CN1242711C - 能够与环等接合的扣件,以及制造扣件的方法和机器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种形成扣件的方法，该方法包括：(a)由热成形材料形成具有片状基底和预成形主干阵列的预成形产品，该预成形主干与基底整体模制并从基底延伸到相应的终端；(b)将主干的终端加热到预定的软化温度，同时将片状基底以及每个主干的下部保持在低于软化温度的温度；以及(c)用处于低于软化温度的预定成形温度的接触面接触终端从而使终端变形，以形成悬于片状基底之上的头部。本发明还提供了各种扣件以及用于制造它们的其他方法。

Description

能够与环等接合的扣件，以及制造扣件的方法和机器

技术领域

本发明涉及通常称为钩环扣件的接触扣件，以及自接合扣件。在许多方面，它涉及钩子与柔性环相接合的具体情况，该柔性环是例如由薄无纺材料等的纤维形成的柔性环。

背景技术

本申请为2001年5月30日提交的美国专利申请09/870,063的部分继续，而后者是1999年1月15日提交的美国专利申请09/231,134，现在为美国专利6,248,276的分案。此申请也是2001年3月14日提交的美国专利申请09/808,395的部分继续。此申请还要求2001年6月4日提交的美国临时专利申请60/295,937的优先权。每个前述文件的全部内容都通过参考结合在此。

本发明涉及接合在阴组件的开口中的阳扣件组件，特别是涉及由无纺阴组件的纤维形成的环。更具体地说，本发明涉及提高环的可接合性的阳组件的主干和头部结构(formation)，并涉及用于制造和使用它们的方法和机器。在其他方面，本发明涉及阳扣件本身的制造，以及对于例如所谓自接合扣件和钩环扣件的应用。在某些方面，本发明还涉及具体的产品，以下是该产品的一个例子。

其中，由钩环式扣件的阳组件构成的用于纱窗的连接条。为了固定纱窗，通过网状材料的开口***阳扣件并使其与网孔的侧面相接合。希望阳扣件与网孔开口之间的接合具有良好的抗剥强度，从而使纱窗不会被风吹掉，并使得连接条变得廉价且比较吸引人。

对于用于钩环扣件的阳扣件有一种总体的需要是，在所需的一个或多个方向上提供良好的抗剥和抗剪强度特性并且制造成本较低，而且，对于阳扣件的具体需要是，能够与低成本的无纺环材料共同作用。

还有一种需要是能够连续并高效地生产具有不同功能特性的阳扣件产品，采用只需在基本工具中作有限转换的技术，但又便于调整以产生所需的扣件特性。

而且，特别希望将钩环紧固***的使用延伸到低成本产品的领域并且仍然获得良好的紧固性能。产品的例子包括：中等成本和低成本的一次性尿布以及卫生产品、用于低价产品的一次性包装、以及一次性低成本的手术及工业用服装和包裹带。在许多其他已知的低成本产品领域中也能够应用这种扣件。

具体来说，希望获得紧固***的阳组件与低成本无纺环产品的良好接合，该无纺环产品的特征在于它们比较薄且形成其环的纤维所延伸到的高度比较低。

在一些情况下，“良好的接合”指较大比例的钩子与较低的环相接合。

在其他应用中，“良好接合”通常要求更多，比如在用于尿布的扣件的情况下。在这样的情况下，当钩部件与较薄的低成本的环材料相接合时，它必须具有较强的抗“剥离”性。对于这样的材料，在剥离作用过程中，环的有效高度不允许负载从钩子头部转移到钩杆，而在具有较高环高的昂贵的环产品中能够做到。因此，对于用于薄的环结构的钩子来说，除了需要降低钩部件的成本之外，还有特殊的问题需要说明。

为了更加充分地解释剥离问题，在钩环式扣件中，抗剥强度指：当垂直于两个组件的接合表面的力施加到组件之一的末端上时，将一个组件从另一个组件上剥下所遇到的阻力。在组件上的这种剥离力使组件挠曲并逐渐从另一组件上剥离。在钩环扣件中需要具有这样的抗剥强度，从而保证在使用的正交力作用下该紧密闭合不会解除，但在需要的时候仍然允许组件分离。

当环部件较薄时，通常是低成本阴扣件的情况，单个环的结构都非常短且低。在此情况下，由于施加了剥离力，所以环对钩子施力，该力基本垂直于片状基底且平行于各个钩子的主干。因此，该力只施加到钩子的头部。

相反，当环部件具有由单个长环组成的厚束结构时，必须先将该环拉出到其全长，它才能对钩子施加有效的力。在这种情况发生时，钩子和环所附接的基底织物就能够弯曲彼此远离(见图23Y)，从而在钩子与该环分离的点上，接合在一起的组件将不再是面对面的。因此，环对钩子施力的角度要小于直角。环长越长，角度就减得越小。因此，对于较长的环组件，该力不仅作用于钩子的头部，也作用于其主干。对于很长的环来说，剥离动作期间的大部分阻力都作用在主干上。

结果，对于短环来说，钩子头部必须很强韧并对剥离造成很大的阻力，而对于长环来说，短的刚性主干加上悬空伸出的轻巧头部就足以对剥离造成较高的阻力。因此，在许多实例中，为了对薄且廉价的环组件的使用加以拓展和改进，就必须对钩子头部的几何形状加以改进，以便增强接合的力量并形成令人满意的闭合。

因此，在很多情况下，希望通过将杆部阵列与公共基底整体(即单块地)模铸，形成与短环材料一起使用的阳钩部件，并继而以压力成形步骤对主干作后续处理，从而形成可与环接合的头部。在许多实例中，希望采用作用在给定加工方向上的连续处理，但要找到进行这种处理的方法，从而获得一种钩子产品，在使用者与加工方向成一定角度施力时，该产品具有良好的抗剥强度特性，并且在许多情况下，使用者以直角施力，例如，在加工方向的横向。

发明内容

根据本发明，提供一种形成扣件的方法，包括：(a)由热成形材料形成具有片状基底和预成形主干阵列的预成形产品，该预成形主干从基底延伸到相应的终端；(b)将形成的主干的终端加热到软化温度，同时将片状基底以及每个主干的下部保持在低于软化温度的温度；以及之后(c)用处于低于所述软化温度的成形温度的接触面接触被加热的终端以使被加热的终端变形，形成悬于片状基底之上的头部，其特征在于，在主干结构中的不连续变化段的上方，主干的终端具有小于不连续变化段下方的主干的下部的平行于片状基底测量的横截面面积，使终端对变形能量比下部更敏感。

本发明的这方面的优选方法包括以下特性中的一个或多个。由非接触式热源进行加热，优选地为诸如火焰燃烧产物的对流热源。形成主干或结构的聚合物为非取向聚合物，且该聚合物熔化成球状结构。成型温度要足够低，或者提供其他条件，使得热成形材料不会粘到接触面上。将燃烧的水或蒸汽水引到接触面作为防粘剂。成型温度低于软化温度。接触面包括辊子的圆柱面。将接触面冷却以在步骤(c)期间保持成型温度。在步骤(c)中，形成的头部大致呈盘形或蘑菇形。每个盘形头部的厚度为该盘的等效直径的约5％到15％，或者，在由炽热燃烧产物对终端结构的侧面以及末端进行对流加热的特殊情况下，该厚度最大为盘的等效直径的约35％。该头部具有悬于基底上方的大致呈拱顶形的表面。步骤(a)包括在模辊中的成型腔中模制主干。在步骤(b)中，区域从终端向基底延伸一段距离，该距离大约相当于从终端到基底的总距离的15％到25％，或者，在所述对流加热的特殊情况下，最多为从终端到基底的总距离的30％。该接触面具有选自包括凹坑、平滑、纹理以及它们的组合的表面精加工形式。该表面精加工包括凹坑或其他结构，该结构相对小于盘或头部的尺寸，在X和Y方向上都是不连续的和分开的，且该接触面在接触面的单位面积上包括一定密度的凹坑或其他结构，该密度大于或等于基底单位面积中主干的密度，特别是用于通过由厚度转换位移来改变盘的基础结构的所述小的不连续结构，对该构造而言，该较小不连续结构的数目大约为每个盘或头部3到15个。在步骤(c)中，凹坑至少部分地与主干对齐。

在其他方面，本发明采用以下方法形成扣件，该方法包括：(a)由热成形材料形成多个从公共基底延伸到终端结构的主干；(b)将终端结构的一个区域加热到预定的软化温度，以便软化在该区域中的材料，同时将主干的剩余部分保持在低于软化温度的温度；以及(c)用接触面接触终端以在主干的终端处形成头部，接触面的至少一部分具有足够粗糙的纹理以便使至少一部分头部具有环接合的表面粗糙度。

优选方法包括以下的一个或多个特征。接触面包括辊子的圆柱面。接触面具有砂纸状纹理。接触面具有大约10到200微米的表面糙度(凹凸不平)。该接触面形成多个凹坑。接触面在接触面的单位面积内包括一定密度的凹坑，该密度大于或等于基底单位面积的主干的密度。赋予头部的表面糙度足以将扣件的抗剥强度增大大约10％到100％。因此，接触面与正在形成的头部的厚度和性质密切相关，与头部上表面的接触有效地通过头部的树脂厚度传递该作用，从而在钩环接合过程中环所接触的区域内，将一定程度的纹理和表面糙度赋予头部周围边缘或头部下表面或同时赋予两者。优选地，成形表面与头部的接触将形成分布在X或Y方向上、或同时分布在两方向上的不连续的凹陷，且大约每个头部的凹陷在3到15个的范围内。

根据本发明的一些方面，一种扣件元件包括：细长的主干，该主干延伸并与基本呈平面的基底整体模制；以及位于主干终端的头部，该头部的至少一部分具有呈砂纸状表面结构的粗糙表面。

优选的扣件部件包括以下的一个或多个特征。粗糙表面的表面粗糙度(凹凸不平度)为大约10到200微米。该粗糙表面的表面粗糙度足以将扣件的抗剥强度增大10％到100％。头部大致呈盘形或蘑菇形。

根据本发明的一些方面，有一种连接条，用于将网状屏贴附到一个表面上。该连接条包括：(a)基本呈平面的基底；(b)从基底延伸出的多个细长主干；以及(c)多个头部，每个头部设置在主干之一的末端处。根据本发明的一个方面，头部的至少一部分具有呈砂纸状表面结构的粗糙面。

这里所用的术语“软化温度”，指对热成形材料用压向它的表面能够使其成形的温度，还包括熔化温度以及使材料能够变形并流动的更低的温度。

这里所用的术语“盘形”，指一种具有顶面和底面的形状，至少一部分顶面与底面的相应部分大致平行，且该形状的厚度大大小于其等效直径。“等效直径”指：(a)对于圆盘来说，指实际直径，以及(b)对于非圆形状的盘来说，指与非圆盘的厚度和表面积相同的圆盘的直径。当从上方看时，盘形可以大致为圆形、形状不规则但接近圆形、或者为非圆形，例如正方形或十字形。该盘形可以是平面的，或者也可以具有其他形状，例如拱顶形、波浪形或棱锥形。

这里所用的术语“蘑菇形”，指除完整球形外，任何具有拱顶部分的形状。

这里所用的术语“环接合表面粗糙度”，指一定程度的表面粗糙程度，足以“捕捉”到一个环扣件部件并与其形成部分的暂时的接合。

这里所用的术语“砂纸状”，指一种类似于砂纸的表面纹理的表面糙度。

本发明的扣件部件的头部几何形状，有利于提供与阴扣件组件的强有力的连接。扣件部件特别适于用在将防虫网屏贴附到窗框上的固定带中，因为头部的几何形状提供了与防虫网屏的网孔的强有力连接。本发明的防虫网屏固定带显示出了良好的抗剥强度，并由此有效地阻止因风而导致的脱落。本发明的方法允许使用相对简单和经济的工艺制造扣件部件。

本发明的其他的非常重要的方面，超出了纱窗的范围，从而提供一种阳扣件，能够与由薄无纺材料的纤维形成的环或与其他开放结构进行改进的接合。

在本发明的一个方面中，形成环接合接触扣件产品的方法包括：由热成形材料形成一个预成形产品，该产品具有片状片状基底和预成形主干结构的阵列，该主干结构与基底整体形成并从基底延伸到相应的终端，每个主干结构包括，与基底和相连的第一部分以及从第一部分延伸到终端的第二部分，根据平行于片状基底的截面，在第二部分中有不连续地变化到相对于第一部分较小的截面；以及，使至少若干个主干结构的第二部分基本全部变形，从而对于每个如此变形的部分，形成悬于片状基底层上方的开口接合结构，特别是环接合结构，同时将第一部分保持在模制之后的状态。

优选方法包括以下的一个或多个特征。不连续的变化起始于与片状基底相隔一定距离的位置，该位置至少为距主干结构的终端一半距离处。不连续的变化包括主干结构的第二部分的截面面积相对于第一部分明显减小。

在另一方面，本发明提供了一种钩扣件预成形产品，用于后续形成环接合式钩扣件产品，该预成形产品包括：具有热塑性树脂表面的基片；以及多个主干结构，它们与基底表面整体(即，单块地)形成并从基底上凸出。每个凸出结构包括：相交于表面的第一主干部分以及第二部分，第二部分从第一部分延伸到远端从而形成相对于表面具有一定高度的结构。第一和第二部分的交会点位于距表面等于至少构造的半个高度的距离处，此交会形成了结构的构造的不连续转化，其中，对第二部分选择成以改进扣件的头部或盘的结构，例如，将质量减小以形成减小厚度的盘或头部，从而比主干部分对变形更加敏感，或者，改进成能更加容易地做好形成头部的准备，或者改进成能够形成具有改进的环接合特性的头部结构，特别是在与由薄无纺环材料的短或矮纤维形成的环接合时具有抗剥离阻力特性的头部结构。本发明的这个方面的变化方案可包括：第二部分平行于表面的任何截面的面积都小于主干部分平行于表面的任何截面的面积，或者，最外(即，远端的)截面的面积小于第一主干部分的面积的一半或优选地小于其四分之一或更小。

在另一方面，本发明提供了一种钩扣件预成形产品，用于后续形成环接合式钩扣件产品，该预成形产品包括：具有连续的长度、宽度以及热塑性树脂表面的基片；以及与表面整体形成并从中凸出的多个主干结构，每个凸出结构包括与表面相交的第一主干部分和从第一部分延伸到中央尖顶的第二部分，从而形成相对于表面具有一定高度的结构，其中，第二部分的纵向边缘相对于第一主干部分的纵向边缘向中央尖顶处变细。本发明的这个方面的变化方案还可包括：每个主干结构都具有从第一部分到凸出结构的终端不断变细的侧棱边，例如，主干具有“M”形或“A”形框式外壳轮廓。

在另一方面，本发明提供了一种钩扣件预成形产品，用于后续形成环接合式钩扣件产品，该预成形产品包括：具有连续的长度、宽度以及热塑性树脂表面的基片；以及与表面整体形成并从中凸出的多个主干结构，每个凸出结构包括与表面相交的第一主干部分和从第一部分延伸的第二部分，从而形成相对于表面具有一定高度的凸出结构，其中，第二部分包括沿第一纵棱边的第一尖顶、沿第二纵棱边的第二尖顶、以及在其之间没有树脂的中央凹谷部分。

本发明的此方面的变化可包括：呈例如薄鳍形的每个凸出的结构都具有从第一部分到该结构终端不断变细的相对侧棱边，从而，例如，形成字母“M”形的结构。在另一情况下，预成形产品有效地包括：上述几何形状的一半，即，尖顶位于此鳍部的第一纵棱边，且较低的区域位于相对的纵棱边处。在此方面的优选实施例中，凸出结构呈“M”形或半个“M”形，其中该构造的高度从一个或两个尖顶到该结构顶端的最低部分上线性减小。

在另一方面，本发明提供了一种钩扣件预成形产品，用于后续形成环接合式钩扣件产品，该预成形产品包括：具有连续长度、宽度和热塑性树脂表面的基片；以及与表面整体形成并从其中凸出的多个主干结构，每个主干结构包括，与表面相交的第一主干部分以及从第一部分延伸的第二部分，从而相对于表面形成一定高度的凸出结构，其中，第一部分包括具有第一直径的第一圆柱形，且第二部分包括具有第二直径的第二圆柱形，第二直径小于第一直径。本发明的这方面的变化方案可包括与第一部分同心的第二部分。

在前面提到的“第二部分”中，应该理解，第二部分本身可以由多个部分形成。

根据本发明的另一个方面，通过选择在预成形主干或在凸出结构上形成头部的形成条件，获得一种制造用于这些及其他用途的钩形产品的新方法，该方法使制钩的树脂在局部形成熔融物质，从而在熔融物质上的表面张力作用使得该物质悬于主干远端的加工横向(cross-machine)端之上，因此，当受成形表面作用变形时，比如受成型辊作用变形时，熔化的树脂即在主干的加工横向端形成大致平坦的薄的头部。在优选实施例中，非接触式加热作用将预成形结构的远端熔化，并使成形表面的温度保持低于熔化树脂的温度。而且在优选实施例中，成型辊的表面将产生不规则的边缘或外形的成型结构传送给被形成的头部，且形成该头部增进接合，并在接合之后将纤维环固定。

根据本发明的另一个方面，提供一种制造用于钩环扣件的钩部件的方法，该方法包括：(a)提供连续长度的热成形树脂的预成形主干组件，该组件具有基层，多个具有预定几何形状的热成形末端的预成形主干从该基层延伸出，该主干组件具有加工方向，(b)加热所述主干的所述可变形末端，从而每个末端上提供在表面张力的作用下的局部熔融树脂物质，该物质位于各个主干之上，从而悬于主干的加工横向端之上，以及(c)利用成形表面使熔融物质变形，其方式为，在主干的加工横向端产生大致平坦的薄头部，(d)步骤(a)、(b)和(c)用于生产可与环接合的头部，在顶视图中，该头部的大致外形呈平行于预成形组件的基底的圆弧AB，该头部具有悬伸长宽比OAR，该悬伸长宽比为圆弧AB的弦与圆弧离弦的最远点到所述弦的垂线的高度“h”的比例，OAR＝AB/h，其中，圆弧的弦位于确定主干的加工横向(cross-machine)端的平面内，且平行于所述加工方向，该弦位于确定主干的加工横向(cross-machine)端的所述主干的表面内或与之相切，所述长宽比OAR小于3.5，优选地约为2。

根据本发明的另一个方面，提供一种用于钩环扣件的钩部件，其包括：基层，从该基层延伸出各自具有环接合头部的多个主干，多个头部的至少一些，每个在顶视图中都具有一种大致的外形，该外形具有平行于基底的周边圆弧AB，该头部具有悬伸长宽比OAR，该悬伸长宽比为圆弧AB的弦与圆弧离弦的最远点到所述弦的垂线的高度“h”的比例，OAR＝AB/h，其中，圆弧的弦位于确定主干的加工横向(cross-machine)端的平面内，且其平行于所述加工方向，该弦位于确定主干的加工横向(cross-machine)端的所述主干的表面内或与之相切，所述长宽比OAR小于3.5，优选地约为2。

前述方法或钩部件可具有以下特征的一个或多个。头部向下到其环接合区域的垂直头部厚度为不大于约0.015英寸(0.38mm)。

每个主干与其各自头部的组合高度，从基层开始测量为不大于约0.055英寸(1.40mm)。

每个头部的投影面积不大于4.30×10^-4平方英寸(2.77×10^-3cm²)。

预成形主干包括从所述基底伸出的薄鳍片，所述薄鳍片具有在至少45度取向的加工横向(cross-machine)组件，该鳍片的特征为，从伸出部分的加工横向(cross-machine)端开始的一段长度，沿着伸出部分的长度方向，大于约两倍的鳍片厚度，该长度和厚度在平行于钩部件的基底平面的平面上以直角测量。

本发明的另一个方面是一种用于钩环扣件的钩部件，其包括：基层，各自具有环接合头部的多个主干延伸出该基层；悬于各个主干的加工横向(cross-machine)端之上的头部；具有加工方向的组件；主干包括从所述基底伸出的薄鳍片；所述薄鳍片具有在至少45度取向的加工横向组件，该鳍片的特征为，从伸出部分的加工横向端的一段长度，沿着伸出部分的长度方向，大于鳍片厚度的约两倍，该长度和厚度在平行于钩部件的基底平面的平面上以直角测量。

以薄鳍片为特征的方法或产品可具有以下特征的一个或多个。鳍片的长度为其厚度的至少2又1/2倍。

薄鳍片的长度在加工横向延伸。

预成形主干，或主干，在某种情况下可以是双端的，在预成形主干或主干的两端的加工横向端，所述薄鳍片的长度从预成形主干或主干的相对端的加工横向沿相反方向上向内延伸。

根据本发明的其他方面，还发现，模制预成形部件的重要的特殊几何形状、以及选定的头部成形技术，对于获得关于上下文中的和更多常规的重要优点有所影响。

根据本发明的一个特别重要的方面，模制的预成形主干包括具有取向的明显加工横向分量的薄鳍片伸出部分，该鳍片的特征为，从伸出部分的加工横向端开始的长度，沿伸出部分的长度方向，大于鳍片长度和厚度的约两倍，该长度和厚度在平行于钩部件的基底平面的平面上以直角测量。优选地，该长度为该厚度的约2又1/2倍到小于3倍。

鳍片的最大长度并不受到有关熔化结构考虑的限制。

此方面的优选方面具有以下特征的一个或多个。

由于有这样一段薄鳍片在相反方向上从预成形部件相对的两端的加工横向(cross-machine)端向内延伸，因而预成形主干为双端形式。该预成形主干具有加强件，其作用是加强预成形主干以防止在施加后成形力时圆柱发生皱缩(collapse)。在某些优选实施例中，加强件的高度小于薄鳍片的高度，因而，在一些实施例中，在后成形作用下它不进行再次成形，或者，在另一些实施例中，它不再次成形到薄鳍片的加工横向(cross-machine)端产生再次成形的程度。在其他的实施例中，强化的伸出部分本身包括薄鳍片，以与上述相同的方法测量，其长度大于其厚度的约两倍或更多，且优选地该强化的伸出部分具有上述薄鳍片的其他优选属性。在某些优选实施例中，主干具有多个薄鳍片，例如呈十字形或加号形式，该薄鳍片具有四个从中心伸出的部分，或其可以具有，例如，三个或五个伸出部分，每个都具有上述薄鳍片的形式。在一些情况下，成对地相对延伸鳍片都与加工横向以及加工方向对齐，同时，在其他实施例中，所有的伸出部分都与这两个方向成锐角。

本发明的另一个重要特征为，所述的预成形薄鳍片主干将其伸长方向设定成与加工方向成锐角的方向，例如成30或45度，但具有位于加工横向端的端面，加工横向端与加工方向大致对齐。在某优选实施例中，此加工横向端由垂直于钩部件基底并与加工方向一致的平面端面确定，优选地，此鳍片形预成形部件具有大致呈平面、平行形式的长侧面，该预成形件终止于加工横向端处的一角，与水平面夹角明显小于90度，例如45度。在某些优选实施例中，整个主干的水平截面为平行四边形，其中在主干部分中的轮廓端部的每个加工横向端都呈明显小于90度的夹角，例如，小至45度的角度。在另一个实施例中，主干的外形为两个这样外形的薄鳍片，它们彼此成一定角度，例如90度角，从而形成两个交叉的平行四边形。在其它情况下，这种预成形部件的X、Y阵列包括条带，其中平行四边形具有第一取向和条带，优选地各条带与前述第一条带交替排列，同时具有相反或镜像的取向。

本发明的另一个方面采用薄鳍片预成形件，其至少在加工横向上具有“M”形轮廓以及在加工横向端处的垂直侧面，并且，在其中部有效地切出一个没有树脂的“V”形，从而使预成形件的最外部分从外部点向着朝基底移动时面积逐渐增大的水平截面逐渐变细。对于这种形式，在熔化过程中，当以非接触式热源加热时，熔化的树脂优选地流过直侧面的边缘，从而形成悬于加工横向端之上的熔融物质。之后，将该物质成形构成所希望的环接合形状。

在这些方面的优选实施例中：非接触式加热主要由对流加热完成，优选地，通过密切接近的气体火焰的灼热的气态燃烧产物来完成；接触熔融表面的成形表面具有模制面，该模制面赋予所形成头部的周围边缘处的外表面一定程度的粗糙度或形状轮廓，该头部的尺寸和形状能够通过悬伸部分质量传递(telegraph)扰动在悬伸头部的环接合表面上，例如头部下表面的周围边缘提供一定程度的不规则性、纹理或粗糙度，其提高了在剥离情况下在钩上的环的保持力。

本发明的其他方面包括：采用所述几何形状的主干预成形产品制造钩子，采用非接触式加热，使有益尺寸的和/或有益位置能够形成熔融树脂的圆形物质，之后使该物质与成形表面相接合。

在优选实施例中，采用一步骤，防止在分离过程中形成的头部粘连在成形表面上。本发明的实施例包括：保持成形表面的温度低于外界环境中水的沸点温度或凝结温度并将水或蒸汽引导到该表面。在一个重要实施例中，非接触加热的模式为通过将构造的终端部分浸在密切接近的气体火焰的热燃烧产物流中，其方式为，燃烧水(water ofcombustion)在冷却的成型辊上凝结并起抗粘连的作用。

本发明的另一个方面涉及在用较冷的成形表面压制成形热树脂物质之前，利用非接触热源使一预成形件“过热”，从而，随着这种压制成形，在重力和/或表面张力的作用下，在稳定之前产生树脂的进一步成形运动，例如，在蘑菇结构的情况下形成自接合阳扣件结构，或者在“J”形轮廓的头部的情况下形成环接合结构。

在优选实施例中，这种“过热”的量与成形表面处的热损失有关，该成形表面优选为冷却的辊子，该“过热”的量保证了剩余的热量足以保持树脂的热度，从而使树脂物质能够流入蘑菇形状中，或者在其他实施例中，足以使形成的物质的周围部分下垂或自变形，从而在固化之前形成类似“J”形的外形。

在此特征的优选实施例中，用于随着压制成形形成蘑菇形结构的树脂为低密度聚乙烯或其他具有低热挠曲温度的树脂，且用于形成“J”形外形的树脂为高密度聚乙烯或尼龙或类似的具有较高热挠曲温度的树脂。

本发明的另一个重要方面为，与其他设计者的想法不同，不必为了进行后续加热成形而实现预成形主干的树脂的分子取向性，实际上，可有利地避免此点而同时又达到理想的效果。应该理解，对非取向树脂伸出部分预加热，使得根据熔化的树脂结构的尺寸和形状，熔化的树脂能够形成一个球，并且通过对凸出结构进行预设计，能够有利地选择并控制此球的物理位置，从而，对熔化树脂的后续压制成形(即平顶加工flat-topping)能够将树脂分布为所希望的最终形状；或者分布为所希望的分布几何形状，并在使树脂过热的情况下，重力和/或剩余的表面张力作用完成所希望的进一步变形。在某种情况下，还可以采用冷却，甚或是再次的表面压制，以便确定最终的形状。

在优选实施例中，顺序为：通过对流，优选地通过浸入气体火焰的燃烧产物中，预热到过热状态；用冷却的辊子进行平顶处理(flat-topping)以生产出所希望的树脂的区域分布，并允许在重力和表面张力作用下进一步从分布后的形状形成该部件。在此之后，进行空气冷却或者与另一冷却辊子相接合。在有些情况下，在此时，该产品可与热辊子接合，从而使该产品的表面纹理最终定形。

本发明的另一个方面涉及采用分散气体火焰对预成形部件进行对流加热。将发光火焰定位，从而将预成形部件的终端部分的侧面以及端面都浸入温度为1000℃左右的气体火焰的灼热燃烧产物中，从而快速加热部件并使得该部件以高生产率继续通过后续的压制成形(或“平顶”)阶段。

在优选实施例中，将压制成形表面保持在低于水的凝结温度的温度下，在优选情况下，该温度为约5到60℃，优选地为10到45℃，最优选地为约25到30℃，且使表面暴露于火焰的燃烧产物，从而使水在成形表面上大量凝结，从而在成形操作之后使树脂更好地从成形表面上脱离。优选地，该成形表面为冷却的成形(conforming)辊或压制辊。

在所述的对流加热预热之后使用热压辊的情况下，在成形表面与树脂之间的界面处提供防粘材料。在优选实施例中，该材料包括：特富隆(聚四氟乙烯)或其他成形表面的防粘涂层、喷射到界面的水或蒸汽，或两者兼备。以此方式，加工的操作速度可得到提高，同时仍然使用现有的工具，采用热辊或其他的热成形面。

在本发明的另一个方面中，形成环接合扣件产品的方法包括提供一种预成形主干产品，其具有多个主干，每个主干从基底升高到远端并且至少一些主干的远端与超声波悬辊(ultrasonic horn)相接触以便形成环接合头部。

本发明的这方面的变化方案可包括以下特性中的一个或多个。超声波悬辊在与至少一些主干的远端相接触的同时进行旋转。将预成形主干产品引入超声波悬辊与砧座形成的空隙中，且该空隙的尺寸使得至少一些主干的远端接触到旋转的超声波悬辊。砧座不断转动。

将在以下的附图和说明书中对本发明的一个或多个实施例的详细内容加以阐述。从说明书、附图以及权利要求中，本发明的其他特征、目的和优点将变得更为显而易见。

附图说明

图1为包括根据本发明的一个实施例的扣件部件的扣件的侧视图。图1A为扣件元件的顶视图，主干部分以虚线示出。图1B、1C和1D为根据本发明的另一实施例的扣件元件的顶视图；从侧面看时，这些扣件元件具有相同的外形，如图1所示。

图2为根据本发明的另一实施例的扣件元件的侧剖视图。图2A和2B为根据本发明的另一实施例的扣件元件；这些扣件元件具有相同的剖面形状，如图2所示。

图3和3A为根据本发明的其他实施例的侧剖视图。图3B和3C为根据本发明的其他实施例的扣件元件的透视图。

图4为一正视图，示出图1或图2中与防虫网屏的网孔相接合的扣件元件。

图5为用于制造扣件元件的机器的侧视示意图。

图6为图5所示机器的部分放大图。

图7为图6中区域A的侧视放大图，示出在成形前的承载着主干的基底的一部分。图7A为图7所示主干之一的部分放大图。图7B为图7A中所示基底部分的顶视图。

图7C为包含着在加工方向上排列的主干阵列的预成形产品的顶视图。

图8-8D为侧视图，示出各种适用于形成本发明的扣件元件的成形辊表面。

图9A和9B分别为图7-7C中预成形主干产品的单个主干结构的进一步放大的侧视图和主视图。

图10A、10B和10C为由图7-7C的预成形主干产品形成的环接合扣件产品的不成比例的放大侧视图、主视图和顶视图。

图11A、11B和11C为图10A-10C的环接合扣件产品的单个环接合扣件元件的进一步放大的主视图、侧视图和顶视图。

图12为用于形成图7-7C中的预成形主干产品并继而由生产线加工中的预成形主干生产形成图3A-3C中的环接合扣件产品的方法和装置的示意图。

图13为形成图12中环接合扣件产品的另一种方法的示意图。

图13A为透视示意图，示出平行于加工方向的旋转超声波悬辊的行进路线。

图13B为透视示意图，示出旋转超声波悬辊，其轴垂直于加工方向和预成形部件的织物平面。

图14为用于形成图7-7C的预成形主干产品的另一装置和方法的示意图。

图15A和15B分别为另一种预成形主干结构的侧视图和主视图。

图16A、16B和16C分别为由图15A和15B的预成形主干结构形成的环接合扣件元件的侧视图、主视图和顶视图。

图17A和17B分别为另一种预成形主干结构的侧视图和主视图。

图17C为与图17A类似的视图，但其示出了一种修改形式的预成形主干结构。

图17D为用于形成图17C的预成形主干结构的工具的剖视图。

图18A、18B和18C分别为由图17A和17B的预成形主干结构形成的环接合扣件元件的侧视图、主视图和顶视图。

图19A和19B分别为另一种预成形主干结构的侧视图和主视图。

图20A、20B和20C分别为由图19A和19B的预成形主干结构形成的环接合扣件元件的侧视图、主视图和顶视图。

图21A和21B分别为另一种预成形主干结构的侧视图和顶视图。

图22为由图21A和21B的预成形主干结构形成的环接合扣件元件的侧视图。

图23为根据本发明制造的多凸角钩部件的实施例的透视示意图，同时，图23A为图23沿23A-23A线的侧视图且图23B为沿图23A的23B-23B线的顶视图。

图23C到23E为在形成图23的钩部件中采用的预成形部件的视图，图23C是该模制的预成形部件的示意透视图，图23D为该部件的垂直侧视图且图23E为沿图23D的23E-23E线截开的该预成形部件的水平剖面图。

图23F与图23A类似，是在主干通过非接触热源之后到达成形辊之前主干的侧视图，而图23F-A到图23F-E为一组图，示出由气体火焰对流预热产生的沿着单个薄鳍片部件的暴露边缘的熔化树脂的“成球”过程。

图23G为成形机器的侧视示意图，且图23H为机器的制头操作(heading action)的放大示意图。图23G′为侧视图，且图23G″为该机器的优选结构的透视图。

图23I和23J为与用于形成图23的预成形部件平行于各个模环周边截取的高倍放大的部分剖视图，而图23L和23M分别为沿图23I和23J的23L-23L线和23M-23M线截取的更高倍放大的剖视图。

图23K与图23I和23J相似的视图，示出两个模环，它们面对面固定在一起对齐，以便形成十字形模具腔从而模制图23的部件。

图23N和23O为图23I和23J示出的模环组所能得到的两个组件式样与居中的间隔环装配后的进一步放大的视图。

图23P和23Q为由方形截面主干形成的扣件的顶视和侧视示意图。图23R为一矢量示意图，示出钩和环之间施加的力；图23S和23T为与图23P和23Q相似的视图，示出由薄鳍片预成形主干形成的钩，而图23U为关于图23S和23T的钩的矢量图，其形式类似于图23R。图23V和23W分别类似于图23Q和23R，示出以某角度受到环拉力的钩部件，且图23X为角Φ和θ_min在角度范围上的比较。图23Y为一视图，示出正相互被剥离开的钩和环部件。

图24为根据本发明制造的单个钩部件的第二实施例的透视示意图，同时，图24A为图24的部件的侧视图且图24B为沿图24A的24B-24B线截取的顶视图。

图24C到24E为在形成图24的钩部件中采用的预成形部件的透视示意图、图24C是模制的预成形部件的透视示意图，图24D为该部件的垂直侧视图且图24E为该预成形部件沿图24D的线24E-24E截开的水平剖面图。

图25为根据本发明的单个钩部件的另一实施例的顶视图，而图25A为用于生产图25所示实施例采用的预成形件的顶视图，且图25B和25C为分别沿图25A中的25B-25B线和25C-25C线截取的预成形件的侧视图。图25D为与图25相似的另一实施例的顶视图，但该实施例在加工方向结构的末端处具有Y方向的鳍片。

图26和26A为另一实施例的侧视图和顶视图，而图26B和26C为在形成图26和26A的实施例时使用的预成形件的侧视图和顶视图。

图27和27A分别为另一实施例的顶视图和侧视图，而图27B为预成形件的顶视图，图27和27A的实施例由该预成形件制成。

与以上实施例的关系相同，图28、28A和28B示出另一实施例。

图29、29A、29B和29C示出由预先“过热”的非取向低密度聚乙烯液流进行平顶(flat-topping)工序之后形成蘑菇形拱顶的过程，而图29D示出使用两个这样的部件作为自接合扣件。图30和31示出利用各树脂的不同的流动性质，通过后成形流形成J形结构的过程。

图32、32A和32B，示出J形结构的四凸角钩的另一实施例。

图33、33A和33B示出四凸角式M形钩，而图33C、33D和33E示出制成该M形钩的模制预成形产品，且图33F示出图33D的预成形件的终端在非接触加热之后、平顶加工之前的状态。图33G、H和I为剖视图，示出用于模制图33中预成形部件的模具。

图34、34A和34B示出基于单个M形预成形件的以常见方式的另一实施例，且图34C、34D和34E示出制成该M形预成形件的模制预成形产品，而图34A′示出与图34A类似的钩部件外形，但其是以不同的方式形成的。

图34F到图34J为通过所述模环组的各模环各种截面，这些模环形成用于模制图34C、D和E中的预成形主干组件的模具。

图35-35E为对应于图34-34E的另一实施例的视图，示出修改形状的M形及其预成形部件，而图35A′示出与图35A相似的钩部件外形，但其以不同的方式形成。

图36-36E是与N形钩及其预成形部件相类似的视图，而图36A′为与图36A类似的钩部件外形，但其以不同方式形成。

图37为根据本发明制造的单个钩部件的另一实施例的透视示意图，同时，图37A为该部件的侧视图且图37B为沿图37A的37B-37B线截取的顶视图。

图37C到37E为在形成图37的钩部件所用的预成形部件的视图、图37C是模制的预成形部件的透视图，图37D为该部件的垂直侧视图且图37E为该预成形部件沿图37D的37E-37E线截取的水平剖面图。

图37F和G为用于模制图37C的不同部件的模具的剖视图，该模具包括支撑台。

图37H为阳扣件组件的顶视图，该组件包括图37中的阳扣件的X、Y阵列，而图37I和J为图37H的阵列的示意性透视图。

图38和38A为示意图，示出了由悬伸长宽比表示的在方形和圆柱形主干的情况下，主干面处的弦AB相对于悬伸盘的关系，而图38B示出由薄鳍片主干能够得到的不同比率，且图38C和38D通过两个例子示出采用根据图37-37A中所述的结构的原理所能够得到的不同的比例关系。

在各个图中，相似的附图标号代表相似的部件。

具体实施方式

参考图1，扣件10包括基底12以及从基底延伸出的扣件元件14。(扣件10通常包括一个扣件元件阵列；示出单个的扣件元件以利简明)。扣件元件14包括主干16以及位于主干16的终端处的头部18。头部18的形状适于与另一扣件组件相接合，例如与具有多个环的阴扣件组件，诸如防虫网屏的网孔，或者与类似于扣件10的其他扣件组件。

如图1所示，头部18大致呈盘形，包括大致为平面的顶面20，以及大致呈平面的底面22，底面22面向基底12并悬于其上方。盘比较薄，使协同扣件元件工作，例如环或纱窗的金属网，能够通过使盘材料挠曲从而深入其中。优选地，盘的厚度为盘等效直径的约5％到15％。如果盘较薄，则它往往具有较短的寿命周期(即，在扣件反复接合和脱离的过程中的耐用性)，然而，如果该盘较厚，则扣件就可能具有较弱的抗剥强度。如图1A所示，从上方看时，头部18大致呈圆形，且主干16在径向截面上大致呈圆形或方形，如图所示。(在其他实施例中，从上方看时，头部18可以呈不规则的形状(图1B)、方形(图1C)或十字形(图1D)。)盘形状特别有利于与网屏接合(图4)，因为网屏开口的侧边25能够***薄盘中。因此，如图4所示，即使盘小于网孔开口并且只与网屏开口的一个或两个侧边25相接合，也能够得到牢固的接合。头部18还适于与环或其他类似形状的头部相接合。

在另一实施例中，如图2所示，头部18包括拱顶部分24以及相应的拱顶形底面23，其主要部分基本平行于拱顶部分24。表面23面向基底12并悬于其上方，该表面提供用于与阴扣件元件或网屏相接合的表面。头部18可具有各种形状。举例来说，从上方(图2A)看时，头部18可以是方形或矩形的盘，且该盘的两个相对边缘向下弯曲形成U形拱顶部分。可选择地，头部18可以是圆盘，该圆盘围绕其圆周向下弯曲从而形成蘑菇状拱顶部分。这些头部形状特别有利于与网屏相接合(图4)，因为拱顶部分能够平滑地穿入网屏开口27且薄盘形状使网屏开口的侧边25能够嵌入表面23中。头部18还可以用于与阴扣件组件的环相接合，或者与另一具有相似形状头部的扣件自接合。

在另一实施例中，如图3和图3A所示，盘形头部为“波浪形”。头部18可以是S形截面，如图3所示，或者可以是W形截面，如图3A所示。这些图中示出的头部形状可以具有粗糙面，如以下参考图3B所述。

在另一实施例中，如图3B所示，头部18包括粗糙的、砂纸状的表面30。优选地，表面30的纹理与320号粒度的砂纸相似(打磨金属用)。砂纸状表面包括有助于抓住与头部18相接合的扣件组件(未示出)的凸起，使得接合在一起的扣件组件更加难以不慎松脱。因此，总的来说，相对于通过具有光滑表面的类似扣件元件获得的强度而言，接合的强度增强了。特别是，在优选实施例中，由美国材料试验学会(ASTM)D5170-91(“T”方法)测得的抗剥强度，增强了大约10％到100％。优选地，表面30具有至少10微米的表面糙度(凹凸不平)，更加优选地为约10到200微米。

在另一个实施例中，如图3C所示，头部18为棱锥形。优选地，悬于基底之上的头部表面具有与头部的上表面相同的外形，因而该表面的主要部分基本平行。

在图1-3C示出的所有实施例中，头部以显著的程度悬于基底上方。优选地，悬于基底之上的表面的表面积A1至少比主干16沿A-A线截取的径向截面的表面积A2大20％，该径向截面即主干与头部相交处。表面积A1最大可以比表面积A2大600％。例如，对于表面积A2为0.03mm²的扣件元件来说，表面积A1优选地为约0.05mm²。总体上优选地，围绕主干周长的悬伸量基本是均匀的，从而提供多方向性的接合。但是，为了便于制造，在有些情况下，悬伸量优选地为非均匀的，如以下参考图5所说明的。

用于形成上述扣件元件的机器100如图5所示。支撑辊102、126将连续供给的主干承载基底12(图7-7B中所示)引入机器100中。主干承载基底12由热成形聚合物形成。在前面的制造步骤中，辊子102卷紧在模制台(未示出)处作为卷带辊，在该模制台上将主干104(图7-7B所示)整体地模制到基底12上。模制台可包括具有多个模腔的模辊，模腔由对齐板片形成，例如，如由美国专利No.4,794,028所描述的，该专利中公开的内容通过参考结合在此处，或者，使用任何所希望的主干模制技术。如图7B所示，如果想要矩形或方形的头部，则主干在径向截面上可以是矩形的或者方形的，或者也可以是椭圆形、圆形、十字形、或任何其他需要的形状，用于形成类似形状的头部(见图1A-1D)。

由驱动机构106将供给辊102放松，将承载主干的基底12运送到可选的预热区域108，这使承载主干的基底12的温度增高到预热温度，该预热温度高于室温但远低于聚合物的维卡氏温度(Vicattemperature)。此预热过程使主干的尖端在下一步工序中能更快地加热到预定的软化温度。

之后，基底12移动到加热设备110处，加热设备110加热多个主干中的一部分。如图7A中所标明的，加热设备110只加热主干104中与它们的尖端109相邻的一部分P，主干的其余部分保持冷却且因而相对刚硬。优选地，部分P的长度L小于主干的总长度L1的30％，更加优选地为L1约15％到25％。将部分P加热到软化温度，在软化温度下，部分P能够形成所希望的头部形状，该温度通常高于或等于热成形聚合物的维卡氏温度。主干的其余部分不受热，并保持在低于软化温度S的温度，优选地为至少低10％。

为保证只将部分P加热到软化温度，优选地，加热设备110包括非接触式热源111(图6)，其能够使非常接近热源的材料迅速升温，而不使离热源较远的材料的温度升高。合适的非接触式热源包括：火焰加热器、电热镍铬线、以及辐射加热块。为了无接触地将部分P加热到软化温度，热源通常必须处于较高的温度。例如，如果软化温度为约100℃到140℃，则热源的温度通常为约300℃到1000℃，且热源将位于距主干尖端0.1到30mm处。

在加热主干的部分P之后，基底12移动到构造头部112，基底12在头部处在成形辊114与驱动辊116之间通过。如将在下面详细说明的，成形辊114使主干的部分P形成所希望的头部形状，而驱动辊116使基底12前进并靠着辊子114将其平整以便增强头部的均匀性。优选地，成形辊114的温度114(成型温度)低于软化温度。业已发现，将成形辊114保持在这个较低温下使成形辊能够将球形头部压平，该球形头部通常在前面的加热步骤中形成所希望的头部形状。通常是不希望球型头，因为这样的头部往往于无法提供与配套扣件的牢固接合。低成形温度还防止热成形聚合物粘连到成形辊上。通常，为了获得所希望的成形温度，需要冷却成形辊，例如，在辊子中心的通道115中通冷水，以便抑制成形辊被主干的部分P的热量加热。如果需要进一步冷却以获得所希望的成形温度，可以按类似的方式冷却驱动辊。

成形辊114的表面结构将决定形成的头部的形状。如果希望要盘形头部具有光滑表面，则表面纹理将是平滑且平坦的。如果希望要砂纸状表面，则成形辊的表面纹理将是砂纸状的(图8)。如果希望要蘑菇形(拱顶形)头部，则成形辊将包括多个大致为半球形的缺口(“凹坑”)，以便形成头部的拱顶部分(图8A)。使用如图8B和8C所示的成形辊表面能够形成“波浪”形的盘形头部，例如，如图3和3A中所示的头部。图8D所示的菱形格成形辊表面使得头部呈棱锥形，如图3C所示。成形辊还可具有柔软表面(未示出)，例如橡胶面，以便提供蘑菇形的头部。

优选地，当该表面纹理包括凹坑时，凹坑的密度在辊面上基本均匀，且大于或等于基底12上主干的密度。为了允许主干与凹坑之间不准确对正，优选地，凹坑的密度明显大于主干的密度(如果密度相等，则不准确的对正可导致凹坑未能接触任何主干)。

如上所述，当均匀地悬伸时，通常图2所示的拱顶形头部形状为优选，由于需要在凹坑与主干之间保持基本完全对正的状态，因此获得此形状的制造过程可能过分地复杂。因此，为了便于制造，在某些情况下，希望通过使凹坑和主干部分地对齐而不是完全对齐从而形成不很均匀的头部形状。在这种情况下，成形辊的凹坑密度应明显高于主干的密度，从而增大凹坑与主干接触的可能性。以这种方式，一些头部可能会具有如图2所示的形状，同时其他的头部由于主干与凹坑的一部分相接触将具有不同的头部形状。

选择成形辊114与驱动辊116的间隔，从而使主干的部分P变形，形成所希望的头部形状，而又不过度损伤主干的未加热部分。优选地，间隔足够小，使得驱动辊将基底12平整并通过成形辊对主干尖端109提供大致均匀的接触压力。优选地，间隔约等于主干总高度(L1，图7A)，小于受热部分P的长度(L，图7A)。

之后，基底12移动到冷却台118。冷却台118冷却形成的头部，例如，通过冷空气冷却，从而防止头部进一步变形。优选地，将头部冷却到室温。之后将冷却的基底移动通过驱动台520并由卷绕部件524卷在卷带辊522上。

提供备用的供给和卷带辊126、128，从而当供给辊102耗尽且/或卷带辊524绕满时，能够容易地使用适当的辊子替换它们而无需打断加工过程。

在形成扣件时使用的合适的材料为热塑性聚合物，这种材料能够提供具体应用所需的机械性能。优选的聚合物包括：聚丙烯，例如可从商标为MOPLEN的Montell中获得；聚乙烯、ABS(丙烯腈丁二烯苯乙烯树脂)、聚酰胺以及聚酯(例如PET(聚对苯二甲酸二乙醇酯))。

当然，其他实施例也是可能的。

例如，尽管上面已经示出并说明了盘形头部，但该头部可具有任何希望的形状，只要该形状提供悬于基底上方一定程度的表面，足以提供具有所希望强度特性的多方向接合。

不仅如此，尽管所述的加工过程只包括对主干尖端的单次加热以及只通过构造头部一次，但这些步骤可以重复一次或多次以便提供其他的头部形状。后续的成形的头部可以具有于第一次成形的头部相同的表面，或者也可以具有不同的表面。

而且，如果希望，可以在加热步骤之后并在马上形成头部之前冷却主干尖端以形成球形头部，之后迫使这种球形头部向下与主干相抵，将主干的上部嵌入头部从而形成蘑菇形头部。

而且，在有些情况下，不必冷却成形辊。如果能够获得所希望的头部形状并且能避免树脂粘连，则可以使用成形辊而即不加热也不冷却，或者可加热成形辊。

如图7、7A、7B和7C所示，用于生产扣件产品的预成形产品9的一个例子具有柔软的但相对平坦的基片12，主干结构104从该基片上凸出。主干结构104由如聚丙烯的同样的热塑性树脂整体形成，即单块地形成，因为它们从基片12的表面13凸出。如更详细的图9A和9B所示，每个主干结构104都具有前、后边缘表面101、103，它们通常轻微地(例如1°，未示出)变窄，且连续地从半径方向上较宽的与底面13相交的表面15变化到主干结构的远端109。侧边缘面107相对垂直于基底并向远端109延伸，远端109相对平行于基底。前、后边缘面101、103的轻微变细或脱模角，有助于从主干结构形成的模腔中移去主干结构。

在图9A、9B的例子中，主干结构从底面13到远端109的总高度为L₁，两侧面107之间的恒定宽度为w，以及在变细的前的顶端和后表面之间测得的长度L。

在一个例子中，w和l的大小相等，例如，0.008英寸(0.28mm)，从而提供正方形截面的主干，在这种情况下，高度L₁可以是例如0.027英寸(0.69mm)。

现在参考图10A-10C，如下所述，预成形产品能够形成具有相同基片12和表面13的扣件产品，但将主干结构的尖端相对于基底进行平整，从而形成可与环相接合的头部18。每个可接合的头部18通常呈盘形并从其各个主干部分16向外延伸从而悬于底面13上方并于底面13相对。如图11A-11L所示，盘18略微呈椭圆形，具有长轴J，在该例中，长轴为0.017英寸(0.43mm)左右，在与主干部分16的侧面107相应的方向上延伸，且短轴N为0.015英寸(0.38mm)左右，在主干的前后表面的方向延伸。此例子的盘18在竖直截面上也略微呈楔形，在接近加工方向的后缘处具有较大的厚度，加工方向制造它们(图4A)，如下所述。

可由图12所示的方法和装置形成扣件产品10。将热塑性树脂31从挤塑机29引入支撑压辊34与模辊36之间的缝隙32中。在缝隙中的压力使得热塑性树脂31进入模辊36的末端封闭的主干结构成形空腔38，同时多余的树脂留在模辊的圆周周围，并有效地砑光以形成基片12。当辊子34、36以相反方向旋转时(如箭头所示)，热塑性树脂沿着模辊的圆周前进直到由剥落辊40将其从模腔以及辊子圆周上剥下。如上所述，产生的产品具有基底12以及从基底凸出的整体形成的主干结构104。如图12所示的材料的移动方向称之为材料的“加工方向”(MD)，并形成产生的预成形产品9以及扣件产品10的纵向(由箭头MD在图中标出)。

用于形成这种从基底整体凸出的结构的加工过程的更详细的说明被公开在例如在1988年10月4日颁发给Fischer的美国专利No.4,775,310中，其全部内容通过参考结合在此。在优选情况下，模辊包括面对面装配成的圆板或环，其中一些在其圆周上具有形成模腔的切口，而其他为圆形，用于封闭模腔的开口面并起到隔离作用。

一旦将预成形产品9从模辊36上剥离，预成形产品即通过导辊42前进到头部造型台50，可接合环的头部18在该处形成。现在说明用于执行造型台50的头部造型功能的各种技术和装置。

优选地，如上所述，预成形产品9首先通过邻近的非接触式热源，例如，气体火焰66产生的燃烧产物(图12中虚线标明)，该热源对主干结构104的头部进行加热。之后，预成形产品9通过形成在辊子62与64之间的预定间隙60，且成形辊62与主干结构104的头部相接触，如上所述。

间隙60比预成形产品9的总厚度小一个受控的量，该厚度为从与主干结构相对的基底表面到凸出结构的尖端的距离。因此，结构的尖端部分与辊子相接触并被压缩，从而在压制成形作用中使该材料变平或在区域60中成形，有时将这种作用称为“平顶”，虽然由于在头部表面上施加所希望的成形，如成形辊8-8D的情况，或者如压制成形作用之后进一步的成形作用的结果，实际上最终产品可以不是平坦的。

在当前的优选形式中，将辊子62冷却到明显低于树脂的熔化或软化温度的温度，优选地，根据上述原因，将其冷却到低于环境中水的凝结温度的温度。可在广泛的产品范围内采用5℃到60℃的表面温度；对于此处的具体说明，优选地，表面温度范围在10℃到45℃之间，在构造末端所浸入的燃烧气体的温度接近1000℃或略高的情况下，25℃到30℃之间的表面温度会产生优异的结果。

在另一种结构中，通过使预成形产品9通过加热辊子62与未加热或已冷却的支承辊64之间的间隙60，从而对头部18进行造型。在1997年10月21日颁发给Miller等人的美国专利No.5,679,302中提供了这种“加热表面”头部成形过程的较详细的说明，其全部内容通过参考结合在此。即使在使用Miller发明的这种热辊成形技术的情况下，能够看到，根据本发明，有利地采用了非接触式预热到成形温度，且使用上述的燃烧气体对流加热获得了特别的优点，其中，结构的远端部分的侧面浸在热燃烧气体中，从而通过对流获得快速传热并因此获得更快的生产线速度以及更为经济的运作。

在另一个比图5、6和12的非接触式加热***升温较慢的例子中，采用超声辊用于加热并应用于所希望的头部外形。通过以非接触式加热器，即通过采用辐射块进行预热，或通过暴露在较低温度气体的对流热交换中，可提高工作速度。

在优选情况下，辊子62为旋转的超声波悬辊，且支承辊64为一个转动的砧座。在此例子中，如图13中更加清晰地示出的，砧辊64安装在减速器(reducer)65上，减速器65能够调整支承辊64的竖直位置，从而能够调整间隙60。电机68驱动砧辊64从而将预成形主干材料10拖入间隙中。同时，传递给旋转超声波悬辊62的振动使得其外表面通常以18到60kHz的频率振动。超声波悬辊62用于产生振动并在主干通过间隙60时循环地挤压主干的接触部分，该振动以一定频率发生，该频率引起主干结构14的热塑塑料尖端流动并用接触面成形。结果，主干的尖端部分被压平从而形成图11A-C所示的盘形的可与环接合的头部18。因此，扣件产品10就积累在卷带辊69上。在1992年2月11日颁发给Neuwirth等人的美国专利No.5,087,320中以及在1992年3月17日颁发给Neuwirth的美国专利No.5,096,532中，公开了用于上述加工过程的超声波悬辊和砧座设置的更详细的说明。这两个专利的全部内容通过参考结合在此作为参考。

在图13A中，可以看到，旋转超声波悬辊62的表面的移动路线处在主干成形机器的加工方向m.d.上。在这种情况下，超声波悬辊表面可起到压制表面或平顶表面的作用，以便使行进中的预成形部件的顶部再成形。

在图13B中，旋转的超声波悬辊62a具有平面的接触面，该接触面用于在预成形部件的顶部刷过，且刷运动的分量在所有象限延伸，产生出多向钩，包括，重要的有，在加工横向上悬于其基底上方的钩。可在主干之前引入可选的喷水装置，作为耦合剂以防止主干与振动面粘连。通过选择合适的树脂，将主干顶部的由于振动产生的熔化树脂在主干的端部平面地涂刷成薄盘形头部。

在另一个实施例中，如图14所示，采用用于生产预成形主干产品9的另一种技术。该加工过程与上述参考图12所描述的过程类似，但是只使用了模辊，即，不需要压辊。在此，对挤塑机头部29进行造型，从而使其与模辊的圆周相符并将挤压出的树脂31直接引入模辊与挤塑机头部之间形成的间隙。其余的加工过程参考如上面图12所述进行。

扣件产品的接合头部18的形状由若干参数决定。例如，在图11A中特别示出的楔形通常是在图12的头部成形台50中主干结构变形时拖拽主干结构104的头部所造成的结果。因此，因为在基底12沿加工方向向前移动时材料被压向后方，所以在接合头部的后缘处楔形较厚。可通过例如，加工速度、施加的热量、以及通过对间隙60变形的调整来调整楔形前后之间的厚度差。

业已发现，预成形产品9的主干结构104的特殊形式显著地影响着所需阳扣件的环接合性质，且本发明的重要方面涉及到预成形产品本身以及它们在所述各种成形***中的有效利用，特别是在采用非接触式加热和/或熔化的***中。在一个例子中，如图15A、B和16A、B、C所示，采用一种相对短的主干结构。预成形主干高度h为0.018英寸左右，宽度w为0.008英寸左右，以及长度L1为0.008英寸左右，还提供正方形截面的主干。尽管由预成形部件形成的接合头部18(图16A-16C)可具有与前述的参考图11A-11C中所述的较高的扣件元件相同的尺寸，但较短的主干部分使得扣件元件能够具有更强的刚性。

在图17A、B和C的实施例中，使用特殊的预成形主干形状以形成具有与上述例子不同的接合特性的最终扣件产品10。预成形主干120具有连接到基底12的第一主干部分122以及从第一部分122延伸出来从而确定该结构的总高度的第二主干部分124。主干部分122延伸到0.019英寸(0.48mm)左右的高度h1，第二部分124的高度h2为0.008英寸(0.20mm)左右，该结构的总高度h3为0.027英寸(0.69mm)左右。第二部分在其前、后表面121、123处呈向外的楔形117、119，前后表面为三角形，其底边在主干122的过渡处，其顶点在顶部或邻近各自的表面121、123。因此，形成没有热塑性树脂的“V”形中心口。

现在参考图17C和17D，预成形主干120′为前面刚刚说明的预成形主干120的改进形式。主干120’具有从楔形部分117′、119′向外向上延伸的材料横向延伸的延伸部分125。当再成形或变形时，例如，通过平顶工序或这里公开的任何其他的主干再成形操作，这些横向延伸部分为生产出的扣件元件提供重要特征。例如，横向延伸部分125能够熔化和/或向下压，从而产生或增强基底悬伸特征，且能够特别地将这些特征引导到相对于主干加工方向的加工横向上。图17D示出一系列模辊板117″、119″、120″，它们与外部的间隔板相结合，形成能够生产图17C中主干120′的空腔。

如图18A-18B所示，主干结构120的后续加工采用例如上述头部成形技术之一将图17的预成形部件的所有第二部分124明显地变形，这可造成在加工方向(MD)上的主直径J大于加工横向上的副直径N的扣件元件130。这种不对称头部形状使得剥离力和剪切力有方向地增长，并且当加工方向上的有较长悬伸部分时接合的环比加工横向上的较短悬伸部分要好。

例如，通过使用图19A和19B中示出的预成形主干形状，可以得到与上述扣件元件的效果相反的效果。主干结构200具有连接到基底12的高度为h₁的第一部分202，以及高度为h2的第二部分204，其延伸以确定主干结构的总高度h3。该结构的第二部分204，起始于第一部分202顶部的过渡处，其在每个侧面上明显变细，(例如以大于20的角度)，从而使w的尺寸在顶部显著减小。在一个例子中，第一部分202的高度h₁为0.021英寸(0.53mm)左右，而主干结构的总高度h₃为0.027英寸(0.69mm)左右。

采用上述技术之一以形成接合头部的基本所有的第二部分204的明显变形，形成图20A-20C的扣件元件210。扣件元件210具有加工横向上的主直径J，其明显大于其在加工方向上的副直径N。结果，由于接合头部在加工横向上增大的悬伸量，造成了接合力在单一方向上增长。

在另一实施例中，如图21A和21B所示，主干结构300具有第一圆柱形的第一部分302，以及呈明显较小的圆柱形的同心的第二部分304，其延伸以确定结构的总高度h₃。采用上述技术之一的基本所有第二部分304的变形，形成了有利的薄的接合头部，其厚度为K₁，如图22中的扣件所示。这种小厚度是在变形的头部中具有明显少于传统预成形主干中的材料所造成的。这种薄接合头部有利于能够在只有很小拱高(loft)的环下穿过，而这种特点是某种无纺材料，例如，在廉价包装应用中采用的超薄无纺材料所具有的特性，在这种应用中，只需要少量的打开和闭合的循环过程。

图23是高倍放大的透视图，示出一种新型的四凸角钩，其通过加热并压制四凸角主干制成，该主干由沿着X轴延伸的薄鳍片21以及沿着Y轴延伸的薄鳍片19构成，并且其外末端处受热并再成形，从而形成钩部件头部18。

在图23A的侧视图以及图23B的顶视图中，尺寸M指在X轴上的头部宽度，N为Y轴上的宽度，K为头部厚度，L_h为总钩高，L₁为压制成形前的主干高度，S为钩子头部伸出主干侧面的悬伸量。例如，这些尺寸可以大致为以下范围：

总体范围                        优选范围

M＝0.004到0.070英寸              0.010到0.020英寸

(0.10-1.78mm)                    (0.25-0.51mm)

N＝0.004到0.070英寸              0.010到0.020英寸

(0.10-1.78mm)                    (0.25-0.51mm)

K＝0.002到0.015英寸              0.002到0.005英寸

(0.05-0.38mm)                    (0.05-0.13mm)

Lh＝0.007到0.120英寸             0.025到0.045英寸

(0.18-3.05mm)                    (0.64-1.14mm)

L1＝0.010到0.160英寸             0.030到0.050英寸

(0.25-4.06mm)                    (0.76-1.27mm)

S＝0.001到0.015英寸              0.003到0.005英寸

(0.03-0.38mm)                    (0.08-0.13mm)

如图23C和23E所示，主干呈十字形截面轮廓，鳍片21、19从公共相交处沿着X和Y轴在两个方向上对称地延伸。鳍片在压制成形之前具有相同的长度F、G，相同的厚度B、H以及相同的高度L₁。

X轴鳍片的鳍片外形比例为^F/_H且Y轴鳍片的比例为G/B。

此预成形钩部件的构思是，鳍片比例大于2，优选地为约2？，在鳍片的端部区域可得到改善的头部悬伸，见图23A-F-23F-E，这些图用于示出非取向树脂沿着薄鳍片的顶部边缘的“成球作用”，并注意鳍片的薄细端部处的球形悬伸物。

图23的预成形主干在每个正交方向上都提供这样的悬伸部分。

根据本发明的这个方面，可以看到，使用小于2的比例，当将主干加热并压制成形时，会在主干中形成接近圆形的头部，该圆形的圆心在主干产物的中心上。对于大约为2的比例来说，该比例优选地为2到4，最优选地为约2又1/2到3，几何形状明显不同于正方形或圆形截面的主干，使得当受热时，非取向聚合物的表面张力将在鳍片的末端形成保持一定独立的凸角，见图23F和23F-A-23F-E，特别是当采用非接触式加热的情况下，侧面浸入在灼热对流气体中，直到图23A和23F-E的虚线末端。

但是，总在来说，非接触式加热的范围优选地为凸出结构的总长的约15％到25％，在以火焰燃烧产生的气体进行对流加热的特殊情况下，气体温度可以为约1000℃，加热的百分比长度延长到30％并取得良好结果。

用于形成此产品的该优选方法在图23G、图23G’、23G”以及图23H中示出。挤塑机29向辊子组(roll stack)提供流动的熔融树脂带，该辊子组由从下往上编号为1、2、3和4的辊子组成。塑料通过辊子1和2之间的缝隙。辊子2为模辊，其暴露的外表面包含模腔，从而使流入模腔的熔融聚合物变为模腔的形状，之后脱模以形成基本由非取向性树脂制成的预成形主干104。本发明的特征之一是，通过使用非接触式加热，能够从聚合物的非取向性中得到特别好处。这使得表面张力效应能够发挥作用，策略性地将可变形的聚合物定位并控制其大小，从而通过“平顶”即压制成形动作得到非常想要的效果。

参考图23G、G’和H，与背片18成一体的主干阵列在X和Y两个方向上的延伸，其由辊子2模制而成，并在转换到辊子3的过程中围绕脱模辊5脱模。在辊子3上靠近与成形辊4的缝隙的位置，作为制造钩子头部18的第一步，主干的端部在非接触式热源下通过。

在此实施例中，非接触式热源为近置式燃气炉(close-lying gasburner)，且主干的尖端部分的侧面和末端都浸在燃气炉产生的灼热气体中。因此，侧面经由对流效应迅速受热，顶部也是一样，受到辐射加热。暴露在强烈热量下的高位表面区域，与该结构的暴露端部中被包围的树脂相比，该部分迅速融化，在薄鳍片轮廓的突出端处获得最高的温度和最低的粘度。在图23F中示出一例。

在该分解示意图23H中还示出，表面张力使得融化的塑料形成沿着鳍片长度方向的圆柱形圆块，并最后在鳍片的端部呈球缺形。图23G和H中的圆形105象征着熔融形态，精确形状决定于鳍片外形的长度与厚度的比例以及对树脂的选择和加热的程度，这都是加工过程中的可控参数。

在此情况下，主干在辊子3和4的另一缝隙间通过，其中，辊子4向下压在熔融聚合物尖端上并形成平坦的头部形状，从而形成其形状决定于此辊子的特性的头部18。

优选地，将成形辊4冷却，从而将其保持在低于聚合物融化温度的温度下，优选地是比该温度低很多。

在将辊子4的表面冷却到蒸汽凝结温度以下的情况下，以及在使用燃炉火焰加热主干的靠近部分以冷却成形辊4的情况下，作为气体燃料的燃烧产物，水成形辊4上凝结。它起到释放剂的作用，在带有头部的钩部件从成形辊下脱离时，促进形成的头部与辊子表面干净地分离。在这种情况下，成形辊4的冷却温度和湿气都促进头部18从辊面上干净地脱离，且不使头部如人们所不希望的那样粘连到辊子上。将加热点定在靠近辊子的位置，得到最大的好处。在优选实施例中，燃炉的末端深入辊子3中一厘米，深入辊子4中2？厘米，通过调节燃炉与辊子3的分离，能控制得到的对流加热量。

按照大体上最佳燃烧的化学计量比将气体燃料与空气的混合物引入燃炉，使之产生基本上完全的燃烧，产生的副产品主要只有二氧化碳和水。

燃炉可具有带状开口，该开口延伸过薄条的宽度，或者燃炉可包括喷射孔，孔之间的间隔小于头部间的距离，从而由于气体夹带，使基本均匀的热气紊流到达要融化的主干顶部。

在一个优选实施例中，使用带状燃炉，提供连续的线形火焰。燃炉温度为约1000°到1200℃，该温度由供给的天然气产生，天然气的主要成分为甲烷(CH4)

完全燃烧对每摩尔CH4使用9.5摩尔空气，这样空气燃气混合物中的氧气(2摩尔O₂/10.5摩尔总量)相当于19.0％的O₂。

燃炉面大约为1″宽。承载预成形主干的薄条以20到200ft/min，即6-60m/min(取决于所需的产品以及运行参数)的速度通过，因此一个预成形主干部件在燃炉下方仅仅用去几分之一秒。在这段时间内，足够的热量传递到预成形部件上，从而使其能够变形为钩状。热量通过强制对流传递到预成形部件。热量既通过主干的头部也通过主干的侧面传递。传递到预成形部件的热量由燃炉与部件的相对位置控制。

在建立这种平顶过程中可遵循简单的步骤。

1.如上所述，在连续衬底上挤压出并形成预成形主干网。

2.在形成主干的同时，将成形辊的间隙(辊子3和4之间的间隙)位置设定在的与所希望的钩高相应的位置处。由于其尖端未受热，所以在此处通过间隙的主干将压弯。

3.打开燃炉，并逐步使燃炉靠近主干的末端。燃炉位置距辊子4通常为0.2″到1″。火焰的形成(即流动情况)保持恒定，所以唯一的变化量就是燃炉相对于辊子3的位置。

在一些情况下，生产线速度取决于想要传递给主干的热量。例如，对比两组主干，A组0.008”×0.008″×0.027″(0.20mm×0.20mm×0.69mm)对B组0.012″×0.012″×0.075″(0.30mm×0.30mm×1.91mm)。B组的每个主干需要较多的热量，且通过较大的主体传递热量就需要较长的时间用于热量传递，因此B组可能需要以A组的1/3的速度前进。

在图23G中的辊子2中的模腔示于图23I-23M中。环70和72面对面对齐放置在一起，从而当从顶视图向下看该模环对的圆周时，提供了具有鳍片形空腔的“十字形”的模子形状，根据上述的说明，鳍片空腔的长度与厚度比为约2到3。很多组环并排放置并被压到一轴杆上，其在圆周上使成排的空腔轴向分布，如图23N。根据所构造的具体紧固***的需要，对空腔的大小及其分布加以选择。通常，采用微小的脱模角，比如1°，以便使模制出的鳍片能够容易地离开其模腔。如图23N所示，将没有模腔的实心间隔环置于圆环对70、72之间。第一组圆环70、72由间隔环与下一组隔开，依此类推。在图23M所示的模具样式中，邻近的环对在模辊的轴向对齐。

在图23O中，示出用于模具环的典型错开样式。相邻的环对错开50％，形成能够与环相接合的一个有用的样式。

根据此实施例的构思，带有鳍片19、21的十字形截面的主干104在由成形辊4压制成形时将在鳍片末端外的四个凸角的方向上提供聚合物流。例如，在尿布的应用中，尿布形成过程中扣件的加工方向的取向造成的钩部件的加工横向方向性往往很重要，与具有圆形或方形截面结构的钩部件相比，这能够获得与尿布的无纺环组件的更好的接合。

现在，解释为什么薄鳍片四凸角主干预成形件将提供更好的加工横向性。

参考图23P和23Q，图中示出了具有圆形头部的方形主干。在图23Q的侧视图中，示出一个与钩相连的环。该环向上延伸，垂直于钩部件悬伸部分的底面。在图23R中可说明将环直接向下拉离钩的基底的情况。在此情况下，将作用在环上的力F示为从钩子头部的外部在钩子头部之下指向主干中点的矢量。该矢量可解释为两个矢量A、B之和，其中，矢量A延伸与钩头相切，切点为环从钩头下脱离远离主干的位置；矢量B与矢量A垂直并从矢量A延长到矢量F的末端。矢量A与F之间的角Φ使得能够将矢量A写为矢量FcosΦ。

对于0到90度之间的Φ来说，当Φ增大时，矢量A减小，因此环在受拉时变得不易于从钩上滑脱。

将这种情况与薄鳍片钩的一个凸角头部18相比较，如图23S中顶视图所示。环丝处于主干的端点并直接受到向上的拉力，如图23T所示。

在此例中，通过如图23U的矢量分析，角Φ大于圆的角Φ，即Φ_fin大于Φ_circle。其原因是，根据本构思，由于在加热环境下更大的暴露面积，薄鳍片主干的尖端和短末端比鳍片的较长部分变形得更多。因此，钩子头部的悬伸出最多的部分处于鳍片的端部。这导致该悬伸缘的切线比类似圆形头部的切线更加接近水平(在顶视图中)，且使头部的最宽部分的起始处接近薄鳍片的端面。在主干上是圆形头部的情况下，圆形头部的最宽部分(其直径)处于主干结构的中心轴处，而不是像在薄鳍片的情况下有偏移量。

在这里说明的构思部分在于提出了因为表面积与质量的较高比例，鳍片尖端朝着其轮廓端部局部地加热，这个方案与暴露在局部非接触辐射或到达主干侧边的对流热中的表面相关。

现在考虑四凸角鳍片的顶端，点A在一个鳍片的末端，B在两个鳍片相交处的中间且C在相对鳍片的末端。当在非接触式热源下通过时，与点B相比，预计点A和C在单位体积的聚合物上将得到更多的热量且更易于变形。在由辊子4压制成形的过程中，与中间的B相比，在区域A和C中有更多的树脂被挤出(变形)，因为在这些点A和B上，单位体积中有更多的热量传递到合成树脂中，所以，这些树脂达到了更高的温度，从而达到了更低的密度，并更易于随着成形压力而流动。

对于具有0.008×0.008英寸截面的典型的方形主干来说，头部具有大约两倍于主干的宽度。因此，单个钩的投影面积为0.008²×ì，或2×10^-4英寸²(1.3×10^-3cm²)，同时，主干的截面积为6.4×10^-5英寸²(4.1×10^-4cm²)。对于比例为2比1的相同面积(长×底＝2.04×10^-5平方英寸，即1.3×10^-4cm²)的薄鳍片主干结构来说，厚度约为0.0056英寸，且长度约为0.0113英寸。对于相同大小的投影面积来说，在方形主干和薄鳍片主干之间比较角Φ，该角Φ对相同投影面积的鳍片来说明显大于圆形头部的角Φ，或者说，相等剥离能力的薄鳍片钩与圆形头部相比，在环面上将具有更小的投影面积。

投影面积对于如尿布的应用十分重要，因为小的投影面积允许顺利地穿入较低的环丛(loop mass)当中，相比之下，较大的投影面积更容易向下按在环上而并不允许钩子头部的钩部或底部进入被压下的各个环之下。

这个分析还指出，人们能够制造投影面积小于圆形头部的薄鳍片钩，这种钩能够更好地穿入环并得到更牢固的接合，并且与圆形头部相比，它还能够使环不易于滑脱。

至此所说明的关系示出了当相对钩的基底以接近90度角拉动环时，在钩和环在拉力状态下分开时，即在拉力状态中的剥离阶段分开时，圆形和鳍片形之间的差别。

考虑钩同时受到剪切载荷分量作用的情况，可进一步说明鳍片的优点。图23V示出一平顶钩，其中，以环丝和假想水平线之间的夹角向后拉动该环，假想水平线在X、Z平面上延伸穿过钩子头部。当引入角è时，根据上述的矢量分析，可得到一公式，说明è和Φ之间的关系，即，矢量A离开方向的角度与矢量A和F间夹角之间的关系。矢量A为这样一个矢量，环沿着该矢量来到钩附近，且角è为相对于钩子头部底面的角。当角è＝0度时，环和钩处于完全剪切状态，当角è＝90度时，环和钩处于完全拉伸状态。这能够得到一个加入了矢量的等式，示出一种最小不滑动条件效应，对应于最小Φ的最小角è等于cosΦ除以sinΦ的商的反余弦。依据这一关系，制成一曲线图，图23X，该图示出了Φ与è之间的最小不滑动条件关系，角Φ为矢量F与A之间的角，矢量A是使环滑离钩的力。它示出，对于小于等于45°的角Φ来说，è最小必须为0。当Φ等于或小于45时，环将滑脱，除非它处于完全剪切状态。该曲线图还示出，Φ＝45与Φ＝50之间有一个尖锐部分。应该理解，Φ在45到50度之间的任何小的增量都将导致比最小è所需要量大得多的差量。Φ的小增量将减小处于完全剪切状态的必要性。

本发明的一个重要方面涉及实现在头部结构上的小变化能够得到相对大的益处；因而实现用于剥离状态的薄鳍片结构的重要优点。参考图23Y进一步说明，正从环组件上剥离的钩组件。在钩和环组件之间凹陷区的底部区域处，力量基本为拉伸力，因为不涉及剪切力，所以角è接近90度。在剥离状态下，钩在V的底部被从环上直接拉离，类似于图23P和23T中的施力方式。现在，由于它在V上移动，角è开始减小，钩能够长时间地保持在环上。

如果位于织物的水平部分的钩部件仍然与环相接合，则所有的力都处于剪切状态，即，被主干所承受。

这说明了具有较大Φ角从而避免依靠于è角的重要性。据信，与标准圆头产品相比，鳍片结构将具有较高的Φ角。因此，对于给出的任何è角，与标准圆头钩相比，鳍片结构应该更不易于滑脱。这些计算是在假定没有摩擦的前提下作出的；环与头部形状相适应，因此可以忽略环的硬度，忽略重力且假设钩部件为刚体。

该分析适用于平面单鳍片，也适用于十字形钩的鳍片19、21，而且适用于提供流动或成形能力以增大角Φ的其他结构。

在只有加工横向上的剥离力才重要的情况下，可以采用处于横向的单鳍片形成的钩组件。

十字形或“四重”结构允许人们在不同的方向上进行接合。

图24为四凸角钩的3D(三维)视图，该钩在X轴上具有鳍片21’，鳍片21’比Y轴上的鳍片19’短，从而在横向加工方向上形成具有更好的环接合性的钩10，因为这种轮廓与加工方向上的鳍片的聚合物相比，使得在加工横向上有更多聚合物受热并形成钩部件。

在某实施例中，鳍片21’可以很短，使得辊子4无法对它们的外尖端部分进行再成形。在这种情况下，X方向的鳍片起到支撑鳍片19’的作用。

图25为钩部件的顶视图，该钩部件具有彼此错开的Y轴鳍片21”和21”，此二者都不在X轴结构的中心处。

在图25的例子中，在辊子4的成形台处，鳍片19”在X轴结构的端点突出，超出鳍片21”。

在图25D的另一实施例中，Y方向上的鳍片位于X方向结构的端点处。

这形成了不规则形状的钩部件。在某种情况下，如图所示，该头部具有球形末端以及在中间减小的横截面，如狗骨头或领结形。这样的结构使得穿过钩的最宽点的环向着钩的中部滑动，头部在中部较窄，可有效地将这样的环固定，从而增强钩与环的接合。

当然，同样地，在加工方向上想要该效果的情况下，主干截面可以以与图25D中的呈90°角的方式放置。

图26为四结构钩的侧视图，该钩具有相当长度的X轴鳍片21A，以及在Y轴上的突出部分17，该部分在加工方向上非常短。Y轴突出部分17在成形过程中以及在该用途中起到支撑钩部件的作用。重要的是，它们减小了钩部件的投影面积，使得其能够更容易地穿入环丛，例如，薄无纺织物的环丛。

图27为用成形辊形成的四凸角钩的顶视图，该成形辊具有一个远小于头部直径的压纹特征的阵列，呈所示的方形凸起形式。在其成形过程中，这些凸起穿进头部18的顶面，这起到使树脂有意义地移动到下表面的作用，尽管不如在顶面处的程度大。这使头部的下表面和边缘具有粗糙度或刚性。这样的特征在环部件沿着该表面的滑动过程中形成了机械障碍或“捕获部分”，并因此使环接合增强。

在另一实施例中，点棱锥形、圆凹坑以及如砂纸颗粒的随机放置的颗粒所留下的印痕，它们在头部的边缘或下表面上能够起到同样的作用。

优选地，使用至少三个这样的变形部分，除了在较精细的砂纸的情况下，优选地，少于约15个变形能够避免这种作用的“淘汰”(“washout”)。

在某些实施例中，选择成形辊的表面特征，从而迫使树脂从一个X、Y位置转移到另一个位置，从而增强一些区域内的头部悬伸部分、在其他部分减少头部悬伸部分、或者提供边缘摩擦点以便改善环接合。

图28和28A的钩形式具有头部28”，该头部沿着与加工方向一致的轴A平移到一侧。可通过超速或降速驱动图23G的成形辊4获得此形式。这种类型的钩在需要单向接合的应用中非常有用。

对这里使用的术语“过热”加以解释是有帮助的。总的来说，当气流率和孔位确定后，所述的非接触式加热步骤具有确定的加热能力范围，该范围由调整的距离控制，且与具体的聚合物类型无关。使用上述的设定技术，很容易调整加热过程，从而能够用冷成形辊4进行平顶加工并稳定形成的形状。通过将燃炉的距离调节成更加接近辊子3，可以施加比进行平顶加工所需的最小热量更多的热量。该***保持在平顶加工的范围内。在这种情况下，平顶加工有效地分配了树脂并成形，但达到了这样一点：在该点，能够观察到，正在显现的形状还未定型，而且能够进一步观察到可预计的变形。

业已知道，从这种二次“自成形”作用中能够得到益处。

在一种情况下，通过选择具有较低热挠曲温度的树脂，该方法有助于形成自接合扣件类型的圆蘑菇部分。对于图29和29A中的例子，采用热挠曲温度为113度(分别显著低于高密度聚乙烯(HDPE)和聚丙烯(PP)的华氏186度和华氏204度的热挠曲温度)的低密度聚乙烯(LDPE)。

在有冷却液流过冷成形辊4的情况下，在固化的形状显现出来对LDPE头部进行了满意的平顶加工之后，使加热器靠近辊子3并使生产线速度降低，以便施加更多的热量。在加热增大的同时，在平顶产品的最终形状中观察到了逐步的变化。达到了这样一点：其中，在稳定的过程中，产生了图29-29A所示的圆蘑菇形。在这种情况下，平顶加工有效地平整并铺开了球形的熔融聚合物，并且跟着辊子4，这部分树脂下沉并显现出圆形。此形状的两个组成部分有效地接合，从而用作如图29D所示的自接合扣件。

因此，采用图23C所示形状的初始预成形主干形成图29的实施例，但是参数受到控制以形成圆形的上部形状。在上述用于形成圆形尖端的技术之外，或与之相结合，已经发现，可以采用树脂选择并在非接触加热步骤中采用由“过热”产生的过度融化。

通过选择低挠曲温度树脂，例如某种聚乙烯，并且通过将鳍片结构做得非常薄，并且/或者通过使火焰接近或火焰的强度，对尖端部分进行大量热传递，可以得到这样一种状态，其中，在利用连续的、有用的重力在通过辊子4之后，树脂发生流动。举例来说，通过将辊子4保持在不会使尖端部分完全固化的温度下，也可以获得这种状态。

对于更高挠曲温度的树脂，例如，对于高密度聚乙烯来说，平顶结构的外缘的有用的自粘合作用形成了所述的“J”形状。

通过用聚合物填充封闭(dead-end)模腔从而形成预成形主干的过程并不对聚合物有取向作用。如上所述，加热这种预成形主干会在主干顶部产生熔融的聚合物球。加热之后，由平坦的或构形的成形辊对融化的顶部进行再成形，从而形成在各个方向延伸的头部结构，其延伸的范围取决于再成形部分的高度和质量。

在图29、29A中，选择低密度聚乙烯树脂。使尖端部分过热，即加热到超过用冷平顶加工除去残余的重力流动的量。

平顶加工之后，平整的树脂头部在表面张力作用下聚集，形成良好造型的蘑菇形头部。

在基本相同的热环境下，平整的尼龙头部和高密度聚乙烯头部完全弯曲，从而使头部的周边尖端转向下方以形成J形。

图32为带有曲线形头部的四凸角钩的侧视图，该钩部件在鳍片端部具有形似J形钩的部分。通过选择模制成预成形主干部件的树脂，并恰当地控制非接触式加热以及主干的末端，并在如辊子4的成形辊的再成形的头部的柔软度，可以制成上述部件，从而在平顶加工后，使树脂的***部分能够有一定程度的下垂。

在成形之前提供的热量决定了聚合物是否会流动，而如在图29、29A与图30和31的比较中所示，树脂的种类决定了形成的头部的形状；树脂沿主干向下流动形成弯曲的头部，或者，其形成了下弯的头部末端，从而形成所述的J形头部。生成的J形式有利于使环部件保持在夹在头部下方的状态。

图33、33A和33B分别为透视图、侧视图和顶视图，示出四凸角“M”形钩，此命名来源于形成这种钩的预成形主干的结构，其示于相应的图33C、D和E。

首先参考图17A和17B，预成形主干在主干的最外部分处在加工方向上具有较多的聚合物，聚合物的量在向主干V中心移动时线性减少。

图34C、D和E示出类似的M形预成形主干部件，该部件在此例中朝向加工横向取向，且在构形上形成两个“半M”形的主干段，参见图34F到34J示出的相应模具。

在图17和34的例子中，采用了薄鳍片的要素，其在与结构的竖直面相邻的鳍片的纵向末端处集中了更多的树脂。根据变形的方法，能够得到如图18所示的加工方向上的椭圆或如图34B所示的加工横向上的“8字形”头部。利用图33所示的四凸角M形主干，能够获得类似的变形。在图33所示的情况下，非接触式加热产生了集中在周围的熔融树脂形成的四个凸角，如图33F所示。之后，此树脂的平顶加工能够产生如图33B所示的头部18B。当树脂熔化时，它能找到阻力最小的路径，从而优先流向M形的陡壁侧的“悬崖”处，根据前面的分析，得到在平顶产物中形成较大的Φ角的所想要的结果。如果采用“过热状态”，对于诸如尼龙和高密度聚乙烯这样的树脂来说，将在拐角处获得J形外形。

可有利地将该M形结构再次成形，以便也通过接触式加热技术形成可与环接合的头部，但可能速度比较慢。因此，可采用如图12和13中示出的热辊子和超声技术以获得头部形状，在超声成形或由热辊子低温度加热成形的情况下，该头部形状变得更加尖锐，如图34和34A所示。

在非接触式熔化后的平顶加工的情况下，也可以采取一些步骤，限制树脂流回“V”形缺口的中央，如图34和34A所示，例如，通过限制非接触式加热，使得只有M形的尖锐的尖端才熔化，而沿楔形部分的较大截面则发生机械变形而非熔化。而且，采用低于软化温度的冷却辊进行平顶加工，或者在某些情况下，采用处于软化温度甚至高于软化温度的热辊子进行平顶加工，为某些应用提供了有用的钩部件。

图34A’示出一钩部件的外形，该钩部件由火焰加热—冷辊技术制成，在该平顶加工之前，经非接触加热的树脂熔化并在表面张力作用下变圆，从而形成较厚的钩尖。

参考图23和33，为四凸角M形钩的3D视图，与图23、23A的钩相比，该钩子头部的悬伸部分具有较大的外缘部分(图33A)。主干在各个鳍片的靠外部分上具有较多的聚合物，并由于聚合物的分布形式从主干靠近热源部分向着主干中心逐渐减小，如图33C所示。

根据本发明的此方面，钩子头部通过主干延伸越多，就越有利于形成能够进行更好接合的钩部件，从而更好地将环固定在钩下方。当环处于主干顶部时，需要较大的距离才能使环滑脱。当它处于头部下方的主干的端部时，需要较大距离才能使环绕过主干头部脱开，因此，能够将环更好地固定。

图34B为图34A的顶视图，示出……钩子头部在加工横向形成，示出聚合物块已经被挤到了侧面。

在图34A和34B中，Φ角接近90度，这是一个很大的角度，因为大量的聚合物被向外挤到了侧面。在钩下方沿着基底的环，挨着主干，大约处于钩的最宽部分。因此，Φ角将非常接近90度，且环滑脱的可能性非常低。

在图34G中，以30度角切割所示模具环，使得当这些图中的模具环之一发生翻转且两个模具环放置在一起时，它们在中心处能形成如图34F所示的两个模具环。这些模具环共同形成了尖顶，如图34G所示。图34F为构成了M形的起始和结尾部分的两个外部间隔环40、46。

在图34F中，则四个不同的环分别为：40、42、44和46，环42翻转过了180度，否则就与环44相同。

图35示出另一备选的M形钩，其中，一个小矩形钩设置在M的两半之间。这种结构提供了较大的加工横向钩。参考图35A，它允许从两个钩之间挤出更多的聚合物。当对此预成形结构进行平顶加工时，更多的树脂被挤出到侧面。

图36包括M形钩结构的一边。通过使一半模具环面向左加工横向、一半模具环面向右加工横向，就能够使用这种结构。这使得通过对主干进行加热和平顶操作，能够制成在加工横向上向一个方向弯曲的钩部件。与M形钩相比，这种钩部件的优点在于较小的投影面积，且其能够更好地插进环丛内，但又仍然具有加工横向的特征。

而且，图37-37B也是完全由加工方向上的作用形成的，在加工横向上具有明显的剥离特性。

在此实施例中，单片鳍片具有平行四边形截面形状，如图37E所示，且其长边与加工方向呈45°角，其短端面与加工方向一致。

因此，在主干拐角处的一对较小的相对夹角仅为45°，这使得暴露表面与质量的比率在主干尖端的局部区域非常高。当其暴露在非接触式加热中时，且特别是暴露在邻近固定的火焰加热器的热气中时，这些拐角最先熔化，从而在平顶加工的作用下容易变形，而且，实际上在想要的时候，可以使其过热，从而通过如图30和31所述的流动，形成所想要的“J”形结构。这样的钩部件结构在加工横向上具有明显的取向分量。

另一方面，另一组较大夹角的拐角使得在加工横向端分布有大量树脂，可以将这些树脂平整为强力的环接合盘结构，该结构具有明显超出竖直主干表面的悬伸部分，从而得到较大的角Φ。因此，平行四边形的两个拐角都能够对环接合性能起到重要的但又不同的作用。

参考图37F和G，通过完全穿过形成模环的金属板的厚度所形成的倾斜通道，能够简单地形成用于形成图37C的预成形主干的模环MR，该通道具有所需要的横截面形的端部，因此，模具板的厚度决定了薄鳍片的在狭窄方向的厚度。

通过模子上相邻横排的平行四边形在相反的方向的取向，得到图37H所示的交替的阳扣件样式。通过将相邻的模具环反转，并在每对相邻的模具环之间设置面对面的实心间隔环SR，可简单地做到这一点。图37H所示的对应于模环的扣件组件带由I和I_R标出，对应于间隙环的带由II标出(“I”代表模环的一个方向取向，而“I_R”代表相反的取向)。

因此，平行四边形结构的一个实施例可具有如图37-37E所示的直边主干，另一个有利结构，特别是对于较高的鳍片来说，为了提供柱体强度，其外形具有加厚的基础部分。由图37G所示的模腔能够容易地理解这种外形，其长度为L₁，在两个长边上示出有长度为L_P的肩部。

这种形式易于制造。在图37F的顶视图中看到的平行四边形与鳍片结构及其模腔有关。平行四边形430和438对应于基底处由网孔形成的张弛转换(filet-defining stress-relieving)。紧接着的内平行四边形432、436表示薄鳍片的基础垫的加强的肩部，且中间的平行四边形434表示薄鳍片的延伸到其尖端的主要高度。

所有这些呈图37F中的平行四边形的空腔部分都在与模环的加工方向呈45度角的方向上延伸。

在优选实施例中，总高度L₁为0.05英寸(0.13mm)，垫高度B可以是0.020英寸(0.51mm)，从而为平顶操作提供额外的柱体强度，并且使模具能够具有间隙，以便通过围绕剥离辊5转动的常用方法从旋转模具中取出整个鳍片结构。模环板厚度可以是例如0.010英寸(0.25mm)，这使得鳍片的尖端到尖端的对角线长度为0.020英寸(0.51mm)，每边的长度为0.014英寸(0.36mm)，垂直于长边测得的厚度t为0.005英寸(0.13mm)，且端面厚度t_p为0.007英寸(0.18mm)。

以一边的全长0.014英寸(0.36mm)作为鳍片的长度，且垂直于该边的厚度t为0.005英寸(0.13mm)，此鳍片的长度与厚度的比例为2.8。

对于该鳍片的尖端，对这些区域进行的平顶加工，可形成呈相当长一段弧形的较小半径的弧线，并形成接近90°的Φ角。

可以预计到，当在该点上与环接合时，由于环不会沿着直接相对的主干移动，而是沿着以远离钩部件末端的某角度倾斜的主干移动，所以，该环将易于沿着侧面从尖端通过。

在从不同视角观察的透视示意图图37I和J中可对图37-37G的实施例的环接合能力得到一定的认识。

该钩的另一优点与图23的四凸角薄鳍片钩相似，因为，投影面积与造出的当前钩部件的投影面积大小相等，这是鳍片的整个狭窄端处的较大Φ角造成的结果。如果一个环接合在该端上，据信，与具有方形截面的标准平顶产品相比，该Φ角更大。

如上所述，使用来自气体火焰的对流加热的优点以及使用冷辊子进行成形的优点都是很显著的。

该过程使聚合物变为熔融态并使剩余结构几何外形以及平顶步骤能够决定聚合物液流的方向。

冷辊子之所以有利是因为，它使聚合物迅速冷却。这使较高的生产线速度成为可能，并且能够较为廉价地生产用于大量应用的钩部件。

另一种非接触式加热方法是使用辐射加热装置，来自金属的热量，通过辐射，以对流方式加热主干的侧面。

如上所述，用于形成类似钩部件的另一种方法是超声法，该方法中，采用振动进行局部加热，且变形由超声波悬辊或砧座的表面决定。

一个可能的益处是得到想要的头部形状。由于更多的局部加热避免了表面张力效应，因此不需要很大的鳍片形状比例。它的优点还在于，在头部提供了更大的曲率并制成厚度更小的头部从而改善对环的穿透性能，但同时其缺点是较低的生产线速度。

使用的另一种方法是热金属线法，这是一种接触加热法。该方法使用一条加热的金属线。当主干通过并接触该金属线后，由形成辊或夹子使它们成形。这将是主要的平顶加工方法。

从下面优选实施例的描述、附图和权利要求，其他的特征和优点将变得清晰。

本发明的另一个方面是一种合成织物，以及制造该织物，根据例如2001年3月14日提交的美国专利申请号No.09/808,395(该专利申请已作为参考文献结合于此)中的方法，主干直接模制在这种织物上，接着，使用燃气喷嘴的火焰或从火焰中流出的燃烧产物，快速软化主干的末端，然后，如其中所述，与诸如冷却成形棒或成形辊的冷却压制表面相接合。主干结构的众多特征以及这里所述的形成所有(原文误为ale)扣件部件的各种条件都可应用于这种合成材料的制造。

至此已经说明了本发明的若干实施例。然而，应该理解，在不背离本发明的精神和范围的前提下，可以作出各种修改。因而，其他的实施例都处于所述权利要求的范围内。

Claims (18)

1.一种形成扣件的方法，其包括：

(a)由热成形材料形成具有片状基底(12)和预成形主干(120、300)阵列的预成形产品(9)，该预成形主干从基底(12)延伸到相应的终端(124、304)；

(b)将形成的主干(120、300)的终端(124、304)加热到软化温度，同时将片状基底以及每个主干的下部(122、302)保持在低于软化温度的温度；以及之后

(c)用处于低于所述软化温度的成形温度的接触面接触被加热的终端(124、304)以使被加热的终端(124、304)变形，形成悬于片状基底(12)之上的头部(18)，

其特征在于，在主干结构(120、300)中的不连续变化段的上方，主干(120、300)的终端(124、304)具有小于不连续变化段下方的主干(120、300)的下部(122、302)的平行于片状基底(12)测量的横截面面积，使终端(124、304)对变形能量比下部更敏感。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于，该加热采用非接触式热源(111)进行。

3.根据权利要求2的方法，其特征在于，该非接触式热源(111)为对流式热源。

4.根据权利要求3的方法，其特征在于，该对流式热源(111)为火焰(66)。

5.根据权利要求1的方法，其特征在于，该接触采用具有纹理的接触面(114)进行。

6.根据权利要求5的方法，其特征在于，具有纹理的接触面(114)的表面糙度为10微米到200微米。

7.根据权利要求5的方法，其特征在于，接触面(114)是圆柱形辊的一部分。

9.根据权利要求1的方法，其特征在于，利用预热台(108)将形成的主干(120、300)的终端(124、304)加热到低于软化温度的温度。

10.根据权利要求1的方法，其特征在于，成形温度足够低，从而使热成形材料不会粘连到接触面(114)上。

11.根据权利要求1的方法，其特征在于，接触面(114)包括防粘涂层。

12.根据权利要求1的方法，其特征在于，主干(120、300)的终端(124、304)在侧视图中呈字母“A”形。

13.根据权利要求1的方法，其特征在于，主干(120、300)的终端(124、304)在侧视图中呈字母“M”形。

14.根据权利要求1的方法，其特征在于，在主干的上半部有不连续的变化。

15.根据权利要求1的方法，其特征在于，主干(120、300)的下部(122、302)的横截面为圆形。

16.根据权利要求1的方法，其特征在于，主干(120、300)的下部(122、302)的横截面为十字形。

17.根据权利要求16的方法，其特征在于，该十字形具有圆形的拐角。

18.根据权利要求1的方法，其特征在于，主干(120、300)的终端(124、304)的横截面为圆形。

19.根据权利要求1的方法，其特征在于，主干(120、300)的终端(124、304)的横截面为十字形。

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