用于多材料挤压成型的拉链的系统和方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]大多数但并非所有聚合物拉链系统由烯烃基聚合物一一如聚丙烯或聚乙烯一一制成。聚合物拉链轮廓通过使用挤压工艺来制造。由于聚合物树脂的固有的低成本及其低的摩擦系数特性，因此烯烃基系统在许多聚合物拉链系统中具有优势。低摩擦系数是重要的，从而拉链的球头和插槽可以通过最小的作用力而被推在一起。然而，烯烃基拉链系统具有其局限性。由聚丙烯和聚乙烯制成的大多数烯烃基拉链系统当在温度极限会影响材料性能的外部环境中使用时是不耐用的。聚丙烯和聚乙烯拉链轮廓缺乏抗拉强度和撕裂强度以及好的延伸特性。当在较高的温度下受到应力负载时它们还具有过大的压缩永久变形。因此，它们不被用于极限情况的应用比如通常用在炎热环境中的“防水袋”和“泳衣”。相反，它们被用于夹层袋和其他低性能的应用。
【发明内容】
[0002]在一个实施方式中，拉链包括球头部。该拉链部还包括插槽部。球头部包括前边缘，该前边缘由具有低摩擦系数的第一材料构成。球头部包括后边缘和颈部，该后边缘和该颈部由第二材料构成。插槽包括插槽开口，该插槽开口由第一材料构成。插槽包括插槽内部，该插槽内部由第二材料构成。可选地，第一材料和第二材料被共挤压成型。在一个替换方案中，拉链还包括第一拉链滑动支承部和第二拉链滑动支承部，第一拉链滑动支承部和第二拉链滑动支承部分别与球头部和插槽部相互连接，第一拉链滑动支承部的第一本体和第二拉链滑动支承部的第二本体分别地由第二材料构成，其中，第一拉链滑动支承部的第一滑动部段由第一材料构成，并且第二拉链滑动支承部的第二滑动部段由第一材料构成。可选地，拉链包括第一凸缘部和第二凸缘部，第一凸缘部和第二凸缘部分别与第一拉链滑动支承部和第二拉链滑动支承部相互连接，第一凸缘部和第二凸缘部由第三材料构成。在另一替代方案中，第二材料的硬度高于第一材料和第三材料的硬度。可选地，第一材料的硬度高于第三材料的硬度。在另一替代方案中，第一材料、第二材料以及第三材料为热塑性聚氨酯。可选地，第一材料具有74肖氏D的硬度。替代性地，第二材料具有95肖氏A的硬度。可选地，第三材料具有75肖氏A的硬度。替代性地，作为三重挤压过程的一部分，第一材料、第二材料以及第三材料被挤压在一起；并且由于第一材料、第二材料以及第三材料由样本基的热塑性塑料构成，因此在挤压过程期间，第一材料、第二材料以及第三材料粘结在一起。可选地，拉链还包括滑动件，该滑动件定向在第一拉链滑动支承部和第二拉链滑动支承部上，该滑动件可操作成闭合拉链。
[0003]在一个实施方式中，形成拉链的方法包括:作为三重挤压过程的一部分，挤压第一材料，该第一材料形成拉链的球头部的前边缘，并且第一材料形成插槽的开口。该方法还包括:作为三重挤压过程的一部分，挤压第二材料，该第二材料形成球头部的后边缘和颈部并且第二材料形成插槽的插槽内部。可选地，第一材料还形成第一拉链滑动支承部的第一滑动部段和第二拉链滑动支承部的第二滑动部段，而第二材料还分别地形成第一拉链滑动支承部的第一本体和第二拉链滑动支承部的第二本体，并且第一拉链滑动支承部和第二拉链滑动支承部与球头部和插槽部相互连接。替代性地，该方法包括挤压第三材料，该第三材料形成第一凸缘部和第二凸缘部，第一凸缘部和第二凸缘部分别与第一拉链滑动支承部和第二拉链滑动支承部相互连接。可选地，第二材料的硬度高于第一材料和第三材料的硬度。替代性地，第一材料的硬度高于第三材料的硬度。可选地，第一材料、第二材料以及第三材料为热塑性聚氨酯。替代性地，第一材料具有74肖氏D的硬度。可选地，第二材料具有95肖氏A的硬度。替代性地，第三材料具有75的肖氏A的硬度。可选地，作为三重挤压工艺的一部分，第一材料、第二材料以及第三材料被挤压在一起；并且由于第一材料、第二材料以及第三材料由样本基的热塑性塑料构成，因此第一材料、第二材料以及第三材料在挤压过程期间粘结在一起。可选地，该方法还包括提供滑动件，该滑动件定向在第一拉链滑动支承部和第二拉链滑动支承部上，该滑动件能够操作成闭合拉链。
【附图说明】
[0004]图1示出了多材料挤压成型的拉链(MMEZ)的一种实施方式；
[0005]图2a示出了图1的MMEZ的另一视图；
[0006]图2b示出了包括滑动件的图1的MMEZ ；
[0007]图3示出了包括滑动件的图1的MMEZ的立体图；
[0008]图4a示出了图1的MMEZ ；
[0009]图4b示出了焊接至袋的图1的MMEZ ；
[0010]图5示出了具有较硬的凸缘材料的图1的MMEZ的版本；以及[0011 ]图6a和图6b示出了待与图1的MMEZ —起使用的示例性滑动件。
【具体实施方式】
[0012]本文描述了多材料挤压成型的拉链(MMEZ)的实施方式以及使用其和制造其的方法。基本上，对于MMEZ的各个部分来说有利的是由被挤压在一起的多个热塑性件构成，其中，多个热塑性件具有不同的特征，例如不同的抗拉强度、不同的延伸特性以及不同的硬度。
[0013]子拉链(SubZipper)由热塑性聚氨酯(TPU)材料制成。不同于烯烃基塑料，TPU为在低硬度和高硬度下都表现出类似橡胶特性的交联聚合物弹性体。TPU聚合物在高温极限和低温极限处展现出极高的抗拉强度和撕裂强度以及高的延伸特性。TPU也具有优异的耐压缩永久变形性。TPU聚合物被设计用于极端的室外情况中应用。
[0014]不同于聚丙烯和聚乙烯，TPU不具有低摩擦系数(LCOF)。因此，由TPU制成的聚合物拉链系统需要频繁施用“涂擦式”润滑剂以允许拉链的球头和插槽容易地坐置在一起(如图1中Ia和Ib所示)。不幸地是，该“涂擦式”润滑剂在很短的时间内逐渐减少。本发明解决了这个缺点。
[0015]基本上，MMEZ被挤压成使得需要低摩擦表面的区域被挤压成由LCOF材料构成，并且需要挠性和高强度的材料由TPU材料构成。
[0016]图1示出了 MMEZ 100的实施方式。MMEZ 100包括用于接纳球头105的插槽110。球头105包括作为三重挤压过程的一部分已经被挤压的LCOF涂层的前边缘115。如在下文描述的，球头105的后边缘116和颈部117由较柔软的TPU材料构成。插槽110包括顶部插槽开120和底部插槽开口 125，在所述插槽开口处，LCOF涂层已经被挤压。插槽110的内部由与后边缘116和颈部117相似的材料形成，通常由比LCOF涂层更柔软的TPU材料形成。拉链100的本体的其余部分由滑动支承部150和155形成，滑动支承部150和155由形成球头105的颈部117的较软的TPU材料形成。类似地，滑动支承部150、155的一部分在挤压过程期间被涂覆有LC0F。滑动支承部150、155包括第一滑动部段130和第二滑动部段135，第一滑动部段130和第二滑动部段135由在挤压过程期间形成的LCOF涂层构成。拉链100还包括在滑动支承部150、155的任一侧上的凸缘140、145。凸缘140、145也由TPU材料构成。通常，这种材料比LCOF涂层更柔软。它还可能比用于构成滑动支承部150、155的TPU材料更柔软。
[0017]应当指出的是，通常，球头和插槽的未涂覆LCOF的区域和滑动支承部一起形成为单个部件。通常，拉链100可以被认为包括:由第一材料形成的球头和插槽部，该球头和插槽部包括滑动支承部；位于拉链100的低摩擦区域上的由第二材料制成的LCOF涂层；以及位于拉链100的任一侧上的由第三材料构成的凸缘。所有的三种材料通过使用三重挤压制造过程而被挤压在一起。由于所述材料中的每种材料均为TPU基的，因此它们在挤压过程期间粘结在一起。所述材料中的每种材料基于其化学组成而表现出不同的特性。形成球头和插槽(以及滑动支承部)的第一材料由95肖氏A硬度的TPU制成。第二材料构成的LCOF涂层由具有LCOF添加剂的较硬的74肖氏D硬度的TPU制成。RF焊接凸缘140、145由较柔软的75肖氏A硬度的TPU制成。用以实现最终产品组件中所需的三种独立特性的三种不同材料允许拉链正确地起作用。在替代方案中，可以仅使用两种材料，即，具有LCOF添加剂的第一较硬的材料，和用于球头、插槽以及凸缘的较软的材料。替代性地，可以使用多于三种材料，并且在仍使用以上所述的其他三种材料时，滑动支承部的一部分可以被制造成比球头的颈部和后边缘更硬。根据本公开内容，对于本领域的技术人员而言多个替代方案将是明显的。
[0018]用于图2a中的区域220、225、230、235的LCOF TPU防止添加必须频繁施加以便THJ拉链恰当地起作用的液体润滑剂的需要。因此，对于球头和插槽的功能，LCOF TPU的使用解决了两个问题。第一，LCOF涂层可以应用在挤压轮廓上的关键点中。如图所示，LCOF涂层可以被应用于球头105的前边缘115和插槽的插槽开口 120、125。这允许球头和插槽通过最小“插入”作用力坐