CZ190398A3 - Způsob laserového vrtání pro výrobu textilního materiálu a zařízení pro vytváření fólie - Google Patents

Description

Způsob laserového vrtání pro výrobu textilního materiálu a zařízení pro vytváření fólie

Oblast techniky

Tato přihláška vynálezu částečně navazuje na společně podanou patentovou přihlášku US č. 08/307 203 ze dne 16. září 1994, která částečně navazuje na společně podanou patentovou přihlášku US č. 08/131 191 ze dne 13. září 1993.

Dosavadní stav techniky

Netkané textilní materiály jsou po celá dlouhá léta velmi dobře známé.

U jednoho známého postupu výroby netkaných textilních materiálů je vláknité rouno zpracováváno vodními proudy, které způsobují, že se vlákna vzájemně zapřádají, čímž se zvyšuje jejich pevnost v rounu. V tomto smyslu bylo vyvinuto mnoho způsobů a metod pro zpracovávání vláknitého rouna, a to s cílem napodobit fyzikální vlastnosti a vzhled tkaných textilních materiálů.

V patentových spisech US 5 098 764 a US 5 244 711 jsou popsány podkladové členy pro podepírání vláknitého rouna během výroby netkaných textilních materiálů.

Podpěrné členy, popsané v patentovém spise US 5 098 764, mají předem stanovenou topografii, stejně jako mají předem

stanovený vzor otvorů v rámci této topografie. U jednoho výhodného provedení je podpěrný člen trojrozměrný a zahrnuje větší množství pyramid, rozmístěných ve vzoru na jednom povrchu podpěrného členu. Tento specifický podpěrný člen dále zahrnuje množství otvorů, které jsou rozmístěny v určitých vzdálenostech, nazývaných zde „údolími”, mezi shora uvedenými pyramidami.

U tohoto způsobu je výchozí rouno nebo vláknitý materiál uložen na topografický podpěrný člen. Tento podpěrný člen společně s vláknitým rounem poté prochází pod tryskami s vysokotlakou kapalinou, kterou bývá obvykle voda. Tryskající proudy vody způsobují, že se vlákna spolu vzájemně splétají a zapřádají do příslušného vzoru, který vyplývá z topografické konfigurace podpěrného členu.

Vzor topografických znaků a otvorů podpěrného členu je přesně stejný, jako je struktura výsledného netkaného textilního materiálu. A navíc pak tento podpěrný člen musí mít dostatečnou strukturální celistvost a pevnost, aby mohl nést! vláknité rouno tehdy, kdy tryskající proudy tekutiny přeskupují jednotlivá vlákna a zapřádají je do jejich nového uspořádání za účelem vytvoření stabilního textilního materiálu. Podpěrný člen tedy nesmí v důsledku silového působení tryskajících proudů tekutiny podléhat žádným výrazným deformacím.

Podpěrný člen musí být rovněž opatřen prostředky pro odvádění relativně vysokých objemů pracovní kapaliny, a to za tím účelem, aby se zamezilo „zaplavení” vláknitého rouna, což by mohlo narušovat jeho efektivní splétání a zapřádání. Je typické, že podpěrný člen zpravidla obsahuje odovodňovací • · «·* drenážní otvory, které musejí mít dostatečně malé rozměry za účelem udržování celistvosti vláknitého rouna a rovněž za tím účelem, aby bylo zabráněno případným ztrátám vláken, která by unikala skrze vytvářející se povrch.

A navíc musí být podpěrný člen v podstatě prostý veškerých otřepů, ozubů nebo podobných nepravidelností, které mohou představovat rušivé elementy pří odebírání zapředeného textilního materiálu. Současně musí být podpěrný člen vytvořen tak, aby vytvářená vlákna nebo vytvářené vláknité rouno nebylo příliš převlhčeno působením uvedených tryskových proudů kapaliny.

Pokud je pro výrobu takového uvedeného topografického podpěrného členu použito běžného třískového obrábění, je takový způsob výroby mimořádně finančně nákladný a velmi často rovněž vede k vytváření shora uvedených otřepů, ozubů nebo jiných nepravidelností. Takže vzniká potřeba vyvinout takový způsob výroby topografického podpěrného členu, kterýžto způsob bude mnohem levnější a současně pří něm bude snížen počet vytvářených otřepů, ozubů nebo jiných nepravidelností.

Podtlakově perforované plastické fólie jsou zcela běžně známy a jsou po dlouhá léta používány například jako krycí držadla pro zdravotnické ubrousky, pleny, ručníky a různé další pohlcující a absorpční výrobky, například jako obvazové materiály pro ošetřování zranění a podobně.

Příkladný způsob a zařízení pro podtlakové perforování neperforované termoplastické fólie, například polyetylénové fólie, je popsán v patentovém spise US 4 906 303 , uděleném • · φ dne 21. února 1989 firmě Bianco et al., kterýžto patentový spis je zde uváděn ve formě odkazu.

Perforačni zařízení firmy Bianco et al. zahrnuje v podstatě válcový kovový tvářecí lisovací nástroj, který je opatřen množstvím otvorů. Toto množství otvorů ve tvářecím lisovacím nástroji obvykle odpovídá vzoru perforací, který má být vytvořen v termoplastické fólii. Takovéto tvářecí lisovací nástroje se obvykle vyrábějí s pomocí způsobů a technologií, které zahrnují světlotisk, elektrolytické nanášení povlaku niklu a mechanické perforování.

Takovýto typ tvářecího lisovacího nástroje má tloušťku řádově 1 mm nebo dokonce i menší, průměr řádově 500 mm a délku řádově 1 m nebo i více. Ve světle shora uvedených rozměrových proporcí je jasné, že takový tvářecí lisovací nástroj ztrácí svou vnitřní vlastní pevnost.

Ještě před řešením firmy Bianco et al. byly podobné tvářecí lisovací nástroje podepírány prostřednictvím vnitřního výztužného bubnu nebo válce. Takové vnitřně umístěné podpěrné členy měly mimo jiné tendenci omezovat možnosti vzorů perforací, které mohly být takovýmto tvářecím lisovacím nástrojem vytvářeny, a/nebo překážet proudění vzduchu přes zařízení pro vytváření podtlaku během výroby perforované fólie.

Firma Bianco et al. vytvořila otočné válcové těleso £, obsahující perforovaný pás 6, který působí jako tvářecí lisovací nástroj, a obsahující dále dvojici prstencovitých koncových těles 5, z nichž každé je opatřeno kruhovým přírubovým okrajem 9. Každý tento kruhový přírubový okraj 9 ·· · je ozuben a zabírá s motoricky poháněným kolem 11. Na každém konci otočného válcového tělesa 4 jsou uspořádány osově nastavitelné čelisťové členy 13 a 14, které zabírají se shora uvedenou dvojicí kruhových přírubových okrajů 9 a vyvozují tak tahovou sílu na otočné válcové těleso £, která způsobuje něco, co je nazýváno „dynamickým'' vyztužením lisovacího nástroje 6.

V důsledku tohoto dynamického vyztužení se lisovací nástroj 6 chová jako pevné těleso, schopné otáčivého pohybu kolem jeho podélné osy, aniž by bylo podrobeno nějakému výraznějšímu kroutícímu napětí. Toto dynamické vyztužení rovněž zabraňuje nadměrné ohebnosti lisovacího nástroje 6 v podtlakových štěrbinách zařízení pro vytváření podtlaku.

Čelisťové uspořádání, které způsobuje dynamické vyztužení otočného válcového tělesa u řešení firmy Bianco et al·., nejenže vyžaduje řádnou údržbu a nastavování, avšak zvyšuje rovněž výrazně napětí, kterému je lisovací nástroj podrobován, čímž se dramaticky snižuje jeho životnost.

Podstata vynálezu

Tento vynález je zaměřen na způsob vytváření podpěrných členů, kterých může být využito při výrobě netkaných textilních materiálů a perforovaných fólií. Tyto podpěrné členy mohou mít buď hladký nebo topografický horní povrch, anebo vnější povrch. Vynález je rovněž zaměřen na topografický podpěrný člen, který je vytvořen způsobem podle tohoto vynálezu, a který může být využit při výrobě trikotovitých nebo jiných obdobných netkaných textilních materiálů.

• · ·

V souladu se způsobem podle tohoto vynálezu je laserový paprsek nasměrován na příslušný obrobek.

U jednoho výhodného provedení předmětu tohoto vynálezu je tento laserový paprsek zaostřen tak, že ohniskový bod tohoto laserového paprsku je pod horním povrchem uvedeného obrobku.

Zaostření laserového paprsku do bodu jiného, než je horní povrch obrobku, například do bodu pod horním povrchem namísto na horním povrchu, je nazýváno „rozostřením'.

Takže takto rozostřený laserový paprsek je používán k vyvrtávání předem stanoveného vzoru kuželovitých otvorů v obrobku, a to takovým způsobem, že vytvářejí topografická seskupení vrcholků a údolí, obklopující každý otvor v obrobku.

Tyto otvory mají kuželovitou horní část, přičemž úhel příslušného kužele je takový, že velký průměr otvoru leží na horním povrchu výsledného podpěrného členu. Topografické seskupení vrcholků a údolí je vytvářeno tak, že vzdálenost středových os vzájemně přiléhajících otvorů je menší, než je hlavní velký průměr horní části otvoru. Tato vzdálenost vede k tomu, že kuželovitost přiléhajících otvorů protíná počáteční tloušťku obrobku.

U jiného příkladného provedení předmětu tohoto vynálezu je laserový paprsek zaostřen na horní povrch obrobku, výsledkem čehož je hladký plochý horní povrch podpěrného členu s příslušným vzorem otvorů.

U jednoho příkladného provedení předmětu tohoto vynálezu je k vytváření podpěrných členů využito rastrového rozkládacího laserového vyvrtávacího procesu.

U tohoto provedení se laserový paprsek pohybuje v sérii rastrových rozkladů podél povrchu příslušného obrobku. Během každého rozkladu je laser zapnut po dobu předem určeného intervalu po postačující dobu a v dostatečné intenzitě k tomu, aby byla vyvrtána jedna nebo více oddělených částí každého z otvorů. U tohoto způsobu vyžaduje každý otvor většího množství rozkladů, aby byl celý vyvrtán.

U jednoho příkladného provedení předmětu tohoto vynálezu je vzor množství vrcholků, údolí a otvorů uspořádán v takové konfiguraci, že je vytvářen netkaný textilní materiál, který má vzhled trikotového pleteného textilního materiálu.

U jiného příkladného provedení předmětu tohoto vynálezu je vytvářena perforovaná fólie, a to s využitím perforovaného podpěrného členu, který má hladký horní povrch.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude v dalším blíže vysvětlen s pomocí jeho příkladných provedení, a to s odkazem na přiložené výkresy, kde:

- obr. 1 znázorňuje axonometrický pohled na jeden typ topografického podpěrného členu podle tohoto vynálezu;

- obr. 2 znázorňuje řez podél čáry 2-2 z obr. 1;

• «· • · * **· • · · · · · • * · · * • · · · ·

- obr. 3 znázorňuje částečné mapové zobrazení laserových pokynů, stanovujících vzor otvorů, které mají být vyvrtány v obrobku za účelem vytvoření topografického podpěrného členu podle obr. 1;

- obr. 4 znázorňuje schematický pohled na zařízeni pro vytváření podpěrného členu podle předmětu tohoto vynálezu;

- obr. 5 znázorňuje nejmenší pravoúhlý opakující se prvek vzoru, znázorněného na obr. 3, kterýžto prvek je 25 jednotek dlouhý a 15 jednotek široký;

- obr. 6 znázorňuje blokové schéma, ukazující různé kroky, uplatňované u způsobu výroby netkaného textilního materiálu s použitím podpěrného členu podle předmětu tGhoto vynálezu;

- obr. 7 znázorňuje schematický pohled v řezu na jeden typ zařízení pro výrobu netkaného textilního materiálu s použitím podpěrného členu podle předmětu tohoto vynálezu;

- obr. 8 znázorňuje schematický pohled v řezu na jiný typ zařízení pro výrobu netkaného textilního materiálu s využitím podpěrného členu podle předmětu tohoto vynálezu;

- obr. 9 znázorňuje schematický pohled na výhodné provedení zařízení pro výrobu netkaného textilního materiálu s využitím podpěrného členu podle předmětu tohoto vynálezu;

- obr. 10 znázorňuje mikrosnímek trikotovitého netkaného textilního materiálu, vytvořeného s využitím topografického • »*· • · ··· podpěrného členu podle obr. 1, a to ve dvacetinásobném zvětšení a při pohledu z jeho horní části;

- obr. 11 znázorňuje míkrosnímek trikotovitého netkaného textilního materiálu podle obr. 9 při pohledu z jeho spodního povrchu;

- obr. 12 znázorňuje částečné mapové zobrazení odlišného souboru laserových pokynů, obdobné tomu, které je znázorněno na obr. 3;

- obr. 13 znázorňuje digitalizovaný obraz podpěrného členu podle předmětu tohoto vynálezu ze skenovacího elektronkového mikroskopu;

- obr. 14 znázorňuje jiný digitalizovaný obraz podpěrného členu, znázorněného na obr. 13;

- obr. 15 znázorňuje axonometrický pohled na druhý typ podpěrného členu podle předmětu tohoto vynálezu;

- obr. 16 znázorňuje pohled v řezu, vedeném podél čáry 16-16 z obr. 15;

- obr. 17 znázorňuje schematický pohled na přednostní výhodný typ zařízení pro výrobu perforované fólie s využitím podpěrného členu podle předmětu tohoto vynálezu;

- obr. 18 znázorňuje pohled ve zvětšeném měřítku na kruhovou oblast podle obr. 17;

• · ·

- obr. 19 znázorňuje axonometrický pohled na třetí typ podpěrného členu podle předmětu tohoto vynálezu;

- obr. 20 znázorňuje pohled v řezu, vedeném podél čáry 20-20 z obr. 19;

- obr. 21 znázorňuje opakující se prvek částečného mapového zobrazení pro stanovení vzoru otvorů, které mají být vyvrtány při vytváření podpěrného členu podle obr. 15;

- obr. 22 znázorňuje mikrosnímek horního povrchu perforované fólie, vyrobené podle příkladu 4.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je znázorněn v axonometríckém pohledu topografický podpěrný člen podle tohoto vynálezu.

Tento podpěrný člen 2 sestává z tělesa 1, které má horní povrch 3 a spodní povrch 4. Na horním povrchu 3 je v předem stanoveném vzoru uspořádáno seskupení vrcholků 5, oddělených údolími 6. V tomto vzoru v podpěrném členu 2 je rozmístěno větší množství vypouštěcích čí odvodňovacích otvorů 7, které procházejí celou tloušťkou podpěrného členu 2. U tohoto provedení je každý vypouštecí či odvodňovací otvor 7 obklopen svazkem či shlukem Šesti vrcholků 5 a šesti údolí 6.

Vypouštecí či odvodňovací otvory 7 sestávají z horní části 7a a ze spodní části 7b. Jak lze jasně vidět na obr. 1, tak horní část 7a otvoru 7 obsahuje stěnu 10 a je ve své konfiguraci v podstatě „hrdlovitá nebo „nálevkovitě rozšířená.

• · · · ·*♦

Horní část 7a otvoru 7 je kuželovitá a má průřezovou oblast, která je větší poblíž horního povrchu podpěrného členu 2, a dále má průřezovou oblast, která je menší v bodě 10a, kde se spodek uvedené horní části 7a stýká s vrškem spodní části 7b.

Spodní část 7b má u tohoto specifického provedení, které je právě popisováno poněkud kuželovitou válcovou konfiguraci. Průřezová oblast spodní části 7b otvoru 7 je větší v bodě 10a, než na spodním povrchu £ podpěrného členu 2.

Otvor 7 je znázorněn v řezu na obr. 2, Čáry 9 představují tečny v protilehlých bodech na stěnách 10 ve vzdálenosti jednoho celého poloměru pod horním povrchem 3.

Úhel 11, který svírají uvedené čáry 9 musí být regulován vzhledem k tloušťce 12 podpěrného členu 2, aby bylo dosahováno požadovaných výsledků. Je-li například tento úhel 11 příliš velký, bude otvor 7 příliš malý a tlm pádem nedostatečný k řádnému odvodňování. Je-li naopak tento úhel 11 příliš malý, vznikne tak velmi málo nebo dokonce vůbec žádné vrcholky 5 a údolí _6.

Vzdálenost S středů přiléhajících otvorů 7 (viz obr. 1) v opakujícím se vzoru má obdobný velice důležitý význam. Vrcholky 5 a údolí 6 jsou tvořeny průnikem poněkud kuželovitých otvorů 7. Je-li vzdálenost S mezi středy otvorů 7 větší, než velký průměr otvoru 7 na horním povrchu 3, pak k žádnému průniku nedojde a podpěrný člen 3 bude mít hladký plochý horní povrch 3 s průchozími kuželovitými otvory 7.

· * 0

0 0 0

0 0 «0 ·0

Obrátíme-li se nyní k obr. 13, tak velký průměr otvoru ?/ se rozprostírá mezi vrcholky 501 a 504 a je označen oboustrannou šipkou 521. Obdobně se velký průměr otvoru B' rozprostírá mezi vrcholky 503 a 512 a je označen rovněž oboustrannou šipkou 522.

Velký průměr daného otvoru je největší vzdálenost mezi vrcholky, měřená na horním povrchu 3 podpěrného členu 2 mezí jakoukoliv dvojicí vrcholků, vymezující horní část otvoru. Pokud vzdálenost středů přiléhajících otvorů je menší, než průměr otvoru, měřený na čáře, spojující oba středy, pak průnik kuželových povrchů vytváří údolí.

Obrátíme-li. se nyní k obr. 3, tak jsou zde otvory 7 zobrazeny jako šestiúhelníky v pravidelném seskupení, avšak předmět tohoto vynálezu se neomezuje pouze na šestiúhelníky. V závislosti na požadované topografické konfiguraci lze použít pochopitelně i jiných tvarů, jako například kruhů, čtverců, osmiúhelníků nebo nepravidelných tvarů (viz obr. 12), nebo jejich různých kombinací.

Řady 13 a 14 probíhají rovnoběžně se směrovou šipkou A na obr. 3, přičemž každá z nich je tvořena určitým množstvím šestiúhelníků 150. Tyto šestiúhelníky 150 jsou 7 jednotek široké, 11 jednotek dlouhé a v rámci každé řady jsou od sebe vzdáleny o 8 jednotek. Řada 13 šestiúhelníků je umístěna těsně u řady 14 šestiúhelníků.

Jak je možno vidět zejména na obr. 3, tak spodní špička každého šestiúhelníku v řadě 13 se dotýká čáry 17, kteréžto čáry 17 se rovnou dotýká horní špička každého šestiúhelníku v řadě 14 . Řady 15 a 16 opakují a zdvojují vzor a vzdálenost ·

řad 13 a 14 . Vzdálenost mezi řadami 15 a 16 v podstatě odpovídá shora uvedené vzdálenosti mezi řadami 13 a 14.

Nicméně však řada 15> je přece jen poněkud vzdálena od řady 14 . Jak lze vidět na obr. 3, tak nejspodnějsí špičky Šestiúhelníků v řadě 14 se dotýkají čáry 18, zatímco nejhořejší špičky šestiúhelníků v řadě 15 se dotýkají čáry 19.

Čáry 18 a 19 jsou od sebe vzájemně vzdáleny o vzdálenost d, která u vzoru, znázorněného na obr. 3, představuje tři jednotky. Shora popsaný vzor řad 13, 14, 15 a 16 se opakuje po celé částečné mapové zobrazení podle obr. 3. Je zcela pochopitelné, že vzdálenost jednotlivých šestiúhelníků nemusí být jednotná v rámci dané řady anebo mezi vzájemně přiléhajícími řadami.

Vzdálenost mezí rovnoběžnými přiléhajícími stěnami 20 dvou přiléhajících šestiúhelníků, znázorněná na částečném mapovém zobrazení podle obr. 3, musí být dostatečná k tomu, aby podpěrný člen získal postačující pevnost a mohl tak odolávat tlakovým silám vysokotlaké kapaliny, a aby rovněž umožňoval běžnou manipulaci a zacházení s ním.

Na obr. 1 lze vidět, že je každý otvor 7 obklopen šesti přiléhajícími otvory 7. Pokud mají všechny tyto otvory 7 dostatečnou kuželovitost pro vytvoření průměrů větších, než je příslušná vzdálenost jejich středů, bude se každý otvor 7 šestkrát protínat se svými sousedními otvory, a v důsledku tohoto protínání, vznikne šest údolí 6.

• · · » «* · * • * · · * ·

2 ···· · · * ·

Tato údolí 6 mohou v závislosti na jejich hloubce buď protínat horní povrch 3, čehož důsledkem je jejich vzájemné oddělení pomocí malých plošinek, nebo se mohou protínat navzájem a vytvářet tak vrcholek 5.

Zařízení podle tohoto vynálezu, používané k vytvářeni topografických podpěrných členů, je znázorněno na obr. 4.

Výchozí materiál pro podpěrný člen může mít jakýkoliv požadovaný tvar nebo jakékoliv složení. Topografický podpěrný člen obsahuje s výhodou přednostně acetal. Uspokojivé se jeví rovněž akrylové pryskyřice.

A navíc je výhodným tvarem výchozího materiálu přednostně tenkostěnná válcová s výhodou bezešvá trubka, která byla zbavena zbytkových vnitřních pnutí. Jak bude později podrobněji popsáno, má válcový tvar s výhodou rovněž přednostní provedeni zařízení pro výrobu netkaných textilních materiálů.

Trubice, vyrobené pro použití při vytváření podpěrných členů mají průměr 2 až 6 stop, přičemž jejich délka je v rozmezí od 2 do 16 stop. Tloušťka stěny je nominálně půl palce. Tyto rozměry jsou však předmětem konstrukční volby.

Výchozí prázdný trubicovitý polotovar je upnut na vhodný upínací trn nebo vřeteno 21, které jej pevně udržuje ve válcovém tvaru, a které umožňuje jeho otáčení kolem jeho podélné osy v ložiskách 22. Za účelem otáčení vřetene 21 regulovanou rychlostí je zde upraven otáčivý pohon 23. Ke vřetení 21 je připojen rotační pulzní generátor 24, který monitoruje otáčení vřetene 21 tak, že je v každém okamžiku známa jeho přesná radiální poloha.

Rovnoběžně s největším oběžným průměrem vřetene 21 je vně tohoto vřetene upravena jedna vodící dráha 25 nebo více těchto vodicích drah 25, které umožňují, aby vozík nebo běhoun 26 pojížděl podél celé délky vřetene 21 při současném udržování konstantní vůle k hornímu povrchu 3 trubice 2.

Běhounový pohon 33 pohybuje běhounem 26 podél vodicí dráhy 25, přičemž běhounový pulzní generátor 34 zaznamenává boční polohu běhounu 26 vzhledem k podpěrnému členu 2.

Na běhounu 2 6 j e uspořádána zaostřovací plošina 2 7 . Tato zaostřovací plošina 27 je uspořádána na ohniskové vodicí dráze 28, která umožňuje pohyb kolmý ke dráze běhounu 26, přičemž je tato zaostřovací plošina 27 opatřena prostředky zaostřovací čočky 29, umístěnými relativně vzhledem k hornímu povrchu 3, Ohniskový pohon 3_2 je určen ke správnému nastavení polohy zaostřovací plošiny 27 pří provádění zaostřování zaostřovací čočky 29.

Zaostřovací plošina 27 je opatřena zaostřovací čočkou 29, která je zajištěna ve trysce 30. Tryska 30 je opatřena prostředky 31 pro dodávku stlačeného vzduchu do této trysky 30 pro chlazení čočky 29 a pro udržování této čočky 29 v čistotě.

Na běhounu 26 je rovněž uspořádáno koncové odrazové či ohybové zrcátko 35, které usměrňuje laserový paprsek 36 do zaostřovací čočky 29. Laser 37 je umístěn odděleně a je vybaven odrazovými či ohybovými zrcátky 38 pro usměrňování «

00 * laserových paprsků směrem ke koncovému odrazovému či ohybovému zrcátku 35.

Pokud by bylo možné uspořádat laser 37 přímo na běhounu 26 a odstranit tak nutnost použití odrazových či ohybových zrcátek pro laserový paprsek, čímž by se současně snížila i prostorová náročnost a nezbytné propojení laserů, bylo by pochopitelně vzdálené uspořádání laseru méně výhodné.

Je-li laser 37 napájen, tak je vyzařovaný* laserový paprsek 36 odrážen nejprve od odrazového či ohybového zrcátka 38, a poté od koncového odrazového či ohybového zrcátka 35, které nasměruje tento laserový paprsek 36 k zaostřovací čočce 29. Dráha laserového paprsku 36 je uspořádána tak, še je-li zaostřovací čočka 29 odstraněna, tak laserový paprsek 36 prochází podélnou středovou osou upínacího vřetene 21.

Za přítomnosti zaostřovací čočky 29 ve své příslušné poloze je laserový paprsek 3_6 zaostřován níže, avšak blízko horního povrchu 3. Jak bylo již shora uvedeno, je zaostřování laserového paprsku 36 pod horní povrch 3 označováno jako „rozostřování” laserového paprsku 36 vzhledem k povrchu trubice.

Přestože pro účely předmětu tohoto vynálezu může být použito různých druhů laserů, je přednostně doporučovaným laserem laser s rychlým tokem CO₂, schopný vytvářet laserový paprsek, který má až 2 500 W. Tento proces však není v žádném případě závislý na takovém vysoce energetickém laseru, neboť podpěrné povrchy byly velmi úspěšně provrtévány rovněž s pomocí laseru s pomalým tokem C0₂ o výkonu 50 W.

»♦·· 4 4··

4* · * «··· * • 4 · * 4 4 4

4 · «· *·

Pokud zaostřovací čočkou 29 prochází laserový paprsek 36, soustřeďuje se energie poblíže středu tohoto paprsku. Paprsky nejsou ohýbány skrze jediný bod, ale spíše plošným místem o malém průměru. Bod o nejmenším průměru je tak zvané ohnisko neboli ohniskový bod. Ten se vyskytuje v určité vzdálenosti od čočky, která se nazývá ohnisková vzdálenost.

Ve vzdálenostech buď menších nebo větších, než je ohnisková vzdálenost budou vždy naměřené rozměry plošné skvrnky větší, než minimum.

Citlivost ohniskové polohy je nepřímo úměrná ohniskové vzdálenosti. Minimální rozměr skvrnky je zase přímo úměrný ohniskové vzdálenosti. Takže u krátké ohniskové vzdálenosti může čočka dosáhnout malých rozměrů skvrnky, avšak musí být mnohem přesněji ustavena, přičemž na ni působí pohyb povrchu.

Čočky s delší ohniskovou vzdáleností jsou mnohem méně náročnější na cílové ustavení, avšak mohou dosahovat pouze poněkud větších rozměrů skvrnky. Takže kromě energetické distribuce, která přispívá ke kuželovitosti horní části provrtávaného otvoru, pak rozostření paprsku pod povrch rovněž přispívá k dosažení příslušného úhlu a délky kužele, a tím rovněž k dosažení patřičného tvaru a rozměrů příslušných vrcholků a údolí.

Za účelem opracování podpěrného členu musí být proveden počáteční zaostřovací krok. Po umístění čistého trubicovitého polotovaru 2 na upínací vřeteno 21 pulzuje laser úsečně a vřeteno se mírně otáčí mezi jednotlivými pulzy či tepy tak, že je vytvářena série malých prohlubni.

Zaostřovací plošina 27 se potom posune vzhledem ke středové ose upínacího vřetene, takže se změní ohnisková poloha a je vytvořena další série malých prohlubní. Obvykle je vytvářeno 20 řad, z nichž každá má 20 prohlubní. Tyto prohlubně jsou mikroskopicky zkoumány, přičemž sloupec s prohlubněmi s nejmenším průměrem představuje ohniskovou polohu, která zaostřuje paprsek na horní povrch 3 čistého trubicovitého polotovaru.

Je zvolen požadovaný vzor, například takový, jaký je znázorněn na obr. 3. Tento vzor je prozkoumán za účelem stanovení počtu opakování, který bude nezbytný pro pokrytí celého obvodu obrobku a pro dohotovení povrchu bez obvyklého švu. Obdobně je ustanoven postup podél podélné osy trubicovitého polotovaru za jedno opakování, a rovněž celkový počet všech opakování. Tyto údaje jsou uloženy do počítače, který ovládá provoz laserového vrtacího stroje.

Za provozu se vřeteno, na kterém je uspořádán trubicovitý obráběný polotovar, otáčí před čočkou. Běhoun s pohonem je umístěn tak, že první poloha otvorů odpovídá ohniskovému bodu čočky 29. Zaostřovací plošina 27 je posunuta dovnitř, takže se ohniskový bod posune do materiálu, který má být vyvrtán. Poté je spuštěn laser, který pulzuje s určitou pulzní kombinací energetické hladiny o příslušném trvání.

Jak je vidět na obr. 2, je průměr otvoru u horního povrchu 3 podstatně větší, než je průměr otvoru u dolního povrchu 4_. Za účelem dosažení požadované topografické konfigurace je nezbytně nutné měřit, regulovat a kontrolovat zejména dva faktory.

» · · · • · · · • · · · ·

Za prvé stupeň, kterým je čočka zaostřena do vnitřního prostoru obráběného polotovaru, zvyšuje kuželovitý úhel 11, a za druhé zvyšování energetické hladiny nebo trvání pulzace zvyšuje rovněž hloubku a průměr.

Jeli dosaženo otvoru, který má vhodný průměr a vhodnou kuželovitost, pak otočný pohon a běhounový pohon mohou být pootočeny za účelem nastavení nové polohy podpěrného členu tak, že příští požadovaná poloha otvorů odpovídá ohniskovému bodu. Tento postup se poté opakuje až do té doby, kdy je vyvrtán celý požadovaný vzor. Tato technika je známa jako „nárazové vrtání.

Pokud má zvolený laser dostatečnou energii, nemusí být vřeteno ani běhoun během laserové pulzace zastavován. Puls může mít tak krátkou dobu trvání, že jakýkoliv pohyb obráběného polotovaru během vyvrtávacího procesu je bezpředmětný. To je v průmyslové praxi známo jako vrtání „fire-on-the-fly.

Pokud se může laser rychle a dostatečně obnovit, může se obráběný polotovar otáčet pevně stanovenou rychlostí, přičemž může laser pulzovat jednou pro vytváření každého otvoru. U takového vzoru, který je znázorněn například na obr. 3, může laser normálně pulzovat za účelem vytvoření celého kompletního sloupce, běhoun se může pootočit do polohy následujícího sloupce a paprsek může pulzovat za účelem vytvoření další série otvorů.

Jedním problémem, který se může vyskytnout v závislosti na druhu materiálu a na hustotě vzoru otvorů, je výskyt velkého množství tepla na malém prostoru obráběného povrchu.

« « «

To může vést k velkému pokroucení a ke ztrátě vytvořeného vzoru. Za některých podmínek může dojít k velkým rozměrovým změnám, přičemž povrch pak není ani válcový, ani nemá správné rozměry. Ve výjimečných případech může trubice dokonce prasknout,

Výhodné provedení předmětu tohoto vynálezu, které odstraňuje tento problém, využívá postup, který se nazývá rastrové rozkládací vrtání.

U tohoto postupu je vzor redukován na co nejmenší pravoúhlé opakující se prvky 41, jak je znázorněno na obr. 5.

Tyto opakující se prvky obsahují veškeré informace, nezbytné k vytváření vzoru na obr. 3. Použijí-li se tyto prvky jako dlaždice a umístí-li se příslušně vedle sebe svými konci a svými stranami, vznikne požadovaný větší vzor.

Tento opakující se prvek je dále rozdělen do mřížky nebo sítě malých pravoúhlých jednotek neboli „čtverečků 42. Tyto jednotky jsou typicky čtvercové, avšak pro některé účely je výhodnější využívat takových jednotek, které nemají stejné proporce.

Každý sloupec uvedených jednotek představuje jeden průchod obráběného polotovaru přes ohniskovou polohu laseru. Tento sloupec se opakuje tolikrát, kolikrát je požadováno, aby se vyskytoval kompletně kolem podpěrného členu 2. Každá jednotka, která je určena k tomu, aby zde laser vytvořil otvor, je černá. Ty jednotky, kde je laser vypnut, jsou bílé.

« · ·

K zahájení vrtání na vrcholu podle obr. 5, kdy se vřeteno rychlostí, je laser zapnut, energetické úrovni pro 11 jednotek, prvního sloupce jednotek otáčí pevně stanovenou udržován na konstantní a poté je vypnut.

Shora uvedené jednotky jsou počítány rotačním pulzním generátorem 24, znázorněným na obr. 4. Laser zůstává vypnut pro dalších 14 jednotek. Tato sekvence vypínání a zapínání laseru se opakuje po celou první otáčku, po níž se vřeteno vrátí zpět do výchozí polohy, běhounový pohon 33 přemístí běhoun o jednu jednotku a počítač je připraven obrábět sloupec 43a.

Během obrábění sloupce 43a má laser kratší dobu, kdy je zapnut (nyní 9 jednotek), a delší dobu, kdy je vypnut (nyní 16 jednotek). Celkový počet doby zapnutí a doby vypnutí laseru je konstantou, která je založena na výšce vzoru.

Tento proces se opakuje až do té doby, kdy všechny sloupce byly použity, a to každý pro celou jednu otáčku. V případě provedení podle obr. 5 jde o 15 otáček upínacího vřetene. V tomto bodě se celý proces vrací k instrukcím pro sloupec 4 3.

Zde je nutno poznamenat, že při tomto postupu je pří každém průchodu vytvářen určitý počet úzkých řezů v materiálu, a nikoli přímo velký otvor. Jelikož jsou tyto řezy přesně vyrovnány do jediné linie jeden vedle druhého a jsou vzájemně poněkud přesazeny, je výsledným efektem vytvoření otvoru. U vzoru podle obr. 5 vyžaduje každý šestiboký otvor 44 sedm průchodů, přičemž každý tento průchod je oddělen jednou kompletní otáčkou, takže dochází k distribuci energie

• · ι ·«· • · • · • ♦ podél celé trubice, a tím i k minimalizaci lokálního ohřívání.

Pokud během této vrtací operace byla čočka zaostřena na horní povrch materiálu, budou výsledkem vytvořené šestiboké otvory s příslušně rovnoběžnými stěnami. Kombinace rastrového rozkládacího vrtání s postupem rozostřené čočky však produkuje vytváření povrchové plochy podle obr. 1.

Podle tohoto vynálezu jsou otvory 7 úplně malé a velmi početné. Typický vzor se pohybuje v rozmezí od 800 do 1 400 otvorů na čtvereční palec.

Postup výroby netkaných textilií s použitím podpěrného členu podle tohoto vynálezu byl popsán v patentových spi.šech US 5 098 764 a US 5 244 711, které jsou zde uváděny ve formě odkazů.

Na obr. 6 je znázorněno blokové schéma, které ukazuje různé kroky postupu výroby nové netkané textilie podle tohoto vynálezu.

Prvním krokem v tomto procesu je umístění vláknitého rouna na topografický podpěrný člen (blok 1).

Toto vláknité rouno je na podpěrném členu předběžně namáčeno nebo zvlhčováno (blok 2), a to za tím účelem, aby bylo zajištěno, že v průběhu zpracování zůstane vláknité rouno na podpěrném členu.

· ·*

Podpěrný člen s vláknitým rounem poté prochází pod vysokotlakými tekutinovými proudovými tryskami (blok 3). Doporučovanou tekutinou je zde voda.

Voda je z podpěrného členu odváděna s výhodou s využitím vakua (blok 4).

Vláknité rouno je poté odvodněno (blok 5).

Odvodněná vytvořená textilie je sejmuta z podpěrného členu (blok 6).

Vytvořená textilie prochází sérií sušicích bubnů za účelem vysušení této textilie (blok 7).

Poté je tato textilie hotova nebo může být podle požadavků ještě jinak zpracovávána (blok 8),

Na obr. 7 je znázorněno schematické vyobrazení jednoho typu zařízení pro provádění způsobu a pro výrobu textilního materiálu podle tohoto vynálezu.

U tohoto zařízení se děrovaný dopravníkový pás 70 pohybuje nepřetržitě kolem dvou vzájemně od sebe vzdálených otočných válců 71 72. Tento děrovaný dopravníkový pás 70 je poháněn tak, že se může pohybovat vratným pohybem, nebo se může pohybovat buď ve směru pohybu hodinových ručiček, nebo proti směru pohybu hodinových ručiček.

V jedné poloze uvedeného dopravníkového pásu 70 je na horní ploše 73 tohoto pásu 70 umístěno nad pásem 70 vhodné vodní proudové rozdělovači potrubí 74. Toto rozdělovači

0*

........

potrubí 7 4 je opatřeno množstvím otvorů o velmi malém průměru, to jest například o průměru zhruba sedm tisícin palce, přičemž připadá zhruba 30 otvorů na jeden palec. Těmito otvory proudí voda pod tlakem.

Na horní ploše 73 dopravníkového pásu 70 je umístěn topografický podpěrný člen 75 a na horní ploše tohoto topografického podpěrného členu 75 je umístěno vláknité rouno, které má být zpracováváno.

Přímo pod vodním proudovým rozdělovačům potrubím 74, avšak pod horní plochou 73 dopravníkového pásu 70, je umístěno sací sběrné potrubí, které napomáhá při odvodu vody a má rovněž za úkol zabraňovat přílišnému zaplavení vláknitého rouna 76.

Voda z rozdělovacího potrubí 74 dopadá na vláknité rouno 76, prochází topografickým podpěrným členem 75 a je odváděna sacím sběrným potrubím 77.

Zde je nutno zdůraznit, že topografický podpěrný člen 7 5 s na sobě uloženým vláknitým rounem 76 může procházet pod rozdělovačům potrubím podle požadavku i několikrát, a to za účelem výroby textilního materiálu podle tohoto vynálezu.

Na obr. 8 je vyobrazeno zařízení pro kontinuální výrobu textilního materiálu podle předmětu tohoto vynálezu.

Toto schematické vyobrazení předmětného zařízení zahrnuje děrovaný dopravníkový pás 80, který vlastně slouží jako topografický podpěrný člen v souladu s předmětem tohoto vynálezu. Tento dopravníkový pás 80 se nepřetržitě pohybuje proti směru pohybu hodinových ručiček kolem od sebe vzájemně

	25	♦ · * ’ · ’ • · · * ··· · 0 · ·· ·· · · ·· · · · · · ·· ·· * *
vzdálených	otočných válců,	kteréžto uspořádání je z
dosavadního	stavu techniky velmi	dobře a všeobecně známo.
Nad tímto dopravníkovým	pásem 80 je uspořádáno

rozdělovači potrubí 79 pro dodávku kapalíny, spojené s množstvím linií nebo skupin úsťových hubícovitých otvorů 81, Každá takováto skupina obsahuje jednu nebo více řad otvorů s velmi malým průměrem, například 30 nebo více otvorů na jeden palec. Uvedené rozdělovači potrubí 79 je opatřeno tlakoměry 88 a regulačními ventily 87 pro regulování tlaku tekutiny v každé skupině úsťových hubícovitých otvorů 81.

Pod každou linií nebo skupinou úsťových hubícovitých otvorů 81 je uspořádán sací člen 82 pro odvádění přebytečné vody, a rovněž pro ochranu dané oblasti před zaplavením.

Vláknité rouno 83, které má být zpracováváno na netkaný textilní materiál podle předmětu tohoto vynálezu, je přiváděno na topografický podpěrný člen dopravníkového pásu. Na toto vláknité rouno 83 je vhodnou tryskou 84 rozprašována voda, a to za účelem předběžného zvlhčování vláknitého rouna 83, a za účelem přispívání k regulací průchodu textilního materiálu pod tlakovým rozdělovačům potrubím 79 pro dodávku kapaliny. Pod touto vodní tryskou 84 je umístěna sací štěrbina 85, která slouží k odvádění přebytečné vody.

Vláknité rouno 83 prochází pod rozdělovačem potrubím 79 pro dodávku kapalíny tak, že toto rozdělovači potrubí 79 má s výhodou zvyšující se tlak. Například první linie úsťových hubícovitých otvorů mohou být napájeny tekutinou o tlaku zhruba 100 psi, zatímco další linie otvorů může být napájena tekutinou o tlaku zhruba 300 psi, a poslední linie otvorů může být napájena tekutinou o tlaku zhruba 700 psi.

• · · ·

Přestože je na obr, 8 znázorněno šest linií úsťových hubicovitých otvorů pro dodávku kapaliny, není počet linii nebo řad těchto otvorů rozhodující, neboť závisí zejména na hmotnosti vláknitého rouna, na rychlosti provozu, na použitém tlaku kapaliny, na počtu řad nebo otvorů v každé linii a podobně.

Po průchodu mezi rozčělovacím potrubím pro dodávku kapaliny a sacím rozdělovačům potrubím prochází vytvořený textilní materiál přes doplňkovou sací štěrbinu 86 za účelem odstranění přebytečné vody z vláknitého rouna 83,

Jedno výhodné provedení zařízení na výrobu textilního materiálu podle předmětu tohoto vynálezu je schematicky znázorněno na obr, 9.

U tohoto zařízení je topografickým podpěrným členem otočný buben 90. Tento buben 90 se otáčí proti směru pohybu hodinových ručiček. Otočný buben 90 může být vyroben jako spojitý válcový buben, nebo může sestávat z určitého počtu obloukovitých desek 91, uspořádaných tak, že vytvářejí vnější povrchovou plochu bubnu 90. V každém případě však vnější povrch bubnu 90 nebo vnější povrch všech obloukovitých desek 91 vytváří požadovanou topografickou podpěrnou konfiguraci.

Nad částí obvodu otočného bubnu 90 je uspořádáno rozdělovači potrubí 89, které je spojeno s určitým množstvím úsťových hubicovitých pásků 9_2 pro přivádění vody nebo jiné kapaliny na vláknité rouno 93, které je umístěno na vnějším povrchu obloukovitých desek 91. Každý úsťový hubicovítý pásek může obsahovat jednu nebo více řad otvorů o velmi malém • · • · · φ

• * průměru, to jest například o průměru přibližně pět tisícin palce až deset tisícin palce. Těchto otvorů může být 50 až 60 na jeden palec, nebo podle požadavků dokonce i více.

Řadami uvedených otvorů je přiváděna voda nebo jiná kapalina. Tlak v každé skupině otvorů se zvyšuje od první skupiny, pod kterou vláknité rouno prochází, až k poslední skupině. Tento tlak je regulován příslušnými regulačními ventily 97 a je sledován pomocí tlakoměrů 98.

Otočný buben 90 je propojen s odvodňovací jímkou 94, ve které může být udržován podtlak, který napomáhá při odvodu vody a při ochraně dané oblasti před zaplavením.

V průběhu provozu je vláknité rouno 93 umístěno na horní povrch topografického podpěrného členu před vodní proudové rozdělovači potrubí 89. Vláknité rouno 93 prochází pod hubicovitými listovými páskami 92 a je utvářeno do trikotovitého netkaného textilního materiálu. Vytvořený textilní materiál poté prochází úsekem 95 daného zařízení, kde nejsou žádné úsťové hubícovité pásky, ale i nadále je zde udržován podtlak.

Hotový textilní materiál je po odvodnění sejmut z otočného bubnu 90 a prochází sérií sušicích bubnů 96 za účelem řádného vysušení tohoto textilního materiálu.

Jak již bylo shora uvedeno, je možno s pomocí podpěrného členu, znázorněného na obr. 1, vyrábět trikotovitý netkaný textilní materiál.

4«· • V 4 4 • · « « ·

Na obr. 10 je znázorněna kopie mikrosnímku trikotovitého netkaného textilního materiálu, a to přibližně ve dvacetinásobném zvětšení.

Textilní materiál 100 je vyroben z množství vláken. Jak je možno vidět na mikrosnímku, jsou vlákna propletená a zapředená, přičemž vytvářejí vzor otvorů 110, vytvořených v textilním materiálu 100. Celá řada těchto otvorů obsahuje očko 120, vytvořené z vláknitých segmentů. Každé očko 120 je vytvořeno z množství v podstatě rovnoběžných vláknitých segmentů. Tato očka 120 mají tvar U, přičemž uzavřený konec tohoto U směřuje vzhůru směrem k hornímu povrchu textilního materiálu 100, jak je na mikrosnímku jasně vidět.

Na obr. 11 je znázorněna kopie mikrosnímku opačné protilehlé strany, to jest spodní strany textilního materiálu 100 podle obr. 10 rovněž ve dvacetinásobném zvětšení.

Vlákna jsou na plose textilního materiálu propletená a zapředená, takže vytvářejí vzor otvorů 110 v textilním materiálu 100. V některých z těchto otvorů jsou očka 120 ve tvaru U, vytvořená z v podstatě rovnoběžných vláknitých segmentů. Při pohledu z tohoto spodního povrchu textilního materiálu 100, je otevřený konec oček 120 ve tvaru U směřován směrem k povrchu textilního materiálu, znázorněného na tomto mikrosnímku.

Jak již bylo dříve uvedeno, může být podpěrný člen, který má hladký a plochý horní povrch s příslušnými průchozími otvory, vyráběn rovněž pomocí laseru. Takový podpěrný člen, který je označen vztahovou značkou 700, je znázorněn na obr. 15 a na obr. 16.

Jak je znázorněno na obr. 15 a na obr. 16, sestává podpěrný člen 7QQ z tělesa 701, které má horní povrch 703 a spodní povrch 704. V předem stanoveném vzoru je na horním povrchu 703 umístěno seskupení otvorů 707, které procházejí celou tloušťkou t tělesa 7Q1 podpěrného členu 700.

Podpěrný člen 700 může být vytvořen pomocí „rozostřeného laserového vrtacího procesu, který byl již shora popsán. V rozostřeném případě budou mít otvory 707 kuželovitý tvar. Průřezová plocha otvorů 707 na spodním povrchu 704 podpěrného členu 70Q je menší, než je průřezová plocha otvorů 707 na horní povrchu 703 podpěrného členu 700.

Velmi důležitou úlohu zde hraje vzdálenost S středů přiléhajících vedlejších otvorů 707. Je-li tato vzdálenost S středů menší, než je průměr otvorů 707 na horním povrchu 703 podpěrného členu 700, pak se budou poněkud kuželovité otvory 707 protínat, čehož výsledkem bude to, že tyto otvory 707 budou obklopeny seskupením vrcholků a údolí. Toto seskupení vrcholků a údolí pak bude vytvářet obdobné vrcholky, drsnosti a nerovnosti na konečné perforované fólii.

Za účelem vytvoření hladkého a plochého horního povrchu děrovaného podpěrného členu musí být vzdálenost S středů otvorů 707 větší, než je velký průměr otvorů 707 na horním povrchu 703 podpěrného členu 700. Tento hladký plochý horní povrch podpěrného členu může být využit k výrobě hladké rovinné finální děrované fólie netkaného textilního materiálu.

Z··· » · '··'

0 0 0 0000 * 0 · 000· 00· 0 0 0 0 00 0* ·· **

U výhodného provedení předmětu, tohoto vynálezu je uvedený hladký plochý horní povrch podpěrného členu vytvářen takzvaným „rozostřeným laserovým vrtáním.

„Rozostřené laserové vrtání je procesem, ve kterém je laserový paprsek zaostřen na horní povrch trubicovitého obrobku. Tento obrobek může být vyroben z polymemího materiálu, s výhodou z acetalu. Vhodné jsou rovněž akrylové pryskyřice.

U zaostřeného laserového vrtacího procesu, kde se využívá zařízení podle obr. 4, se vřeteno, na kterém je uspořádán trubicovitý obrobek, otáčí před čočkou. Běhoun je motoricky poháněn tak, že první děrovací poloha odpovídá ohniskovému bodu čočky 29. Zaostřovací plošina je motoricky posunována dovnitř do polohy ohniskového bodu čočky 9 na horním povrchu trubicovitého obrobku, který má být provrtáván, na vztahovém průměru, ustanoveném s pomocí shora uvedeného zaostřovacího procesu.

Vrtacími postupy mohou být tytéž postupy, které byly již dříve popsány str. 24

Podpěrný člen 800, znázorněný na obr. 19 a na obr. 20, je vyroben způsobem zaostřeného laserového vrtání.

Jak je znázorněno na obr. 19 a na obr. 20, sestává podpěrný člen 800 z tělesa 801, které má horní povrch 803 a spodní povrch 804. V předem stanoveném vzoru je na horním povrchu 803 podpěrného členu 800 uspořádáno seskupení otvorů • « * ··· · ·»· • · · · »· · · φ • · · « · · • · · * · ·

807/ které procházejí celou tloušťkou t tělesa 601 podpěrného členu 800.

Jak již bylo dříve uvedeno, tak při použití čoček, zaměřených na horní povrch 803 obrobku, mají otvory 807 téměř rovnoběžné stěny. Jelikož však dochází u vrcholků otvorů 807 k malé kuželovitosti, tak vzdálenost S středů těchto otvorů 807 musí mít dostatečně velkou hodnotu, aby se předešlo vytváření vrcholků a údolí. Avšak tato vzdálenost S může být menší, než u způsobu „rozostřeného laserového vrtání, takže dochází k výrobě podpěrného členu, který mé menší rozlohu horního povrchu a má více otvorů, v důsledku čehož lze dosáhnout fólie s více otvory a tedy i s větším percentuálním podílem otevřené oblasti.

Jedno výhodné provedení zařízení pro výrobu perforovaných fólií podle tohoto vynálezu je schematicky znázorněno na obr. 17.

U tohoto zařízení je podpěrným členem otočný buben 753. Tento otočný buben 753 se otáčí proti směru hodinových ručiček. Zvnějšku tohoto otočného bubnu 753 je uspořádána tryska 759 s horkým vzduchem, která je nasměrována tak, aby vytvářela clonu horkého vzduchu, která dopadá přímo na fólii, nesenou vnějším povrchem otočného bubnu 753, který obsahuje větší množství otvorů 753a. Dále jsou zde rovněž uspořádány prostředky pro odklonění trysky 759 s horkým vzduchem, aby bylo možno zabránit přehřívání fólie, pokud dojde k zastavení zařízení, anebo při nízkých rychlostech.

Ventilátor 757 a ohřívač 758 vzájemně spolupracují při dodávce horkého vzduchu do trysky 759.

» » »· a a · a • a ·

Uvnitř otočného bubnu 753 je přímo proti trysce 759 uspořádána podtlaková hlava 760. Tato podtlaková hlava 760 je radiálně nastavitelná, a je umístěna tak, aby se dotýkala vnitřního povrchu otočného bubnu 753. Uvnitř otočného bubnu 753 je dále uspořádán zdroj 761 podtlaku, který neustále udržuje podtlak v podtlakové hlavě 760.

Uvnitř otočného bubnu 753 je v dotyku s vnitřním koncem tohoto otočného bubnu 753 dále uspořádána chladicí zóna 7 62, která je opatřena chladicím zdrojem 7 63 podtlaku. V této chladicí zóně 762 nasává uvedený chladicí zdroj 763 podtlaku okolní vzduch přes otvory, provedené v horké fólií, a to za účelem ztuhnutí fólie a usazení vzoru, vytvořeného v děrovací zóně.

Je velmi důležité provádět toto chlazení ještě předtím, než dojde k sejmutí fólie s podpěrného členu, aby se zamezí]o případnému poškození této fólie. Chladicí zdroj 763 podtlaku rovněž obsahuje prostředky pro držení fólie na příslušném místě v chladicí zóně 762 otočného bubnu 753, a dále obsahuje prostředky k uchránění horké fólie před účinky tahových sil, vyvozovaných na tuto fólii příslušnou navíječkou.

Na obr. 17 je rovněž znázorněn válec 750 pro dodávku fólie a válec 756 pro navíjení hotové fólie.

Na vrcholku rubového členu 64 je tenká kontinuální nepřerušovaná průtažná fólie 67 termoplastického polymerního materiálu. Tato fólie může propouštět páru, anebo může být pro páru nepropustná; může být opatřena vyraženým reliéfem, anebo nemusí; může být podle požadavků ošetřena koronovým výbojem na jedné nebo na obou jejích hlavních povrchových • * i

• « • 9 plochách, nebo nemusí být tímto koronovým výbojem vůbec ošetřena.

Průtažná fólie může sestávat z jakéhokoliv termoplastického polymerního materiálu, včetně například polyolefinů, jako je polyetylén (o vysoké, lineárně nízké nebo nízké hustotě) nebo polypropylén; dále může sestávat z kopolymerů olefinů a vinylových monomerů, jako kopolymerů etylénu a vinylacetátu nebo vinylchloridu; z polyamidů; z polyesterů; z polyvinyl alkoholu a kopolymerů olefinů a akrylátových monomerů, jako kopolymerů etylénu a etylakrylátu a EMA (etylénmetylakrylátu). Fólie, obsahující směsi dvou nebo více uvedených polymerních materiálů, může být rovněž použita.

Prodloužení výchozí fólie v podélném směru i v příčném směru při jejím perforování může být alespoň 100 %, jak bylo stanoveno s pomocí ASTM testu číslo D-882, provedeného na testovacím stroji Instron, běžícím s čelisťovou rychlostí 50 palců za minutu (127 cm za minutu). Tloušťka počáteční fólie (to jest fólie, která má být perforována) je s výhodou jednotná a může být v rozsahu od zhruba 0,5 do 3 tisícin palce nebo zhruba od 0,005 palce (0,0013 cm) do zhruba 0,005 palce (0,076 cm). Je možno použít rovněž společně protlačované fólie, stejně jako fólie, které byly modifikovány, například ošetřením povrchu aktivním prostředkem. Výchozí fólie může být vyrobena jakoukoliv známou technologií, jako například odléváním, tažením nebo vyfukováním.

Zvětšení kruhové oblasti z obr. 17 je znázorněno na obr. 18.

• «

Podtlaková hlava 760 má dvě podtlakové štěrbiny 7 64 a 765, probíhající přes celou šířku fólie. Podtlaková štěrbina 764 vytváří přídržnou spodní zónu pro výchozí fólii, která přichází ke vzduchovému noži. 758. Podtlaková štěrbina 765 je připojena ke zdroji podtlaku spojovacím průchodem 766. Tím se ukotví vstupující fólie 751 bezpečně k otočnému bubnu 753 a rovněž se vstupující fólie ochrání před účinky tahových sil, vyvozovaných odvíjením. Přicházející fólie 751 se rovněž na vnějším povrchu otočného bubnu 753 zploští a vyrovná. Druhá podtlaková štěrbina 765 vymezuje podtlakovou děrovací zónu. Bezprostředně pod podtlakovými Štěrbinami 764 a 765 je mezilehlá podpěrná příčka 768.

Podtlaková hlava 760 je umístěna tak, že dopadový bod horké vzduchové clony 767 je přímo nad mezilehlou podpěrnou příčkou 768. Horký vzduch je přiváděn s dostatečnou teplotou, aby docházelo ke zvýšení teploty fólie nad její měknoucí bod.

Geometrie předmětného zařízení zabezpečuje, že přicházející fólie 751 je po svém změknutí pomocí horké vzduchové clony 767 ochráněna před účinky tahových sil spodní podtlakovou štěrbinou 764 a chladící zónou 762. Podtlaková děrovací zóna 765 bezprostředně přiléhá k horké vzduchové cloně 767, čímž se snižuje na minimum časový okamžik, v němž je fólie horká, a čímž se rovněž zabraňuje převádění přebytečného tepla do otočného bubnu 753.

Příklad 1

Podpěrný člen, opatřený vrcholky a údolími a vyrobený z acetalu s průměrnou tloušťkou 6 mm, byl vyroben s použitím

rozostřeného rastrového skenovacího laserového vrtacího procesu za následujících podmínek:

Poloha ohniska = 2,5 mm pod povrchem materiálu

Typ čočky = pozitivní meniskus

Ohnisková vzdálenost čočky - 5 palců

Laserový příkon = 1 300 W

Povrchová rychlost trubice na vřetení = 20,3 m/min.

Podélný postup běhounu za otáčku = 0,05 mm

Rozměr jednotky - 0,05 mm

Vzdálenost středů v řadě - 0,75 mm (15 jednotek)

Podpěrný člen, vyrobený způsobem podle příkladu 1, je znázorněn na obr. 13 a na obr. 14.

Na obr. 12 je znázorněno jednotkové vyobrazení vzoru pro zapnutý a vypnutý laser, naprogramovaného v počítači podle příkladu 1. Tento vzor sestává z opakujících se dvojic řad otvorů, označených A_lf B_lř A₂, Eg atd. Otvory v každé řadě A mají první nepravidelný tvar, a otvory v každé řadě B mají druhý nepravidelný tvar.

Trubícovitý obrobek, který má průměr přibližně tři stopy, je dvanáct stop dlouhý a 6 mm silný, byl vrtán laserem s použitím zařízení podle obr. 4, které pracovalo v souladu s instrukcemi, obsaženými na obr. 12, za účelem vytvoření podpěrného členu, znázorněného na obr. 13 a na obr. 14. Dokončení laserového vrtacího procesu zabralo zhruba 7 dní.

Podpěrný člen, zobrazený na obr. 13, obsahuje první řadu A otvorů (kterou lze vidět v horní částí obr. 13), dále následující přiléhající řadu B otvorů, a druhou řadu A otvorů, umístěnou pod řadou B otvorů.

• 9 · · • * · • « i

První řada A otvorů zahrnuje otvor A'. Následující přilehlá řada B otvorů zahrnuje otvor B', který přiléhá k otvoru A'. Horní část otvoru A' je obklopena a ohraničena vrcholky 501, 502, 503, 5Q4, 505 a 506. Horní část otvoru B' je obklopena a ohraničena vrcholky 510, 511, 512, 513, 504 a 503.

Zde je jasně vidět, že vrcholky 504 a 503 jsou společné pro oba otvory A' a B'. Čára 521 (oboustranná šípka), rozléhající se mezi vrcholky 501 a 504, představuje hlavní velký průměr horní části otvoru A', přičemž tento velký průměr má u popisovaného podpěrného členu velikost 0,085 palce. Obdobně pak čára 522, rozléhající se mezi vrcholky 503 a 512, představuje hlavní velký průměr horní části otvoru B', přičemž tento velký průměr má u popisovaného podpěrného členu velikost 0,075 palce.

Různé vzdálenosti vrcholků, příslušejících k otvoru A' u popisovaného podpěrného členu, jsou uvedeny v tabulce I. Různé vzdálenosti vrcholků, příslušejících k otvoru B' předmětného podpěrného členu, jsou uvedeny v tabulce II.

Na obr. 14 je znázorněn tentýž digitalizovaný obraz, jako na obr. 13, který je však označen a očíslován tak, aby byly ukázány vzdálenosti spodních částí údolí mezi dvěma přiléhajícími vrcholky, jakož i linie, spojující tyto dva vrcholky.

Například čára 530 na obr. 14 spojuje vrcholky 503 a 504, náležející k otvoru A'. Hloubka údolí mezi vrcholky 501 až 506, přináležejícími k otvoru A', je uvedena v horní části toto·· • · « to to to to • · · · tabulky III. Hloubka dvou údolí, přináležejících k otvoru B', to jest údolí mezi vrcholky 510 a 511. a údolí mezi vrcholky 504 a 513, je uvedena ve spodní části tabulky III. Údolí mezi zbývajícími vrcholky, přináležejícími k otvoru B', to jest mezi vrcholky 511 a 512 a mezi vrcholky 512 a 513, jsou v podstatě analogická, jako jsou v tabulce III uvedená údolí mezí vrcholky 501 a 506 a mezi vrcholky 501 a 502.

Příklad 2

Podpěrný člen, který má hladký plochý horní povrch a je vyroben z acetalu o průměrné tloušťce 6 mm, byl vyroben s použitím rozostřeného rastrového skenovacího laserového vrtacího procesu za následujících podmínek:

Poloha ohniska = 2,5 mm pod povrchem materiálu

Typ čočky = pozitivní meniskus

Ohnisková vzdálenost čočky = 5 palců

Laserový příkon = 1 300 W

Povrchová rychlost trubice na vřetení = 20,4 m/min.

Podélný postup běhounu za otáčku = 0,05 mm

Rozměr jednotky - 0,05 mm

Vzdálenost středů v řadě = 1,5 mm (30 jednotek)

Podpěrný člen podle příkladu 2, který je znázorněn na obr. 15 a na obr. 16, byl vyroben rozostřeným rastrovým skenovacím laserovým vrtacím procesem podle příkladu 1, pouze s výjimkou odlišného rastrovacího skenovacího vzoru. Rastrový skenovací vzor, použitý u příkladu 2, je znázorněn na obr. 21, kde je každá jednotka 710, pro kterou je určeno, že v ní bude laserem vytvořen otvor, označena černě, zatímco každá jednotka 712, u níž je laser vypnut, je bílá.

Příklad 3

Podpěrný člen, který má hladký plochý horní povrch a který je vyroben z acetalu o průměrné tloušťce 3 mm, byl vyroben s použitím zaostřeného rastrovacího skenovacího laserového vrtacího procesu za následujících podmínek:

Poloha ohniska =0 (na horním povrchu)

Typ čočky = pozitivní meniskus

Ohnisková vzdálenost čočky = 5 palců

Laserový příkon = 1 300 W

Povrchová rychlost trubice na vřetení = 17, 4 m/mín.

Podélný postup běhounu za otáčku = 0,05 mm

Rozměr jednotky = 0,05 mm

Vzdálenost středů v řadě = 0,75 mm (15 jednotek)

Podpěrný člen podle příkladu 3 je takového typu, který je znázorněn na obr. 19 a na obr. 20, a který byl vyroben s využitím vzorů, znázorněných na obr. 3 a na obr. 5, a to s použitím shora uvedeného rastrového skenovacího vrtacího procesu, využívajícího zařízení podle obr. 4.

Příklad 4

Byla vyrobena perforovaná fólie s použitím podpěrného členu, vyrobeného podle příkladu 3, v kombinací se zařízením, znázorněným na obr. 17. Toto zařízení je obdobné, jako je zařízení, popsané v patentovém spise US 4 806 303, vydaném na jméno firmy Bianco et al.

Válec 7 50 pro dodávku výchozí fólie, kterou je 1 mm silná polyetylénová litá fólie o nízké hustotě, byl umístěn » · · « » · · · ·♦ · · na tažně poháněný navíjecí stojan, který je všeobecně znám a využíván například v průmyslu sanitárních ubrousků či plen. Tato fólie byla poté uspořádána kolem povrchu otočného bubnu 753 na obr. 17 a zavedena do tažně ovládaného navíječe, kde je konečný produkt shromažďován na válci 756 pro hotovou fólii.

Tryska 759 byla odkloněna, aby se zabránilo ohřívání fólie, než budou nastaveny provozní podmínky. Poté byl spuštěn vzduchový ventilátor 757 a rovněž ohřívač 758, který byl nastaven na teplotu vzduchu v trysce 759, který dosahuje 225° C.

Dále byl spuštěn zdroj 761 podtlaku, který byl nastaven tak, aby udržoval fólii bezpečně na povrchu podpěrného členu. Poté byl spuštěn poháněči systém, takže se podpěrný člen začal otáčet s povrchovou rychlostí 25 m/min.

Tryska 7 59 byla poté posunuta tak, že horký vzduch, vycházející z této trysky 759, dopadal přímo na povrch fólie mezi spodní přidržovací zónou 764 a podtlakovou děrovací zónou 765.

Teplota horkého vzduchu 767 byla poté zvyšována, až bylo dosaženo požadovaného stupně perforace. Konečná teplota vzduchu byla 305° C.

Podtlaková hlava 760 byla měřena za provozních podmínek, a bylo zjištěno, že vykazuje sání 365 run rtuťového sloupce.

Horká fólie, která je nyní již opatřena otvory, pokračuje na podpěrném členu 753 až k chladicí zóně 762, kde • 0 0000 · · · ·

«. · · · · · ·· · · 0 · 0* '««* V · ·

Q ««»· « » *» ♦·· skrze otvory ve fólii proudí okolní vzduch, který proudí dále otvory v podpěrném členu do chladicího zdroje 763 podtlaku.

Do té doby než fólie dospěje až na konec chladicí zóny 762, je natolik dostatečně ochlazena, že může být sejmuta z podpěrného členu a navinuta na válec 756 pro hotovou fólii.

Horní povrch děrované fólie, vyrobené podle příkladu 4, je znázorněn na mikrosnímku podle obr. 22.

Přestože zde bylo podrobněji popsáno pouze několik provedení a variant předmětu tohoto vynálezu, je zcela zřejmé, že pro odborníka v daném oboru není žádným problémem realizovat celou řadu různých alternativních provedení předmětu tohoto vynálezu.

TABULKA I (Rozměry v palcích)

—- Vrch. č.	501	502	503	504
501	—	—	—		—
502	0.037	—	—	—	—
503	0.067	0.040	—	—	—
504	0.065	0.067	0.037	—	- - -
505	0.070	0.075	0.055	0.035	—
506	0.035	0.056	0.065	0.065	0.040

TABULKA II (Rozměry v palcích)

Vrch. č.	510	511	512	513	503
510	—	—	—	—	—
511	0.037	—	—	—	—
512	0.062	0.035	—	—	—
513	0.065	0.056	0.037	-	—
503	0.035	0.066	0.075	0.063	—
504	0.055	0.067	0.055	0.037	0.037

TABULKA III

Údolí mezi vrcholky	Hloubka údolí v palcích
501 and 502	0.016
502 and 503	0.020
503 and 504	0.024
504 and 505	0.025
505 and 506	0.020
506 and 501	0.012
510 and 511	0.026
504 and 513	0.026

Claims (14)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob vytváření hladkého povrchu děrovaného podpěrného členu pro výrobu rovinné děrované fólie nebo netkaného textilního materiálu vyznačující se tím, že zahrnuje následující kroky:

   a) vytvoření obrobku;

   b) nasměrování laserového paprsku směrem k tomuto obrobku; a

   c) pohybování laserového paprsku v sérii rastrových rozkladů podél povrchu obrobku za účelem vyvrtávání s pomocí tohoto laserového paprsku předem stanoveného vzoru otvorů v uvedeném obrobku, čímž se vytváří hladký povrch, obklopující každý otvor na horním povrchu výsledného podpěrného členu.

   2. Způsob podle nároku 1 vyznačuj ící se tím, že zahrnuje dále krok zaostřování laserového paprsku tak, že ohniskový bod je na horním povrchu obrobku.
2. 3. Způsob podle nároku 2 vyznačující se tím, že uvedený vyvrtávací krok zahrnuje pulzování laserového paprsku v předem stanovených sekvencích jeho zapnutého a vypnutého stavu.
3. 4. Způsob podle nároku 2 vyznačující se tím, že laserový paprsek je v zapnutém či vypnutém stavu po dostatečnou dobu a s * * *· ** ·* 9 · · · « • * * · · · «·« • · * ·· * · »«

   -7707dostatečnou intenzitou pro vyvrtání jedné nebo více oddělených jednotek uvedených otvorů v každém rastru.
4. 5. Způsob podle nároku 1 vyznačující se tím, že krok pohybování laserovým paprskem zahrnuje otáčení uvedeného obrobku kolem jeho podélné osy a pootáčení laserového paprsku podél uvedené

   podélné osy po každé otáčce obrobku. 6. Způsob podle nároku 1 v y z n a č u j ící se tím, že dále zahrnuje krok zaostřování laserového paprsku tak, že ohniskový horním povrchem uvedeného obrobku. bod j e pod 7. Způsob podle nároku 6 v y z n a č u j ící se tím, že uvedený vyvrtávací krok ; lahrnuj e pulzování laserového paprsku v předem

   stanovených sekvencích jeho zapnutého a vypnutého stavu.
5. 8. Způsob podle nároku 6 vyznačující se tím, že laserový paprsek je v zapnutém či vypnutém stavu po dostatečně dlouhou dobu a má dostatečnou intenzitu k vyvrtání jedné nebo několika oddělených jednotek uvedených otvorů v každém rastru.
6. 9. Způsob podle nároku 2 vyznačující se tím, že krok pohybování laserovým paprskem zahrnuje otáčení uvedeného obrobku kolem jeho podélné osy a pootáčení laserového paprsku kolem této podélné osy po každé otáčce obrobku.

   ► · · · » · *« ♦ ·· » ♦ * ·
7. 10. Způsob podle nároku 6 vyznačující se tím, že krok pohybování laserovým paprskem zahrnuje otáčení uvedeného obrobku kolem jeho podélné osy a pootáčení laserového paprsku podél této podélné osy po každé otáčce obrobku.
8. 11. Způsob vyznačuj ící podle se tím.

   nároku 2 že každý otvor má v podstatě rovnoběžné boční stěny.
9. 12. Způsob vyznačuj ící podle se tím, nároku 6 že každý otvor je kuželovitý a je opatřen kuželovitou horní částí.
10. 13. Způsob podle nároku 12 vyznačující se tím, že vzdálenost středů přiléhajících otvorů je větší, než je hlavní velký průměr kuželovité horní části každého přiléhajícího otvoru.
11. 14. Zařízení pro vyznačující se výrobu perforované tím, že obsahuje:

    fólie

    - otočný dutý buben, jehož obvodová stěna je vyrobena z polymemího materiálu, přičemž je tato stěna opatřena množstvím otvorů;

    - prostředky pro uložení průtažné termoplastické fólie na horní povrch uvedené stěny;

    - prostředky pro nasměrování horkého vzduchu proti uvedené fólii na uvedeném horním povrchu uvedené stěny za

    I 1·( » « • ·

    9 · · · • * ΦΦ • · ·*« · · * · · * * * · Φ Φ · « A

    -w-vř účelem zvýšení teploty této fólie nad její termoplastickou teplotu;

    - prostředky pro otáčení uvedeného bubnu, když je horký vzduch nasměrován proti uvedenému hornímu povrchu;

    - podtlakové prostředky, uspořádané uvnitř uvedeného bubnu a určené k vytváření dostatečného tlaku, nutného k vytvoření otvorů v uvedené fólii, odpovídajících množství otvorů v uvedené stěně;

    - prostředky pro chlazení uvedené perforované fólie na teplotu pod její termoplastickou teplotou; a

    - prostředky pro odebírání uvedené perforované fólie z uvedeného bubnu.

    15. Zařízení podle nároku 14 vyznačuj ící s e tím, že uvedená stěna je vyrobena z termoplastického materiálu. 16. Zařízení podle nároku 14 vyznačuj ící. s e tím, že uvedená stěna je vyrobena z acetalu nebo z akrylové pryskyřice.
12. 17. Zařízení pro výrobu rovinné perforované fólie vyznačující se tím, že obsahuje:

    - otočný dutý buben, který má hladký plochý horní povrch a množství otvorů, přičemž je tento buben vyroben způsobem podle nároku 1;

    Φ «

    -^?G7-7cP

    - prostředky pro uložení průtažné termoplastické fólie na horní povrch bubnu;

    - prostředky pro nasměrování horkého vzduchu proti uvedené fólii na uvedeném horním povrchu uvedeného bubnu za účelem zvýšení teploty této fólie nad její teplotu měknutí;

    - prostředky pro otáčení uvedeného bubnu, když. je horký vzduch nasměrován proti uvedenému hornímu povrchu;

    - podtlakové prostředky, uspořádané uvnitř uvedeného bubnu a určené k vytváření dostatečného tlaku, nutného k vytvoření otvorů v uvedené fólii, odpovídajících množství otvorů v uvedeném bubnu;

    - prostředky pro chlazení uvedené perforované fólie na teplotu pod její teplotou měknutí; a

    - prostředky pro odebírání uvedené perforované fólie z uvedeného bubnu.

    18. Zařízení podle nároku 17 vyznačuj ící se tím, že uvedený buben je vyroben z polymerního materiálu. 19. Zařízení podle nároku 18 vyznačuj ící se tím, že uvedený buben je

    vyroben z acetalu nebo z akrylové pryskyřice.
13. 20. Způsob výroby perforované fólie vyznačující se tím, že obsahuje:

    • f

    4 444 • «

    4 44 ·· *.4 99 ··

    - prostředky pro uložení průtažné termoplastické fólie na horní povrch otočného dutého bubnu, jehož obvodová stěna je vyrobena z polymemího materiálu, přičemž je tato stěna opatřena množstvím otvorů;

    - nasměrování horkého vzduchu proti uvedené fólii na uvedeném horním povrchu uvedeného bubnu za účelem zvýšení teploty uvedené fólie nad její teplotu měknutí;

    - otáčení uvedeného bubnu, když je horký vzduch nasměrován proti uvedenému hornímu povrchu;

    - vytváření dostatečného tlaku uvnitř uvedeného bubnu za účelem vytvoření otvorů v uvedené fólii, odpovídajících, množství otvorů v uvedeném bubnu;

    - chlazeni uvedené perforované fólie na teplotu pod její teplotou měknutí; a

    - odebírání uvedené perforované fólie z uvedeného bubnu.
14. 21. Způsob výroby rovinné perforované fólie vyznačující se tím, že obsahuje:

    - prostředky pro uložení průtažné termoplastické fólie na horní povrch otočného dutého bubnu, majícího hladký plochý horní povrch, opatřený množstvím otvorů, přičemž tento buben byl vytvořen způsobem podle nároku 1;

    - směrování horkého vzduchu proti uvedené fólii na uvedeném horním povrchu uvedeného bubnu za účelem zvýšení teploty uvedené fólie nad její teplotu měknutí;

    0 ·0·

    0 0 t « • · «

    0 00 »0 0 4

    - otáčení uvedeného bubnu, když je horký vzduch nasměrován proti uvedenému hornímu povrchu;

    - vytváření dostatečného tlaku uvnitř uvedeného bubnu, nutného k vytvoření otvorů v uvedené fólii, odpovídajících množství otvorů v uvedeném bubnu;

    - chlazení uvedené perforované fólie na teplotu pod její teplotou měknutí; a

    - odebírání uvedené perforované fólie z uvedeného bubnu.