JP6109194B2 - プラスチック製品を製造するための方法、この方法を実施するための装置、そしてこの方法および装置によって製造されるファスナー製品または粘着製品 - Google Patents

Description

本発明は、突出する茎部品を備えた基材から成るプラスチック製品を製造するための方法であって、これらの茎部品がそれらの自由端に各茎部品に比べて直径を拡大された頭部品を有し、茎部品と頭部品が成形スクリーンのキャビティ内で成形され、茎部品と頭部品が基材から離れた方の側を成形スクリーンの賦形区域内で形成されるものに関する。本発明はさらに、この方法を実施するための装置、そしてこの方法またはこの装置によって製造されるファスナー製品または粘着製品に関する。

特許文献１により、基材と一体に肉厚部の態様に形成される係止手段を有する多数の茎部品を備えたファスナー製品を製造するための方法が公知であり、そこでは熱可塑性プラスチックが塑性状態または液状態で加圧ロールと成形ロールとの間の隙間に供給され、成形ロールは外方および内方に開口した空洞を備えており、両方のロールが逆回転方向に駆動され、こうしてロール間の隙間内で基材が形成される。その前文によればいわゆるチルロール法にも分類される公知方法は、成形ロールがスクリーンを有し、エッチングまたはレーザによってスクリーンの空洞が製造されており、成形ロールのスクリーンの開口空洞内で熱可塑性プラスチックが少なくとも部分的に硬化することのみによって茸状係止手段完成品が得られることを特徴としている。こうして先行技術では熱可塑性プラスチックからファスナー部品を製造するための安価な製造方法と付属する製造装置が提供され、このような茸状係止手段は再三開閉されるファスナーを形成するために他のファスナー部品のループ部品および／またはその他の対応する係止手段と着脱可能に係合可能である。このようなファスナーシステムは少なくとも専門業界では商標名KlettenまたはKletten面ファスナーとして世界中で知られてもいる。

特許文献２により、少なくとも１つの賦形要素内に充填される少なくとも１種のプラスチック材料を利用することによっていまや基材上に粘着要素を製造するための方法が公知である。これにより公知方法で得られる粘着要素は茎部で拡張された末端を頭部品として有し、粘着要素の付着は主としてファンデルワールス力によって行われる。この公知方法ではその都度使用されるプラスチック材料が主にチキソトロピーであり、回転粘度計で測定した7000〜15000 mPasの粘度を有する。さらに、各賦形要素としてやはりドラム状またはベルト状スクリーンが利用され、但しここではスクリーンがcm^２当り少なくとも10000個、主に16000個超の成形空洞を備えている。

ファンデルワールス力とは、不活性原子と飽和分子との間の弱い結合力として現れるいわゆる分子間力である。原子間の相互作用時にはいわゆる分散力が作用するだけであるのに対して、分子では、誘導されもしくは場合によって存在する永久双極子モーメントの相互作用（配向効果）が付加的引力として有効である。指摘しておくなら、確かに幾人かの著者はファンデルワールス力を分子間力の同義語としているのではあるが、しかし大多数はファンデルワールス力を中性分子間のごく広範囲に及ぶ引力としても理解している。

公知の方法上、装置上および製品上の解決手段でもって、任意の表面に粘着製品を固定することのできる付着システムが実現可能である。あらゆる種類の固着技術的可能性と並んで最近では粘着製品でもって医療技術において例えば創傷や熱傷を処置するための新たな応用も切り開かれた。

これら公知の解決手段では、妥当な硬化時間後にファスナー頭部をなお良好にスクリーンから取り出してファスナー製品または粘着製品を仕上げることができることを条件に、規則的茸状ファスナー頭部を各頭部品として極力形状安定的に形成するために、成形スクリーンの成形凹部内へのプラスチック材料の流し込みは相応にゆっくりと実施しなければならない。

独国特許出願公開第196 46 318号明細書 独国特許出願公開第10 2004 012 067号明細書

そこで本発明の目的は、成形スクリーンからの頭部品および茎部品の均一な取り出しだけでなく著しく迅速な取り出しを可能とし、こうしてやはり製造費削減の助けとなる本質的に高い生産速度を可能とする方法と装置を提供することである。本発明の他の課題は、本発明に係る方法および装置によってファスナー製品または粘着製品を有利に形成することにある。

このような課題が請求項1の総体としての特徴構成による方法で解決されている。

本発明に係る方法によれば、予め決定可能な空気量が賦形区域内で閉じ込められて、賦形区域の各キャビティに充填されるプラスチック材料に対向圧力を加えて賦形を支援するように賦形区域が対向面によって周囲に対して密封されることによって、閉じ込められた空気量によって各成形キャビティ内へのプラスチック溶融液の浸入が困難となり、こうして溶融液が濃縮される他に賦形区域の内部でプラスチック材料の配向が改善される。その結果、特に被成形頭部品は成形区域の内部で各キャビティの賦形壁に沿って配向し、そこでも加速硬化され、こうして離型プロセスは本質的に迅速に進行することができ、そのことが作製すべきファスナー製品または粘着製品の製造費削減の助けとなる。

上記対向面とプラスチック溶融液を充填された賦形区域との間で空気量が各キャビティ内に閉じ込められているので、このように閉じ込められた空気によって各頭部品の上面に付加的賦形圧力が加えられ、頭部品の縁側フランクとキャビティの隣接配置される周方向成形壁との間で押付け圧力が高まることになる。この強められた押付けによって、各ファスナー頭部品または粘着頭部品の指向性配向が得られて強度値改善をもたらす他に、硬化過程が促進され、そのことで一層迅速な取り出し時間がもたらされる。

上記課題はさらに、予め決定可能な空気量が賦形区域内で閉じ込められて、賦形区域の各キャビティ内に充填されるプラスチック材料に対向圧力を加えて賦形を支援するように成形スクリーンの上記成形区域が対向面によって周囲に対して密封される前記方法を実施するための装置で解決される。

こうして得られるファスナー製品または粘着製品は本発明に係る課題をやはり解決し、少なくとも部分領域に、特に基材の縦整列において製品が弾力特性を有するように、基材の下面と基材の上面との間で製品の高さが最小で、主に40〜120μm、特別好ましくは70〜110μmであることを特に特徴としている。全体として先行技術に比べて本発明に係る方法と装置でもって得ることのできるファスナー製品または粘着製品は高い剥離強さ値の他に、材料厚の点でも著しく薄く形成することができ、そのことから柔らかくて柔軟なファスナー製品または粘着製品が得られる。感触として柔らかくて柔軟なこのような製品は、人間の皮膚との良好な適合性や協調が肝要である乳児用おむつ等々の衛生製品の内部でごく良好に加工することができる。

本発明に係る解決手段のその他の有利な実施例は従属請求項の対象である。

本発明に係る方法はこの方法を実施するための2つの装置と得られるファスナー製品または粘着製品とに基づいて以下で詳しく解説される。図は縮尺どおりではない原理的なものである。

本発明に係る装置の第1実施形態を縦断面図で示す。 図1に×印で示した図部分の拡大縦断面図である。 本発明に係る製造装置の他の実施例を図1と同様に示す。 本発明に係る製造装置の他の実施例を図1、図3と同様に示す。 図1〜図4に示す装置と以下に述べる方法とでもって製造可能なファスナー製品または粘着製品を斜視部分図で示す。

図1による製造装置は水平な製造ラインにおけるその原理的構造を示す。少なくとも一方が駆動可能である2つのロール状案内体10の間にベルト状成形スクリーン12が延設されており、この成形スクリーンは全体に符号14とした賦形金型の構成要素である。成形スクリーン12が多数の個別成形キャビティ16を有し、成形キャビティは成形スクリーン12を完全に貫通している。各キャビティ16は側面から見て図1の縦断面図Ｘを拡大図示した図2によれば回転双曲面の形状である。しかしここでは、製造すべき最終製品の予め決定可能な造形に依存して別のキャビティ形状が同様に可能である。

図1の目視方向に見て、ベルト状成形スクリーン12の内側で他のベルト18が延びており、このベルトは密閉表面を形成し、その限りで、少なくともベルト状成形スクリーン12のキャビティ16をベルト18が覆っている諸領域には、キャビティを備えていない。その限りで、前記他のベルト18は成形スクリーン12に対面する側面20が対向面を形成し、この対向面は個別成形キャビティ16の境界壁22（図3参照）と共に成形スクリーン12の各賦形区域を限定する。

上ストランドと下ストランドとに区分されるベルト12、18は、図示平面に入り込む形で、予め決定可能な幅（図示せず）を有する。図1で1平面にのみ示したキャビティ16は同様に、予め決定可能な区間にわたって図示平面内に延びている。このように形成されたスクリーンベルト12はそれぞれベルト材料面積cm^２当り数百個、数千個または数万個超の貫通孔を有することができる。しかし理解し易いように図1の図示ではこのような寸法比は考慮されていない。

案内体10の駆動方向が図1に矢印で示してあり、選択された駆動方向の場合両方のベルト12、18は図1の目視方向に見て両方のベルト12、18の上ストランド位置に関して左から右へと動き、しかも両方のベルトは同じ軸線方向移動速度で動く。但し両方のベルト12、18は自律した部材であり、共通する当接部に至るまで互いにまったく分離されており、前記他のベルト18の既に言及した対向面20は成形スクリーン12の前記他のベルト18に対面する当接面24とで周囲空気を閉じ込め、このように閉じ込められた周囲空気は確かに個別キャビティ16に浸入できるのではあるが、しかし各賦形区域内にある予め決定可能な空気量は成形スクリーン12のスクリーン部分25の領域における密封によって対向圧力を受け、キャビティ16内に閉じ込められた空気は賦形プロセス中容易には外方に周囲へと押しのけることができない。

図1の製造装置が密閉システム（図示せず）の枠内で作動される限り、例えば周囲空気の代わりに窒素を充填することのできる媒体室の内部でこの製造装置を作動させる可能性も基本的に存在する。ここではアルゴン、ヘリウム等の別の作動ガスを利用することも基本的に可能であり、場合によってはこのような希ガスでもって、本装置で作製すべきファスナー製品または粘着製品用に表面改質を行うことができる。

さらに図1による装置は、例えば通常どおり形成された押出ノズルの態様の塗布機構26を有し、この塗布機構はその下面に個別ノズル（図示せず）を備えて成形キャビティ16内への押出可能なプラスチック材料の押出塗布を行う。成形スクリーン12の成形キャビティ16内へのプラスチック材料の浸入は、ベルト12、18の相反する側面に配置される押込ローラ28によって支援することができる。このような配置はそれらの機能を明確にするために例示的に示したものにすぎない。実際には塗布機構26も、支持兼案内機能も帰属する各押込ローラ28も、ここに図示したものよりもはるかに複雑に構成されている。

図2の拡大部分図Ｘから明らかとなるように、ベルト状基材30のこの構成でもってプラスチック材料が円蓋32（破線で図示）の態様で付属する成形キャビティ16内に押しやられ、賦形区域内の残留空気量34が著しく減少し、円蓋32の端面に対向圧力が加わる。この対向圧力は、閉じ込められた空気量34がスクリーンベルト12の当接面24と前記他のベルト18の対向する側面または対向面20との間の前記密封のゆえに周囲に押しのけることができないとの理由からも増圧する。次に、成形キャビティ16内へのプラスチック材料の継続浸入でもって、茎部品36の他に、その末端を拡張された頭部品38が生じる（図4も参照）。押しのけられない空気量34は次に頭部品38の端面側自由端で頭部品の凹面状窪み40に浸入することができる（図3に破線で図示）。しかし空気を押しのけるこのプロセスは、空気量34の完全押しのけによって平らな頭部上面が凹面状窪みなしに生じるように制御することもできる。右方向に動くさしあたり空のキャビティ16内に押出機構26を介してプラスチック材料が永続的に注入されることによって前記作製プロセスは連続的に進行する。

図2がさらに示すように、頭部品38の縁側フランク端部42は横断面で見て外方に周囲に向かって適宜先細りとなっており、フランク端部42は頭部品38の縁側末端で相応に柔軟で撓み易く形成されている。しかしそれにもかかわらずフランク端部は後の応用時に確実な係止または付着に不可欠な剛性をもたらす。このことには以下のことも寄与する。すなわち、対向圧力によって押しのけられた空気量でもって頭部品38のフランク端部42領域で配向整列が強まり、押しのけられた空気はこの領域内でその全流れ方向で各茎部品36の領域において軸線方向に見てプラスチック材料に縦配向を与え、半径方向に見て各頭部品38に均一な横配向を与える。対向圧力によるプラスチック材料の前記高分子整列によってファスナー製品または粘着製品44は基材側面30の方から適宜に薄く形成することもでき、図4の図示による最終製品44は従来の匹敵する製品よりも一層柔らかくかつ一層柔軟であるだけでなく、材料自由横断面を低減する可能性を考慮して成形スクリーン12の内部でプラスチック材料の一層迅速な冷却を達成することができ、こうして各キャビティ16内でプラスチック材料の硬化が一層迅速に生じ、その結果、従来の方法上の解決手段よりも一層迅速に取り出しが行われ、賦形金型14の作動が全体として一層早くなる結果となる。

前記ベルト12、18は主に金属材料から形成されている。しかしここでは別の材料対も考えられる。特に、前記他のベルト18は特別良好な密封作用を有するプラスチック材料で構成することもできよう。またベルト18は密封作用を改善するための被覆を有することができ、または例えば良密封性第1層と第1層とは別の素材で形成される安定化第2層との態様の多層構造体として形成しておくことができる。次に図1がさらに示すように、完成したファスナー製品または粘着製品44は後の応用のため引出しロール46を介して成形装置から取り出すことができる。このような取出し区域の領域になお加熱および／または冷却装置48を配置しておくことができ、この装置で硬化過程はさらに最適化することができる。

被覆ベルト18の対向面20が成形スクリーン12の当接面24と当接する領域で特別良好な密封作用を達成するために、両方の表面のうち少なくとも一方の表面が0.02〜2.5μm、主に1.3μmの範囲内の粗さR_Zを備えている。

図4の図示によるファスナー製品または粘着製品を製造するための本発明に係る方法は基本的にあらゆる熱可塑性プラスチックで実施することができ、応用目的に応じて主にポリプロピレン、ポリアミドまたはポリエチレンが使用される。単数または複数の前記熱可塑性プラスチックを含むコポリマーもしくはターポリマーも十分に適している。

最終製品が後に特に第三部材との付着過程用に使用される場合、プラスチック材料として利用されるのは特にポリビニルシロキサン、または適宜なチキソトロピー特性を有するその他のプラスチックである。これらプラスチック材料の場合回転粘度計で測定した粘度は7000〜15000 mPasでなければならないであろうが、しかし剪断率

において主に約10000 mPasの値を有する。

図3は図1に比べて変更されて製造方向が実質垂直に延びる製造装置を示している。図3で利用された部材が図1の部材に一致している限り、これらの部材は図3でも同じ符号が付けてある。その限りでこれまでなされた詳述は図3による製造装置の実施形態にも当てはまる。

しかし両方の製造装置の間の主要な違いとして、ベルト状成形スクリーン12も前記他のベルト18もやはり循環式にいまや賦形金型14としての円筒形賦形ドラム50上に配置されている。押出機状塗布機構26によってやはりプラスチック材料は最終製品44を形成するために成形装置のキャビティ16内に充填される。しかし製造装置のこの実施例では各成形キャビティ16内へのプラスチック材料の永続的充填と保持とを保証するために、上記押込ローラ28の代わりに、転向ローラ52を介してそれ自体循環する押込兼当接ベルト54が矢印方向に案内される。従って、その限りで一体に形成されたベルト54は前記他のベルト18に対して一種の対向支承部を形成し、その限りでキャビティ16を別の方向で周囲に対してやはり密封式に閉鎖する。特に、プラスチック材料から成るベルト状基材部品30は付加的密封手段の態様で外部に対する密封を改善する。さらに、幅方向に見て当接ベルト54はドラム状賦形金型14の全幅にわたって、いずれにしてもキャビティ16が存在している限り、やはり図3の図示平面内に延びており、キャビティも当接ベルト54によって完全に覆われる。

図4は、上記製造装置に比べて、成形スクリーン12のキャビティ16が円筒形案内体10上に直接配置されている限りで変更された構造を示している。案内体10の回転方向は図4の矢印方向から認めることができる。押出機構または塗布機構26によってやはりプラスチック材料はいまやアプリケータ55によって成形スクリーン12のキャビティ16内に充填される。従って、成形スクリーン12と案内体10との間の所要の密封はアプリケータ55によるプラスチック塗布領域で成形体10の外面と成形スクリーン12の内面とによって実現されている。

製造装置の図示しない他の実施形態においてスクリーン12は円筒形案内体に全周面にわたって被着しておくこともでき、同軸構造様式においてこの場合円筒形の成形スクリーン12は密封用に必要な嵌合寸法を維持して円筒形案内体10を取り囲む。

次に図5はやはり、図1〜図4による製造装置で製造可能な完成した最終製品を示す。この最終製品は、少なくとも部分領域に、特に基材30の縦整列において製品が弾力特性を有するように、基材30の下面と基材30の上面との間で最終製品の高さが僅かで、主に40〜120μm、特別好ましくは70〜110μmであることを特徴としている。

ポリプロピレン、ポリアミド、ポリエチレン等の通常の熱可塑性プラスチックが利用される場合、各頭部品38のフランク端部42は各キャビティ16内の封入空気によって上記の如くにプラスチック材料の配向が改善されているので相応に剛性に形成されており、各フランク端部42の下面は他の面ファスナー部品の詳しくは図示しないループ材料を下から把持してKletten（登録商標）面ファスナーを形成するために確実な係止手段を提供する。またファスナー部品は図4に示すように他の面ファスナー部品の（図示しない）同じファスナー部品と協動し、こうして再三開放または閉鎖される面ファスナーを同様に形成し、この面ファスナーは両面に係止手段としてこの場合茸状の頭部品38を有する。

図5に示す茎部品36と頭部品38は多角形状、特にそれぞれ六角形状に形成されている。しかし、各成形スクリーン12の幾何学形状に依存して円筒形茎部品（図示せず）またはその他の茎部品形状を達成することもできる。

しかしプラスチック材料として好ましくはポリビニルシロキサンまたは前記チキソトロピーを有するその他のプラスチック材料が利用される場合、頭部品38の自由端面がファンデルワールス力の作用を受けてその他の表面、特に第三部材の表面に付着することのできる粘着製品がファスナー製品から得られる。つまり本発明に係る方法とその製造装置は、一方でファスナー製品、他方で前記粘着製品を得ることができるように適合させることができる。

Claims (9)

1. 突出する茎部品（36）を備えた基材（30）から成るプラスチック製品を製造するための方法であって、
   前記茎部品がそれらの自由端に前記各茎部品（36）に比べて直径を拡大された頭部品（38）を有し、前記茎部品（36）と前記頭部品（38）が成形スクリーン（12）のキャビティ（16）内で成形され、かつ前記基材（30）から離れた方のそれらの側を前記成形スクリーン（12）の賦形区域内で形成されるものにおいて、
   予め決定可能な空気量が前記賦形区域内で閉じ込められて、前記賦形区域の前記各キャビティ（16）内に充填されるプラスチック材料に対向圧力を加えて賦形を支援するように、前記賦形区域が対向面（20）によって周囲に対して密封され、
   前記成形スクリーン（12）および／または前記対向面（20）の相対面する表面の表面造形によって前記賦形区域の密封が達成され、
   前記両方の表面のうち少なくとも一方の表面が0.02μm〜2.5μmの粗さR _Z を備えていることを特徴とする方法。
2. 前記両方の表面のうち少なくとも一方の表面が1.3μmの粗さR _Z を備えていることを特徴とする請求項1記載の方法。
3. 前記各キャビティ（16）によって形成される前記賦形区域が前記成形スクリーン（12）内にスクリーン部分（25）を有し、前記スクリーン部分が成形過程中にベルト（18）の前記対向面（20）と当接させられて密封を行うことを特徴とする請求項1又は2記載の方法。
4. 前記対向面（20）と前記成形スクリーン（12）がロール状および／またはベルト状装置部品（12；18）から成り、そのうち少なくとも一方の装置部品（12；18）が連続循環用に駆動されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載の方法。
5. 前記各キャビティ（16）が前記成形スクリーン（12）の内部で回転双曲面の態様に形成されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項記載の方法。
6. プラスチック材料として熱可塑性プラスチックまたはチキソトロピー値の高いプラスチックが使用されることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項記載の方法。
7. 請求項1〜6のいずれか1項記載の方法を実施するための装置であって、予め決定可能な空気量が賦形区域内に閉じ込められて、前記賦形区域の各キャビティ（16）内に充填されるプラスチック材料に対向圧力を加えて賦形を支援するように、成形スクリーン（12）の前記賦形区域が対向面（20）によって周囲に対して密封可能であり、
   前記成形スクリーン（12）および／または前記対向面（20）の相対面する表面の表面造形によって前記賦形区域の密封が達成されており、
   前記両方の表面のうち少なくとも一方の表面が0.02〜1μmの粗さR _Z を備えていることを特徴とする装置。
8. 前記両方の表面のうち少なくとも一方の表面が0.1μmの粗さR_Zを備えていることを特徴とする請求項7記載の装置。
9. 請求項1〜8のいずれか1項記載の方法および装置によって製造されるファスナー製品または粘着製品において、少なくとも部分領域に、特に基材（30）の縦整列において前記製品（44）が弾力特性を有するように、前記基材（30）の下面と同じ基材（30）の上面との間で前記製品（44）の高さが40〜120μmであることを特徴とするファスナー製品または粘着製品。

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