ES2206219T3

ES2206219T3 - Procedimiento de estampacion e impresion de adhesivo de alta velocidad.

Info

Publication number: ES2206219T3
Application number: ES00920172T
Authority: ES
Inventors: Kenneth Stephen Mcguire; Stephan Gary Bush
Original assignee: Procter and Gamble Co
Current assignee: Procter and Gamble Co
Priority date: 1999-04-09
Filing date: 2000-04-06
Publication date: 2004-05-16
Anticipated expiration: 2020-04-06
Also published as: HK1045126A1; DE60006516T2; CN1353629A; US6773647B2; NO20014867D0; MY135960A; ZA200107916B; MXPA01010204A; WO2000061299A2; AU4075200A; HUP0200817A2; NZ514495A; AU763360B2; CZ20013595A3; KR100440835B1; US20020171168A1; CA2369121A1; US6193918B1; CN1161189C; CO5241305A1

Abstract

Un procedimiento de estampación e impresión de adhesivo de alta velocidad, comprendiendo dicho procedimiento las etapas de: (a) aplicar dicho adhesivo a un rodillo de aplicación de cola calentado conformable; (b) transferir dicho adhesivo de dicho rodillo de aplicación de cola a un primer rodillo de estampación con modelo de relieve que está acoplado con un segundo rodillo de estampación con modelo en relieve que tiene un modelo complementario al de dicho primer rodillo de estampación; (c) hacer pasar una banda de material laminar entre dichos primero y segundo rodillos de estampación a una velocidad de línea tangencial para simultáneamente estampar dicha banda y aplicar dicho adhesivo a dicha banda, de tal manera que el adhesivo forma un modelo en relieve de adhesivo entre las estampaciones.

Description

Procedimiento de estampación e impresión de adhesivo de alta velocidad.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a los procedimientos para estampar y aplicar adhesivo a bandas de películas delgada.

Antecedentes de la invención

Se han puesto a apunto materiales laminares tridimensionales que incluyen una capa delgada de adhesivo sensible a la presión protegido de contactos por descuido, así como métodos y aparatos para su fabricación, y se describen en detalle en las patentes comúnmente cedidas U.S. Nos. 5,662,758 concedida el 2 de septiembre de 1997 a Hamilton y McGuire, titulada "Material compuesto sellable en forma desprendible a una superficie objetivo cuando se aprieta contra la misma y método para su fabricación", y 5,871,607, concedida el 16 de febrero de 1999 a Hamilton y McGuire, titulada "Material que posee una sustancia protegida por elementos distantes y método para su fabricación", y las cedidas conjuntamente y pendientes conjuntamente Solicitud de Patente U.S. Nos. 08/743,339 (admitida), registrada el 8 de noviembre de 1996 a nombre de McGuire, Tweddell y Hamilton, titulada "Materiales laminares tridimensionales resistentes a la formación de bolsas y método y aparato para su fabricación", 08/745,340, registrada el 8 de noviembre de 1996 a nombre de Hamilton y McGuire, titulada "Materiales de embalaje de almacenamiento mejorado", todas las cuales se citan aquí a título de referencia.

Mientras que los procedimientos y equipos necesarios para la fabricación de estos materiales que se describen en estas solicitudes/patentes son adecuados para la fabricación de tales materiales a una escala comparativamente pequeña, se ha encontrado que la naturaleza de los procedimientos y equipos es limitativa de la cadencia de fabricación debido a su diseño. Dicho de otra forma, la velocidad máxima a la cual se puede hacer funcionar a tales procedimientos y equipos para fabricar tales materiales está limitada por el tamaño y el peso de los componentes en movimiento, la cadencia a la cual se pueden aplicar a materiales de substrato deformable, la cadencia a la cual las fuerzas pueden ser impartidas al substrato para deformarlo a una configuración deseada y/o la tasa a la cual se puede aplicar el adhesivo al substrato y/o a los elementos del aparato intermedio. La velocidad a la cual se puede hacer funcionar a tales procedimientos y aparato es un factor principal en la economía de la fabricación de tales materiales a escala comercial.

En consecuencia, sería deseable proporcionar un procedimiento adecuado para formar dicha hoja de materiales laminares tridimensionales y aplicar el adhesivo a alta velocidad.

Resumen de la invención

La presente invención proporciona un procedimiento para la estampación e impresión de adhesivo de alto rendimiento de acuerdo con la reivindicación 1. En una realización preferida incluye las etapas de (a) aplicar un adhesivo fundido caliente a un rodillo calentado que gira a una velocidad tangencial inicial; (b) laminar el adhesivo hasta un espesor reducido y acelerar dicho adhesivo a través de una serie de huecos de medición entre una pluralidad de rodillos calentados de cola; (c) aplicar el adhesivo a un rodillo de aplicación de cola conformable que gira a una velocidad tangencial que es superior a la velocidad tangencial inicial; (d) aplicar el adhesivo a un primer rodillo de estampación con modelo en relieve que está acoplado a un segundo rodillo de estampación con modelo que tiene un modelo en relieve que es complementario al del primer rodillo de estampación, estando calentados los rodillos de estampación; (e) hacer pasar una banda de material laminar entre el primero y el segundo rodillos de estampación a la velocidad de línea tangencial para estampar simultáneamente la banda y aplicar a ésta el adhesivo, de tal manera que el adhesivo forme un modelo de relieve adhesivo entre las estampaciones; (f) transferir la banda desde el segundo rodillo de estampación al primer rodillo de estampación; (g) desprender la banda del primer rodillo de estampación; y (h) enfriar la banda.

Breve descripción de los dibujos

Aunque la especificación concluye con reivindicaciones que apuntan particularmente y en forma diferenciada a la presente invención, se considera que se entenderá mejor la presente invención a partir de la siguiente descripción de una realización preferida, tomada conjuntamente con los dibujos anexos, en los cuales números de referencia análogos designan elementos idénticos y donde:

la Figura 1 es una ilustración esquemática del procedimiento y del aparato de acuerdo con la presente invención;

la Figura 2 es una vista parcial ampliada del aparato de la Figura 1 que ilustra la etapa de transferencia de adhesivo entre los rodillos de estampación;

la Figura 3 es una vista en planta de cuatro "baldosas" idénticas de una realización representativa de un modelo de relieve amorfo útil con la presente invención;

la Figura 4 es una vista en planta de las cuatro "baldosas" de la Figura 3 desplazadas a una mayor proximidad para ilustrar el acoplamiento de los bordes de modelo de relieve;

la Figura 5 es una ilustración esquemática de las dimensiones a las que se hace referencia en las ecuaciones de generación de modelos de relieve útiles con la presente invención; y

la Figura 6 es una ilustración esquemática de las dimensiones a las que se hace referencia en las ecuaciones de generación de modelos de relieve útiles con la presente invención.

Descripción detallada de la invención Procedimiento y aparato

La Figura 1 ilustra en forma esquemática el procedimiento de la presente invención. El aparato 10 está compuesto fundamentalmente por dos rodillos de estampación 15 y 16 acoplados, múltiples rodillos de medición/aplicación de cola 11-14, un rodillo de presión 17, un rodillo de desprendimiento 18 y una vuelta en S enfriada 19. Los rodillos de estampación son de acero, con una forma de relieve de estampación acoplada grabada en los mismos con enclaves para estampar una banda de material laminar que se hace pasar entre los mismos. El rodillo con bolsas y zonas planas elevadas se denomina rodillo de estampación hembra 15, mientras que el rodillo con salientes levantados y zonas planas entrantes se denomina rodillo de estampación macho 16. El rodillo de estampación hembra tiene preferiblemente un revestimiento antiadherente aplicado a su superficie. Los rodillos de aplicación de cola/medición 11-14 alternan típicamente entre un simple acero o un acero revestido de goma. El rodillo de aplicación de cola 14 (el último rodillo del sistema de la cola) es siempre de acero revestido de goma. El rodillo de presión 17 y el rodillo de desprendimiento 18 son también de acero revestido de goma. La vuelta en S enfriada se compone de rodillos de acero huecos 19 con un revestimiento antiadherente sobre sus superficies y un refrigerante que fluye a través de los rodillos. La dirección de rotación del rodillo se muestra en la Figura 1 con flechas.

Más específicamente, haciendo referencia a la Figura 1, se extrusiona un adhesivo (tal como un adhesivo sensible a la presión fundido caliente) 40 sobre la superficie del primer rodillo rotativo 11 por medio de una matriz de ranura calentada 9. La matriz de ranura es abastecida por un sistema de suministro de fundido en caliente (con una tolva calentada y una bomba de engranajes de velocidad variable, no representadas) a través de una manguera calentada. La velocidad de la superficie de los primeros rodillos de medición 11 de cola es considerablemente más lenta que la velocidad de línea tangencial nominal de la banda de material laminar 50 a estampar y revestir de adhesivo. En la Figura 1 se muestran las líneas de contacto de medición, como estaciones 1, 2, 3. Los restantes rodillos de cola de medición 12-14 giran progresivamente más deprisa de forma que la línea de contacto de aplicación de cola, estación 4, iguala la velocidad de la superficie. La cola 40 se transfiere desde el rodillo 14 de aplicación de cola al rodillo de estampación hembra 15 en la estación 4. La cola 40 se desplaza con la superficie del rodillo de estampación hembra a la estación 5, en la que es combinado con la banda de polímero 50 que es llevada a la estación 5 por medio del rodillo de estampación macho 16.

En la estación 5, la banda de polímero 50 es estampada y combinada con la cola 40 simultáneamente para formar una banda revestida de adhesivo 60. La banda 60, encolada a la superficie del rodillo 15, se desplaza con la superficie del rodillo a la estación 6, en la que un rodillo de presión revestido de goma aplica una presión a la porción encolada de la banda. La banda 60, todavía encolada al rodillo de estampación hembra, se desplaza a la estación 7, en la que es desprendida del rodillo de estampación hembra 15, por medio del rodillo de desprendimiento 18. La banda revestida de adhesivo acabada 60 se desplaza a continuación a la vuelta en S enfriada 19 en la estación 8, en la que se enfría para aumentar su resistencia.

El adhesivo (o cola) 40 se aplica a las áreas planas del rodillo de estampación hembra 15 únicamente. Esto se realiza controlando cuidadosamente la separación entre el rodillo hembra de estampación y el rodillo de aplicación de cola y la excentricidad en la estación 4. El hueco entre estos rodillos es controlado de forma que el rodillo de goma 14 cubierto de cola aplica cola a las zonas planas sólo, sin introducir a presión la cola en los entrantes o bolsas entre las zonas planas.

El rodillo de aplicación de cola 14 es un rodillo de acero revestido de goma. El revestimiento de goma es rectificado según un procedimiento especial para lograr una tolerancia de excentricidad de 25,4 \mum (0,001 pulgadas). La línea de contacto entre rodillos es controlada en la máquina con bloques de cuñas de precisión. Se utiliza un revestimiento de goma (1) para proteger el revestimiento sobre el rodillo de estampación hembra 15 de los daños debidos al contacto de metal con metal y (2) para permitir que se realice la aplicación de la cola a muy ligera presión contra el rodillo de estampación hembra, de forma que la deformación de la goma compense la excentricidad real del rodillo de estampación y del rodillo de aplicación de cola, permitiendo que la cola se aplique en todas partes de manera uniforme sobre las zonas planas del rodillo de estampación hembra.

El rodillo de aplicación de cola 14 se oprime ligeramente contra el rodillo de estampación hembra 15 de tal manera que la deformación de la superficie de goma compense el excentricidad real del rodillo de estampación y el rodillo de aplicación, pero la deformación no sea tan elevada como para que la cola se introduzca a presión en las bolsas de la superficie del rodillo de estampación hembra 15. Es esencial la deposición de cola exclusivamente en las zonas planas del rodillo de estampación hembra 15 para evitar que la cola sea transferida a las partes superiores de las bolsas en la banda. El adhesivo presente en las partes superiores de las estampaciones en la banda causaría que presentaran propiedades adhesivas antes de la activación de la banda por medio del aplastamiento de las estampaciones.

El adhesivo o cola utilizado es altamente elástico por naturaleza, y una transición desde el estado estacionario en la matriz de ranura 9 a la velocidad tangencial plena puede dar lugar a que la cola se extienda y fracture, o a la no adhesión al primer rodillo de medición. Para reducir la tasa de extensión de la cola, se aplica en primer lugar un rodillo de movimiento lento y a continuación a través de una serie de huecos de medición (estaciones 1, 2 y 3), se reduce por laminado a una película de cola muy delgada y se acelera a la velocidad tangencial de línea deseada.

Los rodillos de cola deben ser rectificados a una tolerancias exactas en cuanto a su diámetro y excentricidad a fin de mantener las dimensiones de hueco entre rodillos precisas requeridas para la medición de la cola y aceleración. La tolerancia de excentricidad típica es de 1,27 \mum (0,00005 pulgadas) TIR. Los rodillos de cola deben ser calentados de manera uniforme circunferencialmente y a través de la dirección de avance de la máquina para evitar coronas inducidas térmicamente o excentricidad de los rodillos. Se ha encontrado que, en el caso de los rodillos calentados eléctricamente, el fallo de un único calentador puede crear suficiente excentricidad para evitar una impresión uniforme de cola sobre la banda. En tal caso, se usan amperímetros para indicar los fallos de los calentadores. La pérdida de calor a través de los cojinetes y ejes de los rodillos puede crear corona en los rodillos, lo cual también impide una impresión uniforme de cola. A menudo los bloques de cojinetes del rodillo deben ser calentados para impedir gradientes de temperatura en dirección transversal a la máquina.

El rodillo de estampación hembra 15 incluye preferiblemente una capa de desprendimiento aplicada tanto a las superficies de las zonas planas como a las superficies de las bolsas o entrantes entre las mismas. Las propiedades del revestimiento de desprendimiento y de la cola deben estar cuidadosamente equilibradas para proporcionar la mejor combinación de adhesión y desprendimiento. El revestimiento debe permitir que la cola muy caliente (típicamente) a 149-177ºC (300-350ºF) se transfiera al rodillo de estampación hembra y permita todavía que la banda de película de polímero revestida de adhesivo se desprenda a la temperatura del rodillo de estampación (típicamente) de 71-82ºC (160-180ºF). Si el revestimiento de desprendimiento proporciona una adhesión demasiado pequeña, no se transferirá la cola del rodillo de aplicación al rodillo de estampación hembra, mientras que si el revestimiento de desprendimiento promueve una adhesión excesiva, la banda revestida de adhesivo final no se puede retirar de la superficie del rodillo de estampación hembra sin desgarrar o estirar la película de polímero.

Se debe estampar la película a la temperatura de estampación más elevada posible para promover estampaciones crujientes, de elevado calibre, y para permitir que la banda de película encolada se desprenda del rodillo hembra con una fuerza de desprendimiento inferior. Sin embargo, la temperatura de los rodillos de estampación se debe mantener por debajo del punto de ablandamiento de la banda de película, de forma que la banda final revestida de adhesivo tenga suficiente resistencia a la tracción para ser retirada del rodillo de estampación hembra. Se ha encontrado que un equilibrio entre la temperatura de desprendimiento y la temperatura de reblandecimiento es un parámetro crítico para definir unas condiciones de funcionamiento con éxito a fin de funcionar a velocidades elevadas.

El rodillo de desprendimiento ayuda a retirar el producto final del rodillo de estampación hembra sin dañar la película. Puesto que el producto (banda de película) está encolado a la superficie del rodillo de estampación hembra, en el punto de desprendimiento se pueden producir fuerzas muy elevadas. El rodillo de desprendimiento localiza estas fuerzas elevadas a una distancia muy pequeña de la banda, dando lugar a una distorsión menor de la banda y a un mayor control sobre el ángulo de desprendimiento. Es esencial prevenir la distorsión del producto final para proporcionar propiedades consistentes de la película y evitar que ésta tenga regiones que se activen prematuramente para presentar propiedades adhesivas.

La cuantía o grado de acoplamiento entre los rodillos de estampación macho y hembra se debe controlar cuidadosamente a fin de evitar los daños a los rodillos o a la banda de película. Las superficies exteriores de los rodillos de estampación se rectifican a 1,27 \mum (0,00005 pulgadas) TIR de tolerancia de excentricidad. Se controla el acoplamiento en la máquina con bloques de cuñas de precisión. El acoplamiento de los rodillos de estampación gobierna el calibre final de la película (es decir, la altura final de las estampaciones).

Otro criterio importante es el ajuste o correspondencia entre los rodillos de estampación macho y hembra. Una técnica útil es formar un rodillo por medio de un procedimiento de fotograbado y utilizar este rodillo como "maestro" para formar el rodillo como una imagen en negativo. El equipo debe ser diseñado también para mantener una sincronización precisa de los rodillos de estampación acoplados.

Los rodillos de estampación y de cola se calientan todos individualmente y se gobiernan para permitir un control preciso de las temperaturas de transferencia de cola y de la temperatura de abandono del rodillo de estampación.

El uso de rodillos de estampación macho y hembra acoplados, de formas de modelos complementarias, da soporte pleno a la banda de película delgada durante la etapa de procedimiento de estampación y adhesivo para asegurar que las fuerzas están distribuidas adecuadamente dentro del material de la película. Un soporte pleno de la banda, en oposición a la formación térmica o a la conformación en vacío de una película con una estructura de soporte abierta, tal como una cinta con aberturas o un tambor en el que la porción de la banda que se deforma en las aberturas o entrantes no está soportada, se considera que permite un aumento en la tasa a la cual se imparten esfuerzos a la banda sin daños en ésta y de esta forma se permiten velocidades de fabricación más elevadas. La aplicación simultánea del adhesivo a la película durante la etapa de estampación proporciona un registro preciso del adhesivo sobre las porciones no deformadas de la banda entre las estampaciones.

Un control preciso sobre el adhesivo, particularmente sobre el espesor y la uniformidad de la capa de adhesivo aplicada al rodillo de estampación hembra, es un factor importante para producir un producto de calidad elevada a alta velocidad. Especialmente, en el caso de niveles de adhesivo añadido muy bajos, incluso variaciones ligeras en el espesor de adhesivo durante las transferencias de rodillo a rodillo, pueden dar lugar a huecos de cobertura en el momento en el que se aplica el adhesivo al rodillo de estampación. Al mismo tiempo, tales variaciones pueden conducir a exceso de adhesivo en determinadas regiones del rodillo d estampación que podría o bien contaminar los entrantes del rodillo o bien dar lugar a una transferencia de adhesivo incompleta a la banda y a la formación de adhesivo sobre el rodillo de estampación.

Generación del modelo de relieve

Las Figuras 3 y 4 muestran un modelo de relieve 20 creado usando un algoritmo descrito con mayor detalle en la solicitud de patente U.S. comúnmente cedida, archivada concurrentemente, pendiente conjuntamente, a nombre de Kenneth S. McGuire, titulada "Método de coser y expandir modelos de relieve amorfos". Es obvio a partir de las Figuras 3 y 4 que no existe apariencia de un cordón en los bordes de las baldosas 20 cuando se llevan a una proximidad estrecha. De forma análoga, si los bordes opuestos de un solo modelo de relieve o baldosa se situaran juntos, por ejemplo mediante envolvimiento del modelo de relieve alrededor de una cinta o rodillo, análogamente el cordón de costura no sería necesariamente discernible a simple vista.

Tal como se utiliza aquí, el término "amorfo" se refiere a un modelo de relieve que no presenta organización fácilmente perceptible, regularidad, u orientación de sus elementos constitutivos. Esta definición del término "amorfo" está generalmente de acuerdo con el significado ordinario del término como es evidente según la definición del Webster's Ninth New Collegiate Dictionary. En tales modelos de relieve, la orientación y la disposición de un elemento con respecto al elemento vecino no guarda ninguna relación predecible con respecto a la del elemento sucesivo próximo más lejano.

A modo de contraste, el término "formación" se utiliza aquí para referirse a modelos de elementos constitutivos que presentan una agrupación o disposición ordenada. Esta definición del término "formación" está análogamente de acuerdo con el significado ordinario del término, como es evidente según la definición del Webster's Ninth New Collegiate Dictionary. En un modelo tal de formación, la orientación de la disposición de un elemento con respecto al elemento vecino guarda una relación predecible con respecto a la del elemento sucesivo próximo más lejano.

El grado en el cual está presente el orden en un modelo de formación de salientes tridimensionales guarda una relación directa con el grado de inestabilidad mostrado por la banda. Por ejemplo, en un modelo de formación altamente ordenado de salientes huecos con forma de tamaño uniforme, en una formación hexagonal de paquete cerrado, cada saliente es literalmente una repetición de cualquier otro saliente. La formación de bolsas de regiones de una banda de este tipo, si no lo es el de toda la banda, se puede lograr con un desvío de la alineación de la banda entre bandas o porciones de banda superpuestas de no más de una separación entre salientes en cualquier dirección dada. Grados de orden inferiores pueden demostrar una menor tendencia a la formación de bolsas, aunque se cree que cualquier grado de orden proporciona cierto grado de capacidad de formación de bolsas. En consecuencia, un modelo de salientes amorfo, no ordenado, presentaría por tanto el mayor grado posible de resistencia a la formación de bolsas.

Los materiales laminares tridimensionales que poseen un modelo bidimensional de salientes tridimensionales que es sustancialmente amorfo por naturaleza, se consideran también que presentan "isomorfismo". Tal como se utiliza aquí, el término "isomorfismo" y su raíz "isomorfo" se emplean para referirse a una uniformidad sustancial en propiedades geométricas y estructurales para un área circunscrita en los casos en los que tal área está delineada con el modelo. Esta definición del término "isomorfo" está generalmente de acuerdo con el significado ordinario del término como es evidente según la definición del Webster's Ninth New Collegiate Dictionary. A modo de ejemplo, un área prescrita que comprenda un número de salientes estadísticamente significativo con respecto a la totalidad del modelo amorfo daría lugar a valores estadísticamente equivalentes para propiedades tales como área de salientes, densidad numérica de los salientes, longitud de pared de salientes total, etc. Se considera que una correlación de este tipo es deseable con respecto a las propiedades físicas, estructurales de la banda cuando se desea la uniformidad a través de la superficie de la banda, y particularmente es así con respecto a propiedades de la banda medidas normalmente al plano de la banda, tales como la resistencia al aplastamiento de los salientes, etc.

La utilización de un modelo amorfo de salientes tridimensionales tiene también otras ventajas. Por ejemplo, se ha observado que los materiales laminares tridimensionales formados a partir de un material que es inicialmente isotrópico dentro del plano del material, permanecen generalmente isotrópicos con respecto a las propiedades físicas de la banda en direcciones situadas dentro del plano del material. Tal como se utiliza aquí, el término "isotrópico" se refiere a propiedades de la banda que presentan grados sustancialmente iguales en todas las direcciones situadas dentro del plano de material. Esta definición del término "isotrópico" está análogamente de acuerdo en forma general con el significado ordinario del término como es evidente según la definición del Webster's Ninth New Collegiate Dictionary. Sin desear estar limitados por la teoría, se cree actualmente que esto de debe a una disposición no orientada de los salientes tridimensionales dentro de un modelo amorfo. Análogamente, los materiales de banda direccionales que presentan propiedades de banda que varían con la dirección de la banda presentarán típicamente tales propiedades de manera semejante siguiendo la introducción del modelo amorfo sobre el material. A título de ejemplo, una hoja tal de material podría presentar propiedades a la tracción sustancialmente uniformes en cualquier dirección dentro del plano del material si el comienzo del material fuera isotrópico en cuanto a las propiedades a la tracción.

Un modelo amorfo de este tipo en el sentido físico se traslada a un número estadísticamente equivalente de salientes por medida de unidad de longitud, que se encuentra por una línea trazada en cualquier dirección dada hacia fuera, como un rayo que surgiera de cualquier punto dado del modelo. Otros parámetros estadísticamente equivalentes podrían incluir número de paredes salientes, área media de salientes, espacio total medio entre salientes, etc. Se cree que la equivalencia estadística en términos de características geométricas se traslada a equivalencia estadística en términos de propiedades direccionales de la banda.

Volviendo al concepto de formación para destacar la distinción entre formaciones y modelos amorfos, dado que una formación es por definición "ordenada" podría presentar en el sentido físico alguna regularidad de tamaño, forma, espaciamiento, y/o orientación de los salientes. En consecuencia, una línea o rayo trazado desde un punto dado del modelo daría lugar estadísticamente a diferentes valores dependiendo de la dirección en la cual el rayo se extiende para parámetros tales como número de paredes de salientes, área media de salientes, separación media total entre salientes, etc., con una variación correspondiente en las propiedades direccionales de la banda.

Dentro del modelo amorfo preferido, los salientes preferiblemente serán no uniformes en cuanto a su tamaño, forma, orientación, con respecto a la banda, y la separación entre centros de salientes adyacentes. Sin desear limitarse a la teoría, las diferencias en la separación entre centros de los salientes adyacentes se cree que juegan un papel importante en reducir la probabilidad de que se produzca formación de bolsas en el escenario de formación de bolsas correspondiente a la cara con la parte posterior. Las diferencias en la separación entre centros de los salientes en el modelo dan lugar en el sentido físico a que los espacios entre salientes se sitúen en emplazamientos espaciales diferentes con respecto a la banda en general. En consecuencia, la probabilidad de que se produzca una "coincidencia" entre porciones sobrepuestas de una o más bandas en términos de salientes es bastante baja. Además, la probabilidad de que se produzca una "coincidencia" entre una pluralidad de salientes/espacios adyacentes sobre bandas o porciones sobrepuestas es todavía más baja debido a la naturaleza amorfa del modelo de salientes.

En un modelo completamente amorfo, como se preferiría actualmente, la separación entre centros es aleatoria, al menos dentro de un intervalo especificado por el diseñador, de tal manera que existe una probabilidad igual de que el vecino más próximo a un saliente dado se presente en cualquier posición angular dada dentro del plano de la banda. Otras características geométricas físicas de la banda son también preferiblemente aleatorias, o al menos no uniformes, dentro de las condiciones de límites del modelo, tales como el número de lados de los salientes, ángulos incluidos dentro de cada saliente, tamaño de los salientes, etc. Sin embargo, mientras es posible y en algunas circunstancias deseable tener una separación entre salientes adyacentes no uniforme y/o aleatoria, la selección de formas poligonales que sean capaces de acoplarse entre sí hace posible una separación entre salientes adyacentes. Es particularmente útil para algunas aplicaciones de los materiales laminares tridimensionales resistentes a la formación de bolsas de la presente invención, tal como será tratado más adelante.

Tal como se usa aquí, el término "polígono" (y el adjetivo "poligonal") se utiliza para referirse a una figura geométrica bidimensional con tres o más lados, puesto que un polígono con uno o dos lados definiría una línea. En consecuencia, los triángulos, cuadriláteros, pentágonos, hexágonos, etc. se incluyen dentro del término "polígono" como lo serían las formas curvilíneas tales como círculos, elipses, etc., que tendrían un número infinito de lados.

Cuando se describen las propiedades de las estructuras bidimensionales de formas no uniformes, particularmente no circulares, y de separación no uniforme, es a menudo útil emplear cantidades "medias" y/o cantidades "equivalentes". Por ejemplo en términos de relaciones de distancia lineal caracterizantes entre objetos en un modelo bidimensional, en el que se dan las separaciones en base de centro a centro o basadas en una separación individual, un término de separación "media" puede ser útil para caracterizar la estructura resultante. Otras cantidades que se podrían describir en términos de valores medios incluirían la proporción de superficie ocupada por los objetos, área de objetos, circunferencia de objetos, diámetro de objetos, etc. Para otras dimensiones, tales como circunferencia de objetos y diámetro de objetos, se puede hacer una aproximación para objetos que no sean circulares construyendo un diámetro equivalente hipotético como se hace frecuentemente en los contextos hidráulicos.

Un modelo totalmente aleatorio de salientes huecos tridimensionales nunca presentaría, en teoría, formación de bolsas de cara con cara puesto que la forma y alineación de cada frustro serían únicas. Sin embargo, el diseño de tales modelos totalmente aleatorio sería una proposición consumidora de tiempo y compleja, como lo sería el método de fabricación de una estructura de conformación adecuada. De acuerdo con la presente invención, los atributos de no formación de bolsas se pueden obtener diseñando modelos o estructuras en los que la relación de celdas o estructuras adyacentes entre sí se especifica, como el carácter geométrico general de las celdas o estructuras, pero en los que el tamaño preciso, forma, y orientación de las celdas yo estructuras no son uniformes y no repetitivos. El término "no repetitivo", tal como se emplea aquí, se destina a referirse a modelos o estructuras en los que no se encuentra presente una estructura o forma idéntica en dos emplazamientos cualesquiera dentro de un área de interés definida. Aunque puede existir más de un saliente de un tamaño y forma determinados dentro del modelo o área de interés, la presencia de otros salientes alrededor de ellos de tamaño y forma no uniformes, elimina virtualmente la posibilidad de que un agrupamiento idéntico de salientes esté presente en emplazamientos múltiples. Dicho de otra manera, el modelo de salientes es no uniforme a lo largo del área de interés, de tal manera que ninguna agrupación de salientes dentro del modelo general será el mismo en ningún otro agrupamiento análogo de salientes. La resistencia de viga del material laminar tridimensional impedirá la formación de bolsas significativa en ninguna región de material que rodee un saliente determinado, incluso en el caso de que dicho saliente se encuentre superpuesto sobre una depresión de acoplamiento única, puesto que los salientes que rodean al saliente único de interés diferirán en tamaño, forma y separación resultante entre centros con respecto a aquéllos que rodean a los otros depresiones/salientes.

El Profesor Davies de la Universidad de Manchester ha estudiado las membranas cerámicas celulares porosas y, más en particular, ha generado modelos analíticos de tales membranas para permitir que la modelización matemática simule los comportamientos del mundo real. Este trabajo se describió con gran detalle en una publicación titulada "Membranas cerámicas porosas: un modelo estocástico para describir la estructura de una membrana de óxido anódico", cuyos autores son J. Broughton y G. A. davies, que se publicó en Journal of Membrane Science, Vol. 106 (1995), páginas 89-101, cuya mención se incorpora aquí a título de referencia. Otras técnicas de modelización matemática se describen en mayor detalle en "Cálculo de la teselación n-dimensional de Delaunay con aplicación a los politopos de Voronoi", cuyo autor es D. F. Watson, que se publicó en The Computer Journal, Vol. 24, Nº 2 (1981), páginas 167-172, y "Modelos estadísticos para describir la estructura de las membranas cerámicas porosas", que se publicó en Separation Science and Technology, 28(1-3) en las páginas 821.854, cuyas menciones se incorporan aquí a título de referencia.

Como parte de este trabajo, el Profesor Davies desarrolló un modelo bidimensional poligonal basado en una teselación de Voronoi limitada de dos espacios. En tal método, nuevamente refiriéndonos a la publicación anteriormente identificada, se colocan puntos de nucleación en posiciones aleatorias en un plano limitado (predeterminado) que son iguales en número al número de polígonos deseados en el modelo acabado. Un programa de ordenador "hace crecer" cada punto como un círculo simultáneamente y radialmente a partir de cada punto de nucleación a velocidades iguales. Conforme se encuentran los frentes de crecimiento de nucleaciones vecinas, se detiene el crecimiento, y se forma una línea de límite. Estas líneas de límite forman el borde de un polígono, con vértices formados por las líneas de límite.

Aunque los antecedentes teóricos son útiles para entender como se pueden generar modelos de este tipo y las propiedades de tales modelos, queda la cuestión de desarrollar las repeticiones numéricas anteriores paso a paso para propagar los puntos de nucleación hacia fuera a través del campo deseado de interés en completar. En consecuencia, para llevar a cabo rápidamente este procedimiento se escribe preferentemente un programa de ordenador para desarrollar los cálculos dadas las condiciones de límites y parámetros de entrada apropiados y entregar la salida deseada.

El primer paso en la generación de un modelo útil de acuerdo con la presente invención es establecer las dimensiones del modelo deseado. Por ejemplo, si se desea construir un modelo de 10 pulgadas (0,25 m) de ancho por 10 pulgadas (0,25 m) de largo, para formar opcionalmente en un tambor o cinta, así como en una placa, se establece a continuación un sistema de coordenadas X-Y siendo la dimensión X máxima (x_{max}) 10 pulgadas (0,25 m) y la dimensión Y máxima (y_{max}) 10 pulgadas (0,25 m) o viceversa.

Después de que se han especificado el sistema de coordenadas y las dimensiones máximas, el paso siguiente es determinar el número de "puntos de nucleación" que se convertirán en los polígonos deseados centro de los límites definidos del modelo. El número es un entero entre 0 y el infinito, y se debería seleccionar teniendo en cuenta el tamaño medio y la separación del polígono deseado en el modelo acabado. Los números mayores corresponden a polígonos menores, y viceversa. Un enfoque útil para determinar el número apropiado de puntos de nucleación o polígonos es calcular el número de polígonos de un tamaño uniforme, hipotético, artificial que serían necesarios para llenar la estructura de formación deseada. Si este modelo artificial es una formación de hexágonos regulares 30 (véase la Figura 5), siendo D la medida de borde a borde y siendo M la separación entre los hexágonos, entonces la densidad numérica de hexágonos, N, es

N = \frac{2\sqrt{3}}{3(D+M)^{2}}

Se ha encontrado que usar la ecuación para calcular una densidad de nucleación para los modelos amorfos generados en la forma aquí descrita dará polígonos con tamaño medio que se aproximan estrechamente al tamaño de los hexágonos hipotéticos (D). Una vez es conocida la densidad de nucleación, el número total de puntos de nucleación a usar en el modelo se puede calcular multiplicando por el área del modelo 0,05 m^{2} (80 pulgadas^{2}) en el caso de este ejemplo.

Para el paso siguiente se necesita un generador de números aleatorios. Se puede utilizar cualquier generador de números aleatorios conocido para los expertos en la técnica, incluyendo los que requieren un "número semilla" o utilizar un valor de inicio objetivamente determinado tal como un tiempo cronológico. Muchos generadores de números aleatorios funcionan dando un número comprendido entre cero y uno (0-1), y la descripción que sigue supone que se adopta un generador de este tipo. Se puede utilizar también un generador con salida diferente si se convierte el resultado a algún número comprendido entre cero y uno o si se utilizan factores de conversión adecuados.

Se escribe un programa de ordenador para hacer funcionar al generador de números aleatorios con el número de iteraciones deseado para generar tantos números aleatorios como sea necesario para igualar el doble del número de "puntos de nucleación" calculado anteriormente. Conforme se generan los números, se multiplican números alternativamente bien por la dimensión máxima X o por la dimensión máxima Y para generar pares de coordenadas X e Y que tengan todos valores de X comprendidos entre 0 y la dimensión X máxima y valores de Y comprendidos entre 0 y la dimensión Y máxima. Estos valores se guardan como pares de coordenadas (X, Y) iguales en número al número de "puntos de nucleación".

Es en este punto donde la invención descrita aquí difiere del algoritmo de generación de modelo descrito en la anterior aplicación de McGuire y otros. Suponiendo que se desea tener el borde izquierdo y derecho de la "trama" del modelo, es decir, ser capaces de ser "embaldosados" juntos, se añade una frontera de anchura B al lado derecho del cuadrado de 10 pulgadas (0,25 m) (véase Figura 6). El tamaño de la frontera requerido depende de la densidad de nucleación; cuanto mayor es la densidad de nucleación, menor es el tamaño de frontera necesario. Un método conveniente de calcular la anchura de frontera, B, es volver a referirse a la formación de hexágonos regulares hipotética descrita anteriormente y mostrada en la Figura 5. En general, al menos tres columnas de hexágonos hipotéticos se deberían incorporar a la frontera, de forma que se puede calcular entonces la frontera como

B = 3(D+H)

A continuación, cualquier punto de nucleación P con coordenadas (x, y) en las que x < B se copiará en la frontera como otro punto P', con unas nuevas coordenadas (x_{max} + x, y).

Si el método descrito en los párrafos precedentes se utiliza para generar un modelo resultante, el modelo será verdaderamente aleatorio. Este modelo verdaderamente aleatorio, por su naturaleza, tendrá una gran distribución de tamaños y de formas de polígonos que en algunos casos puede no resultar deseable. A fin de proporcionar cierto grado de control sobre el grado de aleatoriedad asociado con la generación de emplazamientos de "puntos de nucleación", se escoge un factor de control o "limitación" y se designa en lo sucesivo como \beta (beta). La limitación controla la proximidad de los emplazamientos de puntos de nucleación vecinos a través de la introducción de un distancia de exclusión, E, que representa la distancia mínima entre dos puntos de nucleación adyacentes. La distancia de exclusión E se calcula de la forma siguiente:

E = \frac{2\beta}{\sqrt{\lambda\pi}}

donde \lambda (lambda es la densidad numérica de puntos (puntos por unidad de superficie)) y \beta varía entre 0 y 1.

Para realizar el control del "grado de aleatoriedad", se sitúa el primer punto de nucleación en la forma descrita anteriormente, se selecciona \beta a continuación, y se calcula E a partir de la ecuación precedente. Obsérvese que \beta y por tanto E, permanecerán constantes a través de la colocación de puntos de nucleación. Para cada par de coordenadas de punto de nucleación (x, y) subsiguiente que se genera, se calcula la distancia desde este punto a cada otro punto de nucleación que ya ha sido colocado. Si esta distancia es menos que E para cualquier punto, se borran las coordenadas (x, y) recién generadas, y se genera un nuevo par. Se repite este procedimiento hasta que se han colocado con éxito todos los N puntos. Obsérvese que en el algoritmo de formación de baldosas de acuerdo con la presente invención, para todos los puntos (x, y) en los que x < B, tanto el punto original P como el punto copiado P' se deben comprobar respecto a todos los demás puntos. Si P o P' está a una distancia más cerca de cualquier otro punto que E, entonces se borran tanto P como P', y se genera un nuevo par (x, y) de coordenadas aleatorias.

Si \beta = 0, entonces la distancia de exclusión es cero, y el modelo será verdaderamente aleatorio. Si \beta = 1, la distancia de exclusión es igual a la distancia de vecindad más cercana para una formación hexagonal de paquete cerrado. Seleccionando \beta entre 0 y 1 se permite un control sobre el "grado de aleatoriedad" entre los dos extremos.

A fin de hacer el modelo una baldosa en la cual tanto el borde izquierdo como el derecho se unan adecuadamente, al igual que los bordes superior e inferior, se deben disponer límites tanto en la dirección X como en la Y.

Una vez que se han calculado y almacenado el conjunto completo de los puntos de nucleación, se realiza una triangulación de Delaunay como etapa precursora para generar el modelo poligonal acabado. El uso de una triangulación de Delaunay en este procedimiento constituye una alternativa más sencilla pero matemáticamente equivalente a "hacer crecer" iterativamente el polígono a partir de los puntos de nucleación simultáneamente como círculos, tal como se describió en el modelo teórico precedente. El tema que viene detrás de desarrollar la triangulación es generar conjuntos de tres puntos de nucleación que formen triángulos tales que un círculo construido para pasar por esos tres puntos no incluya cualesquiera otros puntos de nucleación dentro del círculo. Para desarrollar una triangulación de Delaunay, se escribe un programa de ordenador para reunir cada posible combinación de tres puntos de nucleación, siendo asignado a cada punto de nucleación un único número (entero) meramente con fines identificativos. Las coordenadas del punto central y el radio se calculan entonces para cada círculo que pase a través de cada conjunto de tres puntos dispuestos triangularmente. Los emplazamientos de las coordenadas de cada punto de nucleación no usado para definir el triángulo concreto se comparan entonces con las coordenadas del círculo (radio y centro) para determinar si cualquiera de los otros puntos de nucleación cae dentro del círculo de los tres puntos de interés. Si el círculo construido para esos tres puntos pasa la prueba (no cae dentro del círculo ningún otro punto de nucleación), entonces los tres números de punto, sus coordenadas X e Y, el radio del círculo y las coordenadas X e Y del centro del círculo, se guardan. Si el círculo construido para esos tres puntos no supera la prueba, no se guarda resultado alguno y el cálculo progresa al siguiente conjunto de tres puntos.

Una vez que se ha completado la triangulación de Delaunay, se realiza a continuación una teselación de Voronoi de 2 espacios para engendrar los polígonos acabados. Para realizar la teselación, cada punto de nucleación guardado como si fuera un vértice de un triángulo de Delaunay forma el centro de un polígono. Se construye a continuación el perímetro del polígono conectando secuencialmente los centros de los círculos circunscritos de cada uno de los triángulos de Delaunay, que incluyen dicho vértice, secuencialmente en el sentido de las agujas del reloj. Guardar estos centros de círculo en un orden repetitivo, tal como el de las agujas del reloj, permite que se guarden las coordenadas de los vértices de cada polígono a través de todo el campo de los puntos de nucleación. En la generación de los polígonos, se realiza una comparación tal que se omiten del cálculo algunos vértices de triángulo en los límites del modelo puesto que no definirán un polígono completo.

Si se desea para facilidad de embaldosado copias múltiples del mismo modelo juntas de forma que constituyan un modelo mayor, los polígonos engendrados como resultado de puntos de nucleación copiados dentro del límite de cálculo se pueden retener como parte del modelo y solapar con polígonos idénticos en un modelo adyacente a fin de ayudar en acoplar separación de polígonos y registro. Alternativamente, como se muestra en las Figuras 3 y 4, los polígonos engendrados como resultado de puntos de nucleación copiados dentro del límite de cálculo pueden ser borrados después de que se hayan realizado la triangulación y la teselación de tal manera que los modelos adyacentes se pueden poner a tope con una separación de polígonos adecuada.

Una vez se ha generado un modelo acabado de formas bidimensionales poligonales enclavadas, de acuerdo con la presente invención, se utiliza dicha red de formas enclavadas como diseño para una superficie de banda con un material de banda con el modelo que define las formas de las bases de los salientes huecos tridimensionales constituidos a partir de la banda de partida plana de material inicial. A fin de lograr la formación de salientes a partir de una banda inicialmente plana de material inicial, se crea una estructura de formación adecuada que comprende un negativo de la estructura tridimensional deseada a la que se obliga a acomodarse al material inicial, ejerciendo fuerzas adecuadas suficientes para deformar permanentemente el material inicial.

A partir del archivo de datos completado de coordenadas de vértices de polígono, se puede realizar una salida física, tal como el trazado de una línea de los modelos acabados de polígonos. Se puede utilizar el modelo de una manera convencional como el modelo de entrada para un procedimiento de grabado con pantalla metálica a fin de constituir una estructura tridimensional de conformación. Si se desea un mayor espacio entre los polígonos, se puede escribir un programa de ordenador para añadir una o más líneas paralelas a cada lado de polígono a fin de aumentar su anchura (y por tanto disminuir el tamaño de los polígonos una cantidad correspondiente).

Aunque se han ilustrado y descrito realizaciones particulares de la presente invención, resultará obvio para los expertos en la técnica que se pueden realizar diversos cambios y modificaciones, y que se pretende cubrir en las reivindicaciones anexas todas las modificaciones de este tipo que están dentro del objeto de la invención.

Claims

1. Un procedimiento de estampación e impresión de adhesivo de alta velocidad, comprendiendo dicho procedimiento las etapas de:

(a): aplicar dicho adhesivo a un rodillo de aplicación de cola calentado conformable;

(b): transferir dicho adhesivo de dicho rodillo de aplicación de cola a un primer rodillo de estampación con modelo de relieve que está acoplado con un segundo rodillo de estampación con modelo en relieve que tiene un modelo complementario al de dicho primer rodillo deestampación;

(c): hacer pasar una banda de material laminar entre dichos primero y segundo rodillos de estampación a una velocidad de línea tangencial para simultáneamente estampar dicha banda y aplicar dicho adhesivo a dicha banda, de tal manera que el adhesivo forma un modelo en relieve de adhesivo entre las estampa-ciones.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, que comprende además las etapas de:

(a): aplicar un adhesivo a un rodillo;

(b): laminar dicho adhesivo hasta un espesor reducido a través de una serie de huecos de medición entre una pluralidad de rodillos de cola adyacentes, y

(c): aplicar dicho adhesivo a dicho rodillo de aplicación de cola conformable.

3. El procedimiento de la reivindicación 1, que comprende además las etapas de:

(a): transferir dicha banda de dicho segundo rodillo de estampación a dicho primer rodillo de estampación; y

(b): desprender dicha banda de dicho primer rodillo de estampación.

4. El procedimiento de la reivindicación 1, que comprende además la etapa de enfriar dicha banda después de dicha etapa de estampación.

5. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que dicho adhesivo es un adhesivo fundido caliente.

6. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que dichos rodillos son calentados.

7. El procedimiento de la reivindicación 1, que comprende además las etapas de:

(a): aplicar un adhesivo a un rodillo que gira a una velocidad tangencial inicial;

(b): laminar dicho adhesivo hasta un espesor reducido y acelerar dicho adhesivo a través de una serie de huecos de medición entre una pluralidad de rodillos de cola adyacentes; y

(c): aplicar dicho adhesivo a dicho rodillo de aplicación de cola conformable que gira a dicha velocidad de línea tangencial que es más elevada que dicha velocidad tangencial inicial.

8. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que dicho adhesivo es extrusionado desde una matriz con ranura calentada.

9. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que dicho primer rodillo de estampación con modelo en relieve es un rodillo de estampación hembra y dicho segundo rodillo de estampación con modelo en relieve es un rodillo de estampación macho.

10. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que dicho primer rodillo de estampación con modelo en relieve incluye un revestimiento de desprendimiento sobre el mismo.