ES2946609T3

ES2946609T3 - Aparato y procedimiento de fabricación de una estructura compuesta elástica para un producto sanitario absorbente

Info

Publication number: ES2946609T3
Application number: ES19219002T
Authority: ES
Inventors: Robert E Andrews; David E Schuette; Jeffrey W Fritz; M Lafferty Justin
Original assignee: Joa Curt G Inc
Current assignee: Joa Curt G Inc
Priority date: 2019-01-07
Filing date: 2019-12-20
Publication date: 2023-07-21
Anticipated expiration: 2039-12-20
Also published as: CA3066124A1; US20240252362A1; US20200214901A1; EP3677231B1; US11925538B2; EP3677231A1

Abstract

Un aparato y método para fabricar una estructura compuesta elástica para un producto sanitario absorbente incluye una unidad de unión configurada para unir una primera capa de red a una segunda capa de red a través de un patrón de unión que incluye al menos una línea de unión que tiene al menos un par de uniones adyacentes. La unidad de unión asegura un hilo elástico dentro de un pasaje definido por al menos un par de uniones adyacentes. El paso tiene un área de sección transversal menor que el área de sección transversal del hilo elástico en un estado no tensado. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Aparato y procedimiento de fabricación de una estructura compuesta elástica para un producto sanitario absorbente REFERENCIA CRUZADA A SOLICITUDES RELACIONADAS

La presente invención reivindica la prioridad de la solicitud de patente provisional de EE. UU. con n° de serie 62/789.058 depositada el 7 de enero de 2019.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Las realizaciones de la invención se refieren, en general, a productos sanitarios absorbentes y, más en particular, a un aparato y procedimiento mejorado para fabricar una estructura compuesta elástica para su uso en un producto sanitario absorbente que minimiza o elimina el uso de adhesivos consumibles tales como pegamento.

Los productos sanitarios absorbentes, tales como pañales desechables, están equipados típicamente con estructuras compuestas elásticas que incluyen uno o más hilos elásticos. Estas estructuras compuestas elásticas están colocadas en diversas ubicaciones del producto, incluidas la cinta elástica para la cintura, las regiones de entrepierna y en la totalidad o en porciones de los paneles delantero o trasero del producto. Durante el procedimiento de fabricación típico de una estructura compuesta elástica, los hilos elásticos se mantienen en un estado tensado y se utiliza un adhesivo para fijar los hilos elásticos entre las dos capas enfrentadas de materiales o bandas no tejidos. Posteriormente se libera la tensión de los hilos elásticos, provocando que el material de la banda se arrugue o pliegue en las zonas que contienen los hilos elásticos adheridos.

El uso de adhesivos para unir los hilos elásticos dentro de las estructuras compuestas elásticas presenta una serie de desventajas tanto en el producto final como en el procedimiento de fabricación, incluidos los costes asociados al material consumible y las propiedades táctiles no deseadas del producto final (por ejemplo, rigidez). Aunque se han propuesto técnicas de soldadura térmica o ultrasónica como alternativas para unir hilos elásticos dentro de una estructura compuesta elástica, el movimiento o desplazamiento de los hilos elásticos entre o fuera de las muescas en el yunque durante el procedimiento de fabricación puede dar como resultado que un hilo elástico dado se rompa o se desancle en una o más porciones de su longitud.

El documento US 2012/0095429 divulga, por ejemplo, procedimientos para fabricar pañales superponiendo láminas entre sí con miembros elásticos entre las mismas, donde un adhesivo para la formación de partes de fijación de extremo y partes de fijación de lado de conjunto absorbente se aplica intermitentemente a las láminas continuas por medio de un aplicador de adhesivo antes de que las láminas continuas se superpongan. El documento US 2018/0093444 A1 divulga un aparato para fabricar un material no tejido elástico que incluye un primer módulo de unión y un segundo módulo de unión que puede colocarse muy cerca del primer módulo de unión y el documento EP 3092997 A1 divulga otro procedimiento para fabricar productos sanitarios absorbentes.

Por consiguiente, existe la necesidad de un aparato y un procedimiento mejorados para fabricar una estructura compuesta elástica de un producto sanitario absorbente que reduzca la rotura del hilo y mejore la fiabilidad de las uniones que anclan hilos elásticos en posición dentro de una estructura compuesta elástica. Además, sería deseable que dicho aparato y procedimiento eliminara o minimizara el uso de adhesivos consumibles para fijar los hilos elásticos a las capas de banda enfrentadas.

Este objeto se logra mediante un aparato para fabricar una estructura compuesta elástica para un producto sanitario absorbente con las características de la reivindicación 1, un procedimiento para fabricar una estructura compuesta elástica para un producto sanitario absorbente con las características de la reivindicación 5 y una estructura compuesta elástica con las características de la reivindicación 9. Desarrollos ventajosos de la presente invención también son objeto de las reivindicaciones dependientes.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

Según un aspecto de la invención, un aparato para fabricar una estructura compuesta elástica incluye al menos un medio para transportar una primera capa de banda y una segunda capa de banda en una dirección de máquina y al menos un medio para transportar un hilo elástico en la dirección de máquina en un estado tensado. El aparato también incluye una unidad de unión configurada para unir la primera capa de banda a la segunda capa de banda a través de un patrón de unión que comprende al menos una línea de unión que tiene al menos un par de uniones adyacentes y anclar el hilo elástico dentro de un paso definido por el al menos un par de uniones adyacentes, teniendo el paso un área de sección transversal más pequeña que un área de sección transversal del hilo elástico en un estado no tensado.

Según otro aspecto de la invención, un procedimiento de fabricación de una estructura compuesta elástica incluye colocar al menos un hilo elástico tensado entre una primera capa de banda y una segunda capa de banda y unir la primera capa de banda a la segunda capa de banda a través de un patrón de unión que comprende al menos una línea de unión que tiene al menos un par de uniones adyacentes. El procedimiento también incluye anclar el al menos un hilo elástico dentro de un paso formado entre la primera capa de banda, la segunda capa de banda y los bordes enfrentados del al menos un par de uniones adyacentes, donde el paso tiene un área de sección transversal que es más pequeña que un área de sección transversal del al menos un hilo elástico en un estado no tensado.

De acuerdo con otro aspecto de la invención, una estructura compuesta elástica incluye una primera capa de banda, una segunda capa de banda acoplada a la primera capa de banda mediante un patrón de unión que comprende al menos una línea de unión que tiene al menos un par de uniones adyacentes, y al menos un hilo elástico que se extiende a través de un paso definido por los bordes enfrentados del al menos un par de uniones adyacentes. El paso tiene un área de sección transversal que es menor que un área de sección transversal del al menos un hilo elástico en un estado no tensado.

Estas y otras ventajas y características se entenderán más fácilmente a partir de la siguiente descripción detallada de realizaciones preferidas de la invención que se proporciona en relación con los dibujos adjuntos.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Los dibujos ilustran realizaciones actualmente contempladas para llevar a cabo la invención.

En los dibujos:

La FIG. 1 es una vista en perspectiva esquemática de una porción de una línea de fabricación para fabricar una estructura compuesta elástica.

La FIG. 2 es una vista en perspectiva esquemática de una porción de la línea de fabricación ilustrada en la FIG.

1.

La FIG. 3 es una vista en sección transversal de una porción de una unidad de unión que se puede utilizar con la línea de fabricación de la FIG. 1, según una realización de la invención.

La FIG. 4A es una vista en sección transversal de una porción de una estructura compuesta elástica fabricada usando la unidad de unión de la FIG. 3 en el estado no tensado relajado, según una realización de la invención. La FIG. 4B es una vista en sección transversal de una porción de una estructura compuesta elástica fabricada usando la unidad de unión de la FIG. 3 en el estado no tensado relajado, según otra realización de la invención. La FIG. 5 es una vista en sección transversal de una hebra elástica ejemplar de la estructura compuesta elástica de la FIG. 4 en su estado relajado o no tensado.

La FIG. 6 es una vista en sección transversal de una porción de una unidad de unión que se puede utilizar con la línea de fabricación de la FIG. 1, según otra realización de la invención.

La FIG. 7 es una vista en sección transversal de una porción de una unidad de unión que se puede utilizar con la línea de fabricación de la FIG. 1, según otra realización de la invención.

La FIG. 8 es una vista en sección transversal de una porción de una unidad de unión que se puede utilizar con la línea de fabricación de la FIG. 1, según otra realización de la invención.

La FIG. 9 es una vista en sección transversal de una porción de una unidad de unión que se puede utilizar con la línea de fabricación de la FIG. 1, según otra realización de la invención.

La FIG. 10 es una vista en sección transversal de una porción de una unidad de unión que se puede utilizar con la línea de fabricación de la FIG. 1, según otra realización de la invención.

La FIG. 11A es una vista en sección transversal de una porción de una unidad de unión utilizable con la línea de fabricación de la FIG. 1, según otra realización de la invención.

La FIG. 11B es una vista en sección transversal de una porción de una estructura compuesta elástica fabricada usando la unidad de unión de la FIG. 11A en su estado relajado o no tensado.

La FIG. 12 es una vista frontal de un yunque giratorio que se puede utilizar con la línea de fabricación de la FIG.

1, según una realización de la invención.

La FIG. 12A es una vista detallada de una porción del yunque giratorio de la FIG. 12.

La FIG. 13 es una vista superior de una porción de una estructura compuesta elástica que se muestra en un estado alargado o tensado, según una realización de la invención.

La FIG. 13A es una vista detallada de una porción de la estructura compuesta elástica de la FIG. 13 se muestra en su estado alargado o tensado.

La FIG. 14 es una vista en sección transversal de un hilo elástico multifilamento que se puede utilizar para fabricar la estructura compuesta elástico de la FIG. 13.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

Las realizaciones de la presente invención proporcionan un procedimiento y aparato para fabricar una estructura compuesta elástica que puede utilizarse en un producto sanitario absorbente tal como, por ejemplo, un pañal, un pantalón desechable para adultos o un producto de higiene femenina.

Durante la fabricación de productos sanitarios absorbentes, a menudo es deseable fijar hilos elásticos entre capas enfrentadas de material no tejido para formar regiones contorneadas o elásticas dentro del producto. Dichos productos se fabrican típicamente en una línea de ensamblaje o fabricación en la que el producto se mueve sustancialmente de forma continua y longitudinal en lo que se denomina la "dirección de máquina".

A continuación, en referencia a la FIG. 1, una porción de una línea de fabricación ejemplar 10 se ilustra según una realización de la invención. Como se muestra, una primera capa de banda 12 se alimenta en la dirección de máquina 14. Una segunda capa de banda 16 se alimenta de manera similar en la dirección de máquina 14. La primera capa de banda 12 y la segunda capa de banda 16 son materiales capaces de fusionarse entre sí tras la aplicación de una energía aplicada que hace que una o ambas bandas 12, 16 se ablanden o fundan y se unan entre sí. La primera y segunda capas de banda 12, 16 pueden ser el mismo tipo de material o diferentes materiales según realizaciones alternativas. Como ejemplos no limitativos, la primera y segunda capas de banda 12, 16 pueden incluir materiales no tejidos, materiales tejidos, películas, espumas y/o compuestos o laminados de cualquiera de estos tipos de materiales.

Se coloca una serie de hilos elásticos individuales 18 entre la primera y la segunda capa de banda 12, 16. Las hilos elásticos 18 se desplazan en la dirección de máquina 14 bajo tensión desde un ensamblado de portabobinas (no mostrado) o dispositivo similar. Los hilos elásticos 18 pueden estar compuestos por cualquier material elástico adecuado que incluye, por ejemplo, láminas, hebras o cintas de elastómeros termoplásticos, caucho natural o sintético o licra, como ejemplos no limitativos. Cada hilo elástico 18 puede proporcionarse en forma de una hebra elastomérica individual o ser un producto multifilamento fabricado que incluye muchos filamentos elastoméricos individuales unidos entre sí, tal como mediante un procedimiento de fabricación de hilado en seco, para formar un único hilo elástico aglutinado 18. Cada hilo elástico 18 puede estar en el intervalo de 200-1500 decitex (dTex) aproximadamente, en realizaciones no limitativas. En una realización en la que un hilo elástico 18 es un producto multifilamento, el hilo elástico 18 puede tener un decitex total de 400 dTex, en una realización ejemplar y no limitativa, donde los filamentos elastoméricos individuales del hilo elástico 18 tienen individualmente un decitex del diez por ciento o menos del valor total de 400 dTex. Como solo unos pocos ejemplos, un hilo multifilamento con un decitex de 680 y más puede incluir 55 filamentos elastoméricos individuales, mientras que un hilo multifilamento con un decitex inferior a 680 puede incluir 47 filamentos elastoméricos individuales.

Los hilos elásticos 18 pueden tener cualquier forma transversal adecuada que facilite la formación de una estructura compuesta elástica que tenga la elasticidad, la estética visual y la capacidad de fabricación deseadas. Como ejemplos no limitativos, los hilos elásticos 18 pueden tener una forma transversal que sea redonda, rectangular, cuadrada o irregular, como puede ser el caso cuando cada hilo elástico 18 es un producto multifilamento (como se ilustra en detalle en la FIG. 14).

Si bien la primera capa de banda 12 y la segunda capa de banda 16 se representan en la FIG. 1 y se describen en esta solicitud como componentes físicamente separados, se contempla que realizaciones alternativas puedan utilizar una estructura de banda unitaria que se pliegue para capturar los hilos elásticos 18 entre las capas superior e inferior de la estructura de banda unitaria. En tal realización, la porción de la estructura unitaria colocada debajo de los hilos elásticos 18 se denominaría la primera capa de banda 12 y la porción de la estructura unitaria colocada encima de los hilos elásticos 18 se denominaría la segunda capa de banda 16.

La línea de fabricación 10 incluye uno o más rodillos guía 20 que se emplean para transportar, colocar con precisión y (opcionalmente) tensar los hilos elásticos 18 a medida que se desplaza en la dirección de máquina 14. En algunas realizaciones, la línea de fabricación 10 puede incluir uno o más dispositivos opcionales de supervisión de tensión 24 (que se muestran parcialmente ocultos) colocados a lo largo de la trayectoria de desplazamiento de los hilos elásticos 18. En una realización de este tipo, la retroalimentación de los dispositivos de supervisión de tensión 24 se puede utilizar para controlar la tensión (es decir, el alargamiento) de los hilos elásticos 18 a medida que se desplazan en la dirección de máquina 14.

Como se muestra con más detalle en la FIG. 2, cada hilo elástico respectivo 18 se coloca dentro de una sección de guiado respectiva 26 de los rodillos guía 20. Al hacerlo, se mantiene la separación entre los hilos elásticos adyacentes 18. En la realización ilustrada, la sección de guiado 26 incluye muescas que ayudan en la alineación y guiado de los hilos elásticos 18. Las muescas pueden tener forma de V como se muestra, tener geometrías curvas u otras geometrías alternativas, o pueden omitirse por completo en realizaciones alternativas.

Los rodillos guía 20 operan para posicionar y tensar con precisión los hilos elásticos individuales 18 a medida que se desplazan hacia un rodillo de guía de hebra 36 que está posicionado aguas arriba de la unidad de unión 38, que se denomina en lo sucesivo en el presente documento aparato de unión ultrasónica 38. La línea de fabricación 10 también incluye una o más estructuras que están configuradas para transportar e guiar la primera y segunda capas de banda 12, 16 en la dirección de máquina 14. En la realización ilustrada, estas estructuras guía incluyen un rodillo superior 40 y un rodillo inferior 42 situados para guiar la primera capa de banda 12 y la segunda capa de banda 16, respectivamente, hacia el aparato de unión ultrasónica 38.

El aparato de unión ultrasónica 38 puede ser un sistema giratorio de soldadura ultrasónica o un sistema de soldadura ultrasónica con cuchillas en realizaciones alternativas. En la realización ilustrada, el aparato de unión ultrasónica 38 es un sistema giratorio de soldadura ultrasónica que incluye un yunque giratorio 44 y una bocina 46 que actúan conjuntamente para unir la primera capa de banda 12 a la segunda capa de banda 16. Los hilos elásticos 18 se fijan o anclan en posición con respecto a la primera y segunda capas de banda 12, 16 como se describe en detalle más adelante. El aparato de unión ultrasónica 38 también incluye uno o más bastidores 48 que sostienen y/o alojan un motor (no mostrado) que acciona la bocina 46, una unidad de control de vibración (no mostrada), que hace que la bocina 46 vibre, y un segundo motor (no mostrado) que acciona el yunque 44. La bocina 46 y el yunque 44 están situados en una relación espaciada entre sí para facilitar la unión ultrasónica de la primera y segunda capas de banda 12, 16 entre sí mientras los hilos elásticos 18 se mantienen en tensión en el espacio entre la bocina 46 y el yunque 44. Mientras que la bocina 46 se ilustra como una bocina giratoria en la FIG. 1, puede usarse una bocina estacionaria en realizaciones alternativas.

La cara 50 del yunque 44 incluye una disposición de salientes y muescas que facilitan la fijación de los hilos elásticos combinados 34 en posición con respecto a la primera y segunda capas de banda 12, 16. Realizaciones ejemplares de esta disposición de salientes y muescas se describe en detalle posteriormente con respecto a las FIG.

3-11. En una realización no limitativa, la cara 52 de la bocina 46 tiene un contorno de superficie liso o sustancialmente liso. En realizaciones alternativas, la cara 52 puede incluir una disposición de salientes y/o muescas que se acoplan o alinean con el patrón de superficie del yunque 44 para facilitar adicionalmente la unión de la primera y segunda capas de banda 12, 16 entre sí y fijar los hilos elásticos 18 en posición con respecto a la primera y segunda capas de banda 12, 16.

Si bien las realizaciones de la invención se describen con respecto a un ensamblado de unión ultrasónica y una técnica de unión ultrasónica, se contempla que las técnicas descritas en esta solicitud pueden extenderse a cualquier otra técnica de unión térmica o a presión conocida.

La FIG. 2 es una vista de una porción de la línea de fabricación 10 corriente arriba del aparato de unión ultrasónica 38 mirando hacia la dirección de máquina 14. Como se muestra, los hilos elásticos 18 se alimentan hacia afuera desde las respectivas secciones guía 26 en los rodillos guía 20 y hacia el rodillo guía de hebra 36. En la realización, el rodillo guía de hebra 36 incluye un conjunto de muescas 54 que ayudan a alinear y guiar los hilos elásticos a medida que se reciben entre la bocina 46 y el yunque 44. Estas muescas 54 pueden estar espaciadas uniformemente a través de todo el rodillo guía de hebra 36 de la manera mostrada o pueden abarcar solamente una porción del mismo en una realización alternativa. En aun otras realizaciones, las muescas 54 pueden colocarse a intervalos desiguales a lo largo de la longitud del rodillo guía de hebra 36 dependiendo de las especificaciones de diseño y la colocación y separación deseadas de los hilos elásticos 18 en la estructura compuesta elástica resultante.

A continuación, en referencia a la FIG. 3, se proporciona una vista en sección transversal de una porción del yunque 44 y la bocina 46 según una realización de la invención. Como se muestra, la cara 50 del yunque 44 incluye una línea de soldadura 68 que se define por al menos una muesca 200, que se coloca entre un par de salientes correspondientes 202, 204. Aunque solo se ilustra una instancia de una muesca 200 y el par de salientes correspondientes 202, 204 en la FIG. 3, se contempla que cada línea de soldadura 68 en el yunque 44 puede incluir alternativamente múltiples muescas 200, con cada muesca 200 dispuesta de manera similar entre un par correspondiente de salientes 202, 204. En la realización mostrada, la muesca 200 tiene una geometría en forma de u definida por una superficie inferior 206 y superficies enfrentadas 208, 210 de los salientes 202, 204. Una o más de las superficies 206, 208, 210 pueden ser planas, como se muestra, o curvadas en realizaciones alternativas.

Durante el procedimiento de fabricación, la primera y la segunda capas de banda 12, 16 se colocan entre la cara 50 del yunque 44 y la cara 52 de la bocina 46. Un hilo elástico 18 se coloca entre la primera y la segunda capas de banda 12, 16 en un estado tensado y alineado por encima de la muesca 200. Como se muestra en las FIG. 4A y 4B y con referencia continuada a la FIG. 3, la primera y la segunda capas de banda 12, 16 están unidas entre sí por un par de uniones 100, 101 en ubicaciones correspondientes a las superficies planas 212, 214 de los salientes respectivos 202, 204. Así, las uniones 100, 101 tienen cada una un ancho que corresponde al ancho de las superficies planas 212, 214. Dependiendo de los parámetros de funcionamiento del aparato de unión ultrasónica 38 y/o de la geometría y configuración de las muescas y salientes en el yunque y/o la bocina, el par resultante de uniones adyacentes 100, 101 puede ser uniones discontinuas discretas 100, 101 como se muestra en la FIG. 4A, o parte de una unión de fusión continua 103 que fusiona las capas de banda enfrentadas 12, 15 en los puntos de unión 100, 101 y que fusiona una o ambas capas de banda enfrentadas 12, 16 al hilos elástico 18, como se muestra en la FIG. 4B. La operación de unión crea una estructura compuesta elástica fabricada 86 como se muestra en la FIG. 13.

Cuando a la estructura compuesta elástica fabricada 86 que se muestra en la FIG. 13 se le permite relajarse, cada hilo elástico 18 intentará hincharse o expandirse para volver a su estado no tensado o relajado dentro del paso 104. El paso 104 tiene un área de sección transversal 217 que está dictada por el área de sección transversal 216 de la muesca 200 en el yunque 44. Por lo tanto, el área de sección transversal 217 del paso 104 es igual o sustancialmente igual al área de sección transversal 216 de la muesca 200. La muesca 200 está dimensionada para tener un área de sección transversal 216 que es menor que el área de sección transversal 218 del hilo elástico 18 en su estado no tensado o relajado, que se ilustra en la FIG. 5. A medida que el hilo elástico 18 se expande, queda anclado o atrapado en el paso 104 formado entre la superficie orientada hacia arriba 106 de la primera capa de banda 12, la superficie orientada hacia abajo 108 de la segunda capa de banda 16, y los bordes enfrentados 96, 98 de un par de uniones adyacentes 100, 101.

Como se muestra en la FIG. 4, el hilo elástico 18 se deforma a medida que se expande debido a la geometría relativamente poco profunda de la muesca 200. En función de la forma y las dimensiones de la muesca 200 y del área de la sección transversal 218 del hilo elástico no tensado 18, el hilo elástico 18 puede expandirse para llenar completamente el paso 104, como se muestra en la FIG. 4. Alternativamente, el hilo elástico 18 puede expandirse hasta una posición en la que el hilo elástico 18 llena solo una porción del paso 104. En una realización de este tipo, la porción del hilo elástico 18 adyacente a las uniones 100, 101 se aseguraría en posición con respecto a las capas de banda 12, 16 en virtud del contacto entre el hilo elástico 18 y las superficies enfrentadas 106, 108 de las capas de banda 12, 16 con un espacio formado entre el hilo elástico 18 y uno o ambos bordes enfrentados 96, 98 de las uniones adyacentes 100, 101.

Las FIG. 6, 7, 8 y 9 representan configuraciones de muesca según realizaciones alternativas de la invención. Una vista en sección transversal del par resultante de uniones adyacentes 100, 101 entre la primera y la segunda capas de banda 12, 16 se proporciona por encima de las superficies planas 212, 214 de los salientes respectivos 202, 204 para facilitar la referencia. Otras porciones de la estructura compuesta elástica 86 se omiten por motivos de claridad. En la FIG. 6, la muesca 200 tiene una geometría en forma de v formada por superficies en ángulo opuestas 218, 220. Las muescas 200 en las FIG. 7 y 8 tienen configuraciones escalonadas. En la FIG. 7, la muesca 200 incluye una región central 222 en forma de u definida por la superficie inferior 206 y dos superficies enfrentadas 208, 210 y dos regiones laterales opuestas 224, 226. La muesca 200 de la FIG. 8 incluye regiones laterales configuradas de manera similar 224, 226 con una región central en forma de v 228 definida por superficies en ángulo opuestas 218, 220. La FIG. 9 representa una geometría escalonada modificada donde las superficies en ángulo 218, 220 de la muesca 200 tienen una pendiente diferente en la región central 228 de la muesca 200 que en las regiones laterales opuestas 224, 226. Las superficies que definen las muescas 200 en las FIG. 6-9 pueden ser rectas, como se muestra, curvas, o alguna mezcla de curvas y rectas en realizaciones alternativas.

Cada una de las muescas 200 en las FIG. 6-9 tiene un área de sección transversal 216 que es menor que el área de sección transversal del hilo elástico 18 en su estado no tensado. Las muescas 200 de las FIG. 6-9 definen un par resultante de uniones adyacentes 100, 101 que están separadas por un espacio o distancia 102 que es mayor que el diámetro de hebra 112 del hilo elástico 18 cuando está en su estado no tensado.

Como se usa en esta solicitud, la expresión "diámetro de hebra" se refiere al ancho de sección transversal medible más pequeño del hilo elástico 18 en su estado no tensado. En realizaciones en las que un hilo elástico dado 18 es una estructura monofilamento, el diámetro de hebra es el diámetro menor o el ancho medible más pequeño de la estructura monofilamento en su estado no tensado. En realizaciones en las que un hilo elástico dado 18 es una estructura que incluye muchos filamentos individuales 116 (es decir, el hilo elástico 18 es una estructura multifilamento), el hilo elástico 18 tendrá típicamente un área de sección transversal irregular similar a la que se muestra en la FIG. 14. El diámetro de hebra de una estructura multifilamento de este tipo debe entenderse como la distancia más pequeña 120 entre bordes opuestos de un contorno que define, en términos generales, el área de sección transversal irregular. El área de la sección transversal de la estructura multifilamento puede medirse como el área de la sección transversal dentro de un perímetro 118 dibujado para rodear todos los filamentos individuales 116 o calcularse como la suma total del área de la sección transversal de cada uno de los filamentos individuales 116.

La FIG. 10 representa una porción del yunque 44 según otra realización más de la invención. En esta realización, la muesca 200 y el par de salientes flanqueantes 202, 204 se forman encima de un escalón 230 que se eleva por encima de la cara 50 del yunque 44. Si bien solo se ilustra una muesca 200 y el par correspondiente de salientes 202, 204 en la parte superior del escalón 230, realizaciones alternativas pueden incluir cualquier número de muescas 200 y salientes correspondientes 202, 204. La muesca 200 puede tener la geometría en forma de u que se muestra en la FIG. 3 o cualquiera de las geometrías de muesca alternativas ilustradas en las FIG. 6-9 o descritas de otro modo en esta invención.

Cada una de la FIG. 3, la FIG. 6, la FIG. 7, la FIG. 8, la FIG. 9 y la FIG. 10 debe entenderse que ilustra una configuración ejemplar y no limitativa de la muesca 200. En realizaciones alternativas, el yunque 44 puede incluir una o más muescas 200 que tienen cualquier forma o topología de superficie, incluyendo superficies rectas, superficies curvas o cualquier combinación de las mismas que da como resultado una muesca 200 que tiene un área de sección transversal 216 que es más pequeña que el área de sección transversal 218 del hilo 18 elástico correspondiente cuando está en su estado no tensado.

La FIG. 11A muestra una porción del yunque 44 según otra realización de la invención. La línea de soldadura 68 del yunque 44 incluye al menos una muesca 200 que tiene un área de sección transversal 216 que es menor que el área de sección transversal 218 de un hilo elástico correspondiente 18 cuando está en su estado no tensado. La muesca 200 forma un par de uniones adyacentes 100, 101 entre la primera y segunda capas de banda 12, 16 que anclan el hilo elástico 18 dentro de un paso 104 definido entre las capas de banda 12, 16 y el par de uniones adyacentes 100, 101 como se muestra en la FIG. 11B. Dependiendo de la geometría de la muesca 200, los parámetros operativos del aparato de unión ultrasónica 38 y la selección de material de las capas de banda 12, 16 y el hilo elástico 18, el par resultante de uniones 100, 101 pueden ser sitios de unión discretos y separados, similares a los mostrados en la FIG. 4A, o conectados en virtud de la unión por fusión entre una o ambas de las capas de banda 12, 16 y la superficie del hilo elástico 18, similar a la mostrada y descrita con respecto a la FIG. 4B. Aunque la muesca 200 se representa con una geometría de muesca similar a la de la FIG. 8, se contempla que la muesca 200 pueda tener cualquiera de las geometrías alternativas descritas anteriormente con respecto a las FIG. 3, 6, 7, 9 y 10.

Además de los salientes 202, 204 que forman las uniones 100, 101, la línea de soldadura 68 de la FIG. 11A incluye salientes 230, 232 con superficies planas 234, 236 que forman uniones correspondientes 238, 240 entre la primera y segunda capas de banda 12, 16. La muesca 242 está definida entre el saliente 202 y el saliente 230; la muesca 244 está definida entre el saliente 204 y 232. A diferencia de la muesca 200, las muescas 242, 244 tienen áreas de sección transversal respectivas 246, 248 que son más grandes que el área de sección transversal 218 del hilo elástico correspondiente 18A, 18B cuando está en su estado no tensado. Como se muestra en la FIG. 11B, las muescas 242, 244 definen los pasos 250, 252 entre la primera y segunda capas de banda 12, 16 y los respectivos pares de unión 100/238 y 101/240 en la estructura compuesta elástica resultante 254 que son más grandes que el área de sección transversal 218 de los hilos elásticos no tensados 18A, 18B. Las roscas elásticas 18A, 18B son libres de expandirse a su estado no tensado dentro de los pos 250, 252. Los pares de unión 100/238 y 101/240 sirven así para definir un canal que contiene hilos elásticos 18A y 18B pero no ancla los hilos elásticos 18A, 18B en posición con respecto a la primera y segunda capas de banda 12, 16.

En una realización no limitante, las muescas 200, 242 y 244 del yunque 44 se fabrican usando un procedimiento de mecanizado de múltiples etapas que incluye mecanizar un patrón de muescas de "anclaje" de tamaño similar en la cara 50 del yunque en la ubicación deseada de cada muesca 200, 242, 244. En el ejemplo ilustrado, el procedimiento de fabricación incluiría inicialmente el mecanizado de las muescas 200, 242 y 244 para que todas tengan la geometría o el perfil de muesca de la muesca 200, como lo indican las líneas discontinuas 254, 256. En una etapa de mecanizado posterior, se retira material adicional de ubicaciones de muesca seleccionadas para definir la geometría de muesca final de las muescas más grandes, sin anclaje 242, 244.

Las FIG. 11A y 11B deben entenderse como que representan una configuración ejemplar y no limitante de la muesca de anclaje 200 y las muescas no de anclaje 242, 244. Debe entenderse que las realizaciones alternativas pueden incluir cualquier combinación o patrón de muescas de anclaje y no anclaje 200, 242, 244 en función de las consideraciones de diseño del producto final. Por lo tanto, una línea de soldadura dada 68 puede incluir un patrón repetitivo de una o más muescas de anclaje alternas y una o más muescas que no son de anclaje o solo un tipo de muesca. También se pueden definir regiones específicas que contienen solo muescas de anclaje o solo muescas que no son de anclaje entre dos o más líneas de soldadura secuenciales 68 en la cara 50 del yunque 44.

A continuación, en referencia a la FIG. 12, se proporcionan detalles adicionales del patrón de superficie del yunque 44 según una realización no limitativa de la invención. Como se muestra, el yunque 44 incluye un conjunto de líneas de soldadura 68 que están separadas entre sí a lo largo del eje circunferencial 70 de la cara de yunque 50. Tal como se muestra más específicamente en la vista detallada proporcionada en la FIG. 12A, cada línea de soldadura 68 contiene un patrón de salientes discretos 202, 204 que se extienden hacia afuera desde la cara 50 del yunque 44. Los salientes 202, 204 están separados entre sí, por un espacio que está definido por el ancho 102 de la muesca 200 situada entre un par dado de salientes adyacentes 202, 204. Las líneas de soldadura 68 son sinusoidales en la realización mostrada. Sin embargo, pueden ser líneas rectas, líneas curvas o dispuestas de otro modo para crear un patrón continuo y repetitivo en el producto final.

En la realización ilustrada, las superficies de contacto 78 de los salientes 202, 204 tienen superficies laterales 80 orientadas en un ángulo 82 con respecto al eje circunferencial 70 de modo que ningún arco hipotético 83 trazado desde las líneas de soldadura adyacentes 68 es paralelo al eje circunferencial 70 del yunque 44. En una realización de este tipo, las superficies enfrentadas 80 de salientes adyacentes 202, 204 no son paralelas al eje circunferencial 70, como se muestra. Como resultado, los salientes 202, 204 de líneas de soldadura adyacentes 68 no están alineados entre sí a lo largo del eje circunferencial 70. En cambio, un saliente dado 72A en una línea de soldadura 68A está descentrado con respecto a un saliente dado 72B en una línea de soldadura adyacente 68B por un paso 84 definido por un ángulo 82. Por lo tanto, los salientes 202, 204 definen un patrón roscado que se extiende alrededor de la cara circunferencial 50 del yunque 44.

Se contempla que las superficies de contacto 78 de los salientes 202, 204 pueden tener diferentes geometrías en realizaciones alternativas. Como ejemplos no limitativos, los salientes 202, 204 pueden ser circulares, rectangulares, con forma de media luna o tener formas irregulares que se pueden seleccionar para formar un patrón global deseado en el producto final. En aún otra realización, salientes correspondientes 202, 204 de líneas de soldadura adyacentes 68A, 68B pueden alinearse entre sí en una línea paralela al eje circunferencial 70. De forma alternativa, los salientes 202, 204 de líneas de soldadura secuenciales 68A, 68B pueden estar descentrados entre sí en la dirección transversal de máquina, definiendo así un paso escalonado o no lineal a través de las líneas de unión que se forman en la primera y segunda capas de banda 12, 16.

La FIG. 13 ilustra una porción de una estructura compuesta elástica 86 que sale del aparato de unión ultrasónica 38. La estructura compuesta elástica 86 se ilustra en un estado alargado con hilos elásticos individuales 18 estirados hasta un punto en el que la primera capa de banda 12 y la segunda capa de banda 16 son sustancialmente planas. Como se muestra, la estructura compuesta elástica 86 incluye la primera capa de banda 12, la segunda capa de banda 16 y un número de hilos elásticos 18 que están ubicados entre la primera y la segunda capa de banda 12, 16 y orientados a lo largo de un eje longitudinal 88 de la estructura compuesta elástica 86. Si bien la realización ilustrada incluye tres (3) hilos elásticos 18, se contempla que realizaciones alternativas puedan incluir un único hilo elástico combinados 18 o cualquier cantidad de múltiples hilos elásticos 18 en función de las especificaciones de diseño del producto final.

La operación de unión ultrasónica da como resultado un patrón continuo y repetitivo de líneas de unión 90 que son especulares a las líneas de soldadura 68 en el yunque 44 y unen o fusionan la primera capa de banda 12 a la segunda capa de banda 16. Por lo tanto, en realizaciones en las que las líneas de soldadura 68 son sinusoidales, las líneas de unión resultantes 90 tienen un patrón de unión sinusoidal similar. Como se muestra en la vista detallada proporcionada en la FIG. 13A, los hilos elásticos tensados 18 que se extienden a lo largo de un paso 92 que está delimitado por el espacio 94 formado entre los bordes enfrentados 96, 98 de un par de uniones adyacentes 100, 101 en cada línea de unión subsiguiente 90. El espacio 94 tiene un ancho definido por el ancho 102 de las muescas 200 en el yunque 44. En las regiones entre las líneas de unión 90, los hilos elásticos 18 pueden hincharse o expandirse libremente hasta su estado no tensado. En su estado no tensado, cada hilo elástico 18 tiene un área de sección transversal 218 que es más pequeña que el área de sección transversal del paso 104 formado entre cada par de uniones adyacentes 100, 101 y las capas de banda primera y segunda 12, 16. Como resultado, el hilo elástico 18 queda atrapado o anclado entre pares de uniones adyacentes 100, 101 y las capas de banda primera y segunda 12, 16.

El aparato y los procedimientos descritos en esta solicitud se pueden usar para fabricar estructuras compuestas elásticas para regiones de cintura, regiones por debajo de la cintura, regiones de pierna y/o regiones de entrepierna de un pañal de una sola pieza o de tres piezas, como ejemplos no limitativos, sin el uso de pegamento. Al eliminar el uso de pegamento, el compuesto elástico resultante es más suave al tacto y tiene un patrón fruncido más uniforme en la dirección transversal de máquina (es decir, la dirección perpendicular a la dirección de máquina). Desde el punto de vista de la fabricación, los hilos elásticos están anclados dentro de pasos dedicados de la estructura compuesta elástica que se definen en base a las geometrías de muesca del conjunto de unión que mejoran la fiabilidad de las uniones que anclan los hilos elásticos en su posición y reducen la probabilidad de rotura del hilo durante la fabricación. Por consiguiente, las realizaciones de la invención descritas en esta solicitud proporcionan un procedimiento de fabricación más fiable y de menor coste que los enfoques existentes de la técnica anterior y dan como resultado un producto final de menor coste que es, de manera visual y táctil, más agradable para el cliente final.

Por lo tanto, según una realización de la invención, un aparato para fabricar una estructura compuesta elástica incluye al menos un medio para transportar una primera capa de banda y una segunda capa de banda en una dirección de la máquina y al menos un medio para transportar un hilo elástico en la dirección de la máquina en un estado tensado. El aparato también incluye una unidad de unión configurada para unir la primera capa de banda a la segunda capa de banda a través de un patrón de unión que comprende al menos una línea de unión que tiene al menos un par de uniones adyacentes y anclar el hilo elástico dentro de un paso definido por el al menos un par de uniones adyacentes, teniendo el paso un área de sección transversal más pequeña que un área de sección transversal del hilo elástico en un estado no tensado.

Según otra realización de la invención, un procedimiento de fabricación de una estructura compuesta elástica incluye colocar al menos un hilo elástico tensado entre una primera capa de banda y una segunda capa de banda y unir la primera capa de banda a la segunda capa de banda a través de un patrón de unión que comprende al menos una línea de unión que tiene al menos un par de uniones adyacentes. El procedimiento también incluye anclar el al menos un hilo elástico dentro de un paso formado entre la primera capa de banda, la segunda capa de banda y los bordes enfrentados del al menos un par de uniones adyacentes, donde el paso tiene un área de sección transversal que es más pequeña que un área de sección transversal del al menos un hilo elástico en un estado no tensado.

De acuerdo con otra realización más de la invención, una estructura compuesta elástica incluye una primera capa de banda, una segunda capa de banda acoplada a la primera capa de banda mediante un patrón de unión que comprende al menos una línea de unión que tiene al menos un par de uniones adyacentes, y al menos un hilo elástico que se extiende a través de un paso definido por los bordes enfrentados del al menos un par de uniones adyacentes. El paso tiene un área de sección transversal que es menor que un área de sección transversal del al menos un hilo elástico en un estado no tensado.

Si bien la invención se ha descrito en detalle en relación con solo un número limitado de realizaciones, debe entenderse fácilmente que la invención no se limita a tales realizaciones descritas. Más bien, la invención puede modificarse para incorporar cualquier número de variaciones, alteraciones, sustituciones o disposiciones equivalentes no descritas hasta ahora, pero que son proporcionales al alcance de la invención. Además, aunque se han descrito diversas realizaciones de la invención, debe entenderse que los aspectos de la invención pueden incluir solo algunas de las realizaciones descritas. Por consiguiente, la invención no debe verse como limitada por la descripción anterior, sino que solo está limitada por el alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un aparato para fabricar una estructura compuesta elástica (86), comprendiendo el aparato:

al menos un medio (40, 42) para transportar una primera capa de banda (12) y una segunda capa de banda (16) en una dirección de máquina;

al menos un medio (20) para transportar un hilo elástico (18) en la dirección de máquina en un estado tensado; y una unidad de unión (38) configurada para:

unir la primera capa de banda (12) a la segunda capa de banda (16) sin adhesivo a través de un patrón de unión que comprende al menos una línea de unión, que tiene al menos un par de uniones adyacentes; y anclar el hilo elástico (18) dentro de un paso definido por el al menos un par de uniones adyacentes, teniendo el paso un área de sección transversal menor que un área de sección transversal del hilo elástico (18) en un estado no tensado;

donde la unidad de unión (38) comprende una unidad de unión ultrasónica que tiene una cara con al menos una línea de soldadura definida en la misma, cada línea de soldadura de la al menos una línea de soldadura dispuesta para formar el patrón de unión;

donde la al menos una línea de soldadura comprende una muesca (200) colocada entre un par de salientes (202, 204); y

donde la muesca (200) tiene un área de sección transversal que es menor que el área de sección transversal del hilo elástico (18) en el estado no tensado.

2. El aparato de la reivindicación 1, donde las superficies enfrentadas del al menos un par de uniones adyacentes están separadas a una distancia mayor que un diámetro de hebra del hilo elástico (18) en el estado no tensado.

3. El aparato de la reivindicación 1 o 2 donde la muesca (200) tiene forma de v.

4. El aparato de la reivindicación 1 o 2 donde la muesca (200) tiene una geometría escalonada.

5. Un procedimiento de fabricación de una estructura compuesta elástica que comprende:

colocar al menos un hilo elástico tensado (18) entre una primera capa de banda (12) y una segunda capa de banda (16);

unir la primera capa de banda (12) a la segunda capa de banda (16) sin adhesivo a través de un patrón de unión que comprende al menos unja línea de unión, que tiene al menos un par de uniones adyacentes;

formar el patrón de unión usando un yunque (44) que tiene una cara con al menos una línea de soldadura definida en la misma, comprendiendo la al menos una línea de soldadura al menos una muesca (200) dispuesta entre un par de salientes (202, 204);

anclar el al menos un hilo elástico (18) dentro de un paso formado entre la primera capa de banda (12), la segunda capa de banda (16) y los bordes enfrentados del al menos un par de uniones adyacentes, en donde el paso tiene un área de sección transversal que es menor que un área de sección transversal del al menos un hilo elástico (18) en un estado no tensado;

donde la al menos una muesca (200) tiene un área de sección transversal que es más pequeña que el área de sección transversal de un hilo elástico (18) del al menos un hilo elástico (18) en el estado no tensado.

6. El procedimiento de la reivindicación 5, donde los bordes enfrentados del al menos un par de uniones adyacentes están espaciados a una distancia mayor que un diámetro del al menos un hilo elástico (18) en el estado no tensado.

7. El procedimiento de la reivindicación 5, que comprende además unir ultrasónicamente la primera capa de banda (12) a la segunda capa de banda (16).

8. El procedimiento de la reivindicación 5, donde la al menos una muesca (200) tiene una de una geometría en forma de v, una geometría escalonada y una geometría en forma de u.

9. Una estructura compuesta elástica (86), que comprende:

una primera capa de banda (12);

una segunda capa de banda (16) acoplada a la primera capa de banda (12) mediante un patrón de unión que comprende al menos una línea de unión que tiene al menos un par de uniones adyacentes; y

al menos un hilo elástico (18) que se extiende a través de un paso definido por bordes enfrentados del al menos un par de uniones adyacentes;

en donde el paso tiene un área de sección transversal que es más pequeña que un área de sección transversal del al menos un hilo elástico (18) en un estado no tensado.

10. La estructura compuesta elástica de la reivindicación 9, donde los bordes enfrentados del al menos un par de uniones adyacentes están separados por una distancia mayor que el diámetro del al menos un hilo elástico (18) en el estado no tensado.

11. La estructura compuesta elástica de la reivindicación 9, donde el al menos un hilo elástico (18) comprende una pluralidad de hilos elásticos (18).

12. La estructura compuesta elástica de la reivindicación 9, donde el patrón de unión comprende una pluralidad de líneas de unión.