DE69311107T2 - Ineinandergreifendes befestigungselement und verfahren zu deren herstellung - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft Befestigungsvorrichtungen und insbesondere Befestigungsvorrichtungen des Typs mit zwei gegenüberliegenden Befestigungsteilen, die jeweils eine Fläche mit mehreren davon abstehenden, planmäßig angeordneten und mit Köpfen versehenen Schäften aufweist.
• Zusammengriffs-Befestigungsvorrichtungen, die zwei einander gegenüberliegende Befestigungsteile aufweisen, sind für zahlreiche verschiedenartige Anwendungsfälle weit verbreitet. Der bestimmte Typ einer Zusammengriffs-Befestigungsvorrichtung, mit dem sich die vorliegende Erfindung befaßt, weist zwei einander gegenüberliegende Befestigungsteile auf, die jeweils mit mehreren davon abstehenden, planmäßig angeordneten und mit Köpfen versehenen Schäften versehen ist. Derartige Befestigungsvorrichtungen sind besonders zweckmäßig in einer Umgebung, in der es wünschenswert ist, die Befestigungsteile durch eine relativ geringe Kraft miteinander in Eingriff zu bringen, während eine größere Kraft erforderlich ist, um die Befestigungsteile voneinander zu trennen.
• Fig. 1 zeigt ein herkömmliche, im Spritzguß aus Polymer hergestellte Befestigungsvorrichtung. Diese Befestigungsvorrichtung weist einander gegenüberliegende Befestigungsteile 10 und 12, die jeweils eine Basis 14 bzw. 16 aufweisen. Jede Basis ist mit mehreren rechtwinklig von dieser abstehenden, planmäßig angeordneten Schäften 18 versehen, von denen jeder an den jeweiligen distalen Enden der Schäfte 18 in einem Kopf 20 endet. Die Köpfe weisen den entsprechenden Basen 14 und 16 gegenüberliegend im wesentlichen bogenförmige Flächen 22 auf, die, wenn die Befestigungsteile erstmals zusammenbewegt werden, zum Gleitkontakt mit den auf sie auftreffenden bogenförmigen Flächen 22 der Köpfe 20 in der Lage sind. Die Köpfe 20 weisen ferner jeweils eine im wesentlichen ebene, sich radial auswärts von dem Schaft erstreckende Verriegelungsfläche 24 auf, die in der Lage ist, gemäß Fig. 2 mit einer Verriegelungsfläche eines gegenüberliegenden Kopfes zusammenzugreifen.
• Fig. 1 zeigt Befestigungsteile 10 und 12, die zum Zusammengriff vorbereitet sind, wobei die Köpfe der einen Befestigungsteile im wesentlichen zwischen den Köpfen der anderen Befestigungsteile positioniert sind. Zum Befestigen der Befestigungsvorrichtung werden die Befestigungsteile 10 und 12 in einem Zustand, in dem die jeweiligen Basen im wesentlichen parallel angeordnet sind, aufeinander zu gedrückt, wodurch bewirkt wird, daß sich die Köpfe 20 kontaktieren und die mit diesen verbundenen Schäfte seitlich deflektiert werden. Die seitliche Deflektierung der Schäfte ermöglicht es den Köpfen des einen Befestigungsteils, sich an den Köpfen des gegenüberliegenden Befestigungsteils vorbei zu bewegen, so daß die Befestigungsteile in der in Fig. 2 gezeigte Weise in gegenseitigen Zusammengriff gebracht werden.
• In der Vergangenheit wurden Befestigungsteile des vorstehend erläuterten Typs generell dadurch hergestellt, daß eine Haltelage mit mehreren davon abstehenden Köpfen unter einer Wärmeguelle vorbeibewegt wurde, die die Schäfte allmählich zum Schmelzen brachte, so daß an dem Ende sämtlicher Schäfte Köpfe ausgebildet werden konnten. Ein derartiges Verfahren ist auf dem Gebiet bekannt und z.B. in US-A-4,290,832 beschrieben. Diese Veröffentlichung beschreibt ein mehrschrittiges Verfahren zur Herstellung eines Befestigungsteils, das eine Haltelage, mehrere rechtwinklig von der Haltelage abstehende Monofilament-Schäfte, und Köpfe an den Enden sämtlicher Schäfte aufweist.
• Bei dem in Fig. 3 schematisch veranschaulichten bekannten Verfahren werden zwei Haltelagen 50 und 52 entlang paralleler Wege bewegt, während Monofilament 54 zwischen den Lagen zugeführt wird, und die Monofilamente werden durch Applikatoren 56 und 58 druckbeaufschlagt, so daß sich die Monofilamente rechtwinklig zwischen den Lagen erstrecken. Die Monofilamente werden durch ein Messer 60 auf halbem Wege zwischen den Haltelagen zertrennt, wodurch zwei einander gegenüberliegende Haltelagen gebildet werden, von denen jeweils mehrere Monofilamente abstehen. Anschließend werden die frisch abgetrennten Endteile der Monofilamente durch Wärmequellen 62 und 64 auf eine ausreichende Temperatur erwärmt, um am Ende jedes der Schäfte einen Kopf bilden zu können. Nachdem sich die Köpfe erhärtet haben, werden die beiden Befestigungsteile 66 und 68 auf separate Rollen 70 und 72 gewickelt, um ausgegeben und benutzt werden zu können.
• Obwohl sie ihre spezielle Zweckmäßigkeit aufweisen, besteht bei den mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren gebildeten Befestigungsteile die Tendenz, daß inkonsistent geformte Köpfe gebildet werden, die möglicherweise die Löse-Eigenschaften beeinträchtigen. Beispielsweise kann durch ein derartiges Verfahren möglicherweise ein generell kugelförmiger Kopf gebildet werden, der eine gekrümmte Verriegelungsfläche aufweist. Eine gekrümmte Verriegelungsfläche tendiert dazu, sich leichter als eine radial von dem Schaft abstehende planare Verriegelungsfläche zu lösen, und ferner könnte sie die Kraft reduzieren, die zum Lösen des Befestigungsteils erforderlich ist. Zudem können die Köpfe aufgrund der inkonsistenten Aufbringung von Wärme, aufgrund von Unterschieden in der Herstellungsgeschwindigkeit und dgl. möglicherweise unregelmäßig ausgebildet werden. Derartige Unregelmäßigkeiten können inkonsistente Löse-Eigenschaften verursachen, was unter bestimmten Umständen unerwünscht sein kann.
• Ferner kann es in bestimmten Anwendungsfällen vorzuziehen sein, Köpfe herzustellen, die generell konisch, kugelförmig oder in irgendeiner anderen gewünschten Form ausgebildet sind, um bestimmte Zusammengriffs- oder Löse-Eigenschaften zu erzielen. Beispielsweise beschreibt US-A-4,454,183 eine Drei- Schaft-Kopfstruktur, die durch Aufbringung von Wärme auf einen dreieckigen Monofilament-Schaft gebildet wird. Wie erwähnt, tendieren durch Aufbringung von Wärme auf einen Monofilament- Schaft gebildete Köpfe dazu, nicht konsistent zu sein. Zudem ist die Anzahl unterschiedlicher Kopf-Strukturen generell durch die Größe und die Form der Schäfte beschränkt, aus denen die Köpfe gebildet werden.
• Ein weiterer Ansatz, um Köpfe mit gewünschter Form an den Enden von Schäften auszubilden, ist in der Japanischen Patentveröffentlichung Nr. 1-238805 beschrieben. Bei dem in dieser Veröffentlichung beschriebenen Verfahren werden einzelne Reihen von Schäften durch Spritzguß gebildet. Jede einzelne Reihe von Schäften, die kugelförmige, konische oder anders geformte Köpfe aufweisen können, wird typischerweise in einer Form hergestellt, die entlang der Längsachse des Schaftes geteilt ist. Nachdem das geschmolzene Material eingespritzt worden ist und sich erhärtet hat, können die Hälften der Form voneinander getrennt werden, und die einzelnen Reihen von Schäften können herausgenommen werden.
• Um aus den einzelnen Reihen von Schäften ein Befestigungsteil zu bilden, müssen mehrere derartig Reihen ausgerichtet und miteinander verbunden werden. Die einzelnen Reihen können durch Kleber, Wärmeverbondung, Hochfrequenzverbondung und dgl. verbunden werden. Obwohl dieses Verfahren zum Bilden eines Befestigungsteils möglicherweise eine Verbesserung hinsichtlich des Ausformens des Kopfes darstellt, verlangt es einen größeren Aufwand an Zeit und Apparaturen, um die einzelnen Reihen zwecks Bildung der Befestigungsvorrichtung zu verbinden, und ist somit relativ kostenaufwendig und unvorteilhaft.
• Ferner ist es oft wünschenswert, einen zweiten Befestigungsabschnitt an einer Fläche des Befestigungsteils - typischerweise der Rückfläche - auszubilden, um das Befestigungsteil leicht an einer Fläche, einem Körper oder dgl. anzubringen. Derzeit wird ein zweiter Befestigungsabschnitt typischerweise durch Schweißen (Lösungsmittel-, Wärme- oder Ultraschallschweißen) an der Rückseite des Befestigungsteils befestigt, was einen von dem Ausbilden des Befestigungsabschnitts getrennten Herstellungsschritt erfordert. Dieser zweite Herstellungsschritt erhöht die Kosten des Artikels und ist somit unattraktiv.
• Somit ist es wünschenswert, ein Verfahren zum Herstellen eines einzigartigen Befestigungsteils mit Reihen und Spalten von Schäften zu konzipieren, die konsistent identische Kopf-Strukturen mit gewünschter Form aufweisen, ein Verfahren zum Herstellen eines einzigartigen Befestigungsteils mit Kopf-Strukturen unterschiedlicher gewünschter Formen zu konzipieren, und ein Befestigungsteil mit einem integrierten zweiten Befestigungsabschnitt zu schaffen, der gleichzeitig mit dem Befestigungsteil hergestellt wird.
• Mit der Erfindung wird ein Verfahren angegeben, das zur Herstellung eines Befestigungsteils mit einer Basis und mehreren Stiften dient, die jeweils ein von der Basis abstehendes proximales Ende und ein mit einem Kopf versehenes distales Ende aufweisen. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
• (a) Bereitstellen einer Basis-Form mit einem Hohlraum zum Formen der Basis des Befestigungsteils; (b) Bereitstellen einer nichtdauerhaften Stift-Form mit mehreren Durchlässen zum Formen der Stifte; (c) Bereitstellen einer Kopf-Form mit mehreren Hohlräumen zum Formen der Köpfe; (d) Befestigen der nichtdauerhaften Stift-Form an der Basis-Form derart, daß sich die Durchlässe der Stift-Form in Fluidverbindung mit dem Hohlraum der Basis-Form befinden, und Befestigen der Kopf-Form an der nichtdauerhaften Stift-Form derart, daß sich die Hohlräume der Kopf-Form in Fluidverbindung mit den Durchlässen der nichtdauerhaften Stift-Form befinden; (e) Eingeben eines geschmolzenen Kunststoffs in die Formen durch einen in der Basis-Form, der nichtdauerhaften Stift-Form oder der Kopf-Form ausgebildeten Eingabe-Durchlaß, um die Basis, die Stifte und die Köpfe des Befestigungsteils zu formen; (f) Aushärten des Kunststoffs in den Formen zur Bildung des Befestigungsteils; (g) Trennen der Kopf-Form und der Basis-Form von der nichtdauerhaften Stift-Form und dem ausgehärteten Befestigungsteil; und (h) Entfernen der nichtdauerhaften Form, um das Befestigungsteil ohne Beschädigung von der nichtdauerhaften Form zu lösen. Gemäß einer Ausführungsform enthält das oben angeführte Verfahren einen Schritt zum Entfernen der nichtdauerhaften Form durch Auflösen der Form mit einem Lösungsmittel, z.B. heißem Wasser. Die Erfindung umfaßt ferner das mit dem angeführten Verfahren hergestellte Befestigungsteil.
• Ferner ist eine Form vorgesehen, die zur Herstellung eines einzigartigen Kunststoff-Befestigungsteils mit einer Basis und mit mehreren Stiften dient, die in Spalten und Reihen angeordnet sind und jeweils ein von der Basis abstehendes proximales Ende und ein mit einem Kopf versehenes distales Ende aufweisen. Die Form weist auf: a) eine Basis-Form mit einem Hohlraum zum Formen der Basis des Befestigungsteils; b) eine an der Basis-Form angeordnete nichtdauerhafte Stift-Form mit mehreren in Spalten und Reihen angeordneten Durchlässen, die sich in Fluidverbindung mit dem Hohlraum der Basis-Form befinden, um die auf der Basis angeordneten und von der Basis abstehenden Stifte zu formen; und c) eine Kopf-Form mit mehreren in Spalten und Reihen angeordneten Hohlräumen, die sich in Fluidverbindung mit den Durchlässen der nichtdauerhaften Stift-Form befinden, wobei die Hohlräume der Kopf-Form in der Lage sind, die Köpfe des Befestigungsteils zu formen; wobei die Kopf-Form einen mindestens einen der Hohlräume mit einer Außenwand der Kopf-Form verbindenden Eingabe-Durchlaß aufweist, der in der Lage ist, ein geschmolzenes Kunststoffmaterial in den mindestens einen Hohlraum einzuleiten, um das Befestigungsteil zu formen. Die Basis-Form und die Kopf-Form sind von der nichtdauerhaften Stift-Form und dem Kunststoff-Befestigungsteil trennbar, damit das Befestigungsteil ohne Beschädigung von der nichtdauerhaften Form gelöst werden kann. Gemäß einer Ausführungsform besteht die nichtdauerhafte Form aus einem Thermoplast, das eine in einem wässrigen Medium lösbare COOH-Gruppe enthält.
• Die Erfindung ist im Zusammenhang mit den zugehörigen Zeichnungen, in deren mehreren Ansichten gleiche Teile durchgehend mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, deutlicher ersichtlich.
• Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht einer repräsentativen Befestigungsvorrichtung gemäß dem Stand der Technik vor dem Zusammengreifen der Befestigungsteile;
• Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht einer repräsentativen Befestigungsvorrichtung gemäß dem Stand der Technik nach dem Zusammengreifen der Befestigungsteile;
• Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines gemäß dem Stand der Technik ausgelegten Verfahrens zum Bilden von Köpfen an mehreren von einer Basis-Lage abstehenden Monofilament-Schäften;
• Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf eine nichtdauerhafte Schaft- Form gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
• Fig. 5 zeigt eine Schnittansicht einer Kopf-Form, einer Schaft-Form und einer Basis-Form vor der Spritzguß- Herstellung des erfindungsgemäßen Befestigungsteils;
• Fig. 6 zeigt eine Schnittansicht einer Kopf-Form, einer nichtdauerhaften Schaft-Form und einer Basis-Form nach der Spritzguß-Herstellung des erfindungsgemäßen Befestigungsteils;
• Fig. 7 zeigt eine Schnittansicht des Befestigungsteils gemäß der Erfindung mit an den Schäften der Befestigungsvorrichtung befestigter nichtdauerhafter Schaft-Form nach der Spritzguß-Herstellung des Befestigungsvorrichtung;
• Fig. 8 zeigt eine Schnittansicht des Befestigungsteils gemäß der Erfindung, nachdem die nichtdauerhafte Schaft-Form von dem Befestigungsteil abgenommen worden ist;
• Fig. 9 zeigt eine Schnittansicht einer Kopf-Form gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
• Fig. 10 zeigt eine Draufsicht auf eine Ausführungsform einer Befestigungsvorrichtung gemäß der Erfindung;
• Fign. 11 und 12 zeigen Schnittansichten verschiedener Ausführungsformen einer Form gemäß der Erfindung; und
• Fign. 13 und 14 zeigen Schnittansichten einer nichtdauerhaften Schaft- Form, eines Schaftes, und eines Kopfes von Befestigungsteilen, die gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ausgebildet sind.
• Im folgenden wird ein Verfahren beschrieben, um ein Befestigungsteil herzustellen, das eine Basis, mehrere auf der Basis angeordnete und von dieser abstehende Schäfte und mehrere mit den distalen Enden der Schäfte verbundene Köpfe aufweist. Das Verfahren, das nun detailliert beschrieben wird, umfaßt generell das Bilden einer nichtdauerhaf ten Schaft-Form, das Befestigen der nichtdauerhaften Schaft-Form zwischen einer Basis- Form und einer Kopf-Form, das Eingeben geschmolzenen oder flüssigen Materials zum Bilden des Befestigungsteils, und das Abnehmen der nichtdauerhaften Schaft-Form zum Freigeben des Befestigungsteils. Das erfindungsgemäße Verfahren ist anhand Fign. 4 bis 8, in denen die aufeinanderfolgenden Schritte des Verfahrens im wesentlichen gezeigt sind, besser verständlich.
• Gemäß Fig. 4 wird eine nichtdauerhafte Schaft-Form 100 gebildet, die mehrere planmäßig angeordnete Durchlässe 106 aufweist, die der gewünschten Form und Position der Schäfte des fertiggestellten Befestigungsteils entsprechen. Bei der gezeigten Ausführungsform sind die Durchlässe im Querschnitt als kreisförmig gezeigt; sie können jedoch auch ein anderes Querschnittsprofil aufweisen. (Beispielsweise können sie viereckig oder dreieckig sein, wie in Fig. 4 generell bei 99 gezeigt ist.) In ähnlicher Weise kann die nichtdauerhafte Schaft-Form 100 Durchlässe mit einer oder mehreren Querschnitts-Konfigurationen aufweisen (z.B. alternierende Reihen kreisförmiger und viereckiger Querschnitts-Durchlässe, oder alternierende kreisförmige und viereckige Querschnitts-Durchlässe innerhalb jeder Reihe).
• Die Durchlässe können regelmäßig in Spalten und Reihen angeordnet sein, oder sie können in irgendeiner anderen gewünschten Anordnung vorgesehen sein. Beispielsweise kann ein generell kreisförmiger Konnektor 110' gebildet werden, der (nicht gezeigte) Schäfte und Kopf-Abschnitte 120' aufweist, die gemäß Fig. 10 in einem Muster mehrerer konzentrischer Ringe angeordnet sind. Vorzugsweise sind die Durchlässe der nichtdauerhaften Schaft-Form derart angeordnet, daß benachbarte Durchlässe geringfügig voneinander getrennt sind. Gemäß Fign. 1, 2 und 4 bis 8 wird durch eine geringfügige Trennung zwischen jedem Paar von Reihen von Schäften das Zusammengreifen erleichtert, wenn einander gegenüberliegende Befestigungsteile gemäß Fig. 2 aneinander befestigt werden, da die jeweiligen Schäfte und die an diesen befestigten Köpfe in der Lage sind, beim gegenseitigen Kontakt der jeweiligen Köpfe in den die benachbarten Paare von Reihen trennenden Raum hinein deflektiert zu werden. Der geeignete Abstand jeder jeweiligen Reihe von Schäften hängt von mehreren Faktoren ab; zu diesen zählen - ohne auf diese beschränkt zu sein - das Material, aus dem die Befestigungsteile hergestellt sind, die Größe der Schäfte und Köpfe, die beabsichtigte Verwendung und die gewünschte Löse-Kraft.
• Die nichtdauerhafte Schaft-Form 100 ist generell planar, wodurch die Ausbildung von Kopf-Abschnitten ermöglicht wird, die im wesentlichen planare Verriegelungsabschnitte aufweisen. Bei anderen Ausführungsformen, die in Fign. 13 und 14 gezeigt sind, kann die nichtdauerhafte Schaft-Form 100' und 100" in der Lage sein, eine konf igurierte Verriegelungsfläche 124' bzw. 124" zu bilden, um die zum Lösen aneinander befestigter Befestigungsteile erforderliche Kraft zu verändern. Somit liegen planare Verriegelungsflächen und konfigurierte Verriegelungsflächen, die durch geeignete Modifikationen der nichtdauerhaften Schaft-Form gebildet sind, innerhalb des Schutzumf angs der Erfindung.
• Die nichtdauerhafte Schaft-Form ist hinreichend verschleißfest ausgebildet, um den zur Ausbildung des Befestigungsteils durchgeführten Spritzgußvorgang auszuhalten und nach der Ausbildung des Befestigungsteils abgenommen werden zu können, um das Befestigungsteil freizugeben. Das Befestigungsteil kann durch zahlreiche verschiedene Verfahren aus der nichtdauerhaften Schaft-Form entfernt werden, etwa durch Auflösen der Form mit einem Lösungsmittel (z.B. Wasser, Aceton oder Alkohol), Zerlegen, Schmelzen, Zerschlagen (z.B. durch Kraftapplikation oder Ultraschallwellentransmission), Schneiden oder anderweitiges Abnehmen der nichtdauerhaften Schaft-Form aus ihrer um die Schäfte angeordneten Position, ohne daß das Befestigungsteil beschädigt wird.
• Bei der bevorzugten Ausführungsform ist das Material der nichtdauerhaf ten Schaft-Form (im folgenden als "Schaftform- Material" bezeichnet) ein wasserlösliches Material. Somit kann die nichtdauerhafte Form von dem Befestigungsteil abgenommen werden, indem der Form Wasser zugeführt wird und die Form einer Bewegung oder Vibration ausgesetzt wird (z.B. durch ultraschallerzeugte oder mechanische Vibration), um die Form aufzulösen. Beispielsweise handelt es sich bei den Materialien, die in der hiermit durch Verweis in die vorliegende Anmeldung einbezogenen EP-A-0,314,156 beschrieben sind, um thermoplastische Mixturen aus COOH-Gruppen enthaltenden Füllstoffen und Polymeren, die in wassrigen oder wässrig-alkalinen Medien löslich sind. Derartige Mixturen können thermoplastisch zu festen Teilen geformt werden, die nach der Verwendung aufgeist werden können. Ein Beispiel für ein derartiges Material, das für bestimmte Anwendungsfälle geeignet ist, ist von der Bellard AG, Schweiz, unter der Bezeichnung GBC-1330 erhältlich. Als weitere Beispiele von Materialien, die zur Ausbildung der nichtdauerhaften Schaft-Form gemäß der Erfindung verwendbar sind, beschreibt US-A-4,900,146 ein eine Amino- Gruppe enthaltendes Polymer, das in einem Säure-Medium löslich ist, und US-A-4,870,148 beschreibt Polymere, die in einem alkalinen Medium löslich sind. Ein weiteres Harz, das für die nichtdauerhafte Form geeignet erscheint, weist ungefähr 70% Polyvinylalkohol, 30% Talk und eine Spur Glycerin auf und ist erhältlich von Riken Vinyl Industry Co., Ltd, Tokio, Japan. Der Schutzumfang der Erfindung umfaßt auch andere Kombinationen eines Materials und eines Lösungsmittels für die nichtdauerhafte Schaft-Form und jegliches andere Material für die nichtdauerhafte Schaft-Form, das, wie oben beschrieben, ein Entfernen der Schaft-Form ermöglicht.
• Die nichtdauerhafte Schaft-Form wird, wie auf dem Gebiet bekannt, typischerweise durch Spritzguß gebildet, wie es in 8 Encyclopedia of Polymer Science and Engineering 102-34 (Wiley 1987) beschrieben ist, deren Inhalt hiermit durch Verweis in die vorliegende Anmeldung einbezogen wird. Bei einem Spritzgußvorgang wird generell eine Form bereitgestellt, die einen Hohlraum aufweist, der durch einen Eingabe-Durchlaß mit der Außenseite der Form verbunden ist. Die Form ist normalerweise in mindestens zwei Teile aufgeteilt, wobei die Teile voneinander getrennt werden können, um einen in der Form ausgebildeten Artikel zu entnehmen. Durch den Eingabe-Durchlaß wird geschmolzenes Material in den Form-Hohlraum eingeführt, in dem sich das Material verfestigt und somit ein Artikel gebildet wird, der durch die Konturen des Hohlraums geformt wird. Wenn das Material erhärtet ist, wird die Form abgenommen, um den fertiggestellten Artikel freizulegen. Obwohl der Vorgang hier überblicksmäßig beschrieben wurde, ist der Spritzguß auf dem Gebiet bekannt, und somit werden hier im folgenden nur Teile des Vorgangs und der Ausrüstung beschrieben und gezeigt. Der Schutzumfang der Erfindung umfaßt auch weitere Verfahren zum Bilden einer nichtdauerhaften Schaft-Form, z.B. das Eingießen des Schaftform-Materials in eine Form mit offener Seite, oder das Ausbilden von Löchern in einem bahnförmigen Schaftform- Teil.
• Nachdem die nichtdauerhafte Schaft-Form 100 gebildet worden ist, wird sie gemäß Fig. 5 zur Vorbereitung der im Spritzguß erfolgenden Formung des erfindungsgemäßen Befestigungsteils zwischen einer Basis-Form 102 und einer Kopf-Form 104 plaziert. Die Basis-Form 102 und die Kopf-Form 104 sind beide dauerhafte Formen, was bedeutet, daß sie nicht dazu vorgesehen sind, zwecks Freigabe des Befestigungsteils zerbrochen oder zerstört zu werden. Generell werden gemäß Fig. 6 die Basis- Form 102, die nichtdauerhafte Schaft-Form 100 und die Kopf- Form 104 derart positioniert, daß sich die Hohlräume jeder Form in Flüssigkeitsverbindung mit den entsprechenden Hohlräumen der benachbarten Form befinden, um das erfindungsgemäße Befestigungsteil auszubilden.
• Gemäß Fig. 5 weist die Basis-Form 102 einen Eingabe-Durchlaß 108 auf, der mit dem Hohlraum 109 in Verbindung steht. Der Eingabe-Durchlaß 108 kann von jeder Seite oder vom Boden der Basis-Form 102 her einmünden und ist dazu geeignet, die überleitung des geschmolzenen Materials von einer Quelle für derartiges Material in den Hohlraum 109 zu ermöglichen. Es kann wünschenswert sein, den Eingabe-Durchlaß generell fächerformig auszubilden, um den Strom des geschmolzenen Materials gleichförmiger in dem Hohlraum 109 zu verteilen. Bei der gezeigten Ausführungsform mündet der Eingabe-Durchlaß 108 von einer Seite der Basis-Form 102 her ein, wie Fig. 5 zeigt. Alternativ können Eingabe-Durchlässe 108' in der Kopf-Form 104' ausgebildet sein, wodurch gemäß Fig. 11 der Eingabe-Durchlaß 108' in Fluidverbindung mit einem oder mehreren Kopf-Hohlräumen 107' steht. Bei einer wiederum weiteren Ausführungsform mündet gemäß Fig. 12 der Eingabe-Durchlaß 108" durch die Kopf-Form 104" und die nichtdauerhafte Schaft-Form 100" ein, um eine Fluidverbindung mit dem Hohlraum 109" herzustellen.
• Der Hohlraum 109 ist derart geformt, daß er die Basis des Befestigungsteils bildet, d.h. er kann je nach Anwendungsfall zahlreiche unterschiedliche Abmessungen aufweisen. Bei der gezeigten Ausführungsform ist der Hohlraum 109 in der Lage, eine flache Basis zu bilden, deren Breite größer ist als ihre Dicke; es sind jedoch auch andere Ausgestaltungen möglich, z.B. eine Basis-Form 102, die sehr viel größer ist als die Schäfte und die an diesen ausgebildeten Kopf-Abschnitte. Beispielsweise kann innerhalb der Basis-Form 102 eine große Wandung (z.B. eine Wandung eines Automobil-Fahrgestells oder einer Auskleidungs-Komponente) ausgebildet sein, von der eine oder mehrere Gruppen planmäßig angeordneter Schaft- und Kopf- Abschnitte abstehen. Somit ist die Basis-Form, obwohl sie im Vergleich zu den Kopf- und Schaft-Formen relativ klein gezeigt ist, dahingehend zu verstehen, daß sie auch Basis-Formen umfaßt, mit denen Basis-Abschnitte ausgebildet werden können, die sehr viel größer und mit mehr Details ausgebildet sind als die hier gezeigten Basis-Abschnitte.
• Alternativ kann die Basis-Form 102 derart dimensioniert sein, daß sie gemäß Fign. 5-8 einen - z.B. als Schraubgewinde ausgebildeten - zweiten Befestigungsabschnitt nahe der Basis 114 erzeugt, der die Anbringung des Befestigungsteils 110 an einem Körper, einer Fläche oder dgl. ermöglicht. Ferner kann der Eingabe-Durchlaß 108 zur Bildung eines derartigen zweiten Befestigungsabschnitts ausgestaltet sein. Ferner besteht ein Vorteil des bevorzugten Verfahrens zur Spritzguß-Herstellung des erfindungsgemäßen Befestigungsteils darin, daß der zweite Befestigungsabschnitt gleichzeitig mit dem Rest des Befestigungsteils durch Spritzguß hergestellt werden kann. Bei dem eingangs beschriebenen Verfahren gemäß dem Stand der Technik ist typischerweise ein zweiter Herstellungsschritt erforderlich, um einen zweiten Befestigungsabschnitt an dem Befestigungsteil anzubringen, und zwar durch ein Lösungsmittel, durch Wärme oder ein Ultraschall-Horn, wobei sämtliche dieser Ansätze komplizierter und somit kostenaufwendiger sind als das gemäß der Erfindung vorgesehene integrierte Verfahren.
• Die nichtdauerhafte Schaft-Form 100 wird derart auf der Basis- Form 102 positioniert, daß das geschmolzene Material den Hohlraum 109 füllt, um die Basis zu bilden, in die Durchlässe 106 strömt, um die Schäfte 118 zu bilden, und in die Kopf-Hohlräume 107 der Kopf-Form 104 strömt, um die Köpfe 120 zu bilden, wie im folgenden beschrieben wird. Nachdem das geschmolzene Material zur Bildung des Befestigungsteils eingespritzt worden ist, weist gemäß Fig. 8 jeder der Schäfte 118 ein proximales Ende 117, das an der Basis 114 verankert ist, und ein distales Ende 119 auf, das von der Basis 114 absteht.
• Gemäß Fig. 5 wird die Kopf-Form 104 auf der nichtdauerhafte Schaft-Form 100 positioniert, wobei die Kopf-Form 104 mehrere planmäßig angeordnete Kopf-Hohlräume 107 aufweist, die in der Lage sind, Köpfe 120 an den jeweiligen distalen Enden 119 der Schäfte zu formen. Die Kopf-Hohlräume 107 befinden sich in Fluidverbindung mit den jeweiligen Durchlässen 106, die die Schäfte 118 bilden, damit geschmolzenes Material durch die Durchlässen 106 strömt, um die Köpfe 120 zu bilden. Die Kopf- Hohlräume 107 können eine einzige oder zahlreiche verschiedene Formen aufweisen, wobei Kopf-Hohlräume mit konischer, halbkugelförmiger, zylindrischer, kubischer, kugelförmiger oder anderer Gestalt möglich sind. Als Beispiel zeigt Fig. 9 Kopf- Hohlräume, die generell konisch (107') und generell kubisch (107") ausgebildet sind. Bei der in Fign. 1, 2 und 4-8 gezeigten Ausführungsform sind die Kopf-Hohlräume pilzförmig ausgebildet.
• Das im folgenden beschriebene, nicht im Sinne einer Einschränkung auf zufassende Beispiel eines gemäß der Erfindung konzipierten und ausgebildeten Befestigungsteils dient zur Veranschaulichung der relativen Dimensionen des Befestigungsteils und somit des Basisform-Hohlraums, der Durchlässe der nichtdauerhaften Schaft-Form und der Kopfform-Hohlräume. Das Befestigungsteil weist eine Basis-Lage mit einer Dickenbemessung von ungefähr 0,15 cm (0,06"), mehrere zylindrische Schäfte mit einem Durchmesser von 0,08 cm (0,03") und einer Höhe von 0,18 cm (0,07") und mehrere generell konische Köpfe mit einem Basis-Durchmesser von ungefähr 0,165 cm (0,065") und einer Höhe von ungefähr 0,13 cm (0,05") auf. Die Schäfte sind derart in Sets von Reihen angeordnet, daß die zwei Reihen eines jeden Paares von Reihen hinsichtlich der Mittelpunkte um ungefähr 0,2 cm (0,8") voneinander getrennt sind und daß jedes Paar von Reihen von dem benachbarten Paar von Reihen hinsichtlich der Mittelpunkte um ungefähr 0,24 cm (0,093") getrennt ist. Es ist zu beachten, daß in weitem Abstand angeordnete Schäfte mit schmalen Köpfen dazu tendieren, geringere Zusammengriffs- und Löse-Kräfte zu erfordern, während in weitem Abstand angeordnete Schäfte mit schmalen Köpfen größere Zusammengriffs- und Löse-Kräfte erfordern.
• Nachdem die Basis-Form 102, die nichtdauerhafte Schaft-Form 100 und die Kopf-Form 104 in auf dem Gebiet bekannter Weise korrekt ausgerichtet und aneinander befestigt worden sind, kann ein geeignetes geschmolzenes Kunststoff-Material durch den Eingabe-Durchlaß 108 eingegeben werden, um das Befestigungsteil 110 zu bilden, wie Fig. 6 zeigt. In der vorliegenden Beschreibung umfaßt der Begriff "Kunststoff" sämtliche Monomere, Polymere, Oligomere und Mischungen dieser Materialien. Der Spritzguß bildet das bevorzugte Verfahren zum Herstellen des erfindungsgemäßen Befestigungsteils, da, wenn das Befestigungsteil durch Spritzguß hergestellt wird, zu dessen Ausbildung Harze mit höheren Schmelzpunkten verwendet werden können als bei dem herkömmlichen Verfahren, bei dem die Schäfte erwärmt werden müssen, um Köpfe an den Enden einzelner Monofilamente zu bilden. Beispielsweise kann Polypropylen verwendet werden, um Befestigungsteile durch das herkömmliche, mit Erwärmung der Monofilament-Schäfte durchgeführte Verfahren herzustellen, da Polypropylen einen relativ niedrigen Schmelzpunkt aufweist und die Enden der Schäfte leichter erwärmt werden können, um die Köpfe zu bilden. Harze, z.B. Nylon, sind jedoch für das herkömmliche Verfahren möglicherweise weniger wünschenswert, da Nylon eine höhere Schmelztemperatur hat und es somit schwieriger sein kann, die durch Erwärmung erfolgende Bildung eines Kopfes am Ende eines Monofilamentes zu steuern. Bei dem Verfahren der Erfindung kann Nylon (und andere Materialien mit einem relativ hohen Schmelzpunkt) verwendet werden, um das Befestigungsteil durch Spritzguß herzustellen, wodurch die Herstellung eines resistenteren Befestigungsteils ermöglicht wird.
• Alternativ hat sich auch ein als Reaktions-Spritzgießen (RIM) bekanntes Verfahren als nützlich erwiesen, das generell darin besteht, daß die korrekten reaktiven Flüssigkeitskomponenten zugeführt und gemischt werden und in eine Form eingegeben werden, in der die Mixtur polymerisiert wird, um einen Kunststoff-Artikel zu bilden. Gemäß der Erfindung können Materialien wie z.B. Polyurethan, Polyester und Nylon im Reaktions- Spritzgießverfahren geformt werden.
• Der Typ von Material, der zur Bildung eines Befestigungsteils gewählt wird (im folgenden "Befestigungsteil-Material" genannt), hängt von dem jeweiligen Anwendungsfall ab; Materialien, die sich als nützlich erwiesen haben, sind Polypropylen (z.B. das Produkt Nr. 8826J, erhältlich von Mitsubishi-kasai), Polyacetal (z.B. das Produkt Nr. M 90-44, erhältlich von Polyplastic, Nylon (z.B. das Produkt Nr. M 12205, erhältlich von Asahi-kasei), Ionomer (z.B. das Produkt Nr. M 1554, erhältlich von Mitusi Dupont Chemical) und wärmehärtbare Kunststoffe, etwa Phenolharze und Polyurethan. Das Befestigungsteil-Material sollte keine chemische Wechselwirkung mit dem Schaftform- Material eingehen oder die Struktur oder die Betriebseigenschaften der nichtdauerhaften Schaft-Form in anderer Weise beeinträchtigen. Ferner sollte das Schaftform-Material, wie bereits erwähnt, den zur Herstellung des Befestigungsteils verwendeten Spritzgußvorgang aushalten.
• Bei den folgenden Daten handelt es sich um mehrere - nicht im Sinne einer Einschränkung zu verstehende - Beispiele von Probe-Parametern des gemäß der Erfindung vorgesehenen Spritzguß- Schrittes.
• Diese Probe-Werte wurden verwendet beim Betrieb einer Spritzgußmaschine der Serie Auto Shot C, Modell 30A, erhältlich von Fanuc Co. Ltd., Tokyo, Japan. Das Harz wurde mit einer Rate von 10-50 mm/Sekunde in die Form eingegeben, und der Druck wurde auf ein Maximum von 30 tons beschränkt.
• Typischerweise läßt man das neu gebildete Befestigungsteil aushärten, während es sich noch innerhalb der Basis-, Schaftund Kopf-Formen befindet. Unter bestimmten Umständen kann das Befestigungsteil-Material schneller oder effektiver aushärten, wenn Wärme zugeführt wird. Wenn das Befestigungsteil 110 ausgehärtet ist, werden die Basis-Form 102 und die Kopf-Form 104 abgenommen, so daß gemäß Fig. 7 die nichtdauerhafte Schaft- Form 100 in Anhaftung an den Schäften des Befestigungsteils verbleibt. Anschließend wird gemäß Fig. 8 die nichtdauerhafte Schaft-Form 100 abgenommen, um das Befestigungsteil 110 von der Schaft-Form zu lösen. Bei der bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Abnehmen der nichtdauerhaften Schaft-Form, indem ein Lösungsmittel, vorzugsweise Wasser, auf das Material der nichtdauerhaften Schaft-Form aufgebracht wird, um die nichtdauerhafte Form aufzulösen&sub0; Bei der am meisten bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Abnehmen der nichtdauerhaften Schaft-Form, indem sie mittels heißen Wassers aufgelöst wird. Durch mechanische oder ultraschallerzeugte Vibration, vorzugsweise in Kombination mit einem Lösungsmittel, jedoch möglicherweise ohne das Lösungsmittel, kann das Entfernen der nichtdauerhaften Schaft-Form von dem Befestigungsteil 110 beschleunigt werden.
• Zum Zusammengriff mit gegenüberliegenden Befestigungsteilen, die durch Aufteilen eines einzigen Befestigungsteils in zwei Teile gebildet werden können, werden die Befestigungsteilen in der in Fig. 1 für den Stand der Technik gezeigten Weise ausgerichtet. Durch Aufbringung einer kompressiven Kraft auf die jeweiligen Basen werden die Befestigungsteile in gegenseitigen Eingriff gebracht, wie in Fig. 1 für den Stand der Technik gezeigt ist. Wie bereits erläutert, kann der für das Zusammengreifen und das Lösen der Befestigungsteile erforderliche Kraftpegel gesteuert werden, indem die Dimensionen und Abstände der Schäfte und Köpfe verändert werden.
• Es wird angenommen, daß bei bestimmten Geometrien die zum Lösen der erfindungsgemäßen Befestigungsteile erforderliche Kraft sehr viel größer (z.B. zweimal so groß) ist wie die Kraft, die zum Trennen vergleichbarer, nach herkömmlichen Verfahren ausgebildeter Befestigungsteile erforderlich ist. Somit ermöglicht die Erfindung eine bessere Kontrolle über die Ausbildung der Form der Köpfe, so daß eine Befestigungsvorrichtung mit größerer Haltekraft gebildet wird. Ferner wird angenommen, daß die für den Zusammengriff der erfindungsgemäßen Befestigungsteile erforderliche Kraft höher ist als die Kraft, die für den Zusammengriff vergleichbarer, nach herkömmlichen Verfahren ausgebildeter Befestigungsteile erforderlich ist, obwohl anzunehmen ist, daß diese Zusammengriffskräfte durch Verändern der Kopfgestaltung, der Schaft-Abstände und des Harz-Moduls gesteuert werden können.

Claims (13)

1. Verfahren zur Herstellung eines Befestigungsteils mit einer Basis (114) und mehreren Stiften (118), die jeweils ein von der Basis abstehendes proximales Ende und ein mit einem Kopf (120) versehenes distales Ende aufweisen, mit den folgenden Schritten:

(a) Bereitstellen einer dauerhaften Basis-Form (102) mit einem Hohlraum (109) zum Formen der Basis des Befestigungsteils;

(b) Bereitstellen einer nichtdauerhaften Stift-Form (100) mit mehreren Durchlässen (106) zum Formen der Stifte;

(c) Bereitstellen einer dauerhaften Kopf-Form (104) mit mehreren Hohlräumen zum Formen der Köpfe;

(d) Befestigen der nichtdauerhaften Stift-Form an der Basis-Form derart, daß sich die Durchlässe der Stift- Form in Fluidverbindung mit dem Hohlraum der Basis- Form befinden, und Befestigen der Kopf-Form an der nichtdauerhaften Stift-Form derart, daß sich die Hohlräume der Kopf-Form in Fluidverbindung mit den Durchlässen der nichtdauerhaften Stift-Form befinden;

(e) Eingeben eines geschmolzenen Kunststoffs in die Formen durch einen in der Basis-Form, der nichtdauerhaften Stift-Form oder der Kopf-Form ausgebildeten Eingabe- Durchlaß (108), um die Basis, die Stifte und die Köpfe des Befestigungsteils zu formen;

(f) Aushärten des Kunststoffs in den Formen zur Bildung des Befestigungsteils;

(g) Trennen der Kopf-Form und der Basis-Form von der nichtdauerhaften Stift-Form und dem ausgehärteten Befestigungsteil; und

(h) Entfernen der nichtdauerhaften Form, um das Befestigungsteil ohne Beschädigung von der nichtdauerhaften Form zu lösen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem in Schritt (h) zum Entfernen der nichtdauerhaften Form die Form mit einem Lösungsmittel aufgelost wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem in Schritt (h) zum Entfernen der nichtdauerhaften Form ein erwärmtes Lösungsmittel bereitgestellt wird und die Form mit dem erwärmten Lösungsmittel aufgelöst wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, bei dem das Lösungsmittel Wasser aufweist.

5. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem in Schritt (h) zum Entfernen der nichtdauerhaften Form die Form mit einem Lösungsmittel aufgelost wird und auf die Form mechanisch eingewirkt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem in Schritt (e) das Befestigungsteil durch Spritzguß geformt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem in Schritt (e) das Befestigungsteil durch Reaktionseinspritzung geformt wird.

8. Form zur Herstellung eines Kunststoff-Befestigungsteils mit einer Basis (114) und mit mehreren Stiften (118), die in Spalten und Reihen angeordnet sind und jeweils ein von der Basis abstehendes proximales Ende und ein mit einem Kopf (120) versehenes distales Ende aufweisen, mit:

(a) einer dauerhaften Basis-Form (102) mit einem Hohlraum (109) zum Formen der Basis des Befestigungsteils, wobei die Basis-Form einen den Hohlraum mit einer Außenwand der Basis-Form verbindenden Eingabe-Durchlaß (108) aufweist, der in der Lage ist, ein geschmolzenes Kunststoffmaterial in den Hohlraum einzuleiten, um die Basis des Befestigungsteils zu formen;

(b) einer an der Basis angeordneten nichtdauerhaften Stift-Form (100) mit mehreren in Spalten und Reihen angeordneten Durchlässen (106), die sich in Fluidverbindung mit dem Hohlraum der Basis-Form befinden, wobei die Hohlräume der Kopf-Form in der Lage sind, das geschmolzene Kunststoffmaterial aus dem Hohlraum der Basis-Form aufzunehmen und die auf der Basis angeordneten und von der Basis abstehenden Stifte zu formen; und

(c) einer dauerhaften Kopf-Form (104) mit mehreren in Spalten und Reihen angeordneten Hohlräumen, die sich in Fluidverbindung mit den Durchlässen der nichtdauerhaften Stift-Form befinden, wobei die Hohlräume der Kopf-Form in der Lage sind, das geschmolzene Kunststoffmaterial aus den Durchlässen der nichtdauerhaften Stift-Form aufzunehmen, um die Köpfe des Befestigungsteils zu formen;

wobei die Basis-Form und die Kopf-Form von der nichtdauerhaften Stift-Form und dem Kunststoff-Befestigungsteil trennbar sind, damit das Befestigungsteil ohne Beschädigung von der nichtdauerhaften Form gelöst werden kann.

9. Form nach Anspruch 8, bei der die nichtdauerhafte Form aus einem Thermoplast besteht, das eine in einem wässrigen Medium lösbare COOH-Gruppe enthält.

10. Form nach Anspruch 8 oder 9, bei der die Hohlräume im wesentlichen halbkreisförmig sind.

11. Form nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei dem die Hohlräume im wesentlichen pilzkopfartig ausgebildet sind.

12. Form zur Herstellung eines Kunststoff-Befestigungsteils mit einer Basis und mit mehreren Stiften, die in Spalten und Reihen angeordnet sind und jeweils ein von der Basis abstehendes proximales Ende und ein mit einem Kopf versehenes distales Ende aufweisen, mit:

(a) einer dauerhaften Basis-Form mit einem Hohlraum (109) zum Formen der Basis des Befestigungsteils,

(b) einer an der Basis angeordneten nichtdauerhaften Stift-Form (100) mit mehreren in Spalten und Reihen angeordneten Durchlässen (106), die sich in Fluidverbindung mit dem Hohlraum der Basis-Form befinden, um die auf der Basis angeordneten und von der Basis abstehenden Stifte zu formen; und

(c) einer dauerhaften Kopf-Form (104) mit mehreren in Spalten und Reihen angeordneten Hohlräumen, die sich in Fluidverbindung mit den Durchlässen der nichtdauerhaften Stift-Form befinden, wobei die Hohlräume der Kopf-Form zum Formen der Köpfe des Befestigungsteils in der Lage sind, wobei die Kopf-Form einen mindestens einen der Hohlräume mit einer Außenwand der Kopf-Form verbindenden Eingabe-Durchlaß (108') aufweist, der in der Lage ist, ein geschmolzenes Kunststoffmaterial in den mindestens einen Hohlraum einzuleiten, um das Befestigungsteil zu formen;

wobei die Basis-Form und die Kopf-Form von der nichtdauerhaften Stift-Form und dem Kunststoff-Befestigungsteil trennbar sind, damit das Befestigungsteil ohne Beschädigung von der nichtdauerhaften Form gelöst werden kann.

13. Form nach Anspruch 12, bei der die nichtdauerhafte Form aus einem Thermoplast besteht, das eine in einem wässrigen Medium lösbare COOH-Gruppe enthält.