下縁部に１インチの印を合わせた状態で前縁を上ジョーに取り付けた。１２インチ（３０．５ｃｍ）／分のクロスヘッド速度で、２０インチ（５０．８ｃｍ）／分の送り速度に設定したチャートレコーダを使用して、１３５°に維持した剥離を記録した。ループ材料からフックストリップを剥離するのに要した力をグラム／センチメートル（幅）で報告した。報告した数値は、少なくとも５回の試験の平均値である。
実施例１
図６と図７に概ね示した頭部形成装置を利用して生成される図１０記載の連続的に減少していく可変ニップをグラフィック表示するために、コンピュータモデルを作成した。装置の入口および出口の間隙を調節することによって、減少していく可変ニップの平均傾斜と接触エリア百分率とを算出できる。平均傾斜、頭部形成装置の接触エリア百分率、およびカレンダーロールの温度を調節することによって、図８Ａおよび８Ｂに概ね示したような種々の頭部形状を生成できる。
図１０の縦軸に、頭部形成装置の間隙およびフック高さをミリメートル単位で示す。横軸は、３３個の等区画に分割された頭部形成装置の全長に対応している。区画８において、頭部形成装置のニップ間隙１６０およびフック高さ１６２の収束が生じた。可変ニップの長さは１１．４３ｃｍ（４．５インチ）であった。接触エリア百分率は、利用可能な頭部形成エリア全体に対する頭部形成開始および終了するエリアと定義した。Ｌで示される頭部形成エリアは、可変ニップ長の７５．７５％（区画８〜区画３３まで）であった。
テキサス州シードリフトにあるユニオンカーバイド社（Ｕｎｉｏｎ  Ｃａｒｂｉｄｅ）から製品名ＳＲＤ７−５６０で市販されているポリプロピレンとポリエチレンのインパクトコポリマーから作製された前駆体ウェブを、基材厚０．１１ｍｍ（０．００４５インチ）で、基材基材前面上に約０．６３５ｍｍ（０．０２５インチ）突出する約１４０本／ｃｍ2の脚部を有するように形成した。図６および７に概ね示されている頭部形成装置を、入口間隙０．８１ｍｍ（０．０３２インチ）、出口間隙約０．５６ｍｍ（０．０２２インチ）であるように構成した。カレンダーロールの半径は１０１．６ｍｍであり、頭部形成装置の半径は１０２．４ｍｍであった。可変ニップは、平均傾斜０．１３２で入口間隙と出口間隙との間でほぼ連続的に減少させた。最大傾斜は区画１３における０．１３９であり、最小傾斜は区画３３における０．１１６であった。ロール温度は１４４℃（２９１°Ｆ）に維持した。この温度のとき、カレンダーロールの半径は１０１．７ｍｍ（４．０インチ）であった。
前駆体ウェブを１２メートル／分（３９フィート／分）の直線速度で可変ニップに通し、ニップの圧力は５５，４ｋｇ／ｃｍ（３１０ポンド／線状インチ）に保った。基材の裏面に適切な空気支承を達成するために、湾曲支持構造上に１５１７ｋＰａ（６０ｐｓｉ）の空気圧を維持した。
コンピュータモデルを使用して、ニップの傾斜、カレンダーロールの温度、有頭脚部の高さと加工方向および横方向の頭部エリアと頭部断面積とに関する頭部形成装置の接触エリア百分率を求めた。ニップの傾斜の影響を最も受けやすいフックの高さを算出した。頭部形成装置の接触エリア百分率の影響を最も受けやすい横方向頭部エリアを算出した。ニップの傾斜の影響を最も受けやすい加工方向の頭部エリアを算出した。ニップの傾斜の影響を最も受けやすい頭部の断面積を算出した。
傾斜と接触エリア百分率とロール温度とを変更することによって、図８Ａおよび８Ｂに記載されているように頭部形状を変更することができる。図８Ａに概ね示されている頭部形状が望ましい場合には、頭部傾斜を０．１２５、接触エリア百分率を７５％、カレンダーロールの温度を１４４℃（２９１°Ｆ）にすべきである。図８Ｂに概ね示されている頭部形状が望ましい場合には、頭部傾斜を０．０９３、接触エリア百分率を９０％、カレンダーロールの温度を１４６℃（２９４．８°Ｆ）にすべきである。
実施例２
テキサス州シードリフトにあるユニオンカーバイド社（Ｕｎｉｏｎ  Ｃａｒｂｉｄｅ）から製品名ＳＲＤ７−４６３で市販されているポリプロピレンとポリエチレンのインパクトコポリマーから作製された前駆体ウェブを、基材厚０．１１ｍｍ（０．００４５インチ）で、基材前面上に約０．６３５ｍｍ（０．０２５インチ）突出する約１４０本／ｃｍ2の脚部を有するように形成した。図６および７に概ね示されている頭部形成装置を、入口間隙が０．４６ｍｍ（０．０１８インチ）で、出口間隙が約０．２５４ｍｍ（０．０１０インチ）であるように構成した。可変ニップは、入口間隙と出口間隙との間で連続的に減少させた。可変ニップの長さは１０．２ｃｍ（４．０インチ）で、脚部は可変ニップに１００％接触した。ロール温度を１６０℃（３２０°Ｆ）に保った。前駆体ウェブを、巻き戻し張力３４４．７ｋＰａ（５０ｐｓｉ）で、４５．７メートル／分（１５１フィート／分）の直線速度で可変ニップに送り込んだ。頭部形成装置のピストンは、４８３ｋＰａ（７０ｐｓｉ）に保った。基材の裏面に適切な空気支承を達成するために、湾曲支持構造上に４１４ｋＰａ（６０ｐｓｉ）の空気圧を維持した。
こうして得られたフックは、横方向（ＣＤ）の頭部径が０．４１ｍｍ（０．０１６インチ）、加工方向（ＭＤ）の頭部径が０．４１ｍｍ（０．０１６インチ）で、平均高さが０．４６ｍｍ（０．０１８インチ）であった。結果として得られた有頭突子ファスナの剥離強度を、ミネソタ州セントポールのミネソタマイニングアンドマニュファクチャリング社（Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ  Ｍｉｎｉｎｇ  ＆  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｃｏｍｐａｎｙ）から市販されている製品番号ＫＮ−０５６０によって設計したフックアンドループファスナのループの部分に対して試験した。角度１３５°における最大剥離強度は１４５．３グラム／ｃｍ（３６９グラム／インチ）であることが判明した。
実施例３
テキサス州シードリフトにあるユニオンカーバイド社（Ｕｎｉｏｎ  Ｃａｒｂｉｄｅ）から製品名ＳＲＤ７−４６３で市販されているポリプロピレンとポリエチレンのインパクトコポリマーから作製された前駆体ウェブを、基材厚０．１０９ｍｍ、脚部約１４０本／ｃｍ2でを作製した。脚部は、基材前面から上に０．６４０ｍｍに突出していた。図６および７に概ね示されている頭部形成装置を、ニップの入口が０．８１ｍｍ（０．０３２インチ）で、ニップ出口が約０．４８ｍｍ（０．０１９インチ）であるように構成した。可変ニップは、ニップ入口とニップ出口との間で連続的に減少させた。可変ニップの長さは１１．４３ｃｍ（４．５インチ）で、脚部は可変ニップの８２％に接触した。ロール温度は１４４℃（２９１°Ｆ）に保った。前駆体ウェブを、ウェブ張力３２００Ｎで、直線速度１２メートル／分で可変ニップに通した。頭部形成装置のピストンは、１５１７ｋＰａ（７０ｐｓｉ）に保ち、また、基材の裏面に適切な空気支承を達成するために、湾曲支持構造上に４１４ｋＰａ（６０ｐｓｉ）の空気圧を維持した。こうして得られたフックは、ＣＤ頭部径が０．４５ｍｍ、ＭＤ頭部径が０．４３ｍｍで、平均高さが０．４５ｍｍであった。
本明細書中に開示した特許ならびに特許出願明細書は、文献引用によって本明細書中の記載に代えるものとする。本発明は、本明細書中に記載されているいくつかの実施形態に照らして説明されている。本発明の範囲から逸脱することなく、実施形態に種々の変更を行なえることは当業者に明らかであろう。従って、本発明の範囲は、本明細書に記載されている構造に限定されるのではなく、請求の範囲の文言によって説明された構造およびそれら構造と等価なものにのみ限定されるものとする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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