ES2199780T3 - Herramental para articulos con superficies estructuradas. - Google Patents
Herramental para articulos con superficies estructuradas.Info
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Abstract
Un rodillo-herramienta de conformación (10) que comprende: un rodillo de base cilíndrico (12) un primer alambre (20) que comprende una pluralidad de primeros huecos (24) formados dentro de él, enrollándose el primer alambre en espiras helicoidales alrededor del rodillo de base, en el que la pluralidad de los primeros huecos en el primer alambre forman una pluralidad de primeras cavidades (30); comprendiendo cada cavidad de la pluralidad de primeras cavidades una abertura y una superficie exterior del rodillo-herramienta.
Description
Herramental para artículos con superficies
estructuradas.
La presente invención se refiere al campo de la
fabricación de artículos con superficies estructuradas. Más
particularmente, la presente invención proporciona herramental
para fabricar artículos con una o más superficies estructuradas,
métodos de fabricación del herramental, y métodos de utilización
del herramental para fabricar artículos con una o más superficies
estructuradas.
Artículos con una o más superficies estructuradas
encuentran una variedad de usos. Los artículos pueden estar
dispuestos como películas que muestran, por ejemplo, áreas
superficiales aumentadas, estructuras utilizadas para proporcionar
un sujetador mecánico, propiedades ópticas, etc. Cuando estas
películas se fabrican para utilizarlas como sujetadores mecánicos
los salientes que se encuentran en la superficie estructurada se
les hace referencia comúnmente como ganchos. Los ganchos pueden
estar formados en una forma curva o pueden ser vástagos
sustancialmente verticales que se deforman para incluir, por
ejemplo, una cabeza en forma de seta.
Los sujetadores mecánicos se diseñan a veces de
modo que dos tiras de gancho se pueden utilizar para sujetar
juntos dos artículos adhiriendo cada tira a uno de los artículos y
después acoplando las dos tiras entre sí. Tal sujetador mecánico se
muestra en la Patente Norteamericana Nº. 3.192.589 (cedida a
Pearson) que denomina al sujetador "hermafrodítico" porque sus
vástagos con cabeza, cuando se entrelazan, tienen características
de macho y hembra. Los sujetadores mecánicos de Pearson se pueden
fabricar moldeando una base desde la que sobresalen vástagos
enterizos sin cabeza y luego se ablandan las puntas de los
vástagos por calor.
La patente Norteamericana Nº. 5.077.870 (cedida a
Melbye y otros) describe un método de fabricar la porción de tiras
de gancho de un sujetador mecánico forzando material fundido hacia
el interior de cavidades formadas en una superficie de moldeo
desplazable. Los vástagos formados por la superficie de moldeo
desplazable se encapsulan entonces para formar los sujetadores
deseados. Las cavidades se forman en la superficie de molde
mediante taladrado. Como resultado de esto, las cavidades son de
forma cilíndrica, aunque se puede obtener alguna precisión en
profundidad, diámetro y espaciado entre cavidades, se obtiene con
algunas dificultades y aumento de costes. Además, los daños en la
superficie del molde requieren típicamente que se deseche el molde
completo.
La patente Norteamericana Nº. 5.792.411 (cedida a
Morris y otros) describe una herramienta de moldeo fabricada
mecanizando por láser una superficie de moldeo. El material
fundido se fuerza entonces hacia el interior de cavidades en la
superficie del molde desplazable para formar los vástagos. Los
vástagos luego se encapsulan para formar los sujetadores deseados.
Debido a que las cavidades se forman mediante ablación por láser,
la forma de la cavidad se basa en la distribución de energía dentro
del haz de láser utilizado para formar las cavidades. Además, es
difícil obtener un control preciso sobre la profundidad de las
cavidades debido a la variabilidad del material utilizado para
construir el molde, la potencia del haz de láser, la distribución
de energía dentro del haz, el foco del haz, etc.
La Patente Norteamericana Nº. 4.775.310 (cedida a
Fisher) y la Publicación PCT Nº. WO 97/46129 (cedida a Lacey y
otros) describen el herramental utilizado para fabricar tiras de
gancho para un sujetador mecánico del tipo de gancho y bucle. Las
herramientas se forman por medio de un tambor hueco con una camisa
de refrigeración por agua. A lo largo de la longitud del tambor se
laminan juntas una serie de discos de molde o discos de molde
alternativos y placas de espaciado para formar las cavidades de
molde deseadas en la superficie del rodillo. Las desventajas de
estos diseños incluyen el coste de fabricación de los discos de
moldeo con la precisión adecuada para asegurar que las cavidades
de los moldes tienen la misma profundidad, longitud, espaciado, etc.
A su vez, las limitaciones de tamaño impuestas en los discos por
dificultades de fabricación pueden limitar la velocidad de la
línea en los procedimientos que utilizan las herramientas. Otras
desventajas de este diseño incluyen la refrigeración no uniforme de
las cavidades de moldeo, heterogeneidad en los productos
producidos por las placas apiladas, etc.
El documento
JP-A-55 158925 describe una
disposición de dos rodillos, uno de los cuales tiene una
superficie estructurada para prensar entre ellos una película de
resina termoplástica. La superficie estructurada se fabrica
enrollando helicoidalmente un alambre alrededor de un rodillo de
base, provisto el último de un diseño de huecos o cavidades en su
superficie, en la que el alambre se deforma durante el prensado.
La presente invención proporciona
rodillos-herramienta de conformación y métodos de
utilización de los rodillos-herramienta para
fabricar artículos con una o más superficies estructuradas. Los
rodillos-herramienta incluyen una superficie
exterior que, cuando se utilizan junto con materiales de la
viscosidad o formabilidad apropiada pueden formar una superficie
estructurada en un artículo. Debido a que las herramientas se
fabrican en forma de rodillo, se pueden utilizar ventajosamente en
procedimientos continuos de fabricación. Alternativamente, se
pueden procesar artículos individuales utilizando los
rodillos-herramienta de la presente invención.
Por "superficie estructurada" se quiere
significar que una superficie del artículo se desvía de una
superficie plana u otra cualquiera lisa. Por ejemplo, la superficie
estructurada puede incluir protuberancias que se extienden desde
ella, tales como vástagos utilizados junto con sujetadores
mecánicos. Otras superficies estructuradas alternativas incluyen,
pero no están limitadas a: ranuras continuas o crestas, estructuras
alargadas, etc.
Los rodillos-herramienta de la
presente invención se construyen de un rodillo de base cilíndrica
y están envueltos con uno o más alambres continuos en un esquema
helicoidal. Los alambres se utilizan, en esencia, para formar una
superficie estructurada en el rodillo-herramienta
que es el negativo de la superficie estructural a formarse en los
artículos procesados que utilizan el
rodillo-herramienta. En una realización, al menos
uno de los alambres enrollado alrededor del rodillo de base incluye
una pluralidad de huecos formados en él que, cuando se enrolla en
espiras helicoidales alrededor del rodillo de base, forman una
pluralidad de cavidades de molde en la superficie exterior del
rodillo-herramienta. Alternativamente, se puede
utilizar el diseño helicoidal de dos o más alambres devanados para
formar una superficie estructurada helicoidal continua, por
ejemplo, una ranura o ranuras helicoidales.
Las ventajas de los
rodillos-herramienta incluyen, pero no están
limitadas a la capacidad de sustituir los devanados de alambre en
el rodillo de base si la superficie exterior del
rodillo-herramienta se llega a dañar o a desgastar.
Los rodillos-herramienta pueden ser relativamente
baratos comparados con el coste de fabricación de
rodillos-herramienta utilizando, por ejemplo, placas
apiladas o taladrando directamente la superficie del molde.
Otra ventaja es la capacidad de controlar el
espaciado entre las cavidades de molde a lo largo de la anchura
del rodillo variando el espesor del alambre o alambres enrollados
alrededor del rodillo de base. El espaciado de las cavidades de
molde alrededor de la circunferencia también se puede controlar
independientemente controlando el espaciado entre huecos en el
alambre o alambres enrollados alrededor del rodillo de base. Una
ventaja adicional es que, controlando el perfil o forma de la
sección transversal del alambre o alambres y la forma o formas de
los huecos formados en el alambre, se pueden lograr también
variaciones en la forma o formas de las cavidades de molde.
Además, otra ventaja de la presente invención es
la masa térmica relativamente baja del alambre o alambres
enrollados alrededor del rodillo de base en comparación con la
masa térmica del rodillo de base. Como resultado de esto, se puede
mejorar el control térmico sobre las cavidades de molde, que puede
dar como resultado mejoras correspondientes en la uniformidad de
los productos producidos utilizando
rodillos-herramienta.
Una "cavidad de molde" tal como se utiliza
en relación a la presente invención, puede ser cualquier
discontinuidad en una superficie de otro modo lisa o plana dentro
de la cual puede fluir material moldeable durante un proceso de
moldeo. En algunas realizaciones de la presente invención, los
rodillos-herramienta pueden incluir cavidades de
molde con relaciones de apariencia elevada como se define más abajo,
aunque se debe entender que una cavidad de molde no necesita tener
una relación de apariencia elevada.
En un aspecto, la presente invención proporciona
un rodillo-herramienta que incluye un rodillo de
base cilíndrico. Un primer alambre que incluye una pluralidad de
primeros huecos formados dentro de él se enrolla en espiras
helicoidales alrededor del rodillo de base. La pluralidad de
primeros huecos en el primer alambre forma una pluralidad de
primeras cavidades, incluyendo cada cavidad de las primeras
cavidades una abertura en una superficie exterior del
rodillo-herramienta.
En otro aspecto, la presente invención
proporciona un método de formar una superficie estructurada en un
artículo utilizando un rodillo-herramienta que
incluye un rodillo de base cilíndrico y un primer alambre que tiene
una pluralidad de primeros huecos formados en él. El primer
alambre se devana en espiras helicoidales alrededor del rodillo de
base, de esta manera la pluralidad de primeros huecos en el primer
alambre forman una pluralidad de primeras cavidades. Cada cavidad
de la pluralidad de primeras cavidades forma una abertura en una
superficie exterior del rodillo-herramienta. Para
formar la superficie estructurada utilizando la superficie exterior
del rodillo-herramienta, se pone en contacto con
la superficie exterior del rodillo-herramienta un
material moldeable, llenando parcialmente el material moldeable al
menos alguna de las primeras cavidades. La superficie estructurada
así formada se retira entonces de la superficie exterior del
rodillo-herramienta, por lo que la superficie
estructurada comprende una pluralidad de salientes o
protuberancias que corresponden a la pluralidad de primeras
cavidades.
En otro aspecto, la presente invención
proporciona un método de formar una superficie estructurada en un
artículo utilizando un rodillo-herramienta que
incluye un rodillo de base cilíndrico y un primer y un segundo
alambres devanados en espiras helicoidales alrededor del rodillo
de base. La espiras helicoidales del primer y segundo alambres se
alternan sobre una anchura del rodillo. La altura del primer alambre
sobre el rodillo de base es menor que la altura del segundo
alambre sobre la superficie del rodillo de base, de esta manera se
forma una ranura helicoidal en una superficie exterior del
rodillo-herramienta. Para formar una superficie
estructurada en un artículo utilizando la superficie exterior del
rodillo-herramienta se pone en contacto un material
moldeable con la superficie exterior del
rodillo-herramienta, llenando parcialmente el
material moldeable al menos una porción de la ranura helicoidal
formada por el primero y segundo alambres. La superficie
estructurada así formada se retira entonces del
rodillo-herramienta e incluye una serie de crestas
formadas dentro de él.
Estas y otras características y ventajas de la
presente invención se describen más abajo respecto a
realizaciones ilustrativas de la presente invención.
La Figura 1 es una vista en planta de un
rodillo-herramienta que incluye una pluralidad de
cavidades formadas en él según la presente invención.
La Figura 1A es una vista en perspectiva ampliada
de una superficie estructurada formada utilizando un
rodillo-herramienta según la presente invención.
La Figura 2 es una vista en perspectiva ampliada
de un corte separado de una porción de la superficie del
rodillo-herramienta de la Figura 1 que ilustra las
cavidades formadas en él.
La Figura 3A es una vista en planta ampliada de
la superficie del rodillo-herramienta de la Figura
1.
La Figura 3B es una vista en corte transversal de
la Figura 3A tomada a lo largo de la línea
3B-3B.
La Figura 3C es una vista en corte transversal de
la Figura 3A tomada a lo largo de la línea
3C-3C.
La Figura 4 es una vista en planta de otro
rodillo-herramienta que incluye una pluralidad de
cavidades formadas en él según la presente invención.
La Figura 5 es una vista en perspectiva ampliada
de un corte separado de una porción de la superficie del
rodillo-herramienta de la Figura 4 que ilustra las
cavidades formadas en él.
Las Figuras 6A a 6E ilustra una variedad de
formas de cavidad de molde.
La Figura 7A es una vista en planta de un
rodillo-herramienta que incluye áreas
circunferenciales con diferentes cavidades de molde.
La Figura 7B es una vista en planta de un
rodillo-herramienta que incluye un área
longitudinal con diferentes cavidades de molde.
La Figura 7C es una vista en planta de un
rodillo-herramienta que incluye un logotipo con
diferentes cavidades de molde en el área del logotipo.
Las Figuras 8A y 8B ilustran cavidades de molde
con diferentes profundidades.
Las Figuras 9A a 9D ilustran diferentes perfiles
de alambre para utilizarlos en rodillos según la presente
invención.
La Figura 10 ilustra un método de fabricación de
un rodillo-herramienta según la presente
invención.
La Figura 11 ilustra un método de fabricación de
una película de topología de apariencia elevada utilizando un
rodillo-herramienta de la presente invención.
La Figura 12 es una vista de un corte transversal
del aparato de la Figura 11, tomada a lo largo de la línea
12-12 en la Figura 11.
La Figura 13 ilustra un método de fabricación de
una película de topología de apariencia elevada que incluye
salientes en ambos lados utilizando dos
rodillos-herramienta según la presente
invención.
La Figura 14 es una vista parcial ampliada de un
corte transversal de un procedimiento que utiliza otro
rodillo-herramienta según la presente invención.
La Figura 15 es una vista en planta de otro
rodillo-herramienta que incluye cavidades de molde
helicoidales alargadas discontinuas.
La Figura 16 es una vista en perspectiva de una
película fabricada utilizando el
rodillo-herramienta de la Figura 15.
La Figura 17 ilustra un hueco formado en un
alambre en relación con el ejemplo 1.
La presente invención proporciona
rodillos-herramienta y métodos de utilización de
los rodillos-herramienta para fabricar artículos con
una o más superficies estructuradas. Los
rodillos-herramienta incluyen una superficie
exterior que, cuando se utilizan junto con materiales de la
viscosidad o capacidad de dar forma adecuadas, pueden formar una
superficie estructurada en un artículo. Debido a que las
herramientas se fabrican en forma de rodillo, se pueden utilizar
ventajosamente en procedimientos de fabricación continua dar
forma, por ejemplo, películas, hojas, etc. Alternativamente, se
pueden procesar artículos individuales utilizando los
rodillos-herramienta de la presente invención.
Los rodillos-herramienta de la
presente invención pueden incluir una pluralidad de cavidades en
sus superficies exteriores que, cuando se utilizan en relación con
materiales de la apropiada viscosidad o capacidad de dar forma,
pueden formar salientes o estructuras en al menos una superficie
de una película. Alternativamente, dos de tales rodillos se pueden
utilizar de manera combinada para formar una película en la que
ambas superficies principales muestran salientes o
estructuras.
La Figura 1 describe una realización ilustrativa
de un rodillo-herramienta 10 según la presente
invención que incluye una pluralidad de aberturas de cavidades de
molde 30 en una superficie exterior del
rodillo-herramienta 10. La Figura 2 ilustra una
vista ampliada de un corte separado parcial de la superficie del
rodillo-herramienta 10 de la Figura 1. El
rodillo-herramienta 10 incluye preferiblemente un
rodillo cilíndrico de base 12 alrededor del cual se enrollan uno
o más alambres en la forma de una espira helicoidal para producir
una superficie con una pluralidad de
cavidades de molde 30 formadas en ella.
cavidades de molde 30 formadas en ella.
El alambre o alambres enrollados alrededor del
rodillo de base 12 se pueden mantener en su sitio mediante
cualquier mecanismo adecuado, que incluye pero que no está
limitado a: abrazaderas, soldadura, adhesivos, etc. Tales técnicas
se conocen, por ejemplo, en la producción de rodillos de cardado.
Véase, por ejemplo, la Patente Norteamericana Nº. 4.272.865
(cedida a Schmolke).
Una aplicación preferida en la que se puede
utilizar rodillos-herramienta fabricados según la
presente invención tales como el rodillo-herramienta
10, es en la producción de superficies estructuradas de topología
de aspecto elevado. Haciendo referencia a la Figura 1A, se
describe un artículo ilustrativo 70 formado utilizando el
rodillo-herramienta 10 que incluye una superficie
estructurada que tiene una pluralidad de salientes 72 formados en
ella. Los salientes ilustrados tienen una altura h' por
encima de la superficie 74 del artículo 70 y una anchura mínima
w' medida en un plano / generalmente paralelo al plano de la
superficie 74. Si la superficie 74 tiene alguna curvatura, el plano
/ está orientado preferiblemente tangencial a la superficie 74 en
el área del saliente 72.
Los salientes 72 pueden tener una relación de
apariencia elevada y los rodillos-herramienta según
la presente invención pueden ser particularmente ventajosos en la
fabricación de superficies estructuradas con topologías de relación
de apariencia elevada. Por "relación de apariencia elevada" se
quiere significar que la relación altura de saliente a anchura
mínima (h'--.w') es, por ejemplo, al menos aproximadamente
0,5:1 o mayor, más preferiblemente alrededor de 1:1 o mayor, e
incluso más preferiblemente al menos 2:1 o mayor. Además de, o en
lugar de, una relación de aspecto elevado como se definió
anteriormente, se puede preferir que el saliente o la altura de la
estructura h' por encima de la superficie principal del
artículo sea, por ejemplo, aproximadamente 0,1 milímetros o más,
más preferiblemente aproximadamente 0,2 milímetros o más, e incluso
más preferiblemente aproximadamente 0,4 mm o más.
Cuando el artículo 70 se suministre en la forma
de hoja o película, se puede utilizar ventajosamente para la
fabricar sujetadores mecánicos (por ejemplo, sujetadores mecánicos
tipo seta, o tipo gancho mecánico). Si se utiliza el artículo 70
como sujetador mecánico, los salientes 72 se puede referir
comúnmente como vástagos, aunque la utilización de ese término no
está destinada a limitar el alcance del uso para los artículos
fabricados utilizando la presente invención.
Aunque los artículos que se pueden producir
mediante rodillos-herramienta y métodos de la
presente invención se utilizan de manera ventajosa como sujetadores
mecánicos, los artículos pueden encontrar una variedad de otros
usos y los rodillos-herramienta y los métodos de
utilización de los rodillos-herramienta para
fabricar artículos con superficies estructuradas según la presente
invención no debería estar limitado al campo de los sujetadores
mecánicos. Por ejemplo, los salientes formados en la superficie
estructurada de un artículo según la presente invención pueden
proporcionar ventajas reteniendo adhesivos u otros materiales de
recubrimiento, por ejemplo, aumentando la superficie del área de
la película. Las superficies estructuradas formadas por los
rodillos-herramienta también pueden ser útiles para
fines decorativos, como canales de flujo, estructuras reductoras
de obstáculos, rellenos de abrasivo, etc.
La naturaleza helicoidal de los alambre
enrollados se ilustra en la Figura 1. Las espiras están
preferiblemente orientadas con un ángulo de hélice \alpha
respecto a una línea de referencia que es normal a la superficie
del rodillo-herramienta cilíndrico 10. Como
resultado de la naturaleza helicoidal de los alambres enrollados,
progresan a través de la superficie del rodillo 10 desde un
extremo hasta el extremo opuesto. El ángulo de hélice \alpha es
preferiblemente más bien pequeño, por ejemplo, aproximadamente, 5
grados o menos, aunque se podrían utilizar ángulos de hélice
mayores. Los ángulos de hélice más pequeños darán típicamente como
resultado espaciamientos más pequeños entre las cavidades de molde
a lo largo del eje longitudinal 11 del
rodillo-herramienta 10.
El rodillo-herramienta ilustrado
10 se fabrica utilizando un rodillo de base cilíndrico 12
alrededor del cual se devana un alambre continuo 20 que tiene una
pluralidad de huecos 26 y un alambre espaciador 40. El resultado
es que sobre la superficie del rodillo-herramienta
10 se disponen espiras helicoidales alternadas de alambre 20 con
huecos 26 y alambre espaciador 40. Los borde interiores 24 del
alambre 20 y los bordes interiores 44 del alambre espaciador 40 se
enrollan alrededor del rodillo de base 12 mientras que los bordes
externos 22 y 42 de los alambres 20 y 40, respectivamente se devanan
mirando hacia fuera desde el rodillo de base 12. El alambre 20 y
el alambre espaciador 40 tienen secciones transversales
preferiblemente rectangulares compatibles con una progresión
uniforme de las espiras helicoidales a través del rodillo 10.
Los huecos 26 existentes en el alambre 20 se
forman a lo largo de toda la longitud del alambre 20 e incluyen
paredes laterales opuestas 27 y 28 y un fondo 29 como se ve en la
Figura 2. Se prefiere, pero no se requiere que cada uno de los
huecos 26 sean del mismo tamaño y estén uniformemente espaciados a
lo largo de la longitud del alambre 20 para proporcionar
uniformidad en el espaciado de las cavidades de molde 30
resultantes. Además, se prefiere que el borde exterior 22 de las
espiras de alambre 20 esté al mismo nivel que el borde exterior 42
del alambre espaciador 40 de manera que las áreas entre las
cavidades de molde 30 en el rodillo-herramienta 10
acabado sean sustancialmente lisas, es decir, sin discontinuidades
significativas entre los alambres 20 y 40.
Alternativamente los bordes exteriores 22 y 42 de
los alambres 20 y 40, respectivamente, se pueden situar a
diferentes alturas sobre la superficie del rodillo de base 12. Los
alambres 20 y 40 con diferentes alturas pueden impartir una
estructura a la superficie del artículo que se está fabricando.
Esa estructura puede ser en forma de nervaduras alargadas que
pueden proporcionar refuerzos a, por ejemplo, los salientes más
altos formados por las cavidades de molde y/o el propio
artículo.
El alambre 20, que incluye huecos formados dentro
de él que proporcionan las cavidades de molde 30 deseadas cuando
se enrolla alrededor del rodillo de base 12 como se ha comentado
más arriba, se fabrica preferiblemente utilizando un alambre o una
tira que generalmente tiene una sección transversal rectangular.
Los huecos 26 se proporcionan preferiblemente a lo largo del
espesor del alambre 20 de manera que cada hueco incluye únicamente
dos lados 27 y 28 alineados a lo largo de la longitud del alambre 20
y de un fondo 29. El alambre 20 se puede fabricar con los huecos
26 o se puede fabricar primero un alambre con un perfil
sustancialmente uniforme y luego procesarlo mediante alguna
técnica o técnicas para formar los huecos 26 en él. La técnica o
técnicas adecuadas pueden incluir pero no se limitan a punzado,
estampación, mecanización habitual, mecanizado por láser,
mecanizado por descarga electrónica, mecanizado por chorro de agua,
ataque con ácido, etc. El punzado de alambres para proporcionar las
formas deseadas se conoce en, por ejemplo, la industria de rodillo
de cardado. Véase, por ejemplo, La Patente Norteamericana
Nº 4.537.096 (cedida a Hollingsworth). El alambre 20 se puede
fabricar a partir de cualquier material o materiales adecuados,
aunque algunos materiales preferidos incluyen aceros, más
preferiblemente aceros de medio a bajo contenido en carbono.
Las cavidades de molde 30 ilustradas en las
Figuras 1 y 2 tienen áreas de sección transversal sustancialmente
uniformes a lo largo de su profundidad desde la abertura en la
superficie del rodillo-herramienta 10 hasta los
fondos 29 de la cavidad del molde. La Figura 3A es una vista en
planta ampliada de unas pocas cavidades de molde 30 y las Figuras
3B y 3 C son vistas de cortes transversales de las cavidades 30 de
molde a lo largo de las líneas 3B - 3B y 3C - 3C,
respectivamente, Las cavidades de molde 30 muestran generalmente
áreas de sección transversal tangencial rectilínea a lo largo de sus
profundidades d. Por tangencial se quiere significar que la
sección transversal está tomada a lo largo de una tangente al
rodillo 10. Por rectilínea se quiere significar que la forma de la
cavidad de molde 30 en la sección transversal tangencial está
formada por lados sustancialmente planos. Las cavidades ilustradas
30 están también sustancialmente orientadas a lo largo del radio
del rodillo 10, aunque son posibles varias orientaciones como se
comenta más abajo.
Los lados 27 y 28 de las cavidades de molde 30
pueden ser paralelos o se pueden formar con un ángulo preliminar
tal que los lados 27 y 28 estén más separados en las aberturas de
las cavidades del molde 30 que en el fondo de las cavidades del
molde 30 o viceversa.
Una ventaja de los
rodillos-herramienta de la presente invención es la
capacidad para controlar con precisión la altura h del fondo 29 de
las cavidades de molde 30 por encima del fondo o superficie
interior del alambre 20. El fondo 29 de la cavidad de molde 30
corresponderá típicamente al extremo de la cavidad de molde.
No obstante, en estos casos en los que las
cavidades de molde tienen formas no uniformes, por ejemplo, las
cavidades se forman en la forma de gancho u otra estructura, el
"fondo" de la cavidad de molde se define como la porción de la
cavidad de molde que está más próxima a la superficie interior del
alambre. Un ejemplo de tal cavidad de molde se ilustra en la
Figura 6C en la que la cavidad de molde 230c tiene un fondo 229c
más próximo al borde interior 224c del alambre 220c. El fondo 229c
está situado a una altura h_{c} por encima del borde
interior 224c del alambre 220c. Además, la profundidad
d_{c} de la cavidad de molde 230c también se define por el
fondo 229c de la cavidad de molde 230c. La cavidad de molde 230c
tiene un extremo 231c que es distinguible de su fondo 229c debido
a que la cavidad de molde 230c se aparta del borde interior 224c del
alambre 220c.
Los rodillos de base cilíndricos 12 preferidos
están formados de manera precisa para tener recorridos
estrechamente controlados. Ese recorrido de precisión, en
combinación con una dimensión en altura h estrechamente
controlada en los alambres 20 puede proporcionar cavidades de
molde 30 con profundidades d sustancialmente uniformes según
se mide desde la superficie exterior del rodillo 10. Las
tolerancias a las que la dimensión de altura h se puede
controlar será generalmente relativamente pequeña y el recorrido
del rodillo de base 12 se puede controlar estrechamente, dando como
resultado un estrecho control total de tolerancia en el
rodillo-herramienta 10 acabado.
Las cavidades de molde 30 se pueden caracterizar
también en términos de relación de apariencia como se ha comentado
anteriormente en relación a los salientes 72 en el artículo 70 en
la Figura 1A. La relación de apariencia de las cavidades de molde
30 se determinarán basándose en la profundidad d comparada
con la anchura mínima w (véase la Figura 3A) de las
cavidades de molde, donde la anchura mínima w se mide en un
plano tangencial a la superficie del rodillo de base 12. En otras
palabras, la relación de apariencia de las cavidades de molde 30
es d:w y, donde el rodillo-herramienta 10 se
vaya a utilizar para fabricar artículos que tienen una superficie
estructurada con topología de relación de apariencia elevada, se
puede preferir que la relación d:w sea, por ejemplo, al menos
aproximadamente 0,5:1 o más elevada, más preferiblemente al menos
aproximadamente 1:1 o más elevada, e incluso más preferiblemente al
menos aproximadamente 2:1 o más elevada. Además de, o en lugar de,
la relación de apariencia elevada como se ha definido más arriba,
se puede preferir que la profundidad de la cavidad de molde d
sea, por ejemplo, 0,1 milímetros o más, más preferiblemente
alrededor de 0,2 mm o más, y más preferiblemente aproximadamente
0,4 milímetros o más.
Las Figuras 3B y 3C ilustran otra característica
de la invención, a saber la adición de un chapado u otro
recubrimiento 50 en el rodillo 10. El recubrimiento ilustrado 50 se
sitúa sobre toda la superficie exterior del
rodillo-herramienta 10, es decir, sobre las áreas
entre las cavidades de molde 30 así como en la superficie interior
de las cavidades de molde 30. Alternativamente, el recubrimiento
se podría situar sólo en la superficie exterior de el rodillo 10 y
ausente de las superficies interiores de las cavidades de molde 30.
En otra alternativa, el recubrimiento 50 se podría situar sólo en
las cavidades 30 y no en la superficie exterior del rodillo 10. En
otra alternativa adicional, un primer recubrimiento se podría
situar en las cavidades de molde 30 y un segundo recubrimiento se
podría situar en la superficie exterior del
rodillo-herramienta 10.
Aunque el recubrimiento 50 se ilustra como una
capa homogénea, se debe entender que actualmente el revestimiento
50 puede ser una combinación de uno o más materiales mezclados
entre sí o aplicados en sucesivas capas. El material o los
materiales utilizados en el recubrimiento 50 pueden variar
dependiendo de las propiedades físicas deseadas. Algunas
propiedades físicas que se pueden desear incluyen, pero no están
limitadas a resistencia al desgaste aumentada, características de
liberación controladas, rugosidad superficial controlada, pegado
entre enrollamientos de alambre contiguos, etc. Algunos materiales
preferidos pueden ser chapados metálicos, más preferiblemente un
chapado de níquel sin electricidad, cromo, etc.
Las Figuras 4 y 5 describen otra realización
ilustrativa de un rodillo-herramienta 110 que
incluye una pluralidad de aberturas de cavidades de molde 130 en una
superficie exterior del rodillo-herramienta 110.
El rodillo-herramienta 110 incluye preferiblemente
un rodillo de base cilíndrico 112 alrededor del cual se enrollan uno
o más alambres en la forma de una espira helicoidal para producir
una superficie con una pluralidad de cavidades de molde 130
formadas en ellos.
Como se ilustra mucho mejor en la Figura 5, la
superficie del rodillo-herramienta 110 se puede
enrollar con dos alambres 120 y 120' que cada uno de ellos incluyen
huecos formados dentro de ellos que, cuando se enrollan juntos,
forman las cavidades de molde 130. Una diferencia entre el
rodillo-herramienta 110 y el rodillo 10 es que en
vez de un alambre espaciador 40 con una sección transversal
sustancialmente uniforme, el rodillo 110 incluye dos alambres que
ambos incluyen huecos formados en ellos. Una ventaja del diseño
del rodillo-herramienta 110 es la capacidad para
proporcionar cavidades de molde 130 de mayor densidad, es decir,
de espaciado reducido entre las cavidades de molde 130.
Aunque el rodillo-herramienta 110
ilustrado se suministra preferiblemente utilizando dos alambres 120
y 120', se entenderá que el rodillo-herramienta 110
se puede producir utilizando tres o más alambres. En otra
alternativa adicional, el rodillo-herramienta 110
se podría suministrar con un alambre único en cuyo caso los números
de referencia 120 y 120' designarían enrollados alternativos o
espiras del alambre. Tal realización puede requerir un control más
estricto sobre las dimensiones del alambre 120 y el rodillo de
base 112 para evitar alineamientos de las cavidades de molde 130
formadas en espiras contiguas del alambre 120. Debido a que ese
control puede resultar difícil de alcanzar, sería preferible
utilizar dos o más alambres diferentes como se comentó más
arriba.
Las Figuras 6A a 6E ilustran varias formas de
huecos en los alambres utilizados en relación con la presente
invención que varían de los huecos sustancialmente uniformes
comentados más arriba. Una ventaja de los
rodillos-herramienta según la presente invención es
que los huecos se pueden formar con diferentes formas y/u
orientaciones para proporcionar cavidades de molde que también
tengan diferentes formas y/u orientaciones. Se entenderá que el uso
de algunas de estas cavidades de molde para producir una película
acabada con los salientes deseados dependerá de las selecciones de
resinas y de las condiciones de procedimiento.
La cavidad de molde 230a en la Figura 6A tiene un
área de sección transversal variable que aumenta desde la abertura
de la cavidad 230a hasta el fondo 229a. Las paredes laterales 227a
y 228a son divergentes en esa dirección. Como resultado de esto, la
cavidad 230a tiene un área de sección transversal tangencial en las
proximidades del fondo 229a de la cavidad 230a que es mayor que el
área de la sección transversal tangencial en la abertura de la
cavidad 230a. Una característica adicional ilustrada en la Figura 6A
es que el fondo 229a de la cavidad 230a no es plano, siendo curvo
con la forma ilustrada.
La Figura 6B describe una cavidad de molde 230b
en la que las paredes laterales 227b y 228b proporcionan la
cavidad 230b con una anchura variable que alcanza un máximo en
algún punto entre la abertura de la cavidad 230b y el fondo 229b de
la cavidad 230b. En la cavidad ilustrada 230b, la anchura
w'' alcanza un máximo cerca del punto medio de la
profundidad de la cavidad 230b. Si el espesor del alambre en el que
se forma la cavidad 230b es constante a lo largo de la profundidad
de la cavidad, entonces la cavidad de molde 230b se puede
describir como que tiene un área de sección transversal tangencial
en su abertura que es menor que el área de sección transversal
tangencial de la cavidad 230b en algún punto por debajo de su
abertura.
La Figura 6C describe una variación adicional en
la forma de las cavidades de molde que se pueden suministrar en
rodillos-herramienta de la presente invención. La
cavidad de molde 230c ilustrada tiene una forma curva en la forma de
un gancho. Las cavidades con esa forma se pueden utilizar para
formar directamente tiras de ganchos sin procedimiento adicional
significativo. La Figura 6D ilustra una cavidad de molde 230d que
incluye una forma de gancho de doble extremo que también se podría
moldear por rodillos-herramienta según la presente
invención.
La Figura 6E describe una variación en la
orientación de las cavidades de molde suministradas en
rodillos-herramienta según la presente invención. La
cavidad de molde 230e se forma con un eje 231e que está orientado
formando un ángulo con respecto al radio r del
rodillo-herramienta (no mostrado).
La Figura 7A ilustra un
rodillo-herramienta 310 en una vista en planta que
incluye las áreas 314 y 316 en las que difieren las cavidades de
molde. En un ejemplo, las áreas 314 pueden estar provistas de
cavidades de molde mientras que las áreas 316 pueden estar
sustancialmente libres de cavidades de molde. En otro ejemplo, las
cavidades de molde en las áreas diferentes 314 y 316 pueden ser
diferentes. Las áreas 314 y 316 en el
rodillo-herramienta 310 se describen como que tienen
una anchura sustancialmente uniforme y preferiblemente también se
extienden alrededor de la circunferencia del rodillo 310.
Los rodillos según la presente invención pueden
incluir alternativamente áreas en las que las cavidades de molde
difieren en que no están formadas uniformemente y/o que no se
extienden alrededor de la circunferencia del rodillo 310. Una de
tales variaciones se ilustra en la Figura 7B en la que el área
314' está orientada a lo largo de la anchura del
rodillo-herramienta 310' y rodeada en cada lado por
áreas 316'. De esta manera, el área 314' forma una tira
longitudinal a lo largo del rodillo 310'.
La Figura 7C ilustra otro
rodillo-herramienta 310'' que también incluye áreas
314'' que o no tienen cavidades de molde o tienen cavidades de
molde que difieren en algunos aspectos de las cavidades de molde
en el área 316''. Las áreas 314'' pueden adoptar cualquier forma,
por ejemplo, como se muestra un logotipo. Los métodos de
fabricación del rodillo-herramienta 310'' pueden
incluir la fabricación de un rodillo-herramienta
que incluye cavidades de molde uniformemente formadas distribuidas
uniformemente sobre toda su superficie. Después de fabricar el
rodillo-herramienta 310'' con cavidades de molde
uniformes, una o más porciones (por ejemplo, áreas 314'') de la
superficie del rodillo-herramienta 310'' se pueden
enmascarar, mientras que la otra porción o porciones (por ejemplo,
el área 316'') se procesa para diferenciar las cavidades de molde
dentro de las áreas 314'' de las cavidades de molde dentro del área
316''. Un método de procesar el
rodillo-herramienta 310'' podría incluir, por
ejemplo, el llenado de las cavidades de molde en el área sin
enmascarar bien parcial o totalmente. Los materiales utilizados
para llenado podrían incluir, soldadura, plásticos, cera, etc. Los
materiales utilizados se podrían colocar permanentemente dentro de
las cavidades del molde o podrían ser desprendibles para permitir
la reutilización del rodillo-herramienta con, por
ejemplo, un logotipo diferente.
En las Figuras 8A y 8B se ilustran ejemplos de
diferentes cavidades de molde 330a y 330b en las cuales las
profundidades de las cavidades de molde 330a y 330b son diferentes.
La cavidad de molde 330a tiene una profundidad d_{a} que es
mayor que la profundidad d_{b} de la cavidad de molde
330b. Aunque se ha ilustrado una diferencia en profundidad, se
pueden proporcionar otras variaciones en lugar de o además de las
variaciones de profundidad, por ejemplo, variaciones en forma,
tamaño de sección transversal, orientación, etc., como se ha
comentado anteriormente. Además, las cavidades de molde dentro de
cada área 314 y/ó 316 pueden tener forma, espaciado, tamaño,
profundidad y orientación uniforme o una o más de estas
características pueden variar dentro del área.
Las Figuras 9A a 9D ilustran más variaciones en
los alambres utilizados para formar las cavidades de molde en los
rodillos-herramienta de la presente invención. Las
secciones transversales se toman transversales a las longitudes de
los cables y en la Figura 9, el alambre 420a está provisto de una
sección transversal en forma de L invertida mientras que el
alambre espaciador 440a encaja dentro del espacio formado entre los
alambres colindantes 420a.
En la Figura 9B los alambres 420b y 440b tiene
perfiles de unión. Además los alambres 440b incluyen una
superficie 442b no plana que, en la realización ilustrada, es una
superficie curvada.
Cuando los alambres 420b incluyen huecos que
forman las cavidades de molde deseadas (no mostradas) la adición de
una curvatura a la superficie exterior 442b de los alambres 440b
puede producir un filete correspondiente en los dos lados de la
base de cada saliente formado por las cavidades de molde. Ese
filete puede mejorar la resistencia del saliente, es decir,
aumentar su resistencia al desvió. Además, la curvatura puede
producir también una estructura en cresta entre los salientes que
pueden impartir rigidez adicional a la película o al artículo.
En la Figura 9C los alambres 420c y 440c ilustran
alambres con perfiles de unión que incluyen también lados
estrechados. La Figura 9D ilustra los alambres 420d y 440d que
tienen perfiles encajados.
Utilizando un alambre o alambres que incluyen
perfiles de encajado como se ilustra en las Figuras 9A a 9D se
puede mejorar la integridad de los devanados en el rodillo de base
ya que los rodillos-herramienta acabados están
sometidos a esfuerzos durante la fabricación y uso como
herramienta de moldeo. Dentro del alcance de esta invención se
pueden visualizar muchas más variaciones de perfiles de alambre.
La Figura 10 ilustra un proceso de enrollado de
un rodillo de base 512 con un alambre 420 que incluye huecos 526 y
un alambre espaciador 540 para proporcionar un
rodillo-herramienta 510 que incluye una pluralidad
de cavidades de molde 530. Se entenderá que, si así se desea, se
pueden enrollar más de dos alambres.
En los métodos de fabricar
rodillos-herramienta según la presente invención se
puede desear mecanizar la superficie exterior del
rodillo-herramienta 510 después de enrollar los
alambres 520 y 540 para proporcionar un recorrido mejorado en el
rodillo-herramienta 510 acabado. Debido a que el
alambre preferido 520 incluye huecos 526 formados con una altura
fija por encima del borde interior 524 del alambre (véase Figuras
1 a 3C y la descripción anterior que las acompaña) se puede mejorar
la uniformidad en la profundidad de las cavidades de molde 530
mecanizando la superficie exterior del
rodillo-herramienta 510 después del enrollado.
También puede ser deseable eliminar cualquier
rebaba restante de, por ejemplo, estampar el alambre y/u otro
mecanizado del rodillo enrollado, mediante chorreado del rodillo
con bicarbonato sódico (bicarbonato) o un material similar. El
rodillo-herramienta 510 acabado se puede procesar
también para proporcionar una superficie deseada acabada dentro de
la cavidades de molde 530 y/o en la superficie exterior del
rodillo-herramienta 510 entre las cavidades de
molde 530. Por ejemplo, seria deseable atacar químicamente,
chorrear con arena, chapar, recubrir o modificar de otra manera las
superficies del rodillo-herramienta 510.
La Figura 11 ilustra un procedimiento en el que
se puede utilizar un rodillo-herramienta 610 según
la presente invención para formar una película de topología de
relación de apariencia elevada. Se puede aplicar un material
moldeable 660 a la superficie del
rodillo-herramienta 610, por ejemplo, mediante
extrusión o moldeado de fundición para crear una película 670 que
incluye salientes 672 que son replicas de las cavidades de molde
en el rodillo-herramienta 610. En una realización
preferida, la adhesión del material 660 al
rodillo-herramienta 610 es menor que la cohesión
dentro del material 660 en el momento de su retirada del
rodillo-herramienta 610. Se puede preferir además
que la adhesión del material 660 al
rodillo-herramienta no exceda a la resistencia a la
tracción del alambre o alambres utilizados para formar el
rodillo-herramienta 610.
Esencialmente se puede utilizar cualquier
material moldeable en relación con la presente invención. Se puede
preferir que el material moldeable sea una resina termoplástica
orientable. Las resinas termoplásticas orientables que se puedan
moldear por extrudido y sean de utilidad incluyen poliésteres tales
como poli(teraftalato de etileno), poliamidas tales como
nylon, poli(estireno-acrilonitrilo),
poli(acrilonitrilo-butadieno-estireno),
poliolefinas tales como polipropileno, y cloruro de polivinilo
plastificado. Una resina termoplástica preferida es un copolímero
de impacto de polipropileno y polietileno que contiene 17,5% de
polietileno y un índice de flujo fundido de 30, que está disponible
como SRD7-587 de Union Carbide, Danbury,
Connecticut. La resina termoplástica puede comprender también
mezclas, que incluyen mezclas de polietileno y polipropileno,
copolímeros, tales como copolímeros de
polipropileno-polietileno, o coextrudidos como
capas múltiples o en zonas alternas. En el material moldeable se
pueden se pueden también incorporar aditivos tales como
plastificadores, materiales de relleno, pigmentos, tintes,
antioxidantes, reactivos liberadores y similares.
En un procedimiento preferido el material 660 se
proporciona por extrudido a un paso formado por el
rodillo-herramienta 610 y un rodillo de respaldo
680. El rodillo de respaldo 680 proporciona preferiblemente algo
de presión para ayudar a forzar al material moldeable 660 hacia el
interior de las cavidades de molde 630 (véase la Figura 12)
existentes en el rodillo-herramienta 610.
Alternativamente, el rodillo de respaldo se puede sustituir por
cualquier superficie continuamente desplazable que pueda ayudar a
forzar al material moldeable hacia el interior de las cavidades de
molde en el rodillo-herramienta 610.
El interior del
rodillo-herramienta se puede dotar de un vacío para
ayudar a eliminar el aire que de otra manera podría interferir con
el llenado completo de las cavidades de molde. No obstante, en
muchos casos no se puede suministrar vacío ya que el aire del
interior de las cavidades de molde se escapa entre los alambres
utilizados para fabricar el rodillo-herramienta
610. En otras palabras, el procedimiento se puede realizar en
ausencia de vacío.
También puede ser deseable proporcionar algún
control térmico en uno de los dos o en ambos de los
rodillos-herramienta 610 y de respaldo 680.
Dependiendo de las condiciones del procedimiento, las temperaturas
del materia moldeable 660, etc., puede ser deseable calentar bien
uno o los dos rodillos 610 y 680, enfriar uno o los dos rodillos
610 y 680, o calentar uno de los rodillos y enfriar el otro.
Después de forzar el material 660 hacia el
interior de las cavidades de molde en el
rodillo-herramienta 610 y haberse enfriado
suficientemente para formar una película 670 con salientes 672 que
pueden mantener la forma o formas deseadas, se desmantela del
rodillo-herramienta 610 para su procesado adicional
o la película 670 se puede enrollar en rollos. Por ejemplo, si se
desean tiras de sujetadores mecánicos, la película 674 se puede
dirigir hacia el interior de una estación o estaciones para
modificar los salientes, los adhesivos de recubrimiento, y
realizar otros procedimientos como se ha comentado en, por ejemplo
Las patentes Norteamericanas Nos. 5.845.375 (cedida a Miller y
otros), 5.077.870 (cedida a Melbye y otros), las publicaciones PCT
Nos. WO 98/57565; WO 98/57564; WO 98/30831; y el documento WO
98/14086.
Se puede desear dirigir uno o más materiales
adicionales hacia el interior del paso formado por el
rodillo-herramienta 610 y el rodillo de respaldo 680
para proporcionar propiedades adicionales deseadas a la película
670. Por ejemplo, se puede dirigir hacia el interior del paso una
membrana tejida o sin tejer. Alternativamente la película 670 se
puede laminar en una o más capas adicionales mediante, por ejemplo,
calor, adhesivos, co-extrudido, etc.
La Figura 12 es una vista de una sección
transversal del aparato de la Figura 11 tomada a lo largo de la
línea 12 - 12 de la Figura 11. El
rodillo-herramienta 610 incluye las cavidades de
molde 630 llenadas por el material moldeable para formar los
salientes 672 en la película 670. También en la Figura 12 se
ilustran dos estructuras elevadas 682 formadas en el rodillo de
respaldo 680. Una ventaja de las estructuras elevadas 682 en el
rodillo de respaldo ilustrado 680 es que cada una de las estructuras
puede crear una línea o zona de debilidad a lo largo de la cual se
puede separar la película 670. No obstante, las estructuras
elevadas 682 son opcionales y no es necesario que se suministren en
relación con la presente invención.
Otra característica opcional que se puede
incorporar en el rodillo de respaldo 680 es el añadido de alguna
estructura a la superficie del rodillo 680 para aumentar su área de
superficie. El área de superficie aumentada en el rodillo de
respaldo 680 puede aumentar el área superficial en la película
670, mejorando por tanto la adhesión de cualesquiera adhesivo
proporcionado en el lado del dorso 674 de la película 670. Un
ejemplo de estructura útil podría ser un esquema
micro-estampado de prismas lineales en la escala de
aproximadamente 160 líneas por centímetro (400 líneas por
pulgada).
La Figura 13 ilustra otro procedimiento que
utiliza rodillos-herramienta con cavidades de
molde formadas en ellas. El procedimiento ilustrado forma una
película 770 con salientes 772 que se extienden desde un lado de la
misma y salientes 772' que se extienden desde el lado opuesto de
la película 770. La película de doble lado 770 se forma oponiendo
rodillos-herramienta 710 y 710', incluyendo ambos
cavidades de molde formadas en ellos. Los salientes 772 y 772'
pueden tener las mismas características en términos de tamaño,
forma, orientación, etc., o pueden ser diferentes.
La Figura 14 es una vista ampliada de un corte
transversal de la interfaz de otro
rodillo-herramienta 810 con un rodillo de respaldo
880. La película 870 se sitúa entre los dos rodillos 810 y 880 y
se forma una superficie de la película 870 con una serie de
salientes sustancialmente continuos formados en ella que son
imágenes esencialmente negativas de la estructura del
rodillo-herramienta 810.
El rodillo-herramienta 810 se
forma mediante alambres 810 y 820 que se enrollan helicoidalmente
alrededor de un rodillo de base 812. El alambre 840 tiene un perfil
más alto que el otro alambre 820, dando como resultado un
rodillo-herramienta en el que se forman ranuras
entre espiras de alambre 840. Aunque los alambres 820 y 840 se
describen como que tienen en general perfiles rectangulares,
alternativamente pueden estar provistos de una forma diferente, en
cuyo caso la película 870 se formaría también de una forma
diferente a la ilustrada en la Figura 14. Además, se entenderá que
se pueden utilizar dos rodillos-herramienta en un
procedimiento similar al descrito en la Figura 13, para formar una
película con estructuras o salientes en ambos lados principales de
la película.
Aunque las ranuras formadas por los alambres 820
y 840 enrolladas alrededor del rodillo-herramienta
810 de la Figura 14 puedan ser continuas alrededor de la
circunferencia del rodillo 810, también pueden ser discontinuas. La
Figura 15 es una vista en planta de un
rodillo-herramienta 810' que incluye cavidades de
molde 830' que se extienden en alguna longitud alrededor del
rodillo 810', pero no se forman en una ranura helicoidal continua
como se ha comentado más arriba con respecto a la Figura 14. Las
cavidades de molde alargadas 830' se pueden formar por alambres
que incluyen huecos formados en ellos como se ha comentado
anteriormente. Los huecos en los alambres utilizados en el rodillo
810', se extienden, no obstante, por distancias más largas sobre la
longitud de los alambres.
Estos huecos alargados pueden estar dimensionados
y espaciados uniformemente como se describe en los
rodillos-herramienta anteriores, o pueden estar
dimensionados y espaciados no uniformemente. El
rodillo-herramienta 810' ilustra un alambre con
huecos dimensionados y espaciados no uniformemente que, cuando se
enrolla alrededor de un rodillo de base, forma cavidades de molde
830' dimensionadas y espaciadas no uniformemente.
La película producida por un rodillo tal como el
rodillo-herramienta 810' incluirá salientes
alargados 872' como se ilustra en la Figura 16. Debido a que las
cavidades de molde 830' en el rodillo 810' no están dimensionadas y
espaciadas uniformemente los salientes alargados 872' tampoco
están dimensionados y espaciados uniformemente.
En el siguiente ejemplo se ilustran al menos
algunas ventajas de la invención. No obstante, los materiales
particulares y cantidades del mismo recitados en este ejemplo, así
como otras condiciones y detalles son para ser interpretados para
aplicarlos de manera amplia en la técnica y no se deben construir
para limitar indebidamente la invención.
Un rodillo-herramienta de alambre
enrollado se produjo utilizando una cinta continua de alambre
rectangular de 0,170 milímetros (mm) por 1,49 mm (0,007 pulgadas
por 0,059 pulgadas. La cinta fue alambre estampado por Hollingsworth
on Wheels, Inc. Grenville, South Carolina. La Figura 17, describe
la forma general de los huecos 926 estampados en el alambre 920.
Los huecos 926 fueron estampados con un espaciado de
aproximadamente 16 huecos 926 por centímetro (40 huecos por pulgada)
a lo largo de la longitud del alambre. La anchura w de la
abertura fue aproximadamente 0,172 mm (0,0068 pulgadas). Los lados
927 y 928 del hueco 926 fueron formados con un ángulo \phi de
aproximadamente 97 grados medidos desde la superficie superior de
922 del alambre 920. La longitud total d'' de los huecos 926
como se muestra en la Figura 17, fue aproximadamente 0,546 mm
(0,0215 pulgadas).
El alambre 920 se devanó entonces con un alambre
espaciador que tenía un perfil rectangular de 0,457 mm por 1,49 mm
(0,018 pulgadas por 0,059 pulgadas). El rodillo de base en el que
se enrollaron los alambres tenia un diámetro de 305 mm (12
pulgadas) y una cara que tenía 356 mm (14 pulgadas) de anchura. El
devanado fue también realizado por Hollingsworth on Wheels, Inc.,
utilizando técnicas industriales conocidas de rodillo de
cardado.
El rodillo-herramienta devanado
se colocó entonces en una extrusión de recepción descrita en, por
ejemplo, la Figura 11, con un rodillo de respaldo para forzar la
resina hacia el interior de las cavidades de molde. El rodillo de
respaldo estaba recubierto de silicona con una dureza de durómetro
de 55.
Se utilizó un extrusionador de tornillo único de
50,8 mm (2 pulgadas) junto con una hilera de ranuras de 356 mm (14
pulgadas). La resina utilizada fue SRD7 - 587 propileno
termoplástico disponible de Union Carbide Company, Danbury,
Connecticut. La resina fue extrudida desde la hilera a una
temperatura de 232 grados Celsius (450 grados Fahrenheit) dentro
del espacio de recepción formado por el
rodillo-herramienta y el rodillo de respaldo de
silicona, que se hizo funcionar a una velocidad de 10,6 metros por
minuto (35 pies por minuto) y una presión en el paso de 105 Newton
por centímetro (N/cm) (60 libras por pulgada lineal). El llenado
total de las cavidades de molde se obtuvo con una fuerza de pelado
o separación para la película formada de aproximadamente 4,4 N/cm (
2,5 libras por pulgada lineal) para una membrana de 254 mm (10
pulgadas).
El rodillo de base utilizado para fabricar el
rodillo-herramienta fue un cilindro de fundición
en coquilla y la temperatura superficial del
rodillo-herramienta se mantuvo entre 40,5 y 43,3
grados Celsius (105 y 110 grados Fahrenheit) mientras que la
temperatura superficial del rodillo de respaldo se mantuvo
aproximadamente a 65 grados Celsius (150 grados Fahrenheit).
Utilizando las condiciones de procedimiento
anteriores, se produjo una película de topología de apariencia
elevada con un peso básico de 150 gramos por metro cuadrado. La
película desde la que se prolongan los salientes tiene un espesor de
aproximadamente 110 micras.
Para los expertos en la técnica resultarán
evidente varias modificaciones y alteraciones sin separarse del
alcance de las reivindicaciones adjuntas y se debería entender que
esta invención no está indebidamente limitada a las realizaciones
ilustrativas aquí expuestas.
Claims (14)
1. Un rodillo-herramienta de
conformación (10) que comprende:
un rodillo de base cilíndrico (12)
un primer alambre (20) que comprende una
pluralidad de primeros huecos (24) formados dentro de él,
enrollándose el primer alambre en espiras helicoidales alrededor
del rodillo de base, en el que la pluralidad de los primeros huecos
en el primer alambre forman una pluralidad de primeras cavidades
(30); comprendiendo cada cavidad de la pluralidad de primeras
cavidades una abertura y una superficie exterior del
rodillo-herramienta.
2. Un rodillo-herramienta según
la reivindicación 1, en el que el primer alambre comprende un
borde interior (24) y un borde exterior (22), y en el que además la
distancia entre el borde interior del primer alambre y un fondo de
cada cavidad en la pluralidad de primeras cavidades es
sustancialmente constante.
3. Un rodillo-herramienta según
la reivindicación 1, en el que al menos alguna de las primeras
cavidades (30) en la pluralidad de primeras cavidades comprenden
secciones transversales tangenciales rectilíneas.
4. Un rodillo-herramienta según
la reivindicación 1, en el que cada cavidad en la pluralidad de
las primeras cavidades comprende un área de corte transversal
tangencial en la abertura de la cavidad que es mayor que el área de
corte transversal tangencial próxima a un fondo de la cavidad.
5. Un rodillo-herramienta según
la reivindicación 1, en el que cada cavidad en la pluralidad de
las primeras cavidades comprende un área de corte transversal
tangencial en la abertura de la cavidad que es menor que el área de
corte transversal tangencial de la cavidad en algún punto entre la
abertura de la cavidad y el rodillo de base.
6. Un rodillo-herramienta según
la reivindicación 1, en el que al menos algunas de las cavidades
(30) en la pluralidad de las primeras cavidades tienen un fondo que
es distinto desde un extremo de al menos algunas cavidades
7. Un rodillo-herramienta según
la reivindicación 1, en el que al menos un área de la superficie
exterior del rodillo-herramienta está
sustancialmente libre de cavidades.
8. Un rodillo-herramienta según
la reivindicación 1, que comprende además un segundo alambre 40
enrollado alrededor del rodillo de base, en el que el segundo
alambre está situado entre espiras helicoidales contiguas del primer
alambre.
9. Un rodillo-herramienta según
la reivindicación 8, en el que el segundo alambre comprende un
borde exterior (42) y además en el que el borde exterior del
segundo alambre está enrasado con el borde exterior del primer
alambre.
10. Un rodillo-herramienta según
la reivindicación 8, en el que el segundo alambre comprende una
pluralidad de segundos huecos formados en él, formando la
pluralidad de segundos huecos en el segundo alambre una pluralidad
de segundas cavidades, comprendiendo cada segunda cavidad de la
pluralidad de segundas cavidades una abertura en una superficie
exterior del rodillo-herramienta.
11. Un rodillo-herramienta (10),
que comprende:
un rodillo de base cilíndrico (12), un primer
alambre (20) enrollado en espiras helicoidales alrededor del
rodillo de base, y al menos un segundo alambre (40) enrollado en
espiras helicoidales alrededor del rodillo de base, en el que una
superficie estructurada se forma mediante las espiras helicoidales
de los dos alambres.
12. Un método de formar una superficie
estructurada en una película extrudida, comprendiendo el
método:
proporcionar dicho
rodillo-herramienta (10) según la reivindicación
11;
extrudir un material termoplástico fundido en la
superficie exterior de dicho rodillo-herramienta
para formar la superficie estructurada en la película formada en
dicho rodillo-herramienta, utilizando la superficie
exterior de dicho rodillo-herramienta, llenando el
material termoplástico al menos parcialmente al menos una porción de
la superficie estructurada formada por dichos alambres para formar
la superficie estructurada de película; y
retirar la superficie estructurada de dicho
rodillo-herramienta
13. Un método de formar una superficie
estructurada en un artículo, comprendiendo el método:
proporcionar dicho
rodillo-herramienta (10) según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 10;
poner en contacto un material moldeable en la
superficie exterior de dicho rodillo-herramienta
para formar la superficie estructurada, utilizando la superficie
exterior de dicho rodillo-herramienta, llenando el
material moldeable al menos parcialmente al menos alguna de las
cavidades; y
retirar la superficie estructurada de la
superficie exterior de dicho rodillo-herramienta,
en el que la superficie estructurada comprende una pluralidad de
salientes que corresponden a la pluralidad de primeras
cavidades.
14. El método de la reivindicación 12 ó 13, en el
que la superficie estructurada está formada como vástagos
utilizados en relación a sujetadores mecánicos y/o como
sujetadores mecánicos.
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