JP2016500034A - 成形された捕捉要素およびその製造方法 - Google Patents

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Abstract

本発明は、基部片(B)に対して横断方向の軸に延びるロッド部(1)、およびロッド部から横に突出する捕捉部(2)を備える、凸形−凹形または凸形−凸形の自己把持式デバイスの捕捉要素において、少なくとも捕捉部が、25℃において1000MPa超、特に1200MPa超、とりわけ1500MPa超の曲げ弾性率を有する熱可塑性材料で作製され、捕捉要素が、成形、特に射出成形によって生産され、フックに関する熱記録をグラフ化したとき、すなわち、示差走査熱量測定を実施したとき、第1の温度上昇の間に、ガラス転移付近に緩和エンタルピーがない、またはほとんどないと認められることを特徴とする要素に関する。

Description

本発明は、シャンク、およびシャンクから横に突出する捕捉部を備える、凸形−凹形(フック・イン・ループ型)または凸形−凸形(フック・イン・フック型)のタッチ・アンド・クローズ式ファスナの凸形部に関する。本発明は、特にフック形またはキノコ形の要素に関することがある。本発明はまた、この種の凸形要素を備える凸形−凹形または凸形−凸形のタッチ・アンド・クローズ式デバイスに関する。本発明はまた、この種の凸形要素を製造する方法、およびこの種の凸形要素を製造するためのプラントに関する。
従来技術では、以下において一般的に捕捉要素と呼ぶ、熱可塑性樹脂から成形によって作製されるフック形またはキノコ形の凸形要素が既に知られている。型は、捕捉要素を補完する形状のキャビティで構成され、キャビティは、成形用の熱可塑性樹脂で充填され、次いで、熱可塑性樹脂は、キャビティからそれらを取り外すことによって離型される。
キノコ形のものに関する限り、この方法では、きわめて薄い頭部を有するものしか製造することができない。欠点は、その場合、キノコ形のものがタッチ・アンド・クローズ式ファスナの各部分の1つを構成するときに、捕捉部が様々な応力、特に剥離の牽引力に十分に耐えられないことである。問題は、厚い頭部を得ようとした場合、もはやそれを成形キャビティから取り外すことができないことである。フック形の捕捉要素に関する限り、成形による製造はキノコ形より少し容易である。しかしながら、それらを成形キャビティから取り外すことを可能にするという要求によって、特に形状および材料の点で製造に制約が生じ、これは、得られるフックの捕捉特性が劣ることを意味する。特に、この種のフックを、非晶質または実質的に非晶質の熱可塑性樹脂から、すなわち、その中にかなりの割合の剛性の非晶質熱可塑性樹脂を含む熱可塑性樹脂から生産することができると適切であろう。また、そうした材料は、特に剛性である(少なくとも1000MPa、特に1200MPa超、とりわけ1500MPa超、またはさらには2000MPaの曲げ弾性率を有する)ので、単に材料を成形キャビティから取り出す離型では(この種の離型が、特に大規模製造に好都合であっても)、フックは、型から取り外された後、または取り出された後、劣化しすぎて捕捉能力を持たなくなるため、材料をフックにすることは不可能である。
本発明は、これまでに言及した種類の凸形要素または捕捉要素を、大規模な工業生産にきわめて好都合である成形キャビティからの取り出しまたは取り外しを用いて、非晶質または実質的に非晶質の熱可塑性材料からの成形によって製造することを可能にする方法を提案することにより、従来技術の欠点を克服しようとするものである。
本発明によれば、基部バンドから、基部バンドに対して横断方向のシャンク軸に沿って延びるシャンク部、およびシャンクからシャンクの軸に対して横の方向に横に突出する捕捉部を備える捕捉要素を製造する方法が提供され、その方法は:
− 捕捉要素を補完する形状の成形キャビティが提供されるステップと;
− 成形キャビティの中に、流動可能な形態で、特に粘性のある形または糊のような形態で、成形用の熱可塑性樹脂が導入されるステップと;
− 成形キャビティ内部の熱可塑性樹脂の温度が、Tg−ΔTgとTg+ΔTg(Tgは熱可塑性樹脂のガラス転移温度であり、ΔTgは、約30℃、好ましくは約15℃に等しい)の間からなる値Tmoldに調節されるステップと;
− この温度Tmoldで、要素が離型されるステップと;
− 離型された要素を放置し、Tmoldより低い温度、特に雰囲気温度で冷却するステップと
を含む。
好ましい一実施形態によれば、熱可塑性樹脂は、非晶質または実質的に非晶質であり、ΔTgは約15℃に等しい。
好ましくは、成形キャビティ内での熱可塑性樹脂の温度Tmoldは、成形キャビティを温度Tmoldにすることによって調節される。
好ましくは、熱可塑性樹脂は、成形キャビティの中に温度Tmoldより高い温度Tintroで導入され、材料の温度は、離型ステップが開始される前に、成形キャビティの温度Tmoldに達するように放置する。
本発明はまた、基部バンドに対して横断方向の軸に沿って延びるシャンク部、およびシャンク部から横に突出する捕捉部を備える、凸形−凹形または凸形−凸形のタッチ・アンド・クローズ式デバイスの捕捉要素、特にフック形またはキノコ形のものにおいて、少なくとも捕捉部が、25℃において1000MPa超、特に1200MPa超、とりわけ1500MPa超の曲げ弾性率を有する熱可塑性樹脂で作製され、フック要素が、成形、特に射出成形によって生産され、捕捉要素に関する熱記録をグラフ化したとき、すなわち、示差走査熱量測定を実施したとき、第1の温度上昇でガラス転移の近傍に緩和エンタルピーがない、またはほとんどないことが認められることを特徴とする要素に関する。
好ましくは、シャンク部も、25℃において1000MPa超、特に1200MPa超、とりわけ1500MPa超の曲げ弾性率を有する熱可塑性樹脂で作製され、特に捕捉部と同じ材料で作製される。
本発明の好ましい一実施形態によれば、熱可塑性樹脂は、非晶質または実質的に非晶質の材料である。
好ましくは、材料は、25℃において1500MPa超の曲げ弾性率を有する。
したがって、本発明により、大規模生産に特に好都合である、取り出しまたは取り外しによる離型を伴う成形ステップを用いて、優れた捕捉能力を有する捕捉要素を、剛性の高い、特に非晶質の熱可塑性樹脂から製造することが初めて可能になった。
本発明の好ましい一実施形態によれば、非晶質の熱可塑性樹脂は、ABS(アクリロニトリルブタジエンスチレン)、PC(ポリカーボネート)、PVC(ポリ塩化ビニル)、PEI(ポリエーテルイミド)、PES(ポリエーテルスルホン)、PMMA(ポリメタクリル酸メチル)、PA(ポリアミド)6,6および/またはPS(ポリスチレン)を含む。
本発明の好ましい一実施形態によれば、捕捉要素はキノコの形状を有し、特に頭部は、シャンク部のまわりで360°にわたり、シャンク部から横に突出する。
特に、本発明の好ましい一実施形態によれば、捕捉部は、少なくとも3つの角度方向に隔てられた角度セクタにおいて、シャンク区間から横に突出する。
好ましくは、緩和エンタルピーがない、またはほとんどないことは、DSC曲線では、TgからTg−30℃までの範囲のゾーンにおける第1の温度上昇に対する曲線と第2の温度上昇に対する曲線との間の面積を、サンプルの質量で割った比である比緩和エンタルピーが、1J/g以下であることに対応する。
好ましくは、緩和エンタルピーがない、またはほとんどないことは、TgとTg−30℃の間からなるゾーンで、DSCの第1の温度上昇の曲線に対するピークまたは最大点がないことに対応する。
本発明によれば、非晶質の材料とは、材料内の結晶化度のレベルが0%である材料を意味する。
本発明によれば、実質的に非晶質とは、材料が非晶質域および非非晶質域を含み、非晶質域が当該材料の体積の半分より多いことを意味する。好ましくは、それは60%超、より好ましくはさらに70%超、きわめて好ましくは80%超、きわめて有利には95%超である。
次に、本発明のいくつかの好ましい実施形態を、図面を参照しながら例として記載する。
本発明によるフックの側面図である。 本発明によるキノコ形のフック要素の側面図である。 本発明によるキノコ形のフック要素の平面図である。 本発明の他の実施形態のフック要素の平面図である。 さらに他の実施形態によるフック要素の平面図である。 ABSで作製された本発明による捕捉要素について、第1の温度上昇に対するDSC(示差走査熱量測定)曲線を示す図である。 PSで作製された本発明による捕捉要素について、第1の温度上昇に対するDSC(示差走査熱量測定)曲線を示す図である。 PA−6,6で作製された本発明による捕捉要素について、第1の温度上昇に対するDSC(示差走査熱量測定)曲線を示す図である。 PMMAで作製された本発明による捕捉要素について、第1の温度上昇に対するDSC(示差走査熱量測定)曲線を示す図である。 PCで作製された本発明による捕捉要素について、第1の温度上昇に対するDSC(示差走査熱量測定)曲線を示す図である。 本発明に従って離型が実施されない従来技術の方法によって得られた要素について、図5Aと同じ曲線を示す図である。 本発明に従って離型が実施されない従来技術の方法によって得られた要素について、図5Bと同じ曲線を示す図である。 本発明に従って離型が実施されない従来技術の方法によって得られた要素について、図5Cと同じ曲線を示す図である。 従来技術の離型方法を用いて作製されたABSフックの写真である。 本発明による方法によって作製されたABSフックの写真である。
図1は、本発明によるフックの一実施形態を示している。このフックは、基部バンドBから得られるシャンク形成部1、およびシャンク部1から横に突出する頭部2からなる。
シャンク部1は、実質的に縦の軸、すなわち基部バンドBに垂直な軸に沿って延びる。しかしながら、他の実施形態によれば、この方向を基部バンドBに対する垂線に対して傾斜させることを企図することが可能である。図1において基部バンドBに平行な切断面からなる、シャンクと捕捉部の間の境界3を画定するために、本発明によれば、フック部の基部面Bに平行な断面が画定され、また本発明によれば、頭部と基部の間の境界は面3であると定義され、フックがそれに向かって延びる側(図1では左手側)の最外側の断面の点である断面の点Piは、その面3の向こうでは最も右に位置する。この断面3が決まると、本発明によれば、シャンク部はフックのこの断面3より下に位置する部分であり、フック部はこの断面3より上に位置する部分2であるとみなされる。
図2aおよび図2bは、キノコの形状の本発明による凸形要素を示している。図2aに見られるように、それもシャンク部1’および頭部2’からなり、図中、点Piが断面3の最も左にあるように示され、この点Piは、断面3の向こうへ図の左後方へ進み始める。縦軸のまわりの回転対称を示すこの実施形態によれば、断面3上の点はすべて、点Piである。
図2bは、図2aのキノコ形のものを上からの平面図として示している。
図3および図4は、フックは図2aのキノコ形のものと同様のシャンクを有するが、対照的に、頭部は角度セクタ(図3では4つの角度区間、図4では3つの角度セクタ)に対してのみシャンクから横に突出する、異なる実施形態を示している。
本発明による方法により、有利には、図1〜4に記載するようなフック、さらにとりわけ、図2a、図2b、図3および図4のようなキノコ形のものを、離型しなければならない頭部の存在に伴う難しさにもかかわらず、成形によって、特に射出成形によって製造することが可能になる。したがって、本発明によれば、そうしたフックを製造するための方法は、生産しようとするフックまたはキノコ形のものを補完する形状の成形キャビティを得ること、非晶質の熱可塑性樹脂、たとえばPEI、PES、PVC、ポリスチレン、ABSなどを成形キャビティの中に導入することにある。
加熱手段を用いて、成形キャビティを、Tg−20〜30°(好ましくは10〜15°)からTg+20〜30°(好ましくは10〜15°)にわたる範囲内に含まれる、熱可塑性樹脂のガラス転移温度(Tg)に実質的に等しい温度Tmoldまで上昇させる。材料はTmoldより高い温度Tintroで導入されたため、放置されてこの温度Tmoldに達し、次いで、この温度Tmoldでフックが離型される。次いで、フックは、放置され、雰囲気温度まで冷却される。得られたフックが完全に離型され(たとえば、図7B参照)、特に従来技術と異なり、成形キャビティの補完的な形状と比べ、離型による変形または損傷を受けていない(図7B参照)ことが分かる。したがって、離型中にフックが損傷を受けた状態になる問題を示すことなく、まさに鉤形の捕捉部を有するフック、ならびにその頭部がシャンクの周縁部の全周で横に、大きい頭部厚さを伴って突出するキノコ形のものを生産することが可能になった。
抵抗性の加熱要素、誘導システム、たとえば水もしくは油を用いる流体調節回路、または当技術分野でよく知られている他の同様のシステムを、加熱要素として提供することができる。
したがって、本発明による方法を用いて、前述の種類のフック、特に優れた捕捉能力を有するフック、およびキノコ形のものを、大規模製造にきわめて適したものである取り出しまたは取り外しを用いる成形によって生産することが可能である。
図5A、5B、5C、5D、5E、6Aおよび6Bは、本発明による方法(図5A、5B、5C、5Dおよび5E)を用いて本発明によるフックを製造し、特に従来技術(図6Aおよび6B)と異なり、フックが離型操作によって損傷を受けなかったことを例示する1つの方法を示している。図5Dおよび5Eの材料(PMMAおよびPC)は、従来技術の方法を用いて離型することができないことに留意すべきである。
したがって、図5A、5B、5C、5Dおよび5Eはそれぞれ、ABS、PS、PA−6,6、PMMAおよびPCでそれぞれ作製された、図1〜4のいずれか1つによるフックに対するDSCを示し、図6A、6Bおよび6Cはそれぞれ、本発明によって意図される温度で離型されなかった、ABS、PSおよびPA−6,6でそれぞれ作製されたフックに対するDSCを示している。
DSCは、温度の増加を温度の関数として得るために、供給される熱量における瞬間的な熱の変動量を与える曲線である。
捕捉要素が離型されるときに受ける大きい変形は、作製される材料の中に残留ひずみを残す。DSCの間、Tgの近くにある温度範囲では、このひずみを除き、温度上昇を継続するために、材料にかなりの量の熱を供給する必要がある。その場合、これは吸熱現象であり、サンプルは熱を吸収し、この吸収はピークによって特徴付けられるが、ひずみが除かれないまでも著しく低減されたとき、そのピークは、さらなる温度上昇時にはもはや、まったく、またはほとんど現れなくなる。
図5Aは、本発明によるABSで作製されたフックについて、第1の温度上昇の間、すなわち、10℃/分の一定速度で温度をセ氏10度から200度まで変化させたときに得られた曲線を示している。
図6Aに見られるように、第1のパスでは、ガラス転移温度の前およびその近傍に、ピーク、すなわち、曲線の導関数がゼロであり、極大値に対応する点(緩和エンタルピーおよび吸熱反応を特徴とする)が得られる。対照的に、本発明によれば、ガラス転移の領域内にそのような最大点は存在しないか、または実質的に存在しない(図5A参照)。
ガラス転移の近傍にピークまたは最大点がほとんどない(したがって、緩和エンタルピーがほとんどない)ことは、DSC曲線が実質的に直線であり、特に、単位質量当たりの、第1のパスに対する曲線と第2のパスに対する曲線との間に含まれるゾーンの面積(デルタH)が1J/gより小さいことを意味する。
本発明による方法では、成形用の材料がキャビティの中に導入される前または後に、成形キャビティを離型のために意図される温度まで(すなわち、Tgの近傍まで)上昇させることができる。
DSCに対する温度−上昇曲線を実施するとき、特に図5A〜5Eおよび6A〜6Cに見られるように、第1の温度上昇に対する曲線が(太い線で)示され、第2の温度上昇に対する曲線が(細い線で)示される。第2の上昇に対する曲線が下方にオフセットされているが、その理由は、第2の上昇時にフックは既に一度(第1の上昇時に)溶解されているので、デバイスとの接触がさらに良好になり、したがって、サンプルを加熱するために必要なエネルギーが少なくなり、原点から右にこのオフセットが生じるためである。
したがって、ピーク近傍における比緩和エンタルピーを計算するために、第2の上昇曲線が、第1の上昇曲線に合わせるようにあらかじめ上げられる。その場合、これにより、図5A〜5Eおよび6A〜6Cでは、ゾーン[Tg−30°;Tg]の間に、第1の上昇曲線の下に延び、第1の上昇曲線と共に、エンタルピーを計算するためにその表面積を測定する閉じたループを形成する適合された曲線が、同様に太い線で与えられる。
特に、ピーク近傍における比緩和エンタルピーは、Tg−30°とTgの間での、第1の温度上昇曲線と、前述のオフセットを考慮するように適合された第2の温度上昇曲線との間の差の積分を、サンプルの質量で割ったものとして定義される。この差の積分は、一方において、上部および底部では、それぞれ第1の上昇および第2の上昇の2つの曲線によって、他方において、左側および右側では、T=TgおよびT=Tg−30°に対応する垂直な直線によって画定される面積に対応する。
図5Aでは、デルタHは0.2001J/gであり、図6Aでは、デルタHは1.754J/gである。
図5Bでは、デルタHは0.4838J/gであり、図6Bでは、デルタHは2.2683J/gである。
図5Cでは、デルタHは0.5839J/gであり、図6Cでは、デルタHは2.188J/gである。
図5Dでは、デルタHは0.6913J/gである(従来技術による可能な曲線はない)。
図5Eでは、デルタHは0J/gである(従来技術による可能な曲線はない)。
図7Aは、離型のために大きい損傷を受けた、従来技術に従ってABSで作製されたフックを示すが、図7Bでは、ABSフックは本発明に従って離型され、損傷を受けていない。これらの2つの図は、本発明の効果の例証のために示され、本特許出願の範囲を限定するものではなく、本特許出願の範囲は、本明細書を考慮して特許請求の範囲によってのみ定められる。特に、本発明によるフックは、離型されるときにわずかに変形した状態になることがあるが、全体的には、その成形キャビティの形状を完全に補完しなくても、フックはその捕捉特性を維持する。捕捉要素が本発明に従うか、従来技術に従うかを決定するために、考慮するものはDSC分析であり、この要素の単純な視覚的な分析ではない。
DSCを実施する正確な条件は、以下の通りである:
使用するDSC:Perkin−Elmer Pyris
雰囲気:窒素
試験パン:非密閉型の蓋が付いたアルミニウム
フックの切断:フックは、シートの中心から外科用メスを用いて切断する。材料をシートから引き離すことなく、フックはその基部で切断される。
サンプルの質量:6mg(+または−1mg)
パンにおけるフックの位置:分析される材料の最大の表面積をパンの底と接触させるために、フックはパンの底に平らに置かれる。
サイクル温度プログラム:
加熱速度:10℃/分
温度範囲:5℃〜225℃
温度サイクル:
1.2分間、5℃の一定温度
2.10℃/分で5℃から200℃まで加熱
3.2分間、200℃の一定温度
4.200℃/分で200℃から5℃まで冷却
5.2分間、5℃の一定温度
6.10℃/分で5℃から200℃まで加熱
7.2分間、200℃の一定温度
結果の処理:
接線法を用いてガラス転移温度(Tg)を測定。
Tg(吸熱ピーク)付近で2つの加熱パスの間の緩和エンタルピーを測定し、互いに比較。
曲げ弾性率を測定するための正確な条件は、以下の通りである:
試験は、標準:NF EN ISO 178:プラスチック−曲げ特性の決定に従って実施する。
梁のように支持された試験片が、試験片が壊れるまで、または変形が所定の値に達するまで、その全長の中央で一定速度で曲げを受けるようにする。この試験の間、試験片が受ける荷重を測定する。基準、すなわち、l/h=20(+/−1)(ここで、lは長さ、hは厚さである)によって規定される比を同じにしなければならない。
弾性限界における曲げ応力を、式:
σ=(3FL)/(2bh
(ここで、Fはひずみ(□)0.002におけるニュートン単位の荷重であり、Lは設定時のmm単位の試験片の全長であり、bは幅であり、hは厚さである)を用いて計算する。
次いで、曲げ弾性率を、式:
E=σ/□
を用いて計算する。

Claims (10)

  1. 基部バンドに対して横断方向の軸に沿って延びるシャンク部、および前記シャンク部から横に突出する捕捉部を備える、凸形−凹形または凸形−凸形のタッチ・アンド・クローズ式デバイスの捕捉要素において、少なくとも前記捕捉部が、25℃において1000MPa超、特に1200MPa超、とりわけ1500MPa超の曲げ弾性率を有する熱可塑性樹脂で作製され、前記捕捉要素が、成形、特に射出成形によって生産され、フックに関する熱記録をグラフ化したとき、すなわち、示差走査熱量測定を実施したとき、第1の温度上昇でガラス転移の近傍に緩和エンタルピーがない、またはほとんどないと認められることを特徴とする要素。
  2. 前記緩和エンタルピーがない、またはほとんどないことが、DSC曲線では、TgからTg−30℃までの範囲のゾーンにおける前記第1の温度上昇に対する曲線と第2の温度上昇に対する曲線との間の面積を、サンプルの質量で割った比である比緩和エンタルピーが、1J/g以下であることに対応することを特徴とする、請求項1に記載の要素。
  3. 前記緩和エンタルピーがない、またはほとんどないことが、TgとTg−30℃の間からなるゾーンで、前記DSCの前記第1の温度上昇の前記曲線に対するピークまたは最大点がないことに対応することを特徴とする、請求項1または2に記載の要素。
  4. 前記シャンク部も、25℃において1000MPa超、特に1200MPa超、とりわけ1500MPa超の曲げ弾性率を有する熱可塑性樹脂で作製され、特に前記捕捉部と同じ材料で作製されることを特徴とする、請求項1から3の一項に記載の要素。
  5. 前記熱可塑性樹脂が、非晶質または実質的に非晶質の材料であることを特徴とする、請求項1から4の一項に記載の要素。
  6. 前記材料が、25℃において1500MPa超の曲げ弾性率を有することを特徴とする、請求項1から5の一項に記載の要素。
  7. 前記非晶質の熱可塑性樹脂が、ABS、PC、PMMA、PVC、PEI、PESおよびポリスチレンを含むリストから選択されることを特徴とする、請求項5または6に記載の要素。
  8. 前記要素が、キノコの形状を有し、特に頭部が、前記シャンク部のまわりで360°にわたり、前記シャンク部から横に突出することを特徴とする、請求項1から7の一項に記載の要素。
  9. 前記捕捉部が、少なくとも3つの角度方向に隔てられた角度セクタにおいて、前記シャンク区間から横に突出することを特徴とする、請求項1から8の一項に記載の要素。
  10. 基部バンドから、前記基部バンドに対して横断方向のシャンク軸に沿って延びるシャンク部、および前記シャンクから前記シャンクの前記軸に対して横の方向に横に突出する捕捉部を備える捕捉要素を製造する方法であって:
    前記捕捉要素を補完する形状の成形キャビティが提供されるステップと;
    前記成形キャビティの中に、流動可能な形態で、特に粘性のある形または糊のような形態で、成形用の熱可塑性樹脂が導入されるステップと;
    前記成形キャビティ内部の前記熱可塑性樹脂の温度が、Tg−ΔTgとTg+ΔTg(Tgは前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度であり、ΔTgは、約30℃、好ましくは約15℃に等しい)の間からなる値Tmoldに調節されるステップと;
    この温度Tmoldで、前記要素が離型されるステップと;
    前記離型された要素を放置し、Tmoldより低い温度、特に雰囲気温度で冷却するステップと
    を含む方法。
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