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MX2008013294A - Dispositivo de grabado o de union conteniendo elementos de impresion facetados. - Google Patents

Dispositivo de grabado o de union conteniendo elementos de impresion facetados.

Info

Publication number
MX2008013294A
MX2008013294A MX2008013294A MX2008013294A MX2008013294A MX 2008013294 A MX2008013294 A MX 2008013294A MX 2008013294 A MX2008013294 A MX 2008013294A MX 2008013294 A MX2008013294 A MX 2008013294A MX 2008013294 A MX2008013294 A MX 2008013294A
Authority
MX
Mexico
Prior art keywords
engraving
sheet material
faceted
printing element
beveled
Prior art date
Application number
MX2008013294A
Other languages
English (en)
Inventor
Timothy J Blenke
Daniel R Schlinz
Original Assignee
Kimberly Clark Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kimberly Clark Co filed Critical Kimberly Clark Co
Publication of MX2008013294A publication Critical patent/MX2008013294A/es

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    • B31F1/00—Mechanical deformation without removing material, e.g. in combination with laminating
    • B31F1/07—Embossing, i.e. producing impressions formed by locally deep-drawing, e.g. using rolls provided with complementary profiles
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Abstract

Están descritos elementos de impresión facetados. Los elementos de impresión pueden estar localizados, por ejemplo sobre el rodillo de yunque y pueden ser usados durante un proceso de grabado o de unión. Los elementos de impresión incluyen por lo menos dos superficies biseladas que por lo menos rodean parcialmente la superficie superior. Las superficies biseladas están a un ángulo a la superficie superior que baja y reduce el arrastre que puede ocurrir entre el elemento de impresión y el material de hoja al entrar y salir el elemento de impresión de la hoja. En una incorporación, los elementos de impresión incluyen una primera superficie biselada que tiene un ángulo de desde alrededor de 5 grados a alrededor de 40 grados y una segunda superficie biselada que tiene un ángulo de desde alrededor de 40 grados a alrededor de 70 grados.

Description

DISPOSITIVO DE GRABADO O DE UNIÓN CONTENIENDO ELEMENTOS DE IMPRESIÓN FACETADOS ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Durante la fabricación de muchos productos consumibles, los materiales de hoja son sometidos a un proceso de grabado o a un proceso de unión en el cual los materiales de hoja son prensados en contra de un rodillo giratorio que tiene una pluralidad de elementos resaltados. Los elementos resaltados forman áreas densificadas en el material de hoja las cuales pueden ser, por ejemplo, áreas grabadas o de unión.
Los materiales de hoja son sometidos a un proceso como se describió anteriormente por diferentes razones. Por ejemplo, en algunas incorporaciones, los materiales de hoja son grabados solamente para mejorar la atracción estética del producto. Por ejemplo, muchos productos de tisú, tal como las toallas de papel y los tisúes para baño son grabados con diseños decorativos.
En otras incorporaciones, los materiales de hoja pueden comprender una pluralidad de capas y las áreas densificadas son usadas para unir las diferentes capas juntas. Por ejemplo, las diferentes capas contenidas dentro del material de hoja pueden hacerse de polímeros termoplásticos que se suavizan y forman las áreas unidas cuando hacen contacto con los elementos resaltados sobre el rodillo giratorio. Las capas contenidas dentro de los materiales de hoja, por ejemplo, pueden comprender las telas no tejidas hechas de fibras termoplásticas y/o pueden comprender películas de polímero. A fin de forma las áreas unidas, típicamente algún tipo de energía es necesaria para hacer que los materiales termoplásticos se suavicen. Por ejemplo, los cuernos ultrasónicos son algunas veces usados en combinación con el rodillo giratorio que contiene los elementos resaltados a fin de someter el material de hoja a energía ultrasónica.
En una incorporación alterna, la energía térmica es usada a fin de formar las áreas unidas. En esta incorporación, por ejemplo, el rodillo que contiene los elementos resaltados puede ser calentado usando un calentador de resistencia eléctrica o mediante el circular un fluido caliente, tal como un aceite, a través del rodillo.
En estos tipos de procesos, un problema recurrente es que los elementos resaltados sobre el rodillo giratorio pueden tener orillas afiladas que provocan el rasgado, la fracturación, la fatiga o un debilitamiento general del material de hoja al ser alimentado el material a través del proceso. Por ejemplo, las orillas afiladas pueden tener una tendencia a dañar el material de hoja al hacer contacto el material de hoja con la orilla delantera del elemento resaltado y al hacer contacto el material de hoja con la orilla de cola del elemento resaltado. En algunos casos, por ejemplo, las orillas del elemento resaltado se han conocido porque forman aún orificios en el material de hoja que esta siendo procesado.
En el pasado, se han hecho varios intentos a fin de minimizar los efectos de cualesquier orillas presentes en los elementos resaltados. Por ejemplo, los elementos resaltados sobre el rodillo de unión se han trabajado mecánicamente a fin de reducir las orillas afiladas y disminuir el daño que puede ser causado por los elementos resaltados. Tales intentos, sin embargo, no han erradicado completamente el problema y/o han agregado al costo para producir el equipo usado para correr el proceso. Como tal, aún son deseadas las mejoras adicionales.
SÍNTESIS DE LA INVENCIÓN En general, la presente descripción está dirigida a un proceso de unión o grabado en el cual un material de hoja está en contacto con un elemento resaltado que esta configurado para formar las impresiones, tal como las áreas densificadas en el material de hoja sin dañar esencialmente el material. Por ejemplo, el elemento resaltado tiene un diseño facetado que hace mínimas las ocurrencias de rasgado, fracturado, o de fatiga del material al ser alimentado el material a través del proceso.
Por ejemplo en una incorporación, la presente descripción está dirigida a un rodillo de grabado o de unión para materiales de hoja que comprende un rodillo de yunque que define una superficie. Por lo menos un elemento de impresión facetado se extiende desde la superficie del rodillo de yunque. Por ejemplo, en una incorporación, una pluralidad de elementos de impresión facetados pueden estar colocados sobre la superficie del rodillo de yunque de acuerdo a cualquier patrón adecuado. El elemento de impresión facetado es para unir o grabar un material de hoja que es puesto en contacto con el rodillo de yunque. De acuerdo con una incorporación de la presente descripción, los elementos de impresión incluyen una primera superficie biselada adyacente a una superficie superior y una segunda superficie biselada colocada abajo de la primera superficie biselada.
Por ejemplo, en una incorporación, un ángulo compuesto es formado alrededor de la superficie superior del elemento de impresión el cual se ha encontrado que reduce significativamente la fracturación del material de hoja al ponerse en contacto el material de hoja con el rodillo de yunque giratorio. En particular, las superficies biseladas forman ángulos de liberación sobre el elemento de impresión al estar transfiriendo el material de hoja al contacto y fuera del contacto con el elemento resaltado. En otras palabras, las superficies biseladas se han encontrado que disminuyen un efecto de arrastre entre las orillas del elemento de impresión y del material de hoja durante el contacto.
La primera superficie biselada sobre el elemento de impresión forma un primer ángulo con respecto al plano horizontal y la segunda superficie biselada forma un segundo ángulo en relación al plano horizontal. En una incorporación, el primer ángulo es menor que el segundo ángulo. Por ejemplo, el primer ángulo puede ser de desde alrededor de 5 grados a alrededor de 45 grados, tal como de desde alrededor de 10 grados a alrededor de 25 grados. El segundo ángulo, por otro lado, puede ser de desde alrededor de 40 grados a alrededor de 75 grados, tal como de desde alrededor de 40 grados a alrededor de 60 grados. En una incorporación particular, por ejemplo", el primer ángulo puede ser de alrededor de 15 grados, mientras que el segundo ángulo puede ser de alrededor de 45 grados.
La longitud de la primera superficie biselada y la longitud de la segunda superficie biselada también pueden variar dependiendo de la aplicación particular. En una incorporación, por ejemplo, la primera longitud de superficie biselada puede ser de alrededor de 0.004 pulgadas a alrededor de 0.125 pulgadas, mientras que la segunda superficie biselada puede ser de desde alrededor de 0.125 pulgadas a alrededor de 0.250 pulgadas. Deberá entenderse, sin embargo, que la longitud de las superficies biseladas puede ser menor o mayor que los rangos proporcionados arriba.
En una incorporación alterna de la presente descripción, el uno o más elementos de impresión solo incluye una superficie biselada única. Incorporando solo una superficie biselada única en el elemento de impresión, por ejemplo, puede ser particularmente aplicable cuando se forman grabados o puntos de unión cortos. Por ejemplo, en esta incorporación, el elemento de impresión puede tener una altura de menos de alrededor de 20 milésimas de una pulgada, tal como de alrededor de 6 milésimas a alrededor de 10 milésimas de una pulgada.
En general, el elemento de impresión facetado puede hacerse de cualquier material duro adecuado, tal como de metal. En una incorporación, por ejemplo, el elemento de impresión puede hacerse de acero. Además, cuando se ve el elemento de impresión desde la superficie superior, el elemento de impresión puede tener cualquier forma adecuada. Por ejemplo, el elemento de impresión puede ser circular, rectangular, triangular o de cualquier otra forma- Además, los elementos de impresión también pueden ser recubiertos con varios materiales. Por ejemplo, los elementos de impresión pueden ser recubiertos con un metal tal como cromo y/o níquel. Los elementos de impresión también pueden ser recubiertos de plasma o pueden ser recubiertos con un fluoropolímero tal como recubrimiento de TEFLON.
El tamaño del elemento de impresión puede ser relativamente pequeño o relativamente grande dependiendo de si el elemento de impresión esta siendo usado para unir o grabar un material de hoja. En una incorporación, por ejemplo, la superficie superior del elemento de impresión puede tener un área de superficie de menos de alrededor de 3 milímetros cuadrados, tal como de menos de alrededor de 1 milímetro cuadrado .
La primera superficie biselada y la segunda superficie biselada están generalmente localizadas en la mitad superior de la altura del elemento de impresión. Por ejemplo, las superficies biseladas primera y segunda pueden estar localizadas en el 40% superior de la altura del elemento de impresión, tal como en el 33% superior, tal como en el 25% superior, tal como en el 20% superior de la altura del elemento de impresión. Las superficies biseladas también pueden estar localizadas inmediatamente a un lado unas de otras. Por ejemplo, la primera superficie biselada puede incluir una primera orilla que esta adyacente a la superficie superior del elemento de impresión y una segunda orilla opuesta que esta adyacente a la segunda superficie biselada. El elemento de impresión puede estar esencialmente vertical abajo de la segunda superficie biselada o puede también incluir una superficie angular inclusiva. La superficie angular inclusiva colocada abajo de la segunda superficie biselada puede generalmente tener un ángulo de desde alrededor de 30 grados a alrededor de 60 grados a un plano horizontal.
Como se describió anteriormente, los elementos de impresión facetados de la presente descripción pueden ser usados en varios diferentes procesos. Los elementos de impresión, por ejemplo, pueden ser usados para grabar materiales de hoja o para formar áreas unidas en los materiales de hoja. Por ejemplo, en una incorporación, el material de hoja puede comprender una pluralidad de capas hechas de polímeros termoplásticos que son unidos juntos cuando se ponen en contacto con los elementos de impresión .
En este aspecto, la presente descripción también está dirigida a un dispositivo para formar áreas unidas o grabadas en los materiales de hoja que incorporan el rodillo de grabado o de unión como se describió anteriormente . Por ejemplo, en una incorporación, un cuerno ultrasónico giratorio puede ser colocado a un lado del rodillo de grabado o de unión a fin de formar áreas unidas en el material de hoja. Alternativamente, el rodillo de grabado o de unión puede ser colocado a un lado de un segundo rodillo para formar un punto de presión que recibe el material de hoja. Uno o ambos de los rodillos puede ser calentado a fin de formar uniones térmicas en el material de hoja.
La presente descripción también está dirigida a un método para formar áreas de grabados o de unión en un material de hoja. El método incluye los pasos de poner en contacto a un material de hoja con un rodillo de yunque que tiene una pluralidad de elementos de impresión facetados como se describió anteriormente bajo una presión o energía suficientes para hacer que los elementos de impresión formen depresiones, tal como áreas densificadas, en el material de hoja. En una incorporación, el método puede operar a velocidades relativamente altas. Por ejemplo, el material de hoja puede ponerse en contacto con el rodillo de yunque teniendo la pluralidad de elementos de impresión facetados a una velocidad de por lo menos de alrededor de 600 pies por minuto, tal como una velocidad de por lo menos de 1,000 pies por minuto.
Otras características y aspectos de la presente descripción están discutidos en mayor detalle abajo.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Una descripción completa y habilitante de la presente invención, incluyendo el mejor modo de la misma para un experto en el arte se establece más particularmente en el resto de la descripción, incluyendo referencia a las figuras acompañantes, en las cuales: La Figura 1 es una vista en perspectiva de una incorporación de un proceso de unión ultrasónico que incorpora los elementos de impresión facetados hechos de acuerdo con la presente descripción.
La Figura 2 es una vista en sección transversal del proceso ilustrado en la figura 1.
La Figura 3 es una representación plana agrandada de una parte de la superficie exterior de un rodillo de yunque como se mostró en la figura 1 ilustrando una pluralidad de los elementos de impresión facetados.
La Figura 4 es una vista en perspectiva de otra incorporación de un proceso de grabado de unión de acuerdo con la presente descripción.
La Figura 5 es una vista en perspectiva amplificada de una incorporación de un elemento de impresión facetado de acuerdo con la presente descripción.
La Figura 6 es una vista en sección transversal de un elemento de impresión facetado mostrado en la figura 5.
La Figura 7 es una vista en perspectiva amplificada de otra incorporación de un elemento de impresión facetado hecho de acuerdo con la presente descripción.
La Figura 8 es una vista en sección transversal de un elemento de impresión facetado como se mostró en la figura 7.
El uso repetido de caracteres de referencia en la presente descripción y en los dibujos se intenta que represente las mismas o análogas características o elementos de la presente invención .
DESCRIPCIÓN DETALLADA Deberá entenderse por uno con una habilidad ordinaria en el arte que la presente discusión es una descripción de incorporaciones de ejemplo solamente, y que no se intenta el limitar los aspectos más amplios de la presente invención .
En general, la presente descripción está dirigida a un aparato y a procesos para formar áreas de unión y/o grabados sobre los materiales de hoja. Los materiales de hoja son puestos en contacto con un rodillo de yunque que contiene por lo menos un elemento de impresión facetado hecho de acuerdo con la presente descripción. Por ejemplo, en una incorporación, una pluralidad de elementos de impresión facetados forman proyecciones resaltadas sobre el rodillo de yunque de acuerdo a un patrón particular. Los materiales de hoja pueden ser puestos en contacto con el rodillo de yunque al girar dicho rodillo de yunque a fin de formar las áreas densificadas.
De acuerdo con la presente descripción, los elementos de impresión facetados incluyen una superficie superior que esta rodeada por lo menos por una, tal como por lo menos por dos superficies biseladas diferentes. Las superficies biseladas son formadas en los elementos de impresión de manera que, durante el procesamiento, un material de hoja no es dañado por una orilla del elemento de impresión.
Por ejemplo, como se describió anteriormente, los elementos resaltados previos sobre los rodillos de yunque tienen una tendencia a dañar los materiales de hoja al ser girado el elemento resaltado adentro y afuera del contacto con el material de hoja. Específicamente, las orillas de los elementos resaltados, bajo algunas circunstancias, se han conocido que rasgan, fracturan, o generalmente debilitan el material de hoja en donde se hizo el contacto. Los elementos de impresión facetados de la presente descripción, sin embargo, reducen significativamente la fracturación de cualquiera de los sustratos que son procesados. En particular, las superficies biseladas sobre los elementos de impresión proporcionan un ángulo de liberación entre los elementos de impresión y un material de hoja que esta siendo procesado al ser girado los elementos adentro y fuera del contacto con el material de hoja. Se cree, por ejemplo que las superficies biseladas disminuyen el efecto de arrastre que ocurre cuando los elementos de impresión hacen contacto con un sustrato.
De una ventaja particular, las superficies biseladas pueden ser formadas en los elementos de impresión mediante un proceso de maquinado que es mucho menos costoso que el intentar el redondear las orillas de los elementos de impresión y pueden también proporcionar una mucho mayor exactitud. Los elementos de impresión también pueden ser recubiertos con un recubrimiento de liberación o plateados con recubrimiento resistente al desgaste tal como cromo que es más resistente al desgaste cuando se aplica a un elemento de impresión facetada de acuerdo con la presente descripción.
Un elemento de impresión facetado de la presente descripción puede ser usado en numerosas aplicaciones diferentes. Los elementos de impresión, por ejemplo, pueden ser usados para formar áreas densificadas o impresiones en cualquier materiales de hoja adecuados. Por ejemplo, los elementos de impresión pueden ser usados para grabar productos de tisú, tal como tisú para cuarto de baño, tisú facial, toallas de papel, servilletas y similares.
En otras incorporaciones, los elementos de impresión facetados pueden ser empleados para grabar o formar uniones de punto en los materiales de hoja hechos de polímeros termoplásticos . Por ejemplo, los elementos de impresión facetados pueden ser usados durante la unión ultrasónica o durante la unión térmica de dos o más hojas termoplásticas . Las hojas pueden comprender, por ejemplo, telas no tejidas que contienen fibras hechas de materiales termoplásticos y/o películas hechas de materiales termoplásticos. Los materiales termoplásticos pueden ser elásticos o no elásticos. Tales materiales son unidos típicamente juntos durante la producción de varios productos para el consumidor, tal como los productos para el cuidado personal . Los productos para el cuidado personal incluyen, por ejemplo, pañales, calzoncillos de aprendizaje, productos para la higiene de la mujer, productos para la incontinencia del adulto y similares. Los materiales termoplásticos también son típicamente unidos juntos para producir varias prendas médicas, tal como cubiertas, trajes quirúrgicos, batas de laboratorio, vendajes para heridas y similares .
En una incorporación particular, por ejemplo, los elementos de impresión facetados de la presente descripción pueden ser usados para encerrar una estructura absorbente entre dos capas hechas de polímeros termoplásticos. Por ejemplo, las capas pueden comprender telas no tejidas y/o películas. Las capas pueden ser unidas juntas con la estructura absorbente colocada entre las mismas.
En aún otra incorporación, el proceso de unión de la presente descripción puede ser usado para unir un puño elastizado en una prenda, tal como una bata médica. En una incorporación, por ejemplo, un material no tejido elástico es primero cubierto con un polímero derretido tal como un polipropileno. El material tejido elástico recubierto con un polímero puede entonces ser unido a una prenda tal como para formar un puño sobre la prenda. Por ejemplo, el material elástico puede ser unido al extremo de una manga sobre una prenda médica hecha del laminado termoplástico , tal como un laminado unido con hilado/soplado con fusión/unido con hilado.
Refiriéndonos a las figuras 1 y 2, esta ilustrada una incorporación de un proceso que incorpora a su vez los elementos de impresión facetados de la presente descripción. En particular, el proceso mostrado en las figuras 1 y 2 es un proceso de unión ultrasónico para unir las capas múltiples juntas en la fabricación de un material de hoja compuesto. Deberá entenderse que el proceso ilustrado en las figuras 1 y 2 es para propósitos de ejemplo solamente y no se intenta para limitar la invención.
Como se mostró, un rodillo de volteo 12 da vueltas a un primer tejido 14 y un segundo tejido 16 hacia el rodillo de yunque 20. El primer tejido 14 y el segundo tejido 16 están en una relación de superficie a superficie uno con otro, ambos en un rodillo de volteado 12 y el rodillo de yunque 20. Los tejidos primero y segundo 14 y 16 son jalados alrededor del rodillo de volteado 12 y el rodillo de yunque 20 por un par de rodillos de punto de presión 18.
En esta incorporación, una pluralidad de dispositivos de aplicación de energía ultrasónica 22A, 22B, 22C y 22D son colocados alrededor de la superficie del rodillo de yunque 20. Los dispositivos de aplicación de energía ultrasónica incluyen cuernos ultrasónicos giratorios 24A, 24B, 24C y 24D y las unidades de conductos ultrasónicos 26A, 26B, 26C y 26D. Como se mostró, los dispositivos de aplicación de energía ultrasónica están montados en soportes que colocan los cuernos ultrasónicos giratorios a un lado del rodillo de yunque 20.
En la incorporación ilustrada en la figura 1, cuatro diferentes dispositivos de aplicación de energía ultrasónica están colocados en asociación con el yunque 20. Deberá entenderse, sin embargo, que el aparato puede incluir más o menos dispositivos de aplicación de energía ultrasónica. Por ejemplo, en muchas aplicaciones, sólo es necesario un dispositivo de aplicación de energía ultrasónica.
En una incorporación ilustrada en la figura 1, los dispositivos de aplicación de energía ultrasónica primero y segundo 22A y 22B en combinación con el rodillo de yunque 20 aplican energía ultrasónica a los te idos primero y segundo 14 y 16 sobre un lado del rodillo de yunque. La energía ultrasónica aplicada forma áreas unidas o uniones de punto sobre diferentes segmentos del material compuesto.
Durante el proceso, el rodillo de yunque 20 gira a una velocidad de superficie que corresponde con la velocidad de avance de los tejidos, a saber la velocidad a la cual los tejidos 14 y 16 son jalados por un par de rodillos de punto de presión 18 como se mostró en la figura 2. Los tejidos 14 y 16 mantienen una coincidencia constante y estática con la superficie exterior del rodillo de yunque 20 al avanzar los tejidos alrededor de la circunferencia del rodillo giratorio. Por tanto, los tejidos 14 y 16 avanzan juntos con la superficie de circunferencia del rodillo de yunque 20. Al avanzar los tejidos desde los lugares de unión primero y segundo, el rodillo de yunque 20 lleva los tejidos hacia los dispositivos de aplicación de energía ultrasónica tercero y cuarto 22C y 22D. Los dispositivos de aplicación de energía ultrasónica tercero y cuarto 22C y 22D aplican energía ultrasónica a los tejidos y unen ultrasónicamente los tejidos juntos en los segmentos restantes. En esta manera, los te idos son unidos de punto a través de esencialmente todo el ancho del material compuesto.
Una vez que los tejidos primero y segundo 14 y 16 son unidos juntos, los tejidos forman un material de hoja compuesto 10 que entonces avanza alrededor de un segundo rodillo de volteo 38 y hacia abajo para un procesamiento adicional o uso como un producto terminado. Por ejemplo, en una incorporación, el material de hoja compuesto unido 10 puede ser artículos completados o el material puede recibir un procesamiento continuado .
La vista en sección transversal de la figura 2 muestra la orientación de los cuernos ultrasónicos 24B y 24D con respecto a la circunferencia del rodillo de yunque 20. Por claridad de ilustración, ciertos elementos se han removido del dibujo. Las flechas 40, 42 y 44 indican las direcciones de rotación del rodillo de yunque 20 y de los cuernos ultrasónicos giratorios 24B y 24D al ser alimentado el material a través del proceso en una manera de derecha a izquierda.
Los tejidos 14 y 16 pueden comprender cualquiera de una amplia variedad de los materiales tejidos tales como películas de poliolefina, espumas porosas, espumas reticuladas, películas de plástico perforadas o una o más capas hechas con fibras naturales. Por ejemplo, los tejidos pueden comprender una película de plástico delgada u otro material impermeable al líquido flexible. Cuando una película de plástico, por ejemplo, la película puede ser hecha de polipropileno o de polietileno teniendo un grosor de menos de alrededor de 0.02 milímetros.
A fin de proporcionar un material compuesto que tiene una sensación de tipo de paño, uno o más de los tejidos pueden también comprender una tela no tejida, tal como una tela unida con hilado o una tela soplada con fusión de fibras de poliolefina. Las fibras de poliolefina pueden comprender, por ejemplo, fibras de polietileno o fibras de polipropileno. Tales telas no tejidas pueden tener una variedad de pesos base, tal como de desde alrededor de 15 gramos por metro cuadrado a alrededor de 150 gramos por metro cuadrado, tal como de desde alrededor de 20 gramos por metro cuadrado alrededor de 30 gramos por metro cuadrado.
Otras telas no te idas que pueden ser usadas en el proceso incluyen los tejidos cardados y/o los tejidos unidos compuestos de fibras naturales y/o sintéticas. Además, los materiales no tejidos pueden ser también incorporados en el material de hoja 10.
Los tejidos 14 y 16 también pueden ser elásticos o no elásticos. A fin de producir los tejidos elásticos, los tejidos pueden hacerse de varios elastómeros como se conoce en el arte.
En la incorporación ilustrada en la figura 1, el tejido 16 está mostrado teniendo un ancho menor que el tejido 14. Deberá entenderse, sin embargo, que los tejidos pueden tener el mismo ancho si se desea. Además, deberá entenderse que el material de hoja compuesto 10 puede ser formado de más de dos tejidos. Por ejemplo, en otras incorporaciones, el material compuesto puede ser formado de tres tejidos, de cuatro tejidos, de cinco tejidos y similares.
Los dispositivos de aplicación de energía ultrasónica 22A a 22D pueden comprender cualquier aparato de unión ultrasónica adecuado. En una incorporación ilustrada, los dispositivos de aplicación de energía incluyen cuernos ultrasónicos giratorios y unidades de conductos ultrasónicas que aplican la energía ultrasónica a los tejidos. Sí se desea, cada dispositivo de aplicación de energía ultrasónica puede también aplicar presión mecánica a los tejidos durante el proceso de unión. Por ejemplo, los dispositivos de aplicación de la energía ultrasónica pueden aplicar hasta alrededor de 50 libras por pulgada lineal de presión a través del ancho del material. El ancho de cada cuerno ultrasónico giratorio 24 puede variar dependiendo de la aplicación particular y del resultado deseado. Por ejemplo en una incorporación, el cuerno ultrasónico giratorio puede tener un ancho de desde alrededor de una pulgada a alrededor de 4 pulgadas. En una incorporación, tal cuerno ultrasónico puede aplicar alrededor de 800 watts de energía.
La presión mecánica aplicada a los tejidos, la velocidad de los tejidos, la energía suministrada por los cuernos ultrasónicos y el material siendo trabajado tienen un efecto sobre el producto final que esta siendo hecho. Por ejemplo, aumentando la velocidad de desplazamiento de los tejidos puede requerir el aumentar la presión mecánica y/o la energía ultrasónica aumentada para llevar a cabo la unión en un período de tiempo más corto. La velocidad del tejido, por ejemplo, en algunas aplicaciones puede ser mayor de alrededor de 600 pies por minuto, tal como mayor de alrededor de 1,000 pies por minuto.
A fin de llevar a cabo las áreas unidas sobre el material compuesto 10, el yunque incluye un patrón de elementos resaltados que cooperan con los dispositivos de aplicación de energía ultrasónica. De acuerdo con la presente descripción, los elementos resaltados comprenden elementos de impresión facetados. Por ejemplo, refiriéndonos a la figura 3, una parte representativa de la superficie del rodillo de yunque 20 está mostrada incluyendo una pluralidad de los elementos de impresión facetados 50. En la incorporación ilustrada en la figura 3, el patrón de los elementos de impresión es uniforme en columnas e hileras. Deberá entenderse, que los elementos de impresión pueden aparecer en cualquier patrón adecuado. Por ejemplo, el patrón de los elementos puede formar un diseño particular. También en adición a los patrones regulares como se muestran en la figura 3, los patrones irregulares también pueden ser usados.
Al ser alimentados los tejidos adentro del punto de presión formado entre el rodillo de yunque 20 y los cuernos ultrasónicos giratorios, las áreas unidas son formadas en el material de hoja compuesto resultante como se mostró en la figura 1 de acuerdo a en donde los elementos de impresión 50 están localizados sobre el rodillo de yunque como se mostró en la figura 3.
Refiriéndonos a las figuras 5 a 8, están ilustradas varias incorporaciones de los elementos de impresión facetados hechos de acuerdo con la presente descripción. Por ejemplo, en la figura 5 está ilustrado un elemento de impresión generalmente rectangular 50, mientras que en la figura 7 está mostrado un elemento de impresión generalmente circular. Deberá entenderse, sin embargo, que los elementos de impresión pueden tener cualquier forma adecuada como pueda ser deseado . Los elementos de impresión, por ejemplo, pueden tener la forma de un triángulo, pueden tener la forma de un óvalo o pueden tener una forma más compleja.
Refiriéndonos a las incorporaciones mostradas en las figuras 5 y 6, un elemento de impresión facetado generalmente conformado rectangular 50 incluye una superficie superior 52 esta rodeada por una primera superficie biselada 54 y una segunda superficie biselada 56. En la incorporación ilustrada en la figura 5, las superficies biseladas 54 y 56 rodean completamente la superficie superior 52. En otras incorporaciones, sin embargo, puede ser solo necesario el incluir las superficies biseladas sobre la orilla delantera y la orilla de cola del elemento de impresión 50.
Las superficies biseladas 54 y 56 están en ángulo con respecto a un plano horizontal que intersecta un eje vertical del elemento de impresión 50. Las superficies biseladas o en ángulo están localizadas y tienen una longitud de manera que cuando son giradas sobre un rollo de yunque y hacen contacto con el material de hoja, el elemento de impresión no presenta una orilla afilada o esquina que hace contacto con el material de hoja. Las dos superficies biseladas 54 y 58 reducen la cantidad de arrastre que se desarrolla entre el elemento de impresión 50 y el material de hoja al entrar el elemento de impresión 50 y salir el material de hoja. En la figura 5, solo dos superficies biseladas 54 y 56 están mostradas. Deberá entenderse, sin embargo, que en otras incorporaciones pueden estar presentes más o menos superficies biseladas.
Por ejemplo en una incorporación, el elemento de impresión puede solo incluir una superficie biselada única. Incluyendo sólo una superficie biselada única sobre el elemento de impresión puede ser apropiado, por ejemplo, cuando se forman grabados o puntos de unión relativamente cortos. Por ejemplo, en esta incorporación, el elemento de impresión puede tener una altura menor de alrededor de 20 milésimas de una pulgada, tal como de desde alrededor de 6 milésimas de una pulgada a alrededor de 10 milésimas de una pulgada.
En general, el ángulo de la primera superficie biselada 54 es menor que el ángulo de la segunda superficie biselada 56. El ángulo de la primera superficie biselada 54, por ejemplo, puede ser de desde alrededor de 5 grados a alrededor de 45 grados, tal como de desde alrededor de 10 grados a alrededor de 25 grados con respecto a la horizontal. La segunda superficie biselada, por otro lado, puede tener un ángulo de desde alrededor de 40 grados a alrededor de 75 grados, tal como de desde alrededor de 25 grados a alrededor de 60 grados. Por ejemplo, en una incorporación particular, el ángulo de la primera superficie biselada 54 puede ser de alrededor de 15 grados mientras que el ángulo de la segunda superficie biselada 56 puede ser de alrededor de 45 grados.
La longitud de las superficies biseladas también puede variar dependiendo de la aplicación particular. En general, la longitud lineal de la primera superficie biselada puede ser la misma, puede ser menor que o mayor que la longitud de la segunda superficie biselada. En general, la longitud de las superficies biseladas puede ser de desde alrededor de 0.004 pulgadas a alrededor de 0.250 pulgadas.
Como se mostró en la figura 5, una primera orilla de la primera superficie biselada 54 está directamente adyacente a la superficie superior 52, mientras que la segunda orilla de la superficie biselada 54 esta directamente adyacente a la segunda superficie biselada 56. La superficie biselada sin embargo pueden estar espaciadas y separadas unas de otras en diferentes ubicaciones.
Como se mostró en la figura 6, las superficies biseladas 54 y 56 están generalmente localizadas en la parte superior del elemento de impresión 50. Por ejemplo, las superficies biseladas 54 y 56 generalmente yacen en la mitad superior de la altura del elemento de impresión 50. En varias incorporaciones, por ejemplo, las superficies biseladas 54 y 56 pueden estar localizadas en la parte superior del 40%, en la parte superior de 33%, en la parte superior de 30%, en la parte superior de 25%, en la parte superior de 20%, en la parte superior de 15% o aún en la parte superior de 10% de la altura del elemento de impresión facetado.
Después de la segunda superficie biselada 56, el resto de las paredes del elemento de impresión pueden ser verticales o pueden estar en ángulo. Por ejemplo, como se mostró en las figuras, el elemento de impresión facetado 150 incluye una superficie angular 58. En general, la superficie angular 58 puede tener un ángulo con respecto a la horizontal de desde alrededor de 90 grados a alrededor de 30 grados, tal como de desde alrededor de 60 grados a alrededor de 30 grados.
El tamaño del elemento de impresión facetado 50 como se mostró en la figura 5 puede variar dependiendo de la aplicación particular. En general, los elementos de impresión pueden tener una altura vertical de desde alrededor de 0.005 pulgadas a alrededor de 0.070 pulgadas. El área de superficie de la superficie superior 52 puede ser, en una incorporación, de menos de alrededor de 1 milímetro cuadrado, tal como de menos de alrededor de 0.75 milímetros cuadrados. El elemento de impresión 50 está hecho generalmente de un material duro. Cuando se usó en el proceso de unión como se mostró en la figura 1, por ejemplo, el elemento de impresión puede hacerse de metal, tal como de acero.
Las superficies biseladas 54 y 56 pueden ser formadas en el elemento de impresión 50 usando cualquier proceso adecuado. Por ejemplo, en una incorporación, el elemento de impresión puede ser maquinado a fin de formar superficies angulares. De una ventaja particular, el maquinado de las superficies biseladas en los elementos de impresión permite una exactitud relativamente mayor en la formación del elemento de impresión con la cantidad deseada de área de superficie sobre la superficie superior. Además, en una incorporación, las superficies biseladas pueden ser maquinadas una segunda vez a fin de reacondicionar el elemento de impresión o para cambiar el área de superficie de la superficie superior.
Una vez formado, si se desea, el elemento de impresión puede ser recubierto con un recubrimiento de liberación si se desea. El recubrimiento de liberación puede comprender, por ejemplo, un recubrimiento de plasma o un recubrimiento de metal, tal como un recubrimiento de cromo y/o de electro níquel. En una incorporación alterna, el recubrimiento de liberación puede comprender un polímero fluorocarbón, tal como un recubrimiento de TEFLON. De ventaja particular, se ha descubierto que las superficies biseladas reducen el desgaste del recubrimiento de liberación con el tiempo .
Refiriéndonos a las figuras 7 y 8, está mostrado un elemento de impresión circular 50. Los números de referencia iguales se han usado para indicar elementos similares. Por ejemplo, como se mostró el elemento de impresión 50 incluye una superficie superior 52 rodeada por una primera superficie biselada 54 y una segunda superficie biselada 56. Una superficie inclusiva en ángulo 88 está localizada abajo de la segunda superficie biselada 56.
En una incorporación ilustrada en la figura 1, los elementos de impresión facetados 50 están mostrados usados en un proceso de unión ultrasónico. Deberá entenderse, sin embargo, que los elementos de impresión pueden ser usados en cualquier otros procesos de unión o de grabado adecuados. Por ejemplo, una incorporación alterna de un proceso de acuerdo con la presente descripción está mostrada en la figura 4. Los números de referencia iguales se han usado para indicar los elementos similares. Como se mostró en la figura 4, en esta incorporación, por lo menos una capa de un material 14 se alimenta dentro de un punto de presión 60 formado entre un rodillo de yunque 20 que contiene una pluralidad de elementos de impresión 50 y un rodillo de respaldo 62. Al girar el rodillo de yunque 20 y el rodillo de respaldo 62, el tejido 14 es alimentado dentro del punto de presión a fin de formar un material unido o grabado 10.
Los elementos de impresión 50 sobre el rodillo de yunque 20 pueden comprender cualquiera de los elementos de impresión ilustrados en las figuras 5 y 7 u otros elementos de impresión adecuados conteniendo por lo menos dos superficies biseladas como se describió arriba.
En el proceso ilustrado en la figura 4, la presión es ejercida sobre el tejido 14 al ser este alimentado dentro del punto de presión 60. El proceso puede ser usado a fin de formar grabados en cualquier material adecuado. Por ejemplo el material de hoja 14 puede comprender un tejido de tisú, una película, una tela no tejida o un material tejido. El material de hoja 14 también puede comprender una capa única o puede comprender capas múltiples.
En una incorporación alterna, el calor puede ser aplicado a por lo menos uno del rodillo de yunque 20 y/o del rodillo de respaldo 62 a fin de grabar térmicamente y/o unir el material 14. Por ejemplo, en una incorporación, el rodillo de yunque 20 puede ser calentado por cualquier dispositivo de calentamiento adecuado. El rodillo de yunque 20 puede ser calentado, por ejemplo, usando un calentador de resistencia eléctrica o mediante el circular un fluido caliente, tal como aceite, a través del rodillo de yunque.
En una incorporación, por ejemplo, los tejidos múltiples hechos de polímeros termoplásticos pueden ser alimentados entre el rodillo de yunque 20 y el rodillo de respaldo 62 a fin de unir los materiales juntos mediante el formar áreas unidas en donde los materiales hacen contacto con los elementos de impresión 50.
Estas y otras modificaciones y variaciones de la presente invención pueden ser practicadas por aquellos con una habilidad ordinaria en el arte, sin departir del espíritu y alcance de la presente invención, la cual esta establecida más particularmente en las cláusulas anexas. Además, deberá entenderse que los aspectos de las varias incorporaciones pueden ser intercambiados en todo o en parte. Además, aquellos con una habilidad ordinaria en el arte apreciarán que la descripción anterior es por vía de ejemplo solamente, y no se intenta el limitar la invención así descrita en tales reivindicaciones anexas .

Claims (22)

R E I V I N D I C A C I O N E S
1. Un rodillo de grabado o de unión para materiales de hoja que comprende: un rodillo de yunque que define una superficie; y por lo menos un elemento de impresión facetado que se extiende desde la superficie del rodillo de yunque, el elemento de impresión facetado para unir o grabar un material de hoja que es puesto en contacto con el rodillo de yunque, el elemento de impresión teniendo una superficie superior y una altura, el elemento de impresión facetado incluye una primera superficie biselada adyacente a la superficie superior y una segunda superficie biselada colocada abajo de la primera superficie biselada.
2. Un rodillo de grabado o de unión tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque la primera superficie biselada está a un primer ángulo a un plano horizontal y la segunda superficie biselada está a un segundo ángulo plano horizontal y en donde el primer ángulo es menor que el segundo ángulo.
3. Un rodillo de grabado o de unión tal y como se reivindica en la cláusula 2, caracterizado porque el primer ángulo es de desde alrededor de 5 grados a alrededor de 45 grados y el segundo ángulo es de desde alrededor de 40 grados a alrededor de 75 grados.
4. Un rodillo de grabado o de unión tal y como se reivindica en las cláusulas 1, 2 ó 3, caracterizado porque el elemento de impresión facetado tiene una forma circular o una forma rectangular.
5. Un rodillo de grabado o de unión tal y como se reivindica en las cláusulas 1, 2, 3 ó 4, caracterizado porque el rodillo de yunque incluye una pluralidad de elementos de impresión facetados que cubren la superficie del rodillo de yunque .
6. Un rodillo de grabado o de unión tal y como se reivindica en las cláusulas 1, 2, 3, 4 ó 5, caracterizado porque la superficie superior del elemento de impresión facetado tiene un área de superficie de menos de alrededor de 3 milímetros cuadrados.
7. Un rodillo de grabado o de unión tal y como se reivindica en las cláusulas 1, 2, 3, 4, 5 Ó 6, caracterizado porque el elemento de impresión facetado además comprende una superficie angular inclusiva debajo de la segunda superficie biselada.
8. Un rodillo de grabado o de unión tal y como se reivindica en la cláusula 7, caracterizado porque la superficie angular inclusiva tiene un ángulo de desde alrededor de 30 grados a alrededor de 60 grados en relación al plano horizontal.
9. Un rodillo de grabado o de unión tal y como se reivindica en una cualquiera de las cláusulas precedentes, caracterizado porque la primera superficie biselada tiene una primera orilla y una segunda orilla, la primera orilla estando adyacente a la superficie superior mientras que la segunda orilla está adyacente a la segunda superficie biselada.
10. Un rodillo de grabado o de unión tal y como se reivindica en una cualquiera de las cláusulas precedentes, caracterizado porque la primera superficie biselada tiene una primera longitud y la segunda superficie biselada tiene una segunda longitud y en donde la primera longitud es menor que la segunda longitud.
11. Un rodillo de grabado o de unión tal y como se reivindica en la cláusula 10, caracterizado porque la primera longitud es de desde alrededor de 0.004 pulgadas a alrededor de 0.125 pulgadas y la segunda longitud es de desde alrededor de 0.125 pulgadas a alrededor de 0.250 pulgadas.
12. Un rodillo de grabado o de unión tal y como se reivindica en una cualquiera de las cláusulas precedentes, caracterizado porque la primera superficie biselada y la segunda superficie biselada están localizadas sobre la mitad superior de la altura del elemento de impresión facetado.
13. Un dispositivo para formar grabados o áreas unidas en los materiales de hoja comprendiendo el rodillo de grabado o de unión de cualquiera de las cláusulas precedentes.
14. Un dispositivo para formar grabados o áreas unidas tal y como se reivindica en la cláusula 13, caracterizado porque el dispositivo además comprende un cuerno ultrasónico giratorio colocado a un lado del rodillo de grabado o de unión para formar las áreas unidas ultrasónicas en un material de hoja .
15. Un dispositivo para formar grabados o áreas unidas tal y como se reivindica en la cláusula 13, caracterizado además porque comprende un segundo rodillo que forma un punto de presión con el rodillo de grabado o de unión, el punto de presión para recibir un material de hoja.
16. Un dispositivo para formar grabados o áreas unidas tal y como se reivindica en la cláusula 15, caracterizado además porque comprende un dispositivo de calentamiento para calentar el rodillo de grabado o de unión para formar áreas de unión térmicas en el material de hoja.
17. Un método para formar grabados o áreas unidas en un material de hoja que comprende: poner en contacto un material de hoja con un rodillo de yunque teniendo una pluralidad de elementos de impresión facetados que se extienden desde el mismo, el material de hoja siendo puesto en contacto con el rodillo de yunque bajo una presión suficiente o energía para hacer que los elementos de impresión formen depresiones en el material de hoja, los elementos de impresión facetados teniendo una superficie superior y una altura, los elementos de impresión facetados incluyen una primera superficie biselada adyacente a la superficie superior y una segunda superficie biselada colocada abajo de la primera superficie biselada.
18. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 17, caracterizado porque el material de hoja comprende una pluralidad de capas y en donde las depresiones formadas en el material de hoja comprenden áreas unidas para unir las capas juntas .
19. Un método tal y como se reivindica en las cláusulas 17 ó 18, caracterizado porque el material de hoja es puesto en contacto con el rodillo de yunque en la presencia de energía ultrasónica en una cantidad suficiente para formar las áreas unidas o en donde el material de hoja es puesto en contacto con el rodillo de yunque en la presencia de calor en una cantidad suficiente para formar las áreas de unión.
20. Un método tal y como se reivindica en las cláusulas 17, 18 ó 19, caracterizado porque el material de hoja comprende por lo menos dos telas no tej idas o en donde el material de hoja comprende una tela no tejida y una capa de película.
21. Un método tal y como se reivindica en las cláusulas 17, 18, 19 ó 20, caracterizado porque el material de hoja hace contacto con el rodillo de yunque a una velocidad de por lo menos de alrededor de 600 pies por minuto.
22. Un rodillo de grabado o de unión para materiales de hoja que comprende: un rodillo de yunque que define una superficie; y por lo menos un elemento de impresión facetado que se extiende desde la superficie del rodillo de yunque, el elemento de impresión facetado para unir o grabar un material de hoja que es puesto en contacto con el rodillo de yunque, el elemento de impresión teniendo una superficie superior y una altura, el elemento de impresión facetado incluye una superficie biselada única adyacente a la superficie superior, el elemento de impresión teniendo una altura menor de alrededor de 20 milésimas de una pulgada. R E S U M E N Están descritos elementos de impresión facetados. Los elementos de impresión pueden estar localizados, por ejemplo sobre el rodillo de yunque y pueden ser usados durante un proceso de grabado o de unión. Los elementos de impresión incluyen por lo menos dos superficies biseladas que por lo menos rodean parcialmente la superficie superior. Las superficies biseladas están a un ángulo a la superficie superior que baja y reduce el arrastre que puede ocurrir entre el elemento de impresión y el material de hoja al entrar y salir el elemento de impresión de la hoja. En una incorporación, los elementos de impresión incluyen una primera superficie biselada que tiene un ángulo de desde alrededor de 5 grados a alrededor de 40 grados y una segunda superficie biselada que tiene un ángulo de desde alrededor de 40 grados a alrededor de 70 grados.
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