專利名稱：用來生產鉤緊固件的方法和設備的制作方法
技術領域：
本公開一般涉及機械緊固件，諸如鉤和環緊固件或接觸緊固件，并且更特別地涉及使用振動能量用來生產“鉤”緊固件的方法和設備。
背景技術：
最初使用紡織技術生產接觸緊固件(在商業上稱為Velcro , Scotchmate , Tri-Hook 等)。最常用類型的接觸緊固件中的兩種是鉤和環緊固件和蘑菇形件和環緊固件。鉤和環類型緊固件可以由一對紡織的條材組成。這些紡織條材可以配合以形成可再循環封閉件；配合中的一個是從一個表面突出的成形為如鉤的具有無數單絲元件的一條織物，并且另一個配合是在一個表面上具有編織成環形突起的多絲元件的紡織條材。當這些條材的配合表面被壓在一起時，一個條材上的許多鉤形元件捕獲相對的條材上的環元件并且產生暫時的可再用的聯結。在剝離條材時，鉤元件可變形并且與環元件分離，從而允許緊固件被再次使用許多次。在蘑菇形件和環緊固件的情況下，使用包含具有蘑菇形或鈍頭的無數單絲突起的的條材更換鉤式配合條材。通過加熱直的單絲突起的末端直到變平的“蘑菇頭”形成在每一個突起上，可以形成蘑菇形頭部。當這個條材與在表面上具有環形突起的條材被壓在一起時，蘑菇頭可以捕獲相對的條材上的環元件并且產生臨時的可再用的聯結。在剝離條材時，蘑菇形元件可偶爾偏斜并且釋放環元件。此外，各具有蘑菇形突起的兩個條材可以通過相互作用而形成機械聯結的鈍頭接合在一起。最近，使用熱塑性擠出/模制方法來制造接觸緊固件已經變得流行。在鉤和環緊固件的情況下，鉤條材可以通過將聚合物擠出為具有一體形成的突起的幅材狀形狀而形成，而環條材可以仍然使用紡織，編織或無紡織技術被生產。在蘑菇形件和環緊固件的情況下，通過將聚合物擠出為具有一體形成的銷狀突起的幅材狀形狀并且在銷狀突起上后形成蘑菇狀頭，可生產蘑菇形件條材。用于生產鉤式和蘑菇式接觸緊固件的擠出/模制技術已經減小制造成本并且改善接觸緊固件的性能和美觀，因此允許它們應用于大容量應用，諸如一次性尿布上的凸片封閉件。用來生產擠出/模制類型的接觸緊固件的技術的例子包括擠出/模制具有一體形成的基部的鉤緊固件，其中基部可以模制到模制輥上，其中鉤元件可以被模制在分離的腔中。模可以在它旋轉時被連續地打開和關閉以允許鉤被取出。(見例如授予Menzin的美國專利Nos. 3，762，000 ；3，758，657和3，752，619和授予Erb 的美國專利No. 3，196,490。)
擠出/模制具有一體形成的基部的鉤緊固件，其中鉤元件可以被模制在分離的腔中并且模保持關閉。在冷卻后，可以從腔中拉出鉤。因此，鉤的幾何形狀可能略微受限制， 由于它們必須能從關閉的模中取出。(見例如授予RochliS的美國專利Nos. 3，312，583和 3，541，216 ；授予 Fischer 的美國專利 Nos. 4，775，310 和 4，794,028 ；和授予 Murasaki 的 No. 5，393，475。)擠出幅材材料，該幅材材料具有沿幅材的頂表面平行延伸的鉤狀橫截面的一系列軌。該軌可以間斷地向下橫切至基部材料。基部材料可以伸展以獲得鉤元件之間的間隔。 (見例如授予Erb的美國專利Nos. 3，665，504和3，735，468。)擠出具有一系列模制的銷或類似元件的幅材，并且將該元件后成形為鉤式或蘑菇式緊固件。(見例如美國專利 Nos. 3，182，589 ；3, 270,408 ；5, 607, 635 ；5, 755,015 ； 5，781，969 和 5，792，408。)所有這些工藝中的一個常見的主題是熱塑性材料通過擠出機或類似裝置的熔化和供給。雖然經常考慮用來生產接觸緊固件的有效的方法，但是擠出/模制技術可能典型地需要重大的資本設備(擠出機、冷冷凍機、泵送系統、干燥機、小球運輸系統)投資、高的工藝能量消耗、原材料的處理和預干燥，清洗/清潔材料和開始材料的適當處置、有毒氣體等的通風、和連續地纏繞輥或其它工藝完成的產品的能力。需要一種制備用于閉合系統(特別地是可再用的閉合系統)的鉤式緊固元件的方法和設備，而沒有如上所述的高的資本投資和材料浪費。

發明內容
在一個示例性實施例中，本公開公開了一種用來在基片上形成突起的工藝，該工藝包括提供具有外表面的模；提供具有表面的基片材料；和提供作為振動能量源的裝置， 其中所述模和裝置的一個或兩個包含多個腔，該腔具有一形狀。然后，可以將基片材料布置在該模和該裝置之間并且施加動力到該裝置，其中基片材料的一部分進入模表面中的腔并且在基片材料的表面的至少一部分上形成突起，其中該腔成形為將突起形成為鉤形、蘑菇形、直銷形、成角度的銷形、錐形銷形、彎曲銷形、抓鉤形、多分支形、十字形、Y形和多凸耳形中的一個或更多個，每一個突起具有圓形的、卵形的、正方形的、矩形的、梯形的、實心的、空心的及其組合的橫截面。在另一示例性實施例中，本公開涉及一種用來在基片上形成突起的工藝，該工藝包括提供具有表面的基片材料；和提供作為振動能量源的裝置，該裝置具有包括多個腔的表面，該腔沿該表面的至少一部分被布置，該腔具有一形狀。然后，可以使該裝置壓靠基片材料的表面并且施加動力到該裝置并且迫使基片材料的一部分進入該裝置的表面中的腔，在基片材料的表面上形成突起，該突起大體上符合腔的形狀，其中該腔成形為將突起形成為鉤形、蘑菇形、直銷形、成角度的銷形、錐形銷形、彎曲銷形、抓鉤形、多分支形、十字形、 Y形和多凸耳形的一個或更多個，每一個突起具有圓形的、卵形的、正方形的、矩形的、梯形的、實心的、空心的及其組合的橫截面。在另一示例性實施例中，本公開涉及一種用來在基片上形成突起的設備，該設備包括具有表面的模和作為振動能量源的裝置。該模和裝置中的一個或兩個可包含多個腔， 該腔具有一形狀，其中該形狀設置用于形成突起，該突起被或可以被后處理為適合與環元件或互補成形的突起或其它配合材料(諸如泡沫塑料，紗窗或無紡織材料)機械接合的形狀。在另一示例性實施例中，本公開涉及用來在基片上形成突起的設備，該設備包括作為振動能量源的裝置，該裝置包含多個腔，其中該腔具有一形狀，并且其中該形狀設置用于從基片中形成突起，該突起被或可以被后處理為適合與環元件或互補成形的突起或其它配合材料機械接合的形狀。本公開也涉及用于機械接合的制品，該制品包括具有兩個側面的基片并且包括從一個或兩個側面延伸的一個或更多個突起，其中基片具有機器方向(MD)和橫向方向(CD)， 并且該制品具有以下特性中的一個或更多個i.該基片具有沿所述機器方向的抗張強度TS1并且該一個或更多個突起具有抗張強度TS2，其中I^2等于TS1的值的50%或更大；或ii.該基片具有沿給定方向的收縮率S1并且一個或更多個突起具有沿相同方向的收縮率S2并且S2彡0. 50 (Si)。本公開也涉及一種用于機械接合的制品，該制品包括具有兩個側面的基片并且包括從一個或兩個側面延伸的多個突起，其中該基片在基片表面中的突起的形成之前具有機器方向(MD)和橫向方向(CD)，并且該基片具有雙軸向取向，其中沿機器方向和橫向方向的收縮率具有在彼此的+/-20%內的收縮率值，并且其中該基片在基片表面上的突起的形成之后具有雙軸向取向，其中沿機器方向和橫向方向的收縮率具有在彼此的+/-20%內的收縮率值。


被并入且構成說明書的一部分的附圖示出本發明的實施例，并且與描述部分一起用于說明本發明的原理。圖1是根據本公開的用來形成可用作鉤式緊固件的突起的設備和工藝的示意剖視側視圖。圖2A-N是根據本公開的可用作突起的示例性直立形狀的示意圖。圖3是根據本公開的用來制造可用作鉤緊固件的突起的另一設備和工藝的示意性剖視側視圖。圖4是根據本公開的用來制造可用作鉤緊固件的突起的另一設備和工藝的示意性剖視側視圖。圖5是根據本公開的用來制造可用作鉤緊固件的突起的另一設備和工藝的示意性剖視側視圖。圖6是根據本公開的用來制造可用作鉤緊固件的突起的另一設備和工藝的示意性剖視側視圖。圖7是根據本公開的用來制造可用作鉤緊固件的突起的另一設備和工藝的示意性剖視側視圖。圖8是根據本公開的用來制造可用作鉤緊固件的突起的另一設備和工藝的示意性剖視側視圖。圖9是根據本公開的用來制造可用作鉤緊固件的突起的另一設備和工藝的示意性剖視側視圖。圖IOA是根據本公開的用來制造可用作鉤式緊固件的突起的另一設備和工藝的示意性前視圖并且圖IOB是根據本公開的用來制造可用作鉤式緊固件的突起的另一設備和工藝的示意性剖視側視圖。圖11是由圖IOA的工藝和設備生產的制品的示意圖。圖12是根據本公開的用于提供鉤式緊固件的示例性工藝的方塊圖。圖13是根據本公開的用來制造可用作鉤緊固件的突起的另一設備和工藝的示意性剖視側視圖，其中可以在振動源和基片之間間斷地供給其它材料。圖14A-C是根據本公開的用來在熱塑性物體上的部位處以間斷的方式制造可用作鉤緊固件的突起的設備和工藝的連續的示意性剖視側視圖。圖15A-C是根據本公開的用來在熱塑性物體上的部位處以間斷的方式制造可用作鉤緊固件的突起的另一設備和工藝的連續的示意性剖視側視圖。圖16A-C是根據本公開的用來在熱塑性物體上的部位處以間斷的方式制造可用作鉤緊固件的突起的另一設備和工藝的連續的示意性剖視側視圖。圖17A-C是根據本公開的用來在熱塑性物體上的部位處以間斷的方式制造可用作鉤緊固件的突起的另一設備和工藝的連續的示意性剖視側視圖。圖18是根據本公開生產的從基片突出的示例性突起的放大剖視圖。圖19是根據本公開的示例性方法生產的從分層基片突出的示例性突起的放大剖視圖。圖20A和20B是與本公開的工藝結合使用的兩個示例性掩蔽材料的頂視圖。圖21是用來制造可用作鉤緊固件的突起的圖1的設備和工藝的示意性剖視側視圖，其中掩蔽材料與根據本公開生產的基片組合。圖22是用來制造可用作鉤緊固件的突起的圖1的設備和工藝的示意性剖視側視圖，其中掩蔽材料用于提供基片上的突起的間斷圖案，但掩模不與根據本公開生產的基片組合。圖23是圖21的設備的前視圖。圖M是根據本公開的用來制造可用作鉤緊固件的突起的圖1的設備和工藝的示意性剖視側視圖，其中襯墊材料提供基片上的突起的間斷圖案，該襯墊包圍突起的分離區域。
具體實施例方式模制的鉤緊固件通常已經通過例如將熱塑性熔化物擠出或注射在旋轉的滾筒或模上被模制，該模由金屬板的疊層或堆疊組成，該板具有凹入的或有凹口的邊緣或以其它方式被設計以沿外周邊提供一系列腔，該腔可以被熔化的聚合物填充。條狀基部可以同時被模制，模制在腔中的突起或鉤可以從該條狀基部突出。已經發現，除了擠出或注射工藝以外，相對不復雜且相對不昂貴的工藝可使用振動能量來軟化聚合物以制造突起(鉤，蘑菇頭等)。在如圖1中的示意性剖視側視圖中示出的一個示例性實施例中，熱塑性材料的基片11可以布置在振動源13和旋轉的模制輥15之間或在振動源13和旋轉的模制輥15之間穿過，該輥沿外周邊包含多個鉤形的或以其它方式成形的腔17。基片11可以包括但不限于薄膜、片材、幅材、復合物、疊層或其它形式，或者可以是可用作例如一次性嬰兒尿布上的單個緊固凸耳的薄膜、片材、幅材、疊層或基片熱塑性材料的多個部分。在它們的嬰兒尿布的使用中，接觸緊固件可以連接到“側凸耳”，消費者使用該“側凸耳”將尿布固定到嬰兒。這些凸耳可以由一塊可延伸的材料構造，以當連接時或當嬰兒運動時允許凸耳伸展和彎曲。本公開還構想將預成形的薄膜，片材，幅材，復合物， 疊層等用作基片材料。在操作期間，振動源13布置成緊靠旋轉的模制輥15的外表面并且與正被處理的熱塑性材料的基片11接觸。振動源13可包括但不限于例如振動超聲喇叭。這些喇叭可以由諸如鋁或鈦的金屬制成，并且在美國由諸如Branson Ultrasonics, Dukane或Sonitek的公司出售且在歐洲由諸如Mecasonics的公司出售。在需要時，振動源13可以以大約50Hz 到大約50kHz之間的頻率振動。可以使用振動能量的其它源，所述其它源包括但不限于旋轉的偏心輥，高壓聲波或其它機械的和/或機電的或聲學形式的振動能量。因此，這種能量可以被傳遞到基片并且幫助其中的突起的形成。與模制輥15和振動源13接觸的熱塑性材料基片11的一部分可以被來自該源的振動能量軟化，并且在輥轉動時，引起進入模制輥的腔17內的熱塑性材料的希望部分在薄膜或片材21的前表面上形成鉤形的或其它形狀的元件或突起19。這個工藝可以稱為旋轉成形。參考力可以理解為施加必要量的壓力到熱塑性材料以幫助其進入和填充腔17。熱塑性片材21可用作用于鉤19的承載條材。可用于生產鉤緊固件的熱塑性材料可包括但不限于聚酰胺、諸如聚丙烯和聚乙烯的聚烯烴，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)，聚酯，聚碳酸酯，聚氯乙烯(PVC)及其混合物。 也可以用填料，纖維，阻燃劑，色劑等修改或加強熱塑性材料。本發明的優點是，緊鄰振動源的熱塑性材料可以不熔化并且因此可以保持其原始性質的大部分(如果不是全部)，換句話說，不經受可能減損其原始性質的熱歷史。當使用預先分子取向的材料或替代地使用能夠分子取向的材料時，通過改變施加的振動能量可以維持，增加或減小進入腔的材料的分子取向。圖18是根據諸如圖1中示出的本公開的示例性方法生產的從基片21突出的示例性突起19的放大剖視圖。與聚合物大大高于破壞取向的溫度(例如，在非晶態聚合物的情況下的Tg或在晶態聚合物的情況下的Tm)的其它工藝相比，至少部分地由于通過根據本公開的振動作用施加到基片的相對小量的熱，因而可能取決于取向的聚合物的性質可以被更有效地維持和/或甚至在值上增加。就是說，由振動能量的施加形成的突起的桿部分19A 可以大體上維持其分子取向或者甚至略微增加，如由成形之后的收縮或由成形之后對成形之前的其抗張強度測量的。例如，如果聚合物材料在進入腔之前具有目前為TS1的沿取向平面的方向(例如，沿機器方向，該機器方向可以被理解為例如擠出方向)的抗張強度(TS)， 那么由于暴露到振動能量而形成的突起可以仍然展示是TS1的至少50%或更大(例如達到 200%)的沿取向方向的抗張強度(1 )。此外，如果在暴露到振動能量之前可歸因于取向的收縮量為沿所述基片中的給定方向的給定值(S1),則在暴露到振動能量之后在突起中沿相同方向可能存在的收縮量(S2) 可以是其原始值的至少50%或者更大(例如150%)。即&彡0.5061)。在此參考收縮量可以被理解為當基片被加熱到一溫度時將發生的尺寸損失，在高于該溫度的情況下，取向將放松并且通常消失。如在此注意到的，對于非晶態聚合物，這可能超過玻璃態轉變溫度 (Tg)，或者對于晶態聚合物，這大約為熔點(Tm)。此外，在此構想的是，可以從包含微小取向或不包含取向的基片開始，這可以被理解為收縮沿任何給定方向小于或等于5.0%的情況。至于給定基片，也可以被表征為沿給定機器方向的ElmendorfTear強度(ETm)近似等于沿給定橫向方向的Elmendorf Tear(ETcn) 的情況。橫向方向可以被理解為例如橫向于機器方向(MD)的方向。即ETm在ETm的大約 +/-20%內。Elmendorf 1Tear強度可以由ASTM D1922測量并且可以被理解為將撕裂傳播通過一定長度的所討論的基片所需的平均力。因此，對于包含微小取向或不包含取向的這種基片，振動能量的施加和用于機械接合的突起的形成可提供突起，該突起相對于從其形成突起的大體上非取向基片包括取向。這種突起中的取向可以使得它包括大于5.0%的沿給定方向的收縮量。此外，在此構想，可以從具有雙軸向取向的基片開始，這可以理解為沿機器方向和橫向方向存在取向的情況。例如，機器方向和橫向方向可以指示大于5.0%的相對均勻的收縮值。因此可以理解，在用于機械接合的突起的形成時，位于下面的基片由于將振動能量集中在基片的表面處的能力現在將大體上保持雙軸向取向以形成突起，而不會顯著干擾存在于基片中的位于下面的雙軸向取向。也應當注意，對于上述基片和突起的性質，這種性質的一個或更多個可以存在于任何給定基片/突起構造中。在可以使用多層材料(疊層)的情況下，一個或更多個分層材料的一部分可以形成到腔中，從而允許生產可以選擇性地設計鉤部分的性質的產品。圖19是根據諸如圖1中示出的本公開的示例性方法生產的從分層基片突出的示例性突起的放大剖視圖的例子。在此，第二材料121已經連接到基片材料21并且通過根據本公開的處理，形成突起19。第二材料121的一部分122可以延伸到突起19的本體或桿19A內并且可以向突起提供增強的性質。例如，由基片材料121形成的部分122可具有與基片材料21相關聯的肖氏硬度值不同的肖氏硬度值。在使用多層疊層的情況下，可以從一種或更多種顏色生產緊固元件并且條狀基部可以為不同顏色。此外，如果使用具有透明表面層的多層疊層，則緊固元件或條狀材料可以形成為透明的。與原材料在形成幅材形式的基片以包括一體形成的突起之前被轉化到熔化狀態的該領域中公開的現有技術不同，本公開允許基片材料使用振動能量通過軟化聚合物并且將它形成為希望的形狀而保持這種希望的性質作為分子取向，多色層或復合結構，因此也最小化被處理的聚合物的熱歷史。參考圖1，用來冷卻的裝置可以布置在模制輥15和形成的產品上或附近，包括多個鉤式突起19的聚合物的條材21可以從模制輥剝離。通過例如通過使用液體、氣體、空氣或其它裝置外部地和/或內部地冷卻模制輥、內部地和/或外部地冷卻振動源，和/或直接地和/或間接地冷卻熱塑性材料，可以實現冷卻。在一些情況下，在冷卻已經發生期間或之后可以施加超聲能量的后爆 (after-burst)以幫助從模或喇叭“脫離”突起。當突起形成在能量源(即喇叭)的表面中時，這可能特別有用。
圖12中示出在基片上提供突起的工藝的一個例子，該突起可用作接觸緊固系統中的配合部分的一個。如塊100處描述的，模制輥或其它形狀可以設置成包含沿模制輥的外周邊布置的多個鉤形或其它形狀的腔，該腔能夠形成符合該腔的形狀的突起。在塊200 中，可設置振動能量的源，例如超聲喇叭或輥。可以例如以薄膜、片材、幅材、疊層、復合物等的形式布置基片材料(塊300)，并且基片布置在模制輥和振動源之間(塊400)。電力可以施加到振動源(塊500)以選擇性地軟化基片材料并且允許材料進入模制輥中的腔，從而形成突起。替代地，模制輥可以是光滑的并且用來形成突起的腔可以形成到振動源的表面中，如圖5、7和8中所示。如果需要，突起和基片可以被冷卻，并且包括從其表面延伸的突起的基片可以從模制輥剝離以形成用于接觸緊固系統的條材。冷卻發生在模制輥和振動源之間、在模制輥中或在從輥釋放之后的基片上。突起可以隨后被后形成為希望的形狀。如在此描述的，用來形成突起的腔也可以形成在旋轉的喇叭的表面中(見圖 4-8)。雖然在此提及鉤形腔和鉤形突起，但可以預期，可以選擇腔以產生可充當接觸緊固系統的“鉤”部分的具有其它形狀的突起，該突起包括但不限于直的銷、成角度的銷、錐形銷、蘑菇頭銷和彎曲的銷，以及具有變化的橫截面的元件，該元件諸如但不限于圓形的、 卵形的、正方形的、矩形的、梯形的、十字形的、多凸耳形的、抓鉤形的、多分支的或這些的組合。突起可以具有實心的芯或可以以諸如管狀的空心形式。這些形狀的一些的例子在圖 2A-N中示出。例如，圖2G是多凸耳突起的例子，圖21是管狀的例子，圖2J是十字形的例子，圖I是Y形的例子，圖2L是抓鉤形的例子，并且圖2M是多分支的例子。還可以構想， 在圖2J是四分支突起的例子并且圖I是三分支突起的例子的情況下，那個突起可包括另外的分支，諸如5、6、7、8等。這種突起可以在高度，厚度上并且在它們可以從承載條材21 或基片突出的角度上變化。此外，突起可以由均勻的高度形成或者可以在高度上變化。振動源13的表面可以成形以便增加熱塑性材料可經受振動能量的時間的長度或者以其它方式改善該工藝的性質和/或性能。圖3示出用于振動源13A的修改的表面的一種類型的一個例子，其中振動源13A的表面12A的一部分已經被設置，它在形狀上與模制輥 15的表面互補。而且，在圖3中，振動表面的一部分12已經被修改，在這個例子中改為復雜的彎曲表面，以允許較厚的熱塑性材料IlA在振動源13A和模制輥15之間穿過。振動源 13A的成形也可用于減小完成的產品的扭曲并且幫助在振動源13和旋轉的模制輥15之間引導熱塑性材料基片11。在如圖4中示出的另一示例性實施例中，振動源可以是輥，該輥可以包括用來形成突起的腔，并且旋轉的輥22可以布置成以便迫使軟化的熱塑性材料進入腔。旋轉的振動源20可沿其外周邊包含多個鉤形的或其它形狀的腔17并且可代替固定的振動源13、 13A(如與1和3中示出的)被使用并且布置成緊靠旋轉的輥22。振動源20可以是旋轉的超聲喇叭。這些喇叭可以由例如鈦制成并且在美國由Branson Ultrasonics出售且在歐洲由Mecasonics出售。如果希望使產品的后表面M帶有圖案，具有帶圖案的表面的輥可以代替光滑的輥。使產品的后部帶圖案以模擬編織結構或皮革材料，或者其它設計可用于提高產品的美觀和/或功能性。在一些情況下，帶圖案的表面可設計在一個或兩個輥上以在基部材料中形成孔，籍此使得緊固件能透氣或可滲透。
在如圖5中示出的另一示例性實施例中，如圖4中示出的沿其外周邊包含多個鉤形的或其它形狀的腔17的旋轉的振動源20可以布置成緊靠不旋轉的靜止壓板26。壓板表面觀可以是光滑的或帶圖案的(如果希望使產品的后表面帶圖案)。圖6示出結合旋轉的振動源20的另一種類型的修改的靜止壓板30的示例性實施例。在這個例子中，壓板的一個表面32已經被修改，在這個例子中改為復雜的彎曲表面，以允許較厚的熱塑性材料(基片)在振動源20和修改的靜止壓板30之間穿過。附圖標記 32A指示壓板30的表面在形狀上與旋轉的振動源20的表面的形狀互補的區域。修改的靜止壓板30的成形也可用于減小完成的產品的扭曲并且幫助在旋轉的振動源20和靜止壓板 30之間引導熱塑性材料基片IlA0壓板表面32可以是光滑的或帶圖案的(如果希望使產品的后表面帶圖案)。在如圖7中示出的另一示例性實施例中，沿其外周邊包含多個鉤形的或其它形狀的腔17的旋轉的振動源20可以與旋轉的模制輥15 (諸如圖1中示出的)組合以生產聚合物條材，該聚合物條材在片材21A的前和后側上具有突起。旋轉的振動源20可以布置成緊靠旋轉的模制輥15的外表面，并且兩個輥都可以沿它們的外周邊包含多個鉤形的或其它形狀的腔17。如示出的，這可同時允許在承載條材21A的前表面23和后表面M上生產具有鉤形的或其它形狀的元件19的產品。在如圖8中示出的另一示例性實施例中，沿其外周邊包含多個鉤形的或其它形狀的腔17的旋轉的振動源20可以布置成緊靠沿其外周邊包含多個鉤形的或其它形狀的腔7 的另一旋轉的振動源20A。這將同時允許在承載條材21A的前表面23和后表面M上具有鉤形的或其它形狀的元件19的產品的生產。在又一示例性實施例中，可以同時使用實質上靜止或旋轉的兩個或更多個振動源。圖9描繪緊靠旋轉的模制輥15的兩個固定的振動源13的使用，該旋轉的模制輥沿模制輥15的外周邊包含多個鉤形的或其它形狀的腔17。如上所述，根據本公開的該工藝和設備適合用來形成一產品，該產品在熱塑性材料基片的條材的一個或更多個表面上具有在接觸緊固系統中的可充當鉤緊固件的突起或具有其它形狀的突出元件，該基片包括薄膜、片材、幅材、復合物、疊層或其它形式或其部分。基片可包括例如泡沫聚合物的蜂窩式結構，或者是可以例如包括纖維加強的分子取向的薄膜或復合物。突起可具有多種形狀，長度和尺寸。突起可以由組成多層薄膜或基片片材或這種片材的一部分的材料的一種或更多種形成。可以構想，基片的至少一部分可包括熱固性聚合物。還可以構想，突起形成在其上的基片可包括連續的或間斷的材料層及其組合。例如，可以構想，突起可以形成在間斷的幅材上以生產可能地與尿布制造機器成一直線的尿布封閉凸耳。還可以構想，突起可以形成為它們的最終形狀或生產為部分成形和后成形以獲得它們的最終幾何形狀，例如可再成形為鉤形的直銷形，或在后續處理步驟中可以變鈍為蘑菇形的直銷形或可以后成形為能夠充當緊固元件的鉤的變形的鉤。還可以構想，如在此形成的突起通過接合具有環元件(例如，將機械接合諸如鉤的突起的結構)的材料，或接合到紗窗狀材料，開孔泡沫狀材料或具有類似或配合突起(例如，鉤，蘑菇形件等)的材料可提供暫時的或永久的緊固裝置。
在在此描述的工藝的特別優點中，通過如希望地打開或關閉振動源或通過間斷地改變振動源的位置和/或接觸力和/或振動頻率，本公開的突起可以間斷地形成在基片上。 例如，在幅材通過該工藝時可以間斷地上下移動超聲喇叭或其它振動源以在基片上間斷地形成突起。這樣，突起可以形成為希望的圖案，并且該圖案可以在基片的在線處理期間變化。因此，取決于該設備的操作狀況，突起可以具有均勻的高度或多級高度。根據本公開，突起可形成在諸如幅材的基片上，幅材的多個部分形成為起皺的或折疊的以允許幅材伸展。圖IOA是示出設備的構造的示例性實施例的示意前視圖，其中模制輥42包括包含腔的表面的一部分44以形成突出元件，并且振動源40和模制輥42各包括構造成形成起皺區域的它們的表面46，46A的互補部分。圖IOB是圖IOA的示意剖視側視圖。圖11描繪可從圖IOA中描繪的構造生產的產品的例子。在這個例子中，鉤型元件19 已經形成為鄰近幅材21B上的起皺的區域48。如果用于在尿布封閉凸耳上形成鉤元件和起皺區域，則這種類型的構造可以證明是有吸引力的，從而消除粘接的接觸緊固件與目前用于這種應用的彈性體無紡織物的復雜組合。因此，起皺部分和緊固部分可以同時形成為幅材材料，從而形成可延伸的尿布緊固凸耳形成。表面46、46A的任一個可以構造成形成起皺區域或者該表面的一個可包括諸如橡膠或彈性體的柔順材料，該柔順材料在間隙壓力下將符合相對的表面構造。提及起皺可以理解為旨在由壓花施加以在幅材中給出諸如卷曲的波形表面的幅材品質。提及波形表面可以理解為制造在相對位置上升起和落下的表面。在另一示例性實施例中，可以形成突起，同時將它們連接到可延伸的或不可延伸的幅材。如圖13中所示，可延伸的材料或不可延伸的材料IlB可以在旋轉的模制輥15和固定的振動源13 (或模的旋轉的振動源或其它構造和用來形成突起的振動源，如在此公開的)之間被供給(見例如圖1、3-9、10A和10B)。振動源13可以布置成緊靠模15，但離開足夠遠以避免熔化或變形可延伸材料或不可延伸材料11B。在可延伸材料或不可延伸材料 IlB的一個或更多個側面和振動源13之間可以間斷地供給熱塑性或熱固性材料的塊18。當這些塊在振動源13和模制輥15之間穿過時，例如，另外的厚度可引起熱塑性或熱固性材料被迫進入腔17。此外，通過使預穿孔的或預沖切的掩蔽材料在基片(薄膜、片材、復合物等)和模制輥之間穿過，可以形成突起的圖案，由此選擇性地覆蓋模制輥的區域并且提供突起的間斷的圖案。如果希望，掩模可以被移出(圖22)或者可以粘接到基片(圖21)。因此，可以相對容易地提供圖案的變化而不必改變模制輥的構造。掩模的沖切或其它成形可以在線地或離線地完成。圖20A和20B示出用于這種目的的掩蔽材料的例子。圖20A是包括諸如紙、金屬、 薄膜、織物等的一片材料82的掩模80的頂視圖，該掩模在其中形成有一個或更多個開口 84。圖21示出圖1的設備和工藝，其中以片材形式的掩模80被供給到振動源13和模制輥 15之間的間隙中，使得掩模的多個部分覆蓋模制輥中的被選腔17并且突起19的間斷圖案通過開口 84形成在形成的基片21的表面上。圖22示出類似的工藝，其中掩模80可以與基片21分離并且不變成完成的產品的一部分。圖23是圖21的設備和工藝的透視圖。圖M示出類似于圖1的另一設備和工藝，其中以片材形式的材料90 (諸如泡沫塑料，非編織幅材等)被疊層到基片材料11并且被供給到振動源13和模制輥15之間的間隙中。模制輥15的多個部分100可以被去除以允許材料90的多個部分提供突起19的間斷的圖案并且進一步允許材料90A包圍突起19的分離區域并且充當襯墊。因此，如示出的， 突起19的間斷的圖案形成為如材料90A的區域之間的島。當形成突起19時，熱塑性材料的層11充滿材料90。可以構想，突起19的高度可以小于材料90A的高度使得突起不接合配合的緊固系統元件并且大體上防止過早接合。在諸如用于尿布的緊固凸耳的應用中，這也可提供保護使突起不碰到嬰兒的皮膚。此外，可以構想，通過在模制輥和振動源之間穿過多層材料，突起可以形成為穿過覆蓋層材料中的開口，其中覆蓋層可包括與一個或更多個輥中的腔的圖案對準的孔，或者其中諸如織物的多孔材料可提供開口以便基片材料被迫穿過且進入輥中的腔，或者其中覆蓋層的強度足夠弱，使得基片材料可以刺穿覆蓋材料并且進入模的腔。圖20B示出由諸如紗窗、無紡織物、開孔泡沫塑料等的多孔基片材料88制成的另一種類型的掩模80A，除了在開口 84形成在涂層中的區域中以外，該掩模已經被例如涂層覆蓋或者通過疊層另一種材料86被覆蓋。多孔材料88通過開口 84可見，使得突起可以形成為穿過那里，而掩模的涂覆區域用于防止突起19的形成。還可以構想，掩模可以局部地直接施加到模制輥的表面的一部分，諸如通過噴射或浸漬液體并且隨后干燥該液體。然后， 這個涂層可以防止突起形成在基片的選定區域中。掩模可以被再用或被剝離且再施加。此外，例如熱塑性基片/織物/熱塑性織物的多層的疊層可以在協作的輥/振動源之間穿過(見例如圖7和8)以提供具有加強層的背靠背突起的圖案。還可以構想，通過隆起模制輥表面(或旋轉喇叭表面)的多個部分以產生基片的切口或很薄的部分，可以在基片中產生間斷的切口或狹縫或其它形狀的孔口。對基片的這些修改可用于使緊固條材更軟和/或可伸展和/或能透氣。由于僅僅用于形成突起的材料可能被加熱和冷卻，可能消耗相對少的加熱和冷卻能量，因此如在此描述的工藝和設備可提供擠出/模制工藝上的優點。此外，多顏色可以由基片材料的選擇提供并且很多種性質可以通過基片材料的選擇獲得，基片材料的選擇包括但不限于分子取向的基片或復合基片。具有印刷圖案、標識等的材料可用作基片，并且由此具有形成到它們的表面的一個或更多個中的突起，從而允許印刷圖案等保持清晰。該工藝的開始時間可以相對快并且該工藝可以隨意開始且停止，從而消除對復雜且高成本的自動傳遞卷繞機的需要(如連續擠出工藝中經常需要的)。最后，可以顯著減小占地空間。接觸緊固件經常粘附到各種熱塑性物體。一個這種應用涉及將接觸緊固件連接到汽車門面板和車頂內襯面板。被選擇用作接觸緊固件的材料(聚酰胺、聚烯烴等)經常使得粘接困難，昂貴并且是常見故障源。可以構想，由于鉤式緊固件(突起)可以形成為這種基部材料的表面的一部分或形成到這種基部材料的表面上，因而在此描述的一種型式的工藝和設備可以消除或減小用粘合劑將緊固件粘接到基部材料的需要。至此描述的工藝和設備主要涉及在不同表面上形成突起的連續的或半連續的方法。在可以被描述為“切入成形(plunge forming)”的另一示例性實施例中，突起可以使用可以被帶到希望形成突起的位置的自動設備，機器保持的或手保持的喇叭或其它振動源而形成在熱塑性物體上的任何地方。圖14A、B和C示出超聲喇叭M可具有振動表面50的工藝，該振動表面可以構造有位于其上的腔17 (圖14A)。超聲喇叭M可以被壓(箭頭A)靠熱塑性物體52 (例如，用于車輛的門面板或車頂內襯基片)，并且施加的振動能量(圖14B) 選擇性地軟化熱塑性材料并且迫使熱塑性材料52的一些進入腔17。然后可以停止振動能量，允許熱塑性材料冷卻并且縮回超聲喇叭(箭頭B，圖14C)，從腔17釋放新形成的突起19 并且提供塑料物體，該塑料物體的表面上形成有突起的局部圖案，以便在其上形成連接。在一些情況下，在冷卻已經發生期間或之后可施加超聲能量的后爆以幫助從模或喇叭“脫離”突起。當突起形成在能量源(即喇叭)的表面中時，這可能特別有用。可以構想，可使用可移出的或可更換的喇叭末端以允許突起的圖案的相對快速的改變。圖15A、B和C類似地示出各種熱塑性或熱固性材料60可以布置在超聲喇叭M和物體52之間(圖15A)，從而允許完全地或部分地由布置的材料60形成突起19 (圖15B)。以這種方式，突起19可以由第二材料60形成，并且該材料可通過振動工藝粘接到物體52 (圖 15C)。可以理解，在物體52是汽車裝飾面板的情況下，這將具有特別的效用，該汽車裝飾面板可以被理解為熱塑性和/或熱固性門面板，儀表面板、中心儀表盤、后停閉面板、車頂內襯等。在如圖16A、B和C中示出的另一示例性實施例中，腔可以設置在模狀基部56中并且不設置在超聲喇叭M中。熱塑性物體52可以被布置(圖16A)并在壓力下被保持(箭頭 A，圖16B)在超聲喇叭和模基部56之間。振動能量可以被施加到喇叭(圖16B)，從而迫使一些材料從物體52進入基部的腔17中。再次，可以停止振動能量，允許熱塑性材料冷卻， 并且縮回的超聲喇叭(箭頭B)(圖16C)從腔17釋放新形成的突起19并且提供塑料面板， 該塑料面板的表面具有形成在其上的突起的局部圖案以便連接到其上。圖17A、B和C示出，各種熱塑性或熱固性材料60可以布置在需要突起19的物體 52和包含腔17模狀基部56之間(圖17A)。通過在物體52和材料60的周圍迫使喇叭M 和模56形成在一起并且施加振動能量(箭頭A，圖17B)，可以從材料60形成突起。再次， 可以停止振動能量，允許熱塑性材料冷卻，并且縮回的超聲喇叭(箭頭B)(圖17C)從腔17 釋放新形成的突起19并且提供塑料面板，該塑料面板的表面具有形成在其上的突起的局部圖案，該突起具有與物體52不同的材料。由于不同類型的材料可以被分層地供給到設備并且突起形成在一個或更多個層上或穿過一個或更多個層，因此在此描述的工藝和設備可以大大減小將模制鉤式材料插入到較大模制物體中的復雜性。因此，用于基片層的一部分或用于突起的材料可以不同于基片材料。用于以不連續的或間斷的工藝在物體上形成突起或在物體的表面上局部地形成突起的圖案的如在此公開的超聲喇叭或其它振動能量源的使用和模狀基部的使用可提供相對低的資本和空間要求以及能夠被容易地移動的很靈活的工藝。可以構想，在此關于連續或半連續工藝而公開的所有特征也可應用于物體上的突起的局部應用。用作接觸緊固系統中的元件的在此公開的突起可以以相對寬范圍的尺寸和密度被生產以提供寬范圍的緊固或保持強度。雖然不受到任何特別限制，但可以構想，這種突起的高度可以從小于大約10微米變動到大于大約5mm。描述和

性地闡述目前優選的發明實施例。描述和附圖預期描述這些實施例并且不限制本發明的范圍。本領域技術人員將理解，根據上述教導，本發明的有一些其它修改和變化是可能的，同時保持在以下如權利要求的范圍內。因此，在如權利要求的范圍內，可以以不同于描述和附圖具體示出和描述的方式實施本發明。
權利要求
1.一種用來在基片上形成突起的工藝，所述工藝包括 提供具有外表面的模；提供具有表面的基片材料； 提供作為振動能量源的裝置；其中所述模和所述裝置中的一個或兩個包含多個腔，所述腔具有一形狀； 將所述基片材料布置在所述模和所述裝置之間；施加動力到所述裝置，其中所述基片材料的一部分進入所述模的表面中的所述腔；和在所述基片材料的所述表面的至少一部分上形成突起，其中所述腔成形為形成突起，所述突起成形為鉤形、蘑菇形、直銷形、成角度的銷形、錐形銷形、彎曲銷形、抓鉤形、多分支形、十字形、Y形和多凸耳形中的一個或更多個，每一個突起具有圓形的、卵形的、正方形的、矩形的、梯形的、實心的、空心的及其組合的橫截面。
2.如權利要求1所述的工藝，其特征在于，所述基片材料被迫進入所述腔中。
3.如權利要求1所述的工藝，其特征在于，所述形成的基片還包括由所述模和所述裝置中的一個或兩個的一部分生產的起皺區域，該起皺區域具有波形表面。
4.如權利要求1所述的工藝，其特征在于，給所述裝置施加動力的所述施加是間斷的。
5.如權利要求1所述的工藝，其特征在于，所述基片材料包括熱塑性和/或熱固性材料。
6.如權利要求1所述的工藝，其特征在于，所述模包括旋轉的輥。
7.如權利要求1所述的工藝，其特征在于，所述模包括旋轉的輥并且所述裝置包括旋轉的輥。
8.如權利要求1所述的工藝，其特征在于，所述模是固定的并且所述裝置包括旋轉的棍。
9.如權利要求1所述的工藝，其特征在于，所述振動能量是機械的或機電的或聲學的。
10.如權利要求1所述的工藝，其特征在于，所述裝置包括超聲喇叭。
11.如權利要求1所述的工藝，其特征在于，所述基片材料進入所述模的表面中的所述腔形成突起，并且所述基片的一部分用作用于所述突起的承載條材。
12.如權利要求1所述的工藝，其特征在于，所述基片包括疊層并且包括第一層，所述第一層包括暴露第二層的表面的一個或更多個開口，并且所述突起形成在所述第二層的所述表面上。
13.如權利要求1所述的工藝，其特征在于，所述基片包括疊層，所述疊層包括不同材料的連續的和/或間斷的層，所述不同材料包括泡沫塑料、纖維加強的塑料、定向的熱塑性或熱固性材料。
14.如權利要求1所述的工藝，其特征在于，在從所述腔移出之后，所述突起被后成形為希望的形狀。
15.如權利要求14所述的工藝，其特征在于，所述后成形使用振動能量。
16.如權利要求14所述的工藝，其特征在于，所述突起被后成形以包括蘑菇形頭部。
17.如權利要求1所述的工藝，其特征在于，作為后續步驟，所述突起被接合到具有環元件、互補形成的突起或其它配合結構中的一個或更多個的第二基片材料，以將所述基片材料緊固到所述第二基片材料。
18.如權利要求1所述的工藝，其特征在于，振動能量被施加到所述突起以幫助從所述腔移出所述突起。
19.如權利要求1所述的工藝，其特征在于，第二熱塑性材料在所述基片材料和所述模或所述裝置之間穿過，并且所述第二熱塑性材料暴露于所述振動能量，從而引起所述第二基片材料粘附到所述基片材料。
20.如權利要求19所述的工藝，其特征在于，所述第二熱塑性材料形成所述突起的至少一部分。
21.如權利要求1所述的工藝，其特征在于，所述基片包括尿布的一部分。
22.如權利要求3所述的工藝，其特征在于，所述基片包括尿布的一部分。
23.如權利要求7所述的工藝，其特征在于，所述輥的一個或兩個包括帶圖案的表面并且所述帶圖案的表面在所述基片中形成孔口。
24.一種用來在基片上形成突起的工藝，所述工藝包括提供具有表面的基片材料；提供作為振動能量源的裝置，所述裝置具有包含多個腔的表面，所述腔沿所述表面的至少一部分布置，所述腔具有一形狀；使所述裝置壓靠所述基片材料的所述表面；施加動力到所述裝置，迫使所述基片材料的一部分進入所述裝置的所述表面中的所述腔內；以及在所述基片材料的所述表面上形成突起，所述突起大體上符合所述腔的所述形狀，其特征在于，所述腔成形為形成突起，所述突起成形為鉤形、蘑菇形、直銷形、成角度的銷形、錐形銷形、彎曲銷形、抓鉤形、多分支形、十字形、Y形和多凸耳形中的一個或更多個， 每一個突起具有圓形的、卵形的、正方形的、矩形的、梯形的、實心的、空心的及其組合的橫截面。
25.如權利要求M所述的工藝，其特征在于，所述裝置被手動地或機器地壓靠所述基片材料的所述表面。
26.如權利要求M所述的工藝，其特征在于，在從所述模的表面移出之后，所述突起被后成形為希望的形狀。
27.如權利要求沈所述的工藝，其特征在于，所述后成形使用振動能量。
28.如權利要求沈所述的工藝，其特征在于，所述突起被后成形以包括蘑菇形頭部。
29.如權利要求M所述的工藝，其特征在于，第二熱塑性材料在所述基片材料和所述裝置之間穿過，并且所述第二熱塑性材料被暴露于所述振動能量，從而引起所述第二基片材料粘附到所述基片材料。
30.如權利要求M所述的工藝，其特征在于，所述基片包括汽車裝飾面板。
31.一種用來在基片上形成突起的設備，所述設備包括具有表面的模；作為振動能量源的裝置；其中所述模和所述裝置中的一個或兩個包含多個腔，所述腔具有一形狀，其中所述形狀設置用于從基片形成突起，所述突起適于與環元件或互補形成的突起或其它配合材料的一個或更多個機械接合。
32.如權利要求31所述的設備，其特征在于，所述模和所述裝置中的一個或更多個包括輥。
33.如權利要求31所述的設備，其特征在于，所述振動能量是機械的或機電的或聲學的。
34.如權利要求31所述的設備，其特征在于，所述裝置是超聲喇叭。
35.如權利要求31所述的設備，其特征在于，所述裝置包括接合所述基片的第一側面的表面，所述表面至少部分地彎曲，并且所述基片的第二側面接合所述模的表面，其中所述模的表面至少部分地彎曲，并且其中所述裝置和所述模的彎曲表面在形狀上互補。
36.如權利要求35所述的設備，其特征在于，所述互補的彎曲表面還形成起皺區域。
37.如權利要求35所述的設備，其特征在于，所述模的所述彎曲表面包括柔順材料。
38.如權利要求31所述的設備，其特征在于，所述形成的基片包括用于尿布的可延伸的緊固凸片。
39.一種用來在基片上形成突起的設備，所述設備包括作為振動能量源的裝置，所述裝置包含多個腔，所述腔具有一形狀，其中所述形狀設置用于從基片中形成突起，所述突起適于與環元件或互補形成的突起或其它配合材料機械接I=I ο
40.一種用于機械接合的制品，所述制品包括具有兩個側面的基片并且包括從一個或兩個側面延伸的一個或更多個突起，其中所述基片具有機器方向(MD)和橫向方向(CD)，并且所述制品具有以下特征中的一個或更多個 .所述基片具有沿所述機器方向的抗張強度TS1并且所述一個或更多個突起具有抗張強度TS2，其中I^2等于TS1的值的50%或更大；或 .所述基片具有沿給定方向的收縮率S1并且所述一個或更多個突起具有沿相同方向的收縮率S2并且S2彡0. 50 (Si)。
41.一種用于機械接合的制品，所述制品包括具有兩個側面的基片并且包括從一個或兩個側面延伸的多個突起，其中所述基片在所述基片表面中的突起的形成之前具有機器方向(MD)和橫向方向(CD)，并且所述基片的特征在于具有雙軸向取向，其中沿機器方向和橫向方向的收縮率表示在彼此的+/-20%內的收縮率值，并且其中所述基片在所述基片表面上的突起的形成之后具有雙軸向取向，其中沿所述機器方向和橫向方向的收縮率表示在彼此的+/-20%內的收縮率值。
全文摘要
描述了用來在基片上形成突起以便用作接觸緊固系統中的鉤式緊固件的設備和工藝，其中振動能量可用于軟化基片，該基片可以布置在模和振動源之間。模可包括多個腔，軟化的基片可以被迫進入該腔以形成突起。基片可包括薄膜，片材，幅材，復合物，疊層等，并且可用作用于臨時或永久緊固的連接條材。振動源可以是超聲喇叭。可以以連續的，半連續的或間斷的方式操作形成這種突起的工藝。
文檔編號B29C59/04GK102341228SQ201080009851
公開日2012年2月1日 申請日期2010年1月20日 優先權日2009年1月20日
發明者杰拉爾德·羅查 申請人:杰拉爾德·羅查