ES2250833T3 - Procedimiento de fabricacion de un elemento de soporte topografico para la produccion de peliculas perforadas. - Google Patents

Abstract

Un proceso para la preparación de una película tridimensional perforada, que incluye: a) formar un elemento de soporte topográfico tridimensional (figura 1) desplazando un haz láser (36) a través de la superficie exterior (1000) de una pieza (2) modulando al mismo tiempo la potencia del haz láser (36), esculpiendo por lo tanto la superficie exterior (1000) de la pieza (2); b) colocar una película a través de la superficie exterior esculpida (1000) del elemento de soporte (figura 1); y c) deformar la película de tal manera que su forma se conforme a la superficie exterior (1000) del elemento de soporte (figura 1).

Description

Procedimiento de fabricación de un elemento de soporte topográfico para la producción de películas perforadas.

Antecedentes de la invención

Las películas perforadas se conocen desde hace muchos años. También se conocen varios métodos que utilizan varios elementos de soporte para producir películas perforadas.

Típicamente, una película perforada se forma haciendo que una capa de película polimérica se conforme a un elemento de soporte que tiene agujeros. La capa de película a perforar se pone en contacto con el elemento de soporte y somete a una presión de fluido. La presión diferencial de fluido hace que la película se conforme a la forma de la superficie de formación y hace que se perfore dentro de los agujeros de la superficie de formación.

Los elementos de soporte conocidos para producir películas perforadas incluyen malla metálica tejida y tamices metálicos estampados, perforados, electrochapados o atacados con ácido. Descripciones de algunos de estos elementos de soporte conocidos se pueden hallar en US 4.151.240 de Lucas y otros, y US 4.342.314 de Radel y otros. Estos elementos de soporte y las películas perforadas resultantes formadas sobre ellos tienen dibujos que se limitan a los que se puede tejer en el caso de la malla metálica, o estampados, perforados, electrochapados o atacados con ácido en el caso de los tamices metálicos.

WO9722434 describe elementos de soporte y métodos de formar elementos de soporte para uso al producir telas no tejidas, especialmente telas no tejidas parecidas a tejido de punto, y películas.

US5916462 describe un método de formar un elemento de soporte perforado realizado desplazando el haz láser en una serie de exploraciones de trama sobre la superficie de la pieza.

US4377736 se refiere a extracción de material de una superficie de elemento, y más en particular a un método y aparato para hacer, inspeccionar y controlar la posición de agujeros pequeños en una superficie de un elemento, tal como un elemento de hoja o panel.

US4609518 describe un proceso multifase continuo para grabar en bajorrelieve y perforar una lámina sustancialmente continua de película polimérica sustancialmente plana para que coincida con la imagen de una o varias estructuras de formación, teniendo cada uno una superficie de formación con dibujo con una multiplicidad de agujeros y una superficie opuesta.

WO9523571 se refiere a un proceso para producir una lámina polimérica formada, y más en concreto, a un proceso para producir una lámina polimérica formada tratada con surfactante.

WO9930658 describe un proceso de formar una lámina blanda y elástica que exhibe una configuración sustancialmente continua de bajorrelieves o agujeros.

US4741877 se refiere a láminas de plástico elásticas, uniformemente grabadas en bajorrelieve y perforadas que exhiben características tridimensionales a escala fina.

US4552709 proporciona un proceso para grabar en bajorrelieve y perforar una lámina sustancialmente continua de película termoplástica sustancialmente plana, usando una estructura de formación que tiene una superficie de formación con dibujo con agujeros y una superficie opuesta.

USS945196 describe un método para la fabricación de una pantalla útil para formar películas tridimensionales; también se describen las pantallas y las películas tridimensionales producidas usando las pantallas.

Resumen de la invención

La presente invención se refiere a procesos para formar un elemento de soporte topográfico tridimensional esculpido con láser para producir películas perforadas, y al elemento de soporte formado mediante tales procesos, que se puede usar para producir películas perforadas. Según un procedimiento preferido de la presente invención, se desplaza un haz láser a través de la superficie exterior de una pieza. La potencia del haz láser se modula cuando el haz láser se desplaza a través de la superficie exterior de la pieza, esculpiendo por lo tanto la superficie de la pieza. El esculpido de la pieza da lugar a la formación de un elemento de soporte topográfico tridimensional con una superficie exterior contorneada incluyendo una pluralidad de macro-rasgos desconectados. Los macro-rasgos sobresalen de la superficie exterior al menos aproximadamente 0,127 milímetros (0,005 pulgadas). Los macro-rasgos se pueden originar desde cualquier posición en la superficie exterior del elemento de soporte.

Los "macro-rasgos" se definen como rasgos superficiales que son individualmente discernibles por el ojo humano a simple vista cuando la distancia perpendicular entre el ojo del observador y la superficie exterior es aproximadamente 304,8 milímetros (12 pulgadas) o mayor. "Desconectado" significa que los macro-rasgos están físicamente separados uno de otro en al menos un plano de corte paralelo a la superficie del elemento de soporte. Cada uno de estos macro-rasgos tiene una dimensión máxima superior a 0,2794 milímetros (0,011 pulgadas) medido en cualquier plano de corte paralelo a la superficie exterior de la pieza. Los macro-rasgos propiamente dichos puede ser de contorno continuo; es decir, cualesquiera dos planos de corte adyacentes a través de la profundidad del elemento de soporte pueden ser diferentes.

Una película perforada tridimensional con una pluralidad de macro-rasgos desconectados en ella se puede preparar formando un elemento de soporte topográfico tridimensional desplazando un haz láser a través de la superficie exterior de una pieza modulando al mismo tiempo la potencia del haz láser, esculpiendo por lo tanto la superficie exterior de la pieza; colocando una película a través de la superficie exterior esculpida del elemento de soporte; y deformando la película de tal manera que su forma se conforme a la superficie exterior del elemento de soporte. En una realización, la película se calienta, por ejemplo por aire caliente, antes de colocarla a través de la superficie del elemento de soporte. En otra realización, la película se hace por extrusión inmediatamente antes de colocar la película a través de la superficie exterior del elemento de soporte, con enfriamiento opcional entre el paso de extrusión y el paso de colocación.

En otra realización, se produce una película perforada colocando una película a través de una superficie exterior de un elemento de soporte topográfico tridimensional que es una estructura unitaria, estando contorneada dicha superficie exterior e incluyendo una pluralidad de macro-rasgos desconectados; y deformando la película de tal manera que su forma se conforme a la superficie exterior del elemento de soporte. De nuevo, la película se puede calentar, por ejemplo por aire caliente, antes de colocarla a través de la superficie del elemento de soporte, o la película se puede hacer por extrusión inmediatamente antes de colocar la película a través de la superficie exterior del elemento de soporte, con enfriamiento opcional entre el paso de extrusión y el paso de colocación.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es una ilustración esquemática de un tipo de elemento de soporte topográfico tridimensional de la presente invención.

La figura 2 es una ilustración esquemática de un aparato para esculpir con láser una pieza para formar un elemento de soporte topográfico tridimensional de la presente invención.

La figura 3 es una ilustración esquemática de un sistema de control por ordenador para el aparato de la figura 2.

La figura 4 es una ampliación gráfica de un ejemplo de un dibujo de configuración para perforar por trama una pieza para producir un elemento de soporte para película perforada.

La figura 5 es una ampliación gráfica de un dibujo de configuración para laminar con láser una pieza previamente perforada para producir un tipo de elemento de soporte topográfico tridimensional de la presente invención.

La figura 6 es una microfotografía de una pieza después de haber sido láser perforada usando el dibujo de la figura 5.

La figura 6A es una microfotografía de una pieza después de haber sido laminada con láser.

La figura 6B es una microfotografía de una sección transversal de la estructura de 6A.

La figura 7 es una microfotografía de una película producida en el elemento de soporte de la figura 6.

La figura 8 es una representación gráfica de otro dibujo para laminar con láser una pieza previamente perforada para producir un tipo de elemento de soporte tridimensional de esta invención.

La figura 9 es otra representación gráfica de otro dibujo para laminar con láser una pieza previamente perforada para producir otro tipo de elemento de soporte topográfico tridimensional de esta invención.

La figura 10 es una representación gráfica de un dibujo para esculpir con láser una pieza para producir un elemento de soporte topográfico tridimensional de esta invención.

La figura 11 es una microfotografía de una pieza esculpida con láser utilizando el dibujo de la figura 10.

La figura 11A es una microfotografía de una sección transversal de la pieza esculpida con láser de la figura 11.

La figura 12 es una microfotografía de una película perforada producida usando el elemento de soporte esculpido con láser de la figura 11.

La figura 12A es otra microfotografía de una película perforada producida usando el elemento de soporte esculpido con láser de la figura 11.

La figura 13 es un ejemplo de un dibujo que se puede usar para producir un elemento de soporte esculpido con láser por modulación con láser.

La figura 13A es una representación gráfica de una serie de repeticiones del dibujo de la figura 13.

La figura 14 es una vista ampliada de la porción A del dibujo de la figura 13.

La figura 15 es una ampliación gráfica de un dibujo de configuración usado para crear la porción B de la figura 14.

La figura 16 es una microfotografía de un elemento de soporte esculpido con láser producido por modulación con láser usando el dibujo de la figura 13.

La figura 17 es una microfotografía de una porción del elemento de soporte esculpido con láser de la figura 16.

La figura 18 es una microfotografía de una película producida utilizando el elemento de soporte esculpido con láser de la figura 16.

La figura 19 es una microfotografía de una porción de la película de la figura 18.

La figura 20 es otro ejemplo de un dibujo para producir un elemento de soporte esculpido con láser por modulación con láser.

La figura 21 es una representación gráfica de una serie de repeticiones del dibujo de la figura 20.

La figura 22 es una vista ampliada de la porción C del dibujo de la figura 20.

La figura 23 es una ampliación gráfica de un dibujo de configuración usado para crear la porción D de la figura 22.

La figura 24 es una microfotografía de un elemento de soporte esculpido con láser producido por modulación con láser usando el dibujo de la figura 20.

La figura 25 es una microfotografía de una película perforada producida en el elemento de soporte de la figura 24.

La figura 26 es una vista esquemática de un elemento de soporte según esta invención en posición en un aparato de formación de películas.

La figura 27 es una vista esquemática de un aparato para producir películas perforadas según la presente invención.

La figura 28 es una vista esquemática de la porción rodeada con círculo de la figura 27.

Descripción detallada de la invención

Con referencia ahora a los dibujos, en la figura 1 se representa una ilustración esquemática de una pieza ejemplar que ha sido esculpida con láser a un elemento de soporte topográfico tridimensional unitario.

La pieza 2 incluye un cilindro tubular fino 10 que tiene una superficie interior 1001 y una superficie exterior 1000. La superficie exterior de la pieza 2 tiene zonas superficiales no procesadas 11 y una porción central esculpida con láser 12. Una pieza preferida para producir el elemento de soporte de esta invención es un tubo de pared fina sin costura de acetal, que ha sido liberado de todo esfuerzo residual interno. La pieza tiene un grosor de pared de de 1-8 mm, más preferiblemente de 2,5-6,5 mm. Las piezas ejemplares para uso al formar elementos de soporte son de 30,5 a 183 cm (uno a seis pies) de diámetro y tienen una longitud que va desde 61 a 488 cm (dos a dieciséis pies). Sin embargo, estos tamaños son cuestión de elección de diseño. Se puede usar otras formas y composiciones de material para la pieza, tal como acrílicos, uretanos, poliésteres, polietileno de peso molecular alto y otros polímeros que se pueden procesar por un haz láser.

Con referencia ahora a la figura 2, se representa una ilustración esquemática de un aparato para esculpir con láser el elemento de soporte de esta invención. Una pieza tubular de lámina inicial 2 está montada en un eje apropiado o mandril 21 que la fija en una forma cilíndrica y permite la rotación alrededor de su eje longitudinal en cojinetes 22. Se ha previsto un mecanismo de accionamiento rotacional 23 para girar el mandril 21 a una velocidad controlada. El generador rotacional de impulsos 24 está conectado al mandril 21 y verifica su rotación de manera que su posición radial exacta sea conocida en todo momento.

Paralelas y montadas fuera del basculamiento del mandril 21 hay una o varias guías 25 que permiten al carro 26 atravesar la longitud completa del mandril 21 a la vez que se mantiene un espacio libre constante a la superficie superior 3 del tubo 2. El mecanismo de accionamiento de carro 33 mueve el carro a lo largo de guías 25, mientras que el generador de pulsos de carro 34 observa la posición lateral del carro con respecto al elemento de soporte 2. En el carro está montada una etapa de enfoque. La etapa de enfoque 27 está montada en guías de enfoque. La etapa de enfoque 27 permite el movimiento ortogonal al del carro 26 y proporciona unos medios de enfocar la lente 29 con relación a la superficie superior 3. El mecanismo de accionamiento de enfoque 32 se ha dispuesto para colocar la etapa de enfoque 27 y realizar el enfoque de la lente 29.

A la etapa de enfoque 27 está fijada la lente 29, que está fijada en la boquilla 30. La boquilla 30 tiene medios 31 para introducir un gas a presión en la boquilla 30 para enfriar y mantener la lente 29 limpia. Una boquilla preferida 30 para ello se describe en la Patente de Estados Unidos 5.756.962 de James y otros, que se incorpora aquí por referencia.

En el carro 26 está montado también un espejo de curvatura final 35, que dirige el haz láser 36 a la lente de enfoque 29. El láser 37 está situado a distancia, con un espejo de curvatura del haz opcional 38 para dirigir el haz al espejo de curvatura del haz final 35. Aunque sería posible montar el láser 37 directamente en el carro 26 y eliminar los espejos de curvatura del haz, las limitaciones de espacio y las conexiones de servicio al láser hacen más preferible el montaje a distancia.

Cuando el láser 37 recibe corriente, el haz 36 emitido es reflejado por el primer espejo de curvatura del haz 38, después por el espejo de curvatura del haz final 35, que lo dirige a la lente. El recorrido del haz láser 36 está configurado de tal manera que, si se extrajese la lente 29, el haz pasaría por la línea central longitudinal del mandril 21.

Con la lente 29 en posición, el haz puede ser enfocado encima, debajo, a o cerca de la superficie superior 3.

Aunque esta invención se podría usar con varios láseres, el láser preferido es un láser de CO_{2} de flujo rápido, capaz de producir un haz a un régimen de hasta 2500 vatios. Sin embargo, también se podrían usar láseres de CO_{2} de flujo lento a un régimen de 50 vatios.

La figura 3 es una ilustración esquemática del sistema de control del aparato de esculpir con láser de la figura 2. Durante el funcionamiento del aparato de esculpir con láser, un ordenador principal 42 envía variables de control para posición focal, velocidad rotacional, y velocidad transversal mediante la conexión 44 a un ordenador de accionamiento 40. El ordenador de accionamiento 40 controla la posición de enfoque mediante el mecanismo de accionamiento de etapa de enfoque 32. El ordenador de accionamiento 40 controla la velocidad rotacional de la pieza 2 mediante el mecanismo de accionamiento rotacional 23 y el generador de pulsos rotacionales 24. El ordenador de accionamiento 40 controla la velocidad transversal del carro 26 mediante el mecanismo de accionamiento de carro 33 y el generador de pulsos de carro 34. El ordenador de accionamiento 40 también refiere el estado de accionamiento y los posibles errores al ordenador principal 42. Este sistema realiza el control positivo de posición y en efecto divide la superficie de la pieza 2 en pequeñas zonas llamadas pixels, donde cada pixel consta de un número fijo de pulsos del mecanismo de accionamiento rotacional y un número fijo de pulsos del mecanismo de accionamiento transversal. El ordenador principal 42 también controla el láser 37 mediante la conexión 43.

Un elemento de soporte esculpido con láser topográfico tridimensional unitario se puede hacer por varios métodos. Un método de producir tal elemento de soporte es por una combinación de perforación con láser y laminación con láser de la superficie de una pieza.

Los métodos de perforar con láser una pieza incluyen perforación por percusión, perforación por disparo al vuelo, y perforación por exploración de trama. En el método de usar el láser para producir perforación por percusión, el mandril, con la pieza tubular montada, se gira delante de la lente. El carro es movido de manera que la posición deseada del primer agujero corresponda con el punto focal de la lente 29. La etapa de enfoque se mueve hacia dentro, colocando el punto focal dentro del interior del material a perforar. El láser es pulsado posteriormente, con cierta combinación de la duración y el nivel de potencia de pulso. Para lograr la configuración topográfica deseada, hay que medir y controlar dos factores: el grado en que la lente es enfocada al interior de la pieza, y el nivel de potencia o la duración de pulso del láser. Estos factores afectan a la forma y profundidad del agujero impartido a la pieza. Una vez que se logra un agujero de la forma y profundidad apropiadas, el mecanismo de accionamiento rotacional y el mecanismo de accionamiento de carro se pueden indexar para volver a colocar el elemento de soporte de tal manera que la posición prevista siguiente corresponda al punto focal. El proceso se repite después hasta que toda la configuración ha sido perforada. Esta técnica se denomina perforación por "percusión".

Si el láser seleccionado es de potencia suficiente y es capaz de recuperarse de forma suficientemente rápida, el mandril y el carro no tienen que parar durante el pulso de láser. El pulso puede ser de una duración tan corta que cualquier movimiento de la pieza durante el proceso de perforación carezca de consecuencias. Esto se conoce en el Mercado como perforación por "disparo al vuelo".

Un problema que se puede producir con algunos tipos de perforación con láser, dependiendo del tipo de material que se perfore y la densidad de la configuración de agujeros, es la introducción de una gran cantidad de calor en una zona pequeña del elemento de soporte. Puede dar lugar a gran distorsión y a la pérdida de la correspondencia de la configuración. En algunas condiciones, resultan cambios dimensionales de la pieza, y la superficie de la pieza no es ni cilíndrica ni del tamaño correcto. En casos extremos, la pieza puede figurarse debido a esfuerzos inducidos por calor.

Un método de perforación con láser que elimina este problema usa un proceso llamado perforación por exploración de trama. En este acercamiento, la configuración deseada se reduce a un elemento rectangular de repetición 41 como se ilustra en el ejemplo de la figura 4. Este elemento de repetición contiene toda la información necesaria para producir la configuración deseada. Cuando el elemento rectangular de repetición 41 se utiliza como un azulejo y se coloca extremo con extremo y lado con lado, el resultado es la mayor configuración deseada.

Este elemento de repetición está dividido además en una rejilla de unidades rectangulares más pequeñas o "pixels" 42a. Aunque típicamente cuadrados, para algunos efectos, puede ser más conveniente emplear pixels rectangulares. Los pixels son adimensionales y las dimensiones reales de la imagen se establecen durante el procesado, es decir, la anchura 45 de un pixel y la longitud 46 de un pixel solamente se establecen durante la operación de perforación real. Durante la perforación, la longitud de un pixel se establece a una dimensión que corresponda a un número seleccionado de pulsos del generador de pulsos de carro 34. Igualmente, la anchura de un pixel se establece a una dimensión que corresponda al número de pulsos del generador de pulsos rotacionales 24. Así, para facilitar la explicación, los pixels se representan cuadrados en la figura 4; sin embargo, no se requiere que los pixels sean cuadrados, sino solamente que sean rectangulares.

Cada columna de pixels representa una pasada de la pieza por la posición focal del láser. Esta columna se repite tantas veces como se requiera para llegar completamente alrededor del elemento de soporte 2. Cada pixel blanco representa una instrucción de desactivación para el láser, es decir, el láser no está emitiendo potencia, y cada pixel negro representa una instrucción de activación del láser, es decir, el láser está emitiendo un haz. Esto da lugar a un dibujo binario simple de unos y ceros donde un 1, o blanco, es una instrucción para que el láser se desactive y un 0, o negro, es una instrucción para que el láser se active.

Con referencia de nuevo a la figura 3, el contenido de un dibujo de grabado es enviado en forma binaria, donde 1 está desactivado y 0 está activado, por el ordenador principal 42 al láser 37 mediante la conexión 43. Variando el tiempo entre cada instrucción, la duración de la instrucción se regula para que se conforme al tamaño del pixel. Después de terminar cada columna del dibujo, dicha columna es procesada de nuevo, o repetida, hasta que se termina la circunferencia completa. Mientras se están realizando las instrucciones de una columna, el mecanismo de accionamiento transversal se desplaza ligeramente. La velocidad de avance transversal se establece de manera que a la terminación de un grabado circunferencial, el mecanismo de accionamiento transversal haya movido la lente de enfoque la anchura de una columna de pixels y se procese la columna siguiente de pixels. Esto continúa hasta que se llega al final del dibujo y el dibujo se repite de nuevo en la dimensión axial hasta que se alcanza la anchura total deseada.

En este acercamiento, cada pasada produce un número de cortes estrechos en el material, en vez de un agujero grande. Dado que estos cortes están en correspondencia exacta para alinearse lado con lado y solaparse algo, el efecto acumulativo es un agujero.

El dibujo ilustrado en la figura 5 es un segundo dibujo de repetición. Este dibujo consta de un número de columnas de instrucciones de "activación" 50 para activar el láser, seguido de un número de columnas de instrucciones de "desactivación" 51 para desactivar el láser. Este dibujo, si se procesa en las mismas condiciones que el dibujo de la figura 4, como se ha descrito anteriormente, cortaría la pieza en muchos aros circulares. Sin embargo, si se incrementa la velocidad rotacional de la pieza o se reduce la potencia del láser, el procesado de este dibujo dará lugar a la laminación de una serie de ranuras circunferenciales en la pieza, que puede simular líneas en relieve.

Si el láser se activa a plena potencia, la profundidad y configuración del esculpido en la pieza se pueden efectuar desplazando la pieza en las direcciones axial y circunferencial. Este procedimiento se puede describir como laminación convencional con un láser.

La figura 6 es una microfotografía de una porción de un elemento de soporte que ha sido perforado inicialmente por exploración de trama utilizando el dibujo de la figura 4. La superficie exterior del elemento de soporte es una superficie lisa plana 52 con una serie de agujeros hexagonales anidados 53. El dibujo de la figura 5 se utilizó para laminar por exploración de trama la superficie perforada de la figura 6 para producir la superficie de la figura 6A. El elemento de soporte tiene regiones elevadas 54 y regiones rebajadas 55 alternas. La figura 6B es una microfotografía de una porción transversal de la estructura de la figura 6A. La sección transversal muestra las zonas planas 54' que corresponden a las zonas 54 de la figura 6A y la zona rebajada 55' que corresponde a la zona 55 de la figura 6A y muestra la profundidad de la zona laminada 55''. Las porciones superiores de las regiones elevadas 54 no están conectadas entre sí en el plano tangente a los porciones superiores.

Las zonas rebajadas 55 también contienen agujeros 56 y así se pueden diseñar para mejorar las propiedades de una película perforada. Por ejemplo, si la película perforada se ha de utilizar como una capa que mira al cuerpo en un artículo absorbente, las zonas rebajadas se pueden usar para mejorar la estética de una película perforada añadiendo elementos decorativos, y para minimizar la zona superficial del contacto de la película con la piel del usuario.

El método de perforar primero la pieza y después laminar con láser la superficie perforada se prefiere si se ha de producir laminación profunda. Esto tiene la finalidad de mantener una superficie exterior lisa en las zonas perforadas, puesto que la posición de enfoque de la lente se desplazará con relación a la superficie cuando la profundidad de la superficie se aleje de la lente en las zonas laminadas. Sin embargo, si la profundidad de la operación de laminación se va a mantener dentro de la profundidad de enfoque de la lente, se puede hacer una laminación antes de la perforación.

La figura 7 es una fotografía ampliada de una película perforada producida en el elemento de soporte de la figura 6A según esta invención. La película tiene regiones elevadas perforadas distintas 57 correspondientes a las regiones elevadas 54 de la figura 6A. La película también tiene regiones perforadas rebajadas distintas separadas 58 que corresponden a las regiones rebajadas 55 de la figura 6A. Esto proporciona una impresión de una película perforada en relieve.

Aunque se ha descrito la operación bifásica de perforación de exploración de trama con láser y después laminación con láser de exploración de trama de una pieza utilizando una simple operación de laminación circunferencial, el proceso de laminación con láser se limita de ninguna forma a laminación tradicional u operaciones de torno. Las figuras 8 y 9 muestran configuraciones adicionales que pueden ser laminadas con láser de exploración de trama a la superficie de una pieza perforada con láser de exploración de trama. Este método puede producir dibujos distintivos que serían muy difíciles, si no imposibles, de producir usando técnicas de maquinado convencionales.

Un método más preferido de hacer elementos de soporte topográficos tridimensionales, esculpidos con láser, unitarios de esta invención es mediante modulación con láser. La modulación con láser se realiza variando la potencia del láser en base de pixel a pixel. En modulación con láser, las instrucciones simples de activación o desactivación de perforación por exploración de trama o laminación de exploración de trama se sustituyen por instrucciones que regulan la potencia del láser a activación o desactivación o un nivel intermedio para cada pixel individual del dibujo de modulación con láser. De esta manera se puede impartir una topografía tridimensional a la superficie exterior de una pieza con una sola pasada del láser sobre la pieza.

La modulación con láser tiene varias ventajas sobre otros métodos de producir un elemento de soporte topográfico tridimensional. La modulación con láser produce un elemento de soporte sin costura, de una pieza, sin las discordancias de configuración producidas por la presencia de una costura. Con modulación con láser, el elemento de soporte se termina en una única operación en lugar de múltiples operaciones, incrementando así la eficiencia y disminuyendo el costo. La modulación con láser elimina problemas de correspondencia de configuraciones, lo que puede ser un problema en una operación de múltiples pasos secuenciales. La modulación con láser también permite la creación de rasgos topográficos con geometrías complejas en una distancia sustancial. Variando las instrucciones dadas al láser, la profundidad y forma de un rasgo pueden ser controladas con precisión y se puede formar rasgos cuya sección transversal varía continuamente.

La modulación con láser también elimina discordancias de configuración que resultan de distorsión térmica. En las operaciones combinadas de perforación con láser y laminación con láser, si la cantidad de potencia del láser, medida por el porcentaje del tiempo de procesado que el láser está activado, durante la perforación con láser no coincide con la cantidad de potencia del láser durante la laminación con láser, cada operación se realiza bajo un grupo diferente de condiciones térmicas. Esto da lugar a una pieza que se procesa a temperaturas diferentes. La diferencia de expansión térmica a las temperaturas diferentes de cada operación puede dar lugar a las dos configuraciones no coincidentes. La incapacidad de correspondencia de las diferentes operaciones limita la forma y complejidad de configuraciones que se puede procesar. Esta discordancia inducida térmicamente en las configuraciones no se produce con la modulación con láser, puesto que el procesado de una pieza se termina en un paso único.

Con referencia de nuevo a la figura 3, durante la modulación con láser, el ordenador principal 42 puede enviar instrucciones al láser 37 en formato distinto de una simple "activación" o "desactivación". Por ejemplo, el archivo binario simple puede ser sustituido por un formato de 8 bits (byte), que permite una variación de 256 niveles posibles en la potencia emitida por el láser. Utilizando un formato de byte, la instrucción "11111111" ordena al láser que se desactive, "00000000" ordena al láser que emita a plena potencia, y una instrucción tal como "10000000" ordena al láser que emita a la mitad de la potencia total disponible del láser.

Un dibujo de modulación con láser se puede crear de muchas formas. Un método es construir el dibujo gráficamente usando una imagen de ordenador en escala de grises con 256 niveles de gris. En tal imagen en escala de grises, el negro puede representar plena potencia y el blanco puede representar potencia nula, representando los niveles variables de gris entre ellos niveles de potencia intermedios. Se puede usar varios programas informáticos gráficos para visualizar o crear dicho dibujo de modulación con láser. Utilizando dicho dibujo, la potencia emitida por el láser se modula en base de pixel a pixel y por lo tanto puede esculpir directamente un elemento de soporte topográfico tridimensional. Aunque aquí se describe un formato de 8 bits, se puede sustituir por otros niveles, tal como formatos de 4 bits, 16 bits, 24 bits u otros.

Un láser adecuado para uso en un sistema de modulación con láser para esculpido con láser es un láser de CO_{2} de flujo rápido con una potencia de salida de 2500 vatios, aunque se podría usar un láser de potencia de salida más baja. De interés primario es que el láser deberá ser capaz de conmutar niveles de potencia lo más rápidamente posible. Una velocidad de conmutación preferida es al menos 10 kHz e incluso más preferida es una velocidad de 20 kHz. La alta velocidad de conmutación de potencia es necesaria para poder procesar tantos pixels por segundo como sea posible, manteniendo al mismo tiempo un haz láser estable de potencia consistente.

La figura 10 muestra una representación gráfica de un dibujo de modulación con láser para producir un elemento de soporte usando modulación con láser. Como en el dibujo de perforación con láser de la figura 5, cada pixel representa una posición en la superficie de la pieza. Cada fila de pixels representa una posición en la dirección axial de la pieza a esculpir. Cada columna de pixels representa una posición en la posición circunferencial de la pieza. Sin embargo, a diferencia del dibujo de la figura 5, cada una de las instrucciones del láser representadas por los pixels ya no es una instrucción binaria, sino que ha sido sustituida por una instrucción de 8 bits o escala de grises. Es decir, cada pixel tiene un valor de 8 bits, que se traduce en un nivel específico de potencia del láser. El dibujo de modulación con láser de la figura 10 muestra una serie de nueve estructuras en forma de hoja 59, que se muestran en blanco. Las hojas son una serie de pixels blancos y son instrucciones para que el láser se desactive y no emita potencia. Por lo tanto, las hojas de estas formas formarían la superficie superior del elemento de soporte después de haberse esculpido en ella la configuración. Cada estructura de hoja contiene una serie de seis agujeros 60, que se definen por las estructuras en forma de tallo de las hojas y se extienden a través del grosor de la pieza. Los agujeros 60 constan de un área de pixels negros, que son instrucciones para que el láser emita a plena potencia y así perfore la pieza. Las hojas son macro-rasgos discretos, es decir, por sí mismas no forman una estructura plana continua, puesto que ninguna hoja interconecta con ninguna otra hoja. La configuración de fondo de esta estructura consta de una configuración escalonada densa de zonas negras hexagonales 61, que también son instrucciones para que el láser emita a plena potencia y perfore un agujero a través de la pieza. La región 62, que define agujeros 61, está a un nivel de potencia del láser que no está ni completamente activado ni completamente desactivado. Esto produce una segunda zona plana, que está debajo de la superficie superior de la pieza definida por las instrucciones de desactivación de las zonas blanco de las hojas.

La figura 11 es una microfotografía de la superficie exterior de un elemento de soporte topográfico unitario tridimensional esculpido con láser producido por modulación con láser utilizando el dibujo de modulación con láser ilustrado en la figura 10. La figura 11A es una vista en sección transversal del elemento de soporte de la figura 11. Las regiones 59' de la figura 11 y 59'' de la figura 11A corresponden a la hoja 59 de la figura 10. Las instrucciones de pixel blanco de las zonas 59 de la figura 10 han dado lugar a que el láser no emita potencia durante el procesado de los pixels. La superficie superior de las hojas 59' y 59'' corresponde a la superficie original de la pieza. Los agujeros 60' en la figura 11 corresponden a las zonas de pixel negro 60 de la figura 10, y al procesar estos pixels el láser emite a plena potencia, cortando así agujeros a través de toda la pieza. La región de fondo 62' de la figura 11 y 62'' de la figura 11A corresponde a la zona de pixel de la región 62 de la figura 10. La región 62' resulta de procesar los pixels de la figura 10 emitiendo el láser a potencia parcial. Esto produce una zona en el elemento de soporte que es menor que la superficie original de la pieza y que es así menor que la superficie superior de las hojas. Por consiguiente, las hojas individuales son macro-rasgos discretos, no conectados entre sí y de una escala que será fácilmente discernible a simple vista normal desde una distancia de aproximadamente 12 pulgadas (30,48 cm).

Las figuras 12 y 12A son microfotografías de una película perforada que se ha producido en el elemento de soporte de las figuras 11 y 11A. La película perforada tiene regiones en forma de hoja perforadas elevadas 76 y 76', que corresponden a las hojas 59' y 59'' del elemento de soporte de las figuras 11 y 11A. Cada una de las hojas es discreta, es decir, está desconectada de las otras hojas. El plano definido por las superficies superiores de todas las regiones en forma de hoja 76 y 76' es la superficie superior de una pluralidad de macro-rasgos desconectados. Las regiones de fondo 77 y 77' definen una región que está a una profundidad más baja en la película que las regiones en forma de hoja. Esto da la impresión visual de que las hojas están en relieve en la película.

Las geometrías tridimensionales de los elementos de soporte esculpidos con láser de las figuras 6, 6A, 6B, 11, y 11A son geometrías simples. Es decir, sucesivas secciones transversales, tomadas paralelas a la superficie superior del elemento de soporte, son esencialmente la misma para una profundidad significativa a través del grosor del elemento de soporte. Por ejemplo, con referencia a las figuras 6 y 6A, sucesivas secciones transversales de este elemento de soporte tomadas paralelas a la superficie del elemento de soporte son esencialmente las mismas para la profundidad de la ranura 55 y 55', y después de nuevo son esencialmente las mismas desde la menor profundidad de la ranura a través del grosor del elemento de soporte. Igualmente, las secciones transversales del elemento de soporte de las figuras 11 y 11A son esencialmente las mismas para la profundidad de las hojas y son esencialmente las mismas desde la base de las hojas a través del grosor del elemento de soporte.

La figura 13 es una representación gráfica de otro dibujo de modulación con láser para producir un elemento de soporte esculpido con láser usando modulación con láser. El dibujo contiene un elemento floral central 78 y cuatro elementos 79, cada uno de los cuales constituye un cuarto de un elemento floral 78, que se combinan cuando el dibujo se repite durante el esculpido con láser. La figura 13A es una representación gráfica de 3 repeticiones por 3 repeticiones de la configuración resultante cuando se repite el dibujo de la figura 13.

La figura 14 es una vista ampliada de la zona A de la figura 13. La región gris 80 representa una región de pixels que ordenan que el láser emita a potencia parcial. Esto produce una zona plana debajo de la superficie de la pieza. La región gris 80 contiene una serie de zonas negras 81 que son pixels que ordenan que el láser emita a plena potencia y perfore una serie de agujeros de forma hexagonal a través del grosor de la pieza. En la figura 14 es central el elemento floral correspondiente al elemento floral 78 de la figura 13. El elemento floral consta de una región central 83 y seis regiones en forma de pétalo 82 que de nuevo representan instrucciones para que el láser emita a plena potencia y perfore un agujero a través del grosor de la pieza. La región 84 define el borde exterior de la región central 83. La región 84' define el borde exterior de las regiones de pétalo 82. Las regiones 84 y 84' representan una serie de instrucciones para que el láser module la potencia emitida. La región negra central 83 y su región de borde exterior 84 se unen a la región 84' por la región 85 que representa instrucciones para que el láser emita al mismo nivel de potencia que la zona de fondo de la región gris 80.

La figura 15 es una representación gráfica ampliada de la porción B de la región 84 de la figura 14 que forma el contorno de la región central 83 de la figura 14. La porción B contiene una única fila de pixels blancos 86 que ordenan al láser que se desactive. Esto define una parte de la superficie superior del elemento de soporte que permanece después del procesado. Las filas de pixels 87 y 87' ordenan al láser que emita a potencia parcial. Las filas 88, 89, 90, y 91 y las filas 88', 89' 90', y 91' ordenan al láser que emita a niveles de potencia progresivamente incrementados. Las filas 92 y 92' ordenan al láser que emita al nivel de potencia también representado por la región 85 de la figura 14. Las filas 94, 94', y 94'' ordenan al láser que emita a plena potencia y forman parte de la región 83 de la figura 14.

Cuando se procesa cada columna de la figura 15, el láser emite la potencia parcial representada por las filas 92 y 92'. Las filas 91, 90, 89, 88, y 87 ordenan al láser que disminuya progresivamente la potencia emitida, hasta que se procese la fila 86 y al láser se le ordena que no emita potencia. Las filas 87', 88', 89', 90', y 91' ordenan posteriormente al láser que de nuevo aumente progresivamente la potencia emitida. Las filas 94, 94', y 94'' ordenan al láser que emita de nuevo a plena potencia para empezar a perforar la pieza. Esto da lugar a la creación de un macro-rasgo desconectado, que se inclina desde el plano de fondo de la región 85 a la superficie de la pieza y después se inclina de nuevo a la zona de agujero, produciendo así una forma radiada.

Dependiendo del tamaño de los pixels definido durante el procesado, y la variación de la potencia emitida del láser para cada fila, se puede cambiar el tamaño y la forma del rasgo esculpido por láser resultante. Por ejemplo, si la variación de nivel de potencia para cada fila de pixels es pequeña, se produce una forma redondeada relativamente poco profunda; a la inversa, si la variación de nivel de potencia para cada fila de pixels es mayor, se produce una forma pronunciada profunda con una sección transversal más triangular. Los cambios del tamaño de pixel también afectan a la geometría de los rasgos producidos. Si el tamaño de pixel es menor que el diámetro real del haz láser emitido enfocado, se producirán formas suaves mezcladas.

La figura 16 es una microfotografía del elemento de soporte esculpido con láser que resulta del procesado del dibujo de la figura 13 por modulación con láser. La microfotografía muestra un elemento floral elevado 95, que corresponde al elemento floral 78 de la figura 13 y el elemento floral de la figura 14. La microfotografía también muestra porciones de elementos florales adicionales 95'. El elemento floral elevado 95 se origina en la región plana 96, que contiene agujeros 97. Los elementos florales 95 y 95' están desconectados entre sí y así no forman una región plana continua.

La figura 17 es una microfotografía ampliada de una porción del elemento floral 95 de la figura 16. El elemento circular central 98 es la zona producida por las instrucciones de modulación con láser contenidas en la región 84 de la figura 14. Los elementos 99 son partes de los elementos de pétalo del elemento floral 95 de la figura 16. Estos elementos de pétalo se producen por las instrucciones de pixel ilustradas en la región 84' de la figura 14. Estos elementos demuestran un ejemplo de un tipo de geometría compleja que se puede crear por modulación con láser. El elemento circular central tiene una sección transversal semicircular. Es decir, cualquiera de una serie de planos en sección transversal tomados paralelos a la superficie original de la pieza, es decir, a través de la profundidad del elemento de soporte, diferirá de cualquier otro de tales planos en sección transversal.

La figura 18 es una microfotografía de la superficie superior de una película producida en el elemento de soporte de la figura 16. La película tiene una zona plana perforada 100, conteniendo agujeros 101 que corresponde a la región plana 96 de la figura 16. Extendiéndose encima de la zona plana hay zonas florales 102 y 102', que corresponden a elementos florales 95 y 95', respectivamente, de la figura 16. Las zonas florales 102 y 102' dan a la película perforada resultante un aspecto de relieve en una única operación. Además, las zonas florales definen agujeros adicionales más grandes 103 y 104 para mejorar las propiedades de transmisión de fluido.

La figura 19 es una ampliación de la zona floral 102 de la figura 18. La zona floral incluye agujero 104 y el elemento circular circundante 105. El elemento 105 de las figuras 18 y 19 tiene una geometría compleja porque tiene una sección transversal semicircular. De nuevo, las sucesivas secciones transversales paralelas a la superficie de la película tomada mediante su profundidad son diferentes.

La figura 20 muestra una representación gráfica de un dibujo para producir otro ejemplo de un elemento de soporte esculpido con láser por modulación con láser. La figura 20 ilustra una región plana 108 conteniendo agujeros 109. La región plana 108 es blanca y por ello es una región donde se ordena al láser que no emita potencia. Por lo tanto, incluye la superficie superior de la pieza. Dentro de la región plana se contiene también la zona circular rebajada 110, y zonas de cuarto de círculo 110'. Cuando se repite este dibujo, produce una superficie de zonas circulares escalonadas como se representa gráficamente en la figura 21.

La figura 22 es una vista ampliada de la porción C de la figura 20, mostrando la región plana 108 conteniendo agujeros 109 y una zona circular rebajada 110. La figura 22 también muestra un elemento floral incluyendo un agujero central circular 111 y seis agujeros en forma de pétalo 115. El agujero central circular 111 se define por la región 112, y los agujeros en forma de pétalo se definen por las regiones 114. La región 113 une las regiones 112 y 114.

La figura 23 es una representación gráfica de una porción de las instrucciones de láser ilustradas en la porción D de la figura 22. La fila 122 es una representación de una serie de instrucciones para que el láser emita a potencia parcial y forman así la región rebajada 113. La fila 123 ordena al láser que emita a plena potencia perforando así la pieza y creando un agujero 111. La fila 116 ordena al láser que emita a potencia parcial y cree la parte superior de las regiones 112 y 114, que todavía está debajo de la superficie superior de la pieza. Las filas 117, 118, 119, 120 y 121, y filas 117', 118', 119', 120', y 121' son instrucciones para que el láser emita a niveles de potencia gradualmente variables. Así, cuando se ejecute una columna del dibujo, el láser emitirá al nivel de potencia representado en la fila 122, después disminuirá gradualmente la potencia emitida para las filas 121, 120, 119, 118, y 117 hasta que la potencia llegue a un nivel de potencia mínimo en la fila 116. La potencia del láser emitida aumentará después gradualmente para la fila 117, 118', 119', 120', y 121'. Finalmente, el láser emitirá a plena potencia en las filas 123.

La figura 24 es una microfotografía de un elemento de soporte esculpido con láser producido por el dibujo representado en la figura 21. El elemento de soporte resultante tiene una región plana 124 incluyendo la superficie superior de la pieza y agujeros 125. El elemento de soporte tiene regiones rebajadas 126, que corresponden a la región 110 de la figura 21. Cada región rebajada 126 también contiene un elemento floral 127 como se representa en la figura 22. Los elementos florales no conectan con la región plana 124 a través de un grosor sustancial del elemento de soporte, y así definen un macro-rasgo desconectado en la superficie del elemento de soporte.

La figura 25 es una microfotografía de la superficie superior de una película producida en el elemento de soporte de la figura 24. La película tiene una región plana 131, conteniendo agujeros 132 que corresponden a la región 124 de la figura 24. Las regiones rebajadas 133 corresponden a las regiones rebajadas 126 del elemento de soporte de la figura 24, y contienen elementos florales 134.

A la terminación del láser esculpido de la pieza, se puede montar en la estructura representada en la figura 26 para uso como un elemento de soporte. Se encajan dos campanas de extremo 135 en el interior de la pieza 136 con la zona esculpida con láser 137. Estas campanas de extremo se pueden encajar por contracción, encajar a presión, unir por medios mecánicos tal como tiras 138 y tornillos 139 como se representa o por otros medios mecánicos. Las campanas de extremo proporcionan un método para mantener la pieza circular, para mover el conjunto acabado, y para fijar la estructura terminada en el aparato de perforación.

En la figura 27 se ilustra esquemáticamente un aparato preferido para producir películas perforadas según la presente invención. Como se representa aquí, el elemento de soporte es un tambor rotativo 753. En este aparato particular, el tambor gira en dirección hacia la izquierda. Fuera del tambor 753 está colocada una boquilla de aire caliente 759 colocada para proporcionar una cortina de aire caliente que choque directamente en la película soportada por el elemento de soporte esculpido con láser. Se ha previsto medios para retirar la boquilla de aire caliente 759 para evitar el calentamiento excesivo de la película cuando se para o mueva a velocidad lenta. El ventilador 757 y el calentador 758 cooperan en el suministro de aire caliente a la boquilla 759. Dentro del tambor 753, directamente enfrente de la boquilla 759, se ha colocado un cabezal de vacío 760. El cabezal de vacío 760 es radialmente ajustable y está colocado para contactar la superficie interior del tambor 753. Se ha previsto una fuente de vacío 761 para el escape continuo del cabezal de vacío 760.

La zona de enfriamiento 762 se ha dispuesto en el interior y contactando la superficie interior del tambor 753. La zona de enfriamiento 762 está provista de una fuente de vacío de enfriamiento 763. En la zona de enfriamiento 762, la fuente de vacío de enfriamiento 763 aspira aire ambiente a través de los agujeros hechos en la película para establecer la configuración creada en la zona de perforación. La fuente de vacío 763 también proporciona medios para mantener la película en posición en la zona de enfriamiento 762 en el tambor 753, y proporciona medios para aislar la película de los efectos de tensión producidos al enrollar la película después de la perforación.

Encima del elemento de soporte esculpido con láser 753 se ha colocado una película fina, continua, no interrumpida 751 de material polimérico termoplástico. Esta película puede ser permeable al vapor o impermeable al vapor; puede estar en relieve o en bajorrelieve; puede ser tratada por descarga en corona en una o en sus dos superficies principales o puede estar libre de dicho tratamiento de descarga en corona. La película puede incluir cualquier material polimérico termoplástico incluyendo, aunque sin limitación, poliolefinas, tal como polietileno de alta densidad, polietileno lineal de baja densidad, polietileno de baja densidad, polipropileno; copolímeros de olefinas y monómeros de vinilo, tal como copolímeros de etileno y acetato de vinilo o cloruro de vinilo; poliamidas; poliésteres; alcohol polivinílico y copolímeros de olefinas y monómeros de acrilato tal como copolímeros de etileno y acrilato de etilo y metacrilato de etileno. También se puede usar películas incluyendo mezclas de dos o más de tales materiales poliméricos. El grosor de la película inicial es preferiblemente uniforme y puede ser del orden de desde aproximadamente 0,5 a aproximadamente 5 milésimas de pulgada o aproximadamente 0,0005 pulgada (0,0013 cm) a aproximadamente 0,005 pulgada (0,076 cm). Se puede usar películas coextruidas, así como películas que han sido modificadas, por ejemplo, por tratamiento con un agente tensioactivo. La película inicial se puede hacer mediante cualquier técnica conocida, tal como vaciado, extrusión o soplado.

Se deberá observar que, además de películas, la presente invención se puede llevar a la práctica con materiales no tejidos, de los que se conocen muchos ejemplos en la técnica. Los materiales no tejidos adecuados incluyen telas no tejidas hechas de cualquiera de varias fibras. Las fibras pueden variar en longitud desde un cuarto de una pulgada o menos de pulgada y media o más. Al utilizar fibras más cortas (incluyendo fibra de pasta de madera) se prefiere que las fibras cortas se mezclen con fibras más largas. Las fibras pueden ser algunas de las fibras artificiales, naturales o sintéticas conocidas, tales como algodón, rayón, nylon, poliéster, poliolefina o análogos. El material no tejido se puede formar por cualquiera de las varias técnicas conocidas en la técnica, tal como cardado, tendido al aire, tendido en húmedo, fusión-soplado, hilado-unión y análogos.

Una ampliación de la zona rodeada con círculo de la figura 27 se representa en la figura 28. Como se representa en esta realización, el cabezal de vacío 760 tiene dos ranuras de vacío 764 y 765 que se extienden a lo ancho de la película. Sin embargo, para algunos efectos, se puede preferir utilizar fuentes de vacío separadas para cada ranura de vacío. Como se representa en la figura 28, la ranura de vacío 764 proporciona una zona de retención de la película inicial cuando se aproxima a la cuchilla de aire 758. La ranura de vacío 764 está conectada a una fuente de vacío por un paso 766. Esto fija con seguridad la película entrante 751 al tambor 753 y proporciona aislamiento de los efectos de tensión en la película entrante inducidos por el desenrollamiento de la película. También aplana la película 751 en la superficie exterior del tambor 753. La segunda ranura de vacío 765 define la zona de perforación de vacío. Inmediatamente entre las ranuras 764 y 765 hay una barra de soporte intermedia 768. El cabezal de vacío 760 está colocado de tal manera que el punto de choque de la cortina de aire caliente 767 esté directamente encima de la barra de soporte intermedia 768. El aire caliente se suministra a una temperatura suficiente para hacer que la película se ablande y pueda deformar por la fuerza de vacío que se le aplique. La geometría del aparato garantiza que la película 751, cuando sea ablandada por la cortina de aire caliente 767, se aísla de los efectos de tensión por la ranura de retención 764 y la zona de enfriamiento 762 (figura 27). La zona de perforación de vacío 765 está inmediatamente adyacente a la cortina de aire caliente 767, que minimiza el tiempo que la película está caliente y evita la excesiva transferencia de calor al elemento de soporte 753.

Con referencia a las figuras 27 y 28, se alimenta una película fina flexible 751 desde un rollo de suministro 750 sobre un rodillo loco 752. El rodillo 752 se puede unir a una celda de carga u otro mecanismo para controlar la tensión de alimentación de la película entrante 751. La película 751 se coloca después en contacto íntimo con el elemento de soporte 753. La película y el elemento de soporte pasan posteriormente a una zona de vacío 764. En la zona de vacío 764 la presión diferencial empuja más la película a contacto íntimo con el elemento de soporte 753. La presión de vacío aísla después la película de la tensión de suministro. La combinación de película y elemento de soporte pasa después debajo de la cortina de aire caliente 767. La cortina de aire caliente calienta la combinación de película y elemento de soporte, ablandando así la película.

La combinación de película y elemento de soporte ablandada pasa después a la zona de vacío 765 donde la película calentada es deformada por la presión diferencial y asume la topografía del elemento de soporte. Las zonas de película calentadas que están situadas sobre zonas abiertas en el elemento de soporte se deforman más a las zonas abiertas del elemento de soporte. Si el calor y la fuerza de deformación son suficientes, la película sobre las zonas abiertas del elemento de soporte se rompe creando agujeros.

La combinación de película perforada y elemento de soporte todavía caliente pasa después a la zona de enfriamiento 762. En la zona de enfriamiento se aspira una cantidad suficiente de aire ambiente a través de la película ahora perforada para enfriar la película y el elemento de soporte.

La película enfriada se quita después del elemento de soporte alrededor del rodillo loco 754. El rodillo loco 754 se puede unir a una celda de carga u otro mecanismo para controlar la tensión de devanado. La película perforada pasa después al rodillo de acabado 756.

Aunque el método de formar una película perforada se ha descrito usando una cortina de aire caliente como el mecanismo para calentar la película, se puede emplear otro método adecuado tal como calentamiento por infrarrojos, rodillos calentados, o análogos, para producir una película perforada usando el elemento de soporte esculpido con láser topográfico tridimensional de esta invención.

Por ejemplo, la película se puede hacer por extrusión inmediatamente antes de colocarla sobre el elemento de soporte. En este caso, un sistema de extrusión proporciona un extrudato de película, que, dependiendo de su temperatura, puede ser enfriado a una temperatura adecuada antes de colocarlo sobre el elemento de soporte o colocarse encima del elemento de soporte sin enfriamiento intermedio. Si es preciso, el enfriamiento se puede lograr por varios medios tal como un chorro de aire frío o el uso de un rodillo enfriado. En cualquier caso, el extrudato de película y la superficie de formación se someten después a las mismas fuerzas de formación por vacío que las descritas anteriormente sin necesidad de calentar la película para ablandarla y hacerla deformable.

Claims (17)

1. Un proceso para la preparación de una película tridimensional perforada, que incluye:

a) formar un elemento de soporte topográfico tridimensional (figura 1) desplazando un haz láser (36) a través de la superficie exterior (1000) de una pieza (2) modulando al mismo tiempo la potencia del haz láser (36), esculpiendo por lo tanto la superficie exterior (1000) de la pieza (2);

b) colocar una película a través de la superficie exterior esculpida (1000) del elemento de soporte (figura 1); y

c) deformar la película de tal manera que su forma se conforme a la superficie exterior (1000) del elemento de soporte (figura 1).

2. El proceso de la reivindicación 1, donde la pieza se gira a la vez que mueve el haz láser a través de la superficie exterior de la pieza.

3. El proceso de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, donde el esculpido de la superficie exterior de la pieza forma una pluralidad de macro-rasgos que sobresalen de la superficie exterior al menos aproximadamente 0,127 milímetros (0,005 pulgadas), teniendo cada uno de dichos macro-rasgos en el plano de la superficie exterior una dimensión máxima superior a aproximadamente 0,1524 milímetros (0,006 pulgada).

4. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, donde la pieza se hace de acetal, un acrílico, un uretano, un poliéster o un polietileno de peso molecular alto.

5. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, donde la pieza es un cilindro hueco sin costura.

6. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, donde dicha modulación es controlada por unos medios de control que ajustan la potencia del haz láser según una serie de instrucciones predeterminadas.

7. El proceso de la reivindicación 6, donde los medios de control incluyen un ordenador.

8. Un proceso para la preparación de una película tridimensional perforada que incluye una pluralidad de macro-rasgos desconectados, incluyendo:

a) colocar una película a través de una superficie exterior de un elemento de soporte topográfico tridimensional (figura 1), formado mediante el paso de formación de la reivindicación 1, estando contorneada dicha superficie exterior e incluyendo una pluralidad de macro-rasgos desconectados; y

b) deformar la película de tal manera que su forma se conforme a la superficie contorneada del elemento de soporte.

9. El proceso de la reivindicación 8, donde los macro-rasgos desconectados sobresalen de la superficie exterior del elemento de soporte al menos aproximadamente 0,127 milímetros (0,005 pulgadas) y teniendo cada uno una dimensión máxima en el plano de la superficie exterior superior a 0,1524 milímetros (0,006 pulgadas).

10. El proceso de la reivindicación 8 o la reivindicación 9, donde la deformación de la película se lleva a cabo haciendo vacío en la superficie de la película.

11. El proceso de la reivindicación 10, donde el elemento de soporte es un cilindro hueco rotativo, y donde el vacío se crea desde dentro del cilindro.

12. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, donde la película se calienta antes de colocar la película a través de la superficie exterior del elemento de soporte.

13. El proceso de la reivindicación 12, donde la película se calienta dirigiendo una corriente de aire caliente contra la película.

14. El proceso de la reivindicación 12 o la reivindicación 13, donde la película se enfría después de haberse deformado.

15. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, donde, antes de colocar la película a través de la superficie exterior del elemento de soporte, la película se hace por extrusión.

16. El proceso de la reivindicación 15, donde la película se enfría después de haberse extruido la película pero antes de que la película esté colocada a través de la superficie exterior del elemento de soporte.

17. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, donde la película incluye un material termoplástico.