ES2328231T3 - Procedimiento y aparato para estampar en relieve y aplicar adhesivo a alta velocidad. - Google Patents
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Abstract
Un proceso de estampado en relieve y aplicación de adhesivo a alta velocidad, con las etapas de proceso de: (a) suministrar un primer rodillo (15) de estampado que tiene un primer diseño de estampado en relieve dispuesto sobre el mismo, en donde dicho primer rodillo (15) de estampado engrana con un segundo rodillo (16) de estampado, teniendo dicho segundo rodillo (16) de estampado un segundo diseño de estampado en relieve dispuesto sobre el mismo, siendo dicho primer diseño de estampado en relieve y dicho segundo diseño de estampado en relieve complementarios; (b) aplicar un adhesivo (40) a dicho primer rodillo de estampado; (c) poner primero en contacto una banda de material laminar (50) con sólo dicho primer rodillo (15) de estampado después de la etapa (b), en donde dicho adhesivo (40) forma un diseño adhesivo sobre dicha banda de material laminar (55) acoplado a dicho primer diseño de estampado en relieve de dicho primer rodillo de estampado; y, (d) pasar dicha banda de material laminar (55) entre dicho primer rodillo (15) de estampado y dicho segundo rodillo (16) de estampado, en donde dicho primer rodillo (15) de estampado y dicho segundo rodillo (16) de estampado estampan dicha banda (60) con dicho diseño de estampado complementario.
Description
Procedimiento y aparato para estampar en relieve
y aplicar adhesivo a alta velocidad.
La presente invención se refiere a procesos para
estampar en relieve y aplicar un adhesivo a una hoja de material de
banda.
Los materiales laminares tridimensionales que
incluyen una capa fina de adhesivo sensible a la presión y protegido
frente a un contacto accidental, así como los métodos y aparatos
para fabricar estos han sido desarrollados y se describen en
detalle en patentes de atribución común, especialmente en
US-5.662.758, concedida a Hamilton y col. y
titulada "Composite Material Releasably Sealable to a Target
Surface When Pressed Thereagainst and Method of Making",
US-5.871.607, concedida a Hamilton y col., y
titulada "Material Having A Substance Protected by Deformable
Standoffs and Method of Making", US-5.965.235,
concedida a McGuire y col. y titulada
"Three-Dimensional,
Nesting-Resistant Sheet Materials and Method and
Apparatus for Making Same", y US-6.194.062,
concedida a Hamilton y col. y titulada "Improved Storage Wrap
Materials".
Además, US-6.193.918 (McGuire y
col.) proporciona un proceso de estampado en relieve y aplicación de
adhesivo que, en una realización preferida, incluye las etapas de:
(a) aplicar un adhesivo de fusión en caliente a un rodillo
calentado que gira a una velocidad tangencial inicial; (b) laminar
el adhesivo a un espesor menor y acelerar dicho adhesivo a través
de una serie de espacios dosificadores entre una pluralidad de
rodillos de pegamento calentados adyacentes; (c) aplicar el
adhesivo a un rodillo aplicador de pegamento conformable que gira a
una velocidad tangencial de la línea que es superior a la velocidad
tangencial inicial; (d) aplicar el adhesivo a un primer rodillo de
estampado con diseño engranado con un segundo rodillo de estampado
con diseño que es calentado; (e) pasar una banda de material
laminar entre el primero y el segundo rodillos de estampado a una
velocidad tangencial de la línea para simultáneamente estampar la
banda y aplicar el adhesivo a la banda, de manera que el adhesivo
forme un diseño adhesivo entre los estampados en relieve; (f)
transferir la banda desde el segundo rodillo de estampado al primer
rodillo de estampado; (g) separar la banda del primer rodillo de
estampado; y (h) enfriar la banda.
Aunque los procesos y equipos para fabricar
estos materiales recubiertos con adhesivo sensibles a la presión
descritos en estas patentes son adecuados para la fabricación, la
naturaleza de los procesos y equipos puede ser sensible a la
configuración de la máquina. En otras palabras, la velocidad máxima
a la que pueden manejarse estos procesos y equipos para producir
materiales puede estar limitada por el tamaño o el peso de los
componentes en movimiento, la configuración de la máquina, la
velocidad a la que puede aplicarse el calor a materiales de
sustrato deformables, la velocidad a la que pueden transmitirse
fuerzas al sustrato para deformarlo hasta la configuración deseada
y/o la velocidad a la que se puede aplicar el adhesivo al sustrato
y/o a elementos intermedios del aparato. La velocidad a la que
pueden trabajar estos procesos y aparatos es un factor principal en
la economía de producción a escala comercial de estos
materiales.
Por tanto, sería deseable proporcionar un
proceso y aparatos mejores adecuados para conformar materiales
laminares tridimensionales recubiertos con adhesivo aplicando
adhesivo a una velocidad superior a la descrita anterior-
mente.
mente.
También sería deseable poder controlar por
separado las etapas de estampado en relieve e impresión de pegamento
en el proceso general de fabricación. Esta separación de las etapas
de estampado en relieve e impresión de pegamento puede prolongar la
vida útil de un rodillo de estampado en relieve y puede producir un
diseño estampado de mejor calidad ya que el rodillo de estampado en
relieve realiza sólo una etapa de estampado en relieve en lugar de
una etapa de estampado en relieve e impresión de pegamento.
La presente invención abarca un método para un
proceso de estampado en relieve y aplicación de adhesivo a alta
velocidad. El proceso comprende las etapas de, en primer lugar,
suministrar un primer rodillo de estampado que tiene un primer
diseño de estampado en relieve dispuesto sobre el mismo. El primer
rodillo de estampado engrana con un segundo rodillo de estampado
que tiene un segundo diseño de estampado en relieve dispuesto sobre
el mismo. El primer diseño de estampado en relieve y el segundo
diseño de estampado en relieve son complementarios. Después se
aplica un adhesivo al primer rodillo de estampado. A continuación,
se pone en contacto una banda de material laminar con el primer
rodillo de estampado después de aplicar el adhesivo al primer
rodillo de estampado de manera que el adhesivo forme un diseño
adhesivo sobre la banda de material laminar acoplado al primer
diseño de estampado en relieve del primer rodillo de estampado.
Finalmente, la banda de material laminar se pasa entre el primer
rodillo de estampado y el segundo rodillo de estampado de manera que
el primer rodillo de estampado y el segundo rodillo de estampado
estampan la banda con el diseño de estampado complementario.
Otras realizaciones de la invención se definen
en las reivindicaciones dependientes.
La presente invención también se refiere a un
material laminar recubierto con adhesivo que comprende un adhesivo
depositado sobre una banda de material laminar.
Aunque la memoria descriptiva concluye con
reivindicaciones que describen de forma particular y reivindican de
forma específica la presente invención, se cree que la presente
invención será mejor comprendida a la vista de la siguiente
descripción de realizaciones preferidas junto con los dibujos que la
acompañan, en donde un mismo número de referencia identifica un
elemento idéntico y en donde:
La Fig. 1 es una ilustración esquemática de un
proceso y aparato de estampado en relieve y aplicación de adhesivo
según la presente invención;
La Fig. 2 es una vista parcial aumentada del
aparato de la región marcada con 2 de la Fig. 1 que ilustra la
etapa de estampado en acoplamiento entre los rodillos de estampado
en relieve;
La Fig. 3 es una ilustración esquemática de un
proceso y aparato de estampado en relieve y aplicación de adhesivo
comparativos;
La Fig. 4 es una vista en planta de cuatro
"mosaicos" idénticos de una realización representativa de un
diseño amorfo útil en la presente invención;
La Fig. 5 es una vista en planta de los cuatro
"mosaicos" de la Fig. 4 aumentados para ilustrar el
acoplamiento de los bordes del diseño;
La Fig. 6 es una ilustración esquemática de
dimensiones citadas en las ecuaciones de generación del diseño;
y
La Fig. 7 es una ilustración esquemática de
dimensiones citadas en las ecuaciones de generación del diseño.
La Fig. 1 muestra de forma esquemática un
proceso de estampado en relieve a alta velocidad y un aparato de
estampado en relieve a alta velocidad 10 de la presente invención.
El aparato de estampado en relieve a alta velocidad 10 comprende un
primero y un segundo rodillos 15, 16 de estampado en relieve, una
pluralidad de rodillos dosificadores 11-14 de
adhesivo, un rodillo de transferencia a la banda 20, un rodillo
presionador 17, un rodillo separador 18 y una unidad
S-wrap 19. El primero y el segundo rodillos 15, 16
de estampado en relieve tienen un diseño de estampado en relieve
complementario (es decir, coincidente) que se enclava para estampar
el diseño sobre la banda de material laminar 50 que pasa entre
ellos. El rodillo de estampado provisto de cavidades y resaltes es
generalmente mencionado como el rodillo hembra de estampado. El
rodillo de estampado con porciones elevadas y resaltes hundidos es
generalmente mencionado como el rodillo macho de estampado. Se
entenderá que bien el primero o el segundo rodillo 15 de estampado,
16 puede ser el rodillo macho o el rodillo hembra. Como un ejemplo
no limitativo, si el primer rodillo 15 de estampado se decide que
sea el rodillo hembra, entonces el segundo rodillo 16 de estampado
debería ser el rodillo macho. Se prefiere que el primer rodillo 15
de estampado tenga una superficie de liberación tal como un material
de silicona o fluorocarbonado (es decir FEP), dispuesto sobre el
mismo. La superficie de liberación generalmente tiene una
característica de alta liberación para facilitar la retirada del
producto final estampado en el primer rodillo de estampado.
Como se muestra en la Fig. 1, el aparato de
estampado en relieve a alta velocidad de forma típica comprenderá
una pluralidad de rodillos dosificadores 11-14 de
adhesivo que generalmente suministran una cantidad dosificada de
adhesivo 40 al primer rodillo 15 de estampado en relieve desde un
suministro de adhesivo. Las superficies de los rodillos
dosificadores 11-14 de adhesivo preferiblemente
tienen recubrimientos de superficie alternantes. Como un ejemplo no
limitativo, el primer rodillo dosificador 11 de adhesivo puede ser
de acero y el rodillo dosificador 12 de adhesivo adyacente puede
estar recubierto con caucho o puede tener otra superficie adaptable.
Aunque son posibles numerosas configuraciones, se prefiere que uno
de cada dos rodillos de la pluralidad de rodillos dosificadores
11-14 de adhesivo tenga una superficie
adaptable.
Las superficies del rodillo presionador 17 y del
rodillo separador 18 están preferiblemente recubiertas con caucho.
La unidad S-wrap 19 puede comprender una pluralidad
de rodillos de acero huecos. Se prefiere que cada rodillo de unidad
S-wrap 19 tenga un recubrimiento de liberación
aplicado sobre el mismo, aunque resultará evidente para el experto
en la técnica que un recubrimiento de liberación puede no ser
necesario. También se prefiere que la unidad S-wrap
19 sea enfriada con un agente refrigerante suministrado que fluye a
través de cualquier rodillo de unidad S-wrap 19. La
Fig. 1 ilustra mediante flechas una dirección de rotación
ilustrativa y no limitativa para cada rodillo.
Más en particular, como se observa en la Fig. 1,
un adhesivo 40 es extruido sobre la superficie del primer rodillo
dosificador 11 de adhesivo a través de una matriz ranurada 22. Los
adhesivos ilustrativos, pero no limitativos, incluyen adhesivos de
masa fundida, sensibles a la presión, acuosos, transportados por el
agua, solubles en un disolvente, curado a la luz UV y curado
mediante haz de electrones y combinaciones de los mismos. También
se prefiere que la matriz ranurada 22 sea calentada y suministrada
por un sistema de suministro de masa fundida que puede incluir una
tolva calentada y una bomba de engranajes de velocidad variable (no
representada) a través de una manguera calentada. Sin embargo,
sería evidente para el experto en la técnica que pueden utilizarse
otros métodos para suministrar un adhesivo 40 al primer rodillo
dosificador 11 de adhesivo.
La velocidad superficial del primer rodillo
dosificador 11 de adhesivo generalmente es considerablemente más
lenta que la velocidad tangencial de la línea nominal de la banda de
material laminar 50 que debe ser estampada y recubierta. Las líneas
de contacto dosificadoras se muestran en la Fig. 1 como las
estaciones 1, 2 y 3. Los restantes rodillos dosificadores
12-14 de adhesivo van girando progresivamente más
rápidamente para que la velocidad superficial de la línea de
contacto de aplicación de adhesivo, estación 4, se acople a la
velocidad superficial de la banda de material laminar 50 que está
atravesando. El adhesivo 40 es después transferido desde el rodillo
dosificador 14 de adhesivo final al primer rodillo 15 de estampado,
situado en la estación 4. El adhesivo 40 se mueve sobre la
superficie del primer rodillo 15 de estampado hasta la estación 5,
donde el adhesivo 40 es combinado con la banda de material laminar
50 para formar la banda recubierta 55 con adhesivo. La banda
recubierta 55 con adhesivo después avanza hasta la estación 6.
En la estación 6, la banda recubierta 55 con
adhesivo es estampada por el primero y el segundo rodillos 15, 16
de estampado con el diseño de estampado complementario en relieve
sobre la misma para formar una banda estampada 60 recubierta con
adhesivo. Esto hace que el diseño de estampado en relieve esté
acoplado al diseño adhesivo del primer rodillo 15 de estampado en
relieve. La banda estampada 60 recubierta con adhesivo, ahora
adherida a la superficie del primer rodillo 15 de estampado en
relieve, a continuación se mueve sobre la superficie del primer
rodillo 15 de estampado en relieve hasta la estación 7, donde un
rodillo presionador 17 aplica presión a la banda estampada 60
recubierta con adhesivo. La banda estampada 60 recubierta con
adhesivo, aún adherida al primer rodillo 15 de estampado en
relieve, después se mueve hasta la estación 8, donde es retirada
del primer rodillo 15 de estampado en relieve por un rodillo
separador 18. La banda estampada 60 recubierta con adhesivo acabada
después se mueve hacia la unidad S-wrap 19 de la
estación 9. Se cree que al enfriar la unidad S-wrap
19 se aumenta la resistencia de la banda estampada 60 recubierta con
adhesivo acabada. Como resulta evidente para el experto en la
técnica, la banda estampada 60 recubierta con adhesivo puede ser
también reforzada enfriando adicionalmente la banda estampada 60
recubierta con adhesivo en las estaciones 7 y 8.
El adhesivo 40 se aplica sólo en las zonas de
contacto del primer rodillo 15 de estampado. Esto puede realizarse
controlando cuidadosamente la interacción entre el rodillo 15 de
estampado y el rodillo dosificador 14 de adhesivo final en la
estación 4. La interacción entre el primer rodillo 15 de estampado y
el rodillo dosificador 14 de adhesivo final debería ser controlada
de manera que el rodillo dosificador 14 de adhesivo final aplique
adhesivo 40 a los resaltes del primer rodillo 15 de estampado
únicamente, sin comprimir el adhesivo 40 en las cavidades o partes
hundidas entre los resaltes del primer rodillo 15 de estampado. Por
esta razón, el primer rodillo 15 de estampado y el rodillo
dosificador 14 de adhesivo final deberían tener también velocidades
superficiales coincidentes. La deposición de adhesivo 40
exclusivamente sobre los resaltes del primer rodillo 15 de
estampado impide que el adhesivo 40 sea transferido sobre las
regiones no hundidas de los estampados en relieve de la banda
estampada 60 recubierta con adhesivo acabada. El adhesivo presente
en las partes superiores de los estampados en relieve podría dar
lugar a una presentación prematura de propiedades adhesivas antes
de la activación del producto final mediante aplastamiento del
estampado en relieve.
Únicamente a título ilustrativo, el rodillo
dosificador 14 de adhesivo final puede ser un rodillo de acero
recubierto con caucho. El recubrimiento de caucho debería tener una
tolerancia de desalineación TIR de aproximadamente 0,025 mm (0,001
pulgadas). La línea de contacto entre el rodillo dosificador 14 de
adhesivo final y el primer rodillo 15 de estampado se controla en
la dirección de la máquina con bloques de cuña de precisión. Se cree
que puede utilizarse un recubrimiento de caucho para proteger el
recubrimiento del primer rodillo metálico 15 de estampado frente a
daños causados por un contacto entre metales y también para permitir
que el rodillo dosificador 14 de adhesivo final sea presionado muy
ligeramente contra el primer rodillo 15 de estampado de forma que
la deflexión del caucho compense la desalineación real del primer
rodillo 15 de estampado y del rodillo dosificador 14 de adhesivo
final. De forma alternativa, se prefiere que el primer rodillo 15 de
estampado presente características adaptables y que el rodillo
dosificador 14 de adhesivo final no presente características
adaptables. Esto permite aplicar el adhesivo 40 de forma uniforme
sobre los resaltes del primer rodillo 15 de estampado. Sin embargo,
será evidente para el experto en la técnica que el primer rodillo 15
de estampado o el rodillo dosificador 14 de adhesivo final puede
ser cualquier disposición de elementos adaptables/no adaptables
siempre que el adhesivo 40 se proporcione tópicamente de una forma
eficaz.
El adhesivo 40 utilizado debería preferiblemente
ser de tipo muy elástico porque la transición desde una matriz
ranurada fija 22 a una velocidad tangencial de la línea total puede
hacer que el adhesivo 40 se extienda y fracture, o puede producir
una ausencia de adhesión al primer rodillo dosificador 11 de
adhesivo. Como sería evidente para el experto en la técnica, el
adhesivo 40 puede generalmente ser un copolímero de bloques
estirenado, tal como X801-334-03,
fabricado por Bostik Findlay Corporation, Wawatoss, WI. Para reducir
la velocidad de extensión del adhesivo, el adhesivo 40 es
preferiblemente primero aplicado a un rodillo que tiene una
velocidad superficial inferior a la velocidad de la banda de
material laminar 50 en movimiento y después a través de una serie
de líneas de contacto dosificadoras (estaciones 1, 2 y 3) hasta que
el adhesivo 40 es laminado para obtener una película muy fina y
acelerado a la velocidad tangencial de la línea deseada.
Se ha descubierto que resulta preferible un
espesor del adhesivo bajo porque el proceso es menos proclive a la
acumulación de adhesivo y a presentar las ineficacias de fabricación
asociadas con la acumulación de adhesivo. De forma sorprendente, se
mantiene una buena fijación en el producto acabado final, en uso,
incluso con espesores bajos de pegamento. Otra ventaja de reducir
el adhesivo es que se consigue un coste más bajo del material
comprado y de costes de inventario añadidos. Otra ventaja del
producto es que hay menor pérdida de adhesivo en el producto que
tiende
a pegar las capas juntas en un rodillo y hacer que el producto resulte más difícil de desenrollar para el consumidor.
a pegar las capas juntas en un rodillo y hacer que el producto resulte más difícil de desenrollar para el consumidor.
Preferiblemente, el espesor del adhesivo es de
aproximadamente 0,008 mm (0,0003 pulgadas) a aproximadamente
0,00025 mm (0,00001 pulgadas). Más preferiblemente, el espesor del
adhesivo es de aproximadamente 0,005 mm (0,0002 pulgadas) a
aproximadamente 0,0007 mm (0,00003 pulgadas). Con máxima
preferencia, el espesor del adhesivo es de aproximadamente 0,004 mm
(0,00015 pulgadas) a aproximadamente 0,0013 mm (0,00005 pulgadas).
Además, se cree que el adhesivo 40 debería ser aplicado a la banda
de material laminar 50 a un peso por unidad de superficie de menos
de 3 g/m^{2} y con máxima preferencia de menos de 2 g/m^{2}. La
aplicación de adhesivo 40 a la banda de material laminar 50 también
se describe en la solicitud codependiente presentada simultáneamente
EP-A-1444143, titulada "Storage
Wrap Material". Los rodillos dosificadores 11-14
de adhesivo deberían ser rectificados hasta conseguir tolerancias
exactas de diámetro y desalineación para mantener los valores de
distancia precisos entre rodillos necesarios para la dosificación y
aceleración de adhesivo. La tolerancia de desalineación TIR típica
es de 0,013 mm (0,0005 pulgadas). Los rodillos dosificadores
11-14 de adhesivo, así como el primero y el segundo
rodillos 15, 16 de estampado, pueden ser calentados de forma
uniforme circunferencialmente y en la dirección de la máquina para
evitar una corona de inducción térmica o una desalineación de los
rodillos. Se ha descubierto que, en el caso de rodillos calentados
eléctricamente, un fallo del calentador puede crear suficiente
desalineación como para impedir una aplicación de adhesivo uniforme
sobre la banda de material laminar 50. En este caso, deberían
utilizarse amperímetros para detectar los fallos del calentador. De
forma adicional, la pérdida de calor a través de los soportes y los
árboles de los rodillos puede crear una corona del rodillo, que
también puede impedir una impresión de pegamento uniforme del
adhesivo 40. Por esta razón, los bloques de soporte de los rodillos
dosificadores 11-14 de adhesivo son preferiblemente
calentados para evitar gradientes de temperatura en la dirección
transversal a la máquina.
El primer rodillo 15 de estampado
preferiblemente tiene características de liberación en las
superficies de resalte y preferiblemente en las superficies
hundidas o cavidades entre ellas. Las características de liberación
y las propiedades del adhesivo 40 deberían ser cuidadosamente
equilibradas para proporcionar una combinación óptima de adhesión y
liberación. Una característica de liberación ilustrativa sería un
recubrimiento que permitiera a un adhesivo muy caliente (de forma
típica 149-177ºC [300-350ºF]) ser
transferido al primer rodillo 15 de estampado pero a su vez
permitiera que la banda estampada 60 recubierta con adhesivo fuera
liberada a la temperatura del primer rodillo 15 de estampado. Si la
característica de liberación favorece una adhesión demasiado baja,
el adhesivo no se transferirá desde el rodillo dosificador 14 de
adhesivo final al primer rodillo 15 de estampado. Sin embargo, si
la característica de liberación favorece una adhesión excesiva, la
banda recubierta 60 con adhesivo final no puede ser retirada de la
superficie del primer rodillo 15 de estampado sin que se desgarre o
estire la banda de material laminar 50.
En una realización ilustrativa, el primer
rodillo 15 de estampado se enfría internamente a una temperatura
que facilita la separación de la banda recubierta con adhesivo con
respecto al rodillo 15 de estampado. Para mejorar la transferencia
de adhesivo desde el rodillo aplicador 14 de adhesivo al rodillo 15
de estampado, la superficie del rodillo 15 de estampado entre la
estación 8 y la estación 4 debería calentarse con el calentador 21.
Entre los calentadores conocidos por el experto en la técnica se
incluyen los que producen calor por técnicas de radiación,
conducción, convección y combinaciones de los mismos. De forma
alternativa, estos resultados podrían ser conseguidos calentando el
rodillo 15 de estampado y después enfriando de forma selectiva la
banda estampada 60 recubierta con adhesivo entre la estación 6 y la
estación 8. Preferiblemente, la temperatura de la banda estampada
60 recubierta con adhesivo se enfría en la estación 8 a menos de
82ºC (180ºF), más preferiblemente a menos de 60ºC (140ºF) y con
máxima preferencia, a menos de 38ºC (100ºF). En suma, debería
existir un diferencial de temperatura entre el punto de recogida de
adhesivo 40 en la estación 4 y el punto de retirada de la banda
estampada 60 recubierta con adhesivo del primer rodillo 15 de
estampado en la estación 8. Preferiblemente, la temperatura
superficial del primer rodillo 15 de estampado en la estación 8 es
inferior a la temperatura superficial de primer rodillo 15 de
estampado en la estación 4.
El rodillo separador 18 ayuda a retirar la banda
estampada 60 recubierta con adhesivo del primer rodillo 15 de
estampado sin dañar la banda estampada 60 recubierta con adhesivo.
Dado que la banda estampada 60 recubierta con adhesivo está
adherida a la superficie del primer rodillo 15 de estampado, pueden
generarse fuerzas muy elevadas en el punto de retirada. Sin
pretender imponer ninguna teoría, se cree que el rodillo separador
18 localiza estas elevadas fuerzas a una distancia muy corta de la
banda estampada 60 recubierta con adhesivo, produciendo una menor
distorsión de la banda estampada 60 recubierta con adhesivo y un
mayor control del ángulo de retirada. El hecho de evitar la
distorsión de la banda estampada 60 recubierta con adhesivo es
esencial para proporcionar propiedades coherentes a la banda e
impedir que la banda estampada 60 recubierta con adhesivo presente
regiones que sean activadas de forma prematura para presentar las
propiedades adhesivas aplicadas.
La cantidad o el grado de engranaje entre el
primero y el segundo rodillos 15, 16 de estampado debería ser
cuidadosamente controlada para evitar dañar los rodillos o la banda
de material laminar 50. Las superficies exteriores del primero y
segundo rodillos 15, 16 de estampado son de forma típica
rectificadas hasta una tolerancia de desalineación TIR de 0,013 mm
(0,0005 pulgadas). El engranaje puede controlarse en la dirección de
la máquina con bloques de cuña de precisión. El engranaje del
primero y segundo rodillos 15, 16 de estampado determina el espesor
final de la banda estampada 60 recubierta con adhesivo (es decir, la
altura final de los estampados en relieve y el espesor de la
banda). El equipo debería también ser diseñado para mantener una
sincronización o un acoplamiento preciso entre el primero y el
segundo rodillos 15, 16 de estampado.
El uso de rodillos macho y hembra de estampado
coincidentes con formas de diseño complementarias puede soportar
totalmente una fina banda pelicular de material laminar 50 durante
la etapa de proceso de estampado en relieve y aplicación de
adhesivo para garantizar que las fuerzas se distribuyan
adecuadamente dentro de la banda de material laminar 50. El soporte
completo de la banda de material laminar 50, en contraposición a la
creación mediante termoconformado o conformado al vacío de una
banda de material laminar 50 con una estructura de soporte abierto
tal como una banda o tambor con orificios en donde la parte de la
banda de material laminar 50 deformada en los orificios o cavidades
no está soportada, se cree que permite un aumento de la velocidad de
transmisión de los esfuerzos a la banda de material laminar 50 sin
dañar la banda de material laminar 50 y permitiendo así una
velocidad de producción superior. La aplicación del adhesivo 40 a la
banda de material laminar 50 en el primer rodillo 15 de estampado
proporciona un acoplamiento preciso del adhesivo 40 sobre las partes
de la banda de material laminar 50 de las zonas de contacto del
primer rodillo 15 de estampado.
Un control preciso del adhesivo 40,
especialmente del espesor y de la uniformidad de la capa de adhesivo
aplicada al primer rodillo 15 de estampado, es un factor importante
para obtener un producto de alta calidad a alta velocidad.
Especialmente en el caso de niveles muy bajos de adición de adhesivo
40, variaciones incluso ligeras del espesor del adhesivo 40 durante
la transferencia entre rodillos pueden dar lugar a ausencias de
cobertura en el momento en que el adhesivo 40 es aplicado al primer
rodillo 15 de estampado. Simultáneamente, estas variaciones pueden
dar lugar a un exceso de adhesivo 40 en ciertas regiones del primer
rodillo 15 de estampado, que podrían contaminar las cavidades en el
primer rodillo 15 de estampado o causar una transferencia incompleta
de adhesivo 40 a la banda de material laminar 50 así como una
acumulación de adhesivo 40 en el primer rodillo 15 de
estampado.
Un diseño de estampado en relieve para el
primero y segundo rodillos 15, 16 de estampado en relieve, como se
muestra en las Figs. 4 y 5, configura un diseño 20 creado utilizando
un algoritmo descrito en mayor detalle en
US-09/288.736, titulada "Method of Seaming and
Expanding Amorphous Patterns", cuya descripción se incorpora
como referencia en la presente memoria. Las Figs. 4 y 5 no muestran
una costura en los bordes de los mosaicos 20 cuando se colocan en
estrecha proximidad. De forma análoga, si se juntaran los bordes
opuestos de un único diseño o mosaico, por ejemplo envolviendo el
diseño alrededor de una banda o rodillo, la costura tampoco sería
fácilmente discernible visualmente.
En la presente memoria, el término "amorfo"
se refiere a un diseño que no presenta una organización, regularidad
u orientación de elementos constituyentes fácilmente perceptible.
Esta definición del término "amorfo" está generalmente de
acuerdo con el significado habitual del término tal como demuestra
la correspondiente definición del Ninth New Collegiate
Dictionary de Webster. Como resultaría evidente para el experto
en la técnica, en un diseño amorfo, la orientación y la disposición
de un elemento con respecto a otro elemento vecino no presenta una
relación predecible con los siguientes elementos.
El término "disposición ordenada" en la
presente memoria se refiere a diseños de elementos constituyentes
que presentan una agrupación o disposición normal ordenada. Esta
definición del término "disposición ordenada" está de forma
análoga generalmente de acuerdo con el significado habitual del
término tal como demuestra la correspondiente definición del
Ninth New Collegiate Dictionary de Webster. En este diseño de
disposición ordenada, la orientación y la disposición de un
elemento con respecto al elemento vecino presenta una relación
predecible con los siguientes elementos.
El grado en el que hay presente orden en un
diseño de disposición de salientes tridimensionales está relacionado
directamente con el grado de capacidad de encajamiento que presente
la banda. Por ejemplo, en un diseño de disposición muy ordenada de
salientes huecos con forma y tamaño uniformes en una disposición
hexagonal muy densa, cada saliente es literalmente una repetición
de cualquier otro saliente. El encajamiento de regiones de este
tipo de banda, si no de hecho de toda la banda, puede conseguirse
desviando el alineamiento de la banda entre bandas o partes de
banda superpuestas en no más de una separación entre salientes en
cualquier dirección determinada. Grados de orden menores pueden
mostrar menor tendencia al encajamiento, aunque se cree que
cualquier grado de orden proporciona algún grado de capacidad de
encajamiento. Por tanto, un diseño amorfo y sin orden de salientes
presentaría el mayor grado posible de resistencia al
encajamiento.
Los materiales laminar tridimensionales que
tienen un diseño bidimensional de salientes tridimensionales que es
prácticamente de tipo amorfo parece que también presentan
"isomorfismo". En la presente memoria, el término
"isomorfismo" y el adjetivo "isomórfico" se refieren a una
uniformidad significativa de las propiedades geométricas y
estructurales en una determinada zona circunscrita siempre que esta
zona esté delineada dentro del diseño. Esta definición del término
"isomórfico" está generalmente de acuerdo con el significado
habitual del término como lo demuestra la correspondiente
definición del Ninth New Collegiate Dictionary de Webster. A
modo de ejemplo, un área prescrita que comprende un número
estadísticamente significativo de salientes con respecto al diseño
amorfo completo daría lugar estadísticamente a valores prácticamente
equivalentes para propiedades de banda tales como área de
salientes, densidad numérica de salientes, longitud total de paredes
de salientes, etc. Se considera que dicha correlación es deseable
con respecto a las propiedades físicas y estructurales de la banda
cuando se desea uniformidad a través de la superficie de la banda y,
especialmente, con respecto a las propiedades de la banda medidas
de forma perpendicular al plano de la banda tales como resiliencia
de los salientes, etc.
El uso de un diseño amorfo de salientes
tridimensionales tiene también otras ventajas. Por ejemplo, se ha
observado que los materiales laminares tridimensional conformados a
partir de un material que inicialmente es isótropo en el plano del
material se mantienen generalmente isótropos con respecto a las
propiedades físicas de la banda en las direcciones del plano del
material. En la presente memoria, el término "isotrópico" se
refiere a propiedades de una banda presentes en un grado
prácticamente igual en todas las direcciones dentro del plano del
material. Esta definición del término "isotrópico" está de
forma análoga generalmente de acuerdo con el significado habitual
del término tal como lo demuestra la correspondiente definición del
Ninth New Collegiate Dictionary de Webster. Sin imponer
ninguna teoría, se cree actualmente que esto se debe a la
disposición sin orden y sin orientación de los salientes
tridimensionales en el diseño amorfo. En cambio, los materiales en
forma de banda direccional que presentan propiedades de banda que
varían según la dirección de la banda presentarán de forma típica
dichas propiedades de modo similar siguiendo la introducción del
diseño amorfo sobre el material. A modo de ejemplo, una lámina de
material de este tipo podría presentar propiedades de tracción
prácticamente uniforme en cualquier dirección en el plano del
material si el material inicial fuera isótropo en cuanto a
propiedades de tracción.
Un diseño amorfo de este tipo en el sentido
físico se traduce en un número estadísticamente equivalente de
salientes por unidad de medida de longitud que se encuentran en una
línea trazada en cualquier dirección dada aparentemente a modo de
rayo desde cualquier punto dado del diseño. Otros parámetros
estadísticamente equivalentes podrían incluir el número de paredes
de salientes, el área promedia de los salientes, el espacio promedio
total existente entre los salientes, etc. Se cree que la
equivalencia estadística en términos de características geométricas
estructurales con respecto a las direcciones del plano de la banda
se traduce en equivalencia estadística en términos de propiedades
direccionales de la banda.
Si se revisa el concepto de disposición ordenada
para resaltar la distinción entre disposiciones ordenadas y diseños
amorfos, como una disposición ordenada por definición está
"ordenada" en el sentido físico, presentaría cierta
regularidad de tamaño, forma, separación y/u orientación de
salientes. Por tanto, una línea o un rayo trazado a partir de un
punto dado del diseño podría dar lugar a valores estadísticamente
diferentes en función de la dirección en la que se extienda el rayo
para parámetros tales como número de paredes de los salientes, área
promedio de los salientes, espacio promedio total entre los
salientes, etc. con una variación correspondiente en las propiedades
direccionales de la banda.
Dentro del diseño amorfo preferido, los
salientes serán preferiblemente no uniformes en cuanto a su tamaño,
forma, orientación con respecto a la banda y separación entre
centros de salientes adyacentes. Sin imponer ninguna teoría, se
cree que las diferencias en cuanto a separación entre centros de
salientes adyacentes desempeñan un papel importante en la reducción
de la probabilidad de que se produzca un encajamiento en el
escenario de encajamiento entre cara y dorso. Las diferencias en
cuanto a separación entre centros de salientes en el diseño dan
lugar en el sentido físico a que los espacios existentes entre los
salientes estén colocados en diferentes ubicaciones espaciales con
respecto a la banda en su totalidad. Por tanto, la probabilidad de
que se produzca una "coincidencia" entre las partes
superpuestas de una o más bandas en términos de ubicaciones de
salientes/espacios es bastante reducida. Además, la probabilidad de
que se produzca una "coincidencia" entre una pluralidad de
salientes/espacios adyacentes en bandas o partes de banda
superpuestas es incluso inferior debido a la naturaleza amorfa del
diseño de los salientes.
En un diseño completamente amorfo, como sería
preferido en la presente invención, la separación entre centros es
aleatoria, al menos en un intervalo de límites especificado por el
diseñador, de manera que haya igual probabilidad de que se produzca
el vecino más próximo a un saliente dado en una posición angular
dada en el plano de la banda. Otras características geométricas
físicas de la banda son también preferiblemente aleatorias, o al
menos no uniformes, dentro de las condiciones limitativas del
diseño, tales como el número de caras de los salientes, los ángulos
incluidos en cada saliente, el tamaño de los salientes, etc. Sin
embargo, aunque es posible, y en algunas circunstancias deseable,
que la separación entre salientes adyacentes no sea uniforme y/o
aleatoria, la selección de formas poligonales capaces de enclavarse
juntas permite una separación uniforme entre salientes adyacentes.
Esto resulta especialmente útil en algunas aplicaciones de los
materiales laminares tridimensionales resistentes al encajamiento de
la presente invención, tal como se indicará a continuación.
En la presente memoria, el término
"polígono" (y el adjetivo "poligonal") se refiere a una
figura geométrica bidimensional con tres o más caras, dado que un
polígono con una o dos caras definiría una línea. Por tanto, los
triángulos, cuadriláteros, pentágonos, hexágonos, etc. están
incluidos dentro del término "polígono", al igual que las
formas curvilíneas tales como círculos, elipses, etc. que tendrían
un número infinito de caras.
Cuando se describen propiedades de estructuras
bidimensionales de formas no uniformes, especialmente no circulares,
y una separación no uniforme, a menudo resulta útil utilizar
cantidades "promedio" y/o cantidades "equivalentes". Por
ejemplo, para identificar relaciones de distancia lineal entre
objetos en un diseño bidimensional en el que las separaciones están
basadas en centros o en una separación individual, puede ser útil
utilizar el término de separación "promedio" para identificar
la estructura resultante. Otras cantidades que podrían ser descritas
en términos de promedio incluirían la proporción de superficie
específica ocupada por objetos, el área del objeto, la
circunferencia del objeto, el diámetro del objeto, etc. Para otras
dimensiones que no sean la circunferencia del objeto y el diámetro
del objeto puede realizarse una aproximación para objetos que no
sean circulares construyendo un diámetro equivalente hipotético
como es frecuente en el contexto hidráulico.
Un diseño totalmente aleatorio de salientes
huecos tridimensionales en una banda nunca presentaría, en teoría,
un encajamiento dorso/cara dado que la forma y el alineamiento de
cada pirámide truncada serían únicos. Sin embargo, el diseño de un
diseño totalmente aleatorio de este tipo sería una propuesta
compleja y lenta, al igual que el método de fabricación de una
estructura conformadora adecuada. Según la presente invención, los
atributos de no encajamiento se pueden obtener diseñando patrones o
estructuras en donde la relación entre celdas o estructuras
adyacentes sea específica, al igual que el carácter geométrico
global de las celdas o estructuras, pero en donde el tamaño, forma
y orientación precisos de las celdas o estructuras sean no uniformes
y no repetitivos. El término "no repetitivo", en la presente
memoria, se refiere a diseños o estructuras en los que no está
presente una estructura o una forma idéntica en ninguna de las dos
ubicaciones dentro de una zona de interés definida. Aunque pueda
haber más de un saliente de un tamaño y forma dados dentro del
diseño o zona de interés, la presencia de otros salientes alrededor
de los mismos de tamaño y forma no uniformes elimina prácticamente
la posibilidad de que un grupo idéntico de salientes esté presente
en múltiples ubicaciones. Dicho de otro modo, el diseño de
salientes no es uniforme en el área de interés de manera que ninguna
agrupación de salientes dentro del diseño general será igual a
cualquier otra agrupación similar de salientes. La resistencia de
banda del material laminar tridimensional impedirá un encajamiento
significativo de cualquier región de material que rodee a un
determinado saliente, incluso en caso de que el saliente se
encuentre superpuesto sobre una única depresión de acoplamiento
dado que los salientes que rodean al único saliente de interés
diferirán en cuanto a tamaño, forma y separación resultante entre
centros con respecto a los que rodean a los demás salientes/
depresiones.
depresiones.
El profesor Davies de la Universidad de
Manchester ha estado estudiando membranas cerámicas celulares
porosas y, más especialmente, ha estado generando modelos
analíticos de tales membranas para permitir que el modelado
matemático simule escenarios reales. Este trabajo ha sido descrito
en mayor detalle en una publicación titulada "Porous cellular
ceramic membranes: a stochastic model to describe the structure of
an anodic oxide membrane", por J. Broughton y G. A. Davies,
publicado en el Journal of Membrane Science, vol. 106 (1995),
en las págs. 89-101, cuya descripción se ha
incorporado como referencia en la presente memoria. Otras técnicas
matemáticas de modelado relacionadas han sido descritas en mayor
detalle en "Computing the n-dimensional Delaunay
tessellation with application to Voronoi polytopes" por D. F.
Watson, publicado en The Computer Journal, vol. 24, n.º 2
(1981), en las págs. 167-172 y "Statistical Models
to Describe the Structure of Porous Ceramic Membranes", J. F. F.
Lim, X. Jia, R. Jafferali y G. A. Davies, publicado en Separation
Science and Technology, 28 (1-3) (1993), págs.
821-854, incorporadas ambas descripciones como
referencia en la presente memoria.
Como parte de este trabajo, el profesor Davies
desarrolló un diseño poligonal bidimensional basado en un mosaico
de Voronoi limitado de 2 espacios. En un método de este tipo,
haciendo de nuevo referencia a la publicación indicada
anteriormente, se colocan puntos de nucleación en ubicaciones
aleatorias en un plano limitado (predeterminado) que son iguales en
número al número de polígonos que se desea en el diseño acabado. Un
programa informático "aumenta" cada punto como un círculo de
forma simultánea y radial desde cada punto de nucleación a igual
velocidad. Dado que los frentes de aumento de puntos de nucleación
vecinos se encuentran, el aumento se detiene y se forma una línea
delimitadora. Cada una de estas líneas delimitadoras forma el borde
de un polígono con vértices formados por intersecciones de líneas
delimitadoras.
Aunque estos antecedentes teóricos son útiles
para comprender cómo se pueden generar tales diseños y las
propiedades de tales diseños, queda aún la cuestión de realizar las
repeticiones numéricas anteriores paso a paso para propagar los
puntos de nucleación hacia el exterior a través del campo de interés
hasta su conclusión. Por tanto, para llevar a cabo este proceso de
manera expeditiva, preferiblemente se elabora un programa
informático que realice estos cálculos con las condiciones
delimitadoras y los parámetros de entrada adecuados para
proporcionar la salida deseada.
La primera etapa para generar un diseño útil de
acuerdo con la presente invención es establecer las dimensiones del
diseño deseado. Por ejemplo, si se desea construir un diseño de 25,4
cm (10 pulgadas) de ancho y 25,4 cm (10 pulgadas) de largo, para
conformar de forma opcional un tambor o una banda así como una placa
se establece un sistema de coordenadas X-Y, siendo
la dimensión X máxima (x_{máx}) 25,4 cm (10 pulgadas) y la
dimensión Y máxima (y_{máx}) 25,4 cm (10 pulgadas) (o
viceversa).
Una vez especificado el sistema de coordenadas y
las dimensiones máximas, la siguiente etapa consiste en determinar
el número deseado de "puntos de nucleación" que se convertirán
en polígonos dentro de los límites definidos del diseño. Este
número es un número entero entre 0 e infinito y debería ser
seleccionado teniendo en cuenta el tamaño promedio y la separación
de los polígonos deseados en el diseño acabado. Los números mayores
corresponden a polígonos menores y viceversa. Un enfoque útil para
determinar el número adecuado de puntos de nucleación o polígonos
es calcular el número de polígonos de un tamaño y forma
artificiales, hipotéticos y uniformes que sería necesario para
llenar la estructura conformadora deseada. Como se muestra en la
Fig. 6, si este diseño artificial es una disposición ordenada de
hexágonos normales 30, siendo D la dimensión entre bordes y siendo
M la separación entre los hexágonos, entonces la densidad numérica
de hexágonos, N, es:
Se ha descubierto que cuando se utiliza esta
ecuación para calcular la densidad de nucleación para los diseños
amorfos generados como se describe en la presente memoria se
obtienen polígonos con un tamaño promedio muy próximo al tamaño de
los hexágonos hipotéticos (D). Una vez conocida la densidad de
nucleación, puede calcularse el número total de puntos de
nucleación que debe ser utilizado en el diseño multiplicando por el
área del diseño (516 cm^{2} (80 pulg^{2}) en el caso de este
ejemplo).
Para la siguiente etapa se necesita un generador
de números aleatorios. Puede utilizarse cualquier generador de
números aleatorios adecuado conocido por el experto en la técnica,
incluidos aquellos que requieren un "número semilla" o un
valor inicial determinado objetivamente, tal como el tiempo
cronológico. Muchos generadores de números aleatorios funcionan
proporcionando un número entre cero y uno (0-1) y la
discusión en adelante asume el uso de un generador de este tipo.
También se puede utilizar un generador con salida diferente si el
resultado se convierte a algún número entre cero y uno o se utilizan
los factores de conversión adecuados.
Se escribe un programa informático para ejecutar
el generador de números aleatorios durante el número de repeticiones
deseado para generar tantos números aleatorios como sea necesario
hasta obtener dos veces el número deseado de "puntos de
nucleación" calculado anteriormente. Según se generan los
números, se multiplican números alternativos por la dimensión
máxima X o la dimensión máxima Y para generar pares aleatorios de
coordenadas X e Y, teniendo todos ellos valores X entre cero y la
dimensión máxima X y valores Y entre cero y la dimensión máxima Y.
Estos valores son después almacenados como pares de coordenadas
(X,Y) en un número igual al número de "puntos de
nucleación".
En este punto la invención descrita en la
presente memoria difiere del algoritmo de generación de diseño
descrito en la anterior solicitud de McGuire y col. Considerando
que se desea que los bordes izquierdo y derecho del diseño se
"entrelacen", es decir, puedan ser teselados juntos, se agrega
un borde con una anchura B al lado derecho del cuadrado de 25,4 cm
(10 pulgadas) (ver Fig. 7). El tamaño de borde necesario depende de
la densidad de nucleación; cuanto mayor es la densidad de
nucleación, menor es el tamaño de borde que se necesita. Un método
adecuado para calcular la anchura de borde, B, es volver a hacer
referencia a la hipotética disposición ordenada hexagonal normal
descrita anteriormente y mostrada en la Fig. 6. En general, deberían
incorporarse al menos tres columnas de hexágonos hipotéticos al
borde para poder calcular la anchura de borde como:
Ahora, cualquier punto de nucleación P con
coordenadas (x,y) en el que x<B será copiado en el borde como
otro punto de nucleación, P', con nuevas coordenadas (x_{máx} +
x,y).
Si para generar un diseño resultante se utiliza
el método descrito en los párrafos anteriores, el diseño será
realmente aleatorio. Este diseño realmente aleatorio tendrá, por su
naturaleza, una gran distribución de tamaños y formas de polígonos
que puede ser no deseable en algunos casos. Para proporcionar un
cierto grado de control sobre el grado de aleatoriedad asociado con
la generación de ubicaciones de "punto de nucleación", se elige
un factor de control o "limitación" que en adelante se
menciona como \beta (beta). La restricción limita la proximidad
de ubicaciones de punto de nucleación vecinas mediante la
introducción de una distancia de exclusión, E, que representa la
distancia mínima entre dos puntos de nucleación adyacentes. La
distancia de exclusión E se calcula del siguiente modo:
donde \lambda (lambda) es la
densidad numérica de puntos (puntos por unidad de superficie) y
\beta es de 0 a
1.
Para implementar el control del "grado de
aleatoriedad", se coloca el primer punto de nucleación como se ha
descrito anteriormente. A continuación se selecciona \beta y se
calcula E mediante la ecuación anterior. Cabe destacar que \beta,
y, por consiguiente E, se mantienen constantes durante la colocación
de puntos de nucleación. Para cada coordenada de punto de
nucleación (x,y) generadas se calcula la distancia desde este punto
a todos los demás puntos de nucleación ya colocados. Si esta
distancia es menor que E para cualquier punto, las coordenadas
(x,y) recién generadas son eliminadas y se genera otro nuevo
conjunto. Esto proceso se repite hasta haber colocado
satisfactoriamente todos los puntos N. Cabe destacar que en el
algoritmo de teselado útil de acuerdo con la presente invención, en
todos los puntos (x,y) en los que x<B, deben comprobarse tanto
el punto original P como el punto copiado P' con respecto a todos
los demás puntos. Si P o P' están más próximos a cualquier otro
punto que E, entonces se eliminan P y P' y se genera un nuevo
conjunto de coordenadas aleatorias (x,y).
Si \beta=0, entonces la distancia de exclusión
es cero y el diseño será verdaderamente aleatorio. Si \beta=1, la
distancia de exclusión es igual a la distancia vecina más próxima
para una disposición ordenada empaquetada en forma hexagonal. El
hecho de seleccionar \beta entre 0 y 1 permite controlar el
"grado de aleatoriedad" entre estos dos extremos.
Para hacer que el diseño sea una mosaico en
donde los bordes izquierdo y derecho cubran adecuadamente y los
bordes superior e inferior cubran adecuadamente, deberán utilizarse
bordes en ambas direcciones X e Y.
Una vez calculado todo el conjunto de puntos de
nucleación, se realiza una triangulación de Delaunay como etapa
precursora antes de generar el diseño poligonal acabado. El uso de
una triangulación de Delaunay en este proceso constituye una
alternativa más sencilla pero matemáticamente equivalente a
"aumentar" de forma repetitiva los polígonos de los puntos de
nucleación simultáneamente como círculos, como se ha descrito en el
modelo teórico anterior. La razón de realizar la triangulación es
para generar conjuntos de tres puntos de nucleación que conforman
triángulos, de tal manera que un círculo construido para que pase a
través de esos tres puntos no incluirá ningún otro punto de
nucleación dentro del círculo. Para realizar la triangulación de
Delaunay se elabora un programa informático que realice todas las
posibles combinaciones de tres puntos de nucleación, asignándose a
cada punto de nucleación un único número (entero) simplemente con
fines de identificación. El radio y las coordenadas del punto
central se calculan para un círculo que pasa a través de cada
conjunto de tres puntos organizados en forma de triángulo. Las
ubicaciones de coordenadas de cada punto de nucleación no
utilizadas para definir el triángulo en cuestión son después
comparadas con las coordenadas del círculo (radio y punto central)
para determinar si alguno de los demás puntos de nucleación cae
dentro del círculo de los tres puntos de interés. Si el círculo
construido para aquellos tres puntos supera el ensayo (ningún otro
punto de nucleación cae dentro del círculo), entonces se guardan los
números de punto triple, sus coordenadas X e Y, el radio del
círculo y las coordenadas X e Y del centro del círculo. Si el
círculo construido para esos tres puntos de nucleación no pasa la
prueba, no se almacena ningún resultado y el cálculo avanza al
siguiente conjunto de tres puntos.
Una vez completada la triangulación de Delaunay,
se realiza un mosaico de Voronoi de dos espacios para generar los
polígonos finales. Para realizar el mosaico, cada punto de
nucleación almacenado como un vértice de un triángulo de Delaunay
forma el centro de un polígono. A continuación, se construye el
contorno de los polígonos conectando secuencialmente los puntos
centrales de los círculos circunscritos de cada uno de los
triángulos de Delaunay que incluye este vértice, en el sentido de
las agujas del reloj y de forma secuencial. El salvar estos puntos
centrales en orden repetitivo en el sentido de las agujas del reloj
permite almacenar las coordenadas de los vértices de cada polígono
de manera secuencial en el campo de puntos de nucleación. Al generar
los polígonos se realiza una comparación tal que se omite del
cálculo cualquier vértice de triángulo que se encuentre en los
límites del diseño puesto que no definirán un polígono completo.
Si, para facilitar el teselado de múltiples
copias del mismo diseño juntas, se desea formar un diseño mayor,
los polígonos generados como resultado de puntos de nucleación
copiados en el borde computacional pueden ser retenidos como parte
del diseño y solapados con polígonos idénticos en un diseño
adyacente para ayudar a igualar la separación y el acoplamiento de
los polígonos. De forma alternativa, como se muestra en las Figs. 4
y 5, los polígonos generados como resultado de puntos de nucleación
copiados en el borde computacional pueden ser eliminados después de
realizar la triangulación y la teselación de manera que los diseños
adyacentes puedan ser situados adyacentes con una separación de
polígono adecuada.
Una vez generado el diseño final de formas
bidimensionales de polígonos entrelazados, dicha red de formas
entrelazadas se utiliza según la presente invención como diseño para
una superficie de banda de una banda de material el la que el
diseño define las formas de las base de los salientes huecos
tridimensionales conformados a partir de la banda inicialmente
plana de material inicial. Para realizar esta formación de salientes
a partir de una banda inicialmente plana de material inicial, se
crea una estructura conformadora adecuada que comprende un negativo
de la estructura tridimensional final deseada al que se adapta el
material inicial ejerciendo fuerzas adecuadas suficientes para
deformar permanentemente el material inicial.
A partir del archivo de datos completado de
coordenadas de vértices de polígonos, se puede elaborar una salida
física tal como un dibujo de líneas del diseño final de polígonos.
Este diseño puede utilizarse de forma convencional como diseño de
entrada para un proceso de grabado con ácido de tamiz metálico para
formar una estructura conformadora tridimensional. Si se desea una
separación mayor entre los polígonos, se puede elaborar un programa
informático que añada una o más líneas paralelas a cada lado de
polígono para aumentar su anchura (y así reducir el tamaño de los
polígonos en una cantidad correspondiente).
Se pasó una película transparente con un grosor
de 5 gauge, fabricada por Tredegar® Inc., a través de un controlador
de tensión hasta una línea de contacto conformadora que comprende
dos rodillos de 30,5 cm (12 pulgadas) de diámetro con diseños macho
y hembra de 0,38 a 0,51 mm (de 0,015 a 0,020 pulgadas) de estampado
acoplados sobre los mismos. Los rodillos se engranaron entre 0,20 y
0,31 mm (de 0,008 a 0,012 pulgadas) dando lugar a una deformación
permanente de 0,076 a 0,102 mm (de 0,003 a 0,004 pulgadas) en la
película.
A continuación se extrajo la película estampada
de la línea de contacto conformadora manteniendo al mismo tiempo el
contacto y el acoplamiento con el rodillo macho a medida que el
rodillo macho giraba hacia la línea de contacto de transferencia de
pegamento. La línea de contacto de transferencia de pegamento era un
segundo rodillo hembra que tenía un recubrimiento de liberación de
FEP de 0,013 mm (0,0005 pulgadas) y un diseño estampado acoplado
además de un engranaje de 0,13 mm (0,005 pulgadas) con el rodillo
macho con diseño. El segundo rodillo hembra tenía una distribución
homogénea de 1,5 a 2,5 g/m^{2} de adhesivo de fusión en caliente
de copolímero de bloques estirenado. Los tres rodillos se
calentaron a 110ºF (43ºC).
\newpage
El sustrato combinado de película/pegamento fue
después presionado con un rodillo presionador recubierto con
caucho, durómetro 85A, de 10 cm (4 pulgadas) de diámetro cargado
neumáticamente a una anchura de línea de contacto de un cuarto. La
película avanzó hasta un rodillo de eliminación mediante frotamiento
de 5 cm (2 pulgadas) de diámetro, recubierto con caucho, durómetro
85A, a una distancia de 0,16 cm (1/16 pulgadas) del rodillo hembra
y que se movía un 1-10% más rápido que el rodillo
hembra. El producto final retirado fue después pasado a través de
un sistema de S-wrap de enfriado, un rodillo
flotante para controlar la tensión y después enrollado de nuevo
sobre un sistema de núcleo.
Claims (9)
1. Un proceso de estampado en relieve y
aplicación de adhesivo a alta velocidad, con las etapas de proceso
de:
- (a)
- suministrar un primer rodillo (15) de estampado que tiene un primer diseño de estampado en relieve dispuesto sobre el mismo, en donde dicho primer rodillo (15) de estampado engrana con un segundo rodillo (16) de estampado, teniendo dicho segundo rodillo (16) de estampado un segundo diseño de estampado en relieve dispuesto sobre el mismo, siendo dicho primer diseño de estampado en relieve y dicho segundo diseño de estampado en relieve complementarios;
- (b)
- aplicar un adhesivo (40) a dicho primer rodillo de estampado;
- (c)
- poner primero en contacto una banda de material laminar (50) con sólo dicho primer rodillo (15) de estampado después de la etapa (b), en donde dicho adhesivo (40) forma un diseño adhesivo sobre dicha banda de material laminar (55) acoplado a dicho primer diseño de estampado en relieve de dicho primer rodillo de estampado; y,
- (d)
- pasar dicha banda de material laminar (55) entre dicho primer rodillo (15) de estampado y dicho segundo rodillo (16) de estampado, en donde dicho primer rodillo (15) de estampado y dicho segundo rodillo (16) de estampado estampan dicha banda (60) con dicho diseño de estampado complementario.
2. El proceso de la reivindicación 1, que además
comprende las etapas de:
- (e)
- antes de la etapa (b), aplicar dicho adhesivo (40) a un rodillo (11) que gira a una velocidad tangencial inicial;
- (f)
- acelerar dicho adhesivo a través de una serie de espacios dosificadores entre una pluralidad de rodillos (11 a 14) de adhesivo adyacentes;
- (g)
- aplicar dicho adhesivo a un rodillo aplicador (14) de adhesivo que gira a una velocidad tangencial de la línea que es superior a dicha velocidad tangencial inicial; y,
- (h)
- transferir dicho adhesivo desde dicho rodillo aplicador (14) de adhesivo a dicho primer rodillo (15) de estampado.
3. El proceso de la reivindicación 1 o la
reivindicación 2, que además comprende la etapa de:
- (i)
- eliminar dicha banda de material laminar (60) de dicho primer rodillo (15) de estampado.
4. El proceso según la reivindicación 3, que
además se caracteriza por que la temperatura de dicho primer
rodillo (15) de estampado en la etapa (i) es inferior a la
temperatura de dicho primer rodillo de estampado en la etapa
(b).
5. El proceso según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, que además comprende la etapa de:
- (j)
- enfriar dicha banda de material laminar (60).
6. El proceso según la reivindicación 5, en
donde dicha banda de material laminar (60) se enfría enfriando al
menos una parte de dicho primer rodillo (15) de estampado.
7. El proceso según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, que además se caracteriza por que
dicho primer rodillo (15) de estampado se enfría internamente.
8. El proceso según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7, en donde dicho primer rodillo (15) de
estampado comprende una superficie exterior circunferencial y en
donde dicha superficie exterior se calienta antes de la etapa
(b).
9. El proceso según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 8, que además se caracteriza por que al
menos una parte de dicho primer rodillo (15) de estampado se
calienta antes de la etapa (b).
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