ES2303305T3 - Producto de preforma de elemento de sujecion de ganchos. - Google Patents
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Abstract
Un producto de preforma de elemento de sujeción de gancho para la formación subsiguiente de un producto de elemento de sujeción de ganchos de acoplamiento a bucles, cuyo producto de preforma comprende: una lámina base (12) que tiene una superficie (13) de resina termoplástica; y una pluralidad de formaciones (104;200) de tronco formadas integralmente con la superficie para sobresalir de ella, incluyendo cada una de las formaciones de tronco una primera porción (202) que corta a la superficie, y una segunda porción (204) que se extiende desde la primera porción hasta un extremo distal para definir una altura de la formación de tronco con relación a la superficie; caracterizado porque se produce una intersección de la segunda y primera porciones a una distancia de la superficie al menos igual a la mitad de la altura de la formación (104;200) de tronco, definiendo la intersección una transición discreta en la estructura de la formación de tronco, y porque la segunda porción (204) es más susceptible a la energía de deformación que la primera porción (202).
Description
Producto de preforma de elemento de sujeción de
ganchos.
El invento se refiere a un producto de preforma
de elemento de sujeción de gancho de acuerdo con el preámbulo de la
reivindicación 1ª.
Tal producto de preforma de elemento de sujeción
de gancho de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1ª es
conocido por el documento US-A- 5 933 927.
El presente invento se refiere a componentes de
elemento de sujeción macho que se acoplan en aberturas de un
componente hembra, en particular a bucles formados por fibras de un
componente hembra no tejido. El invento se refiere más en
particular a formaciones de tronco y cabeza de elementos hembra que
favorecen la acoplabilidad con bucles, y a métodos y máquinas para
su fabricación y uso. En otros aspectos, el invento se refiere a la
fabricación de miembros de sujeción macho per se, con
aplicación, por ejemplo, a los denominados elementos de sujeción
autoacoplables, así como a elementos de sujeción de gancho y bucle.
El invento se refiere también en algunos aspectos a productos
específicos de los cuales el siguiente es un ejemplo.
Se han formado bandas de fijación para
mosquiteras, entre otras cosas, a partir del componente macho de un
sistema de sujeción del tipo de ganchos y bucles. Para fijar la
mosquitera, se insertan elementos de sujeción macho a través de las
aberturas del material de malla y se acoplan a las aberturas de la
malla. Es deseable que el acoplamiento entre los elementos de
sujeción macho y las aberturas de la malla proporcione una fuerza
correcta de arrancamiento, de modo que la mosquitera no sea
arrancada por el viento, y que la banda de fijación sea económica y
relativamente atractiva.
Existe una necesidad general de disponer de
componentes de sujeción macho para elementos de sujeción de gancho
y bucle que proporcionen buenas propiedades de resistencia al
arrancamiento y a fuerzas de cortadura en direcciones únicas o
múltiples, que sean de fabricación relativamente económica, y una
necesidad específica de disponer de componentes de sujeción macho
que puedan funcionar con materiales de bucle no tejidos de bajo
coste.
Existe también la necesidad de poder fabricar
productos de sujeción macho que tengan características funcionales
diferentes coherente y eficientemente, utilizando técnicas que
requieran una inversión limitada en herramientas básicas, y que
permitan ajustes para obtener las características de sujeción
deseadas.
Adicionalmente, es deseable especialmente
extender el uso de los sistemas de sujeción de gancho y bucle a
campos correspondientes a productos de bajo coste y obtener aun
buenas prestaciones de sujeción. Entre los ejemplos de aplicación
se incluyen los pañales deseables de medio y bajo coste y los
productos sanitarios, envases desechables para productos de bajo
coste, y ropas y vendas industriales desechables para aplicaciones
quirúrgicas de muy bajo coste. Existen otras muchas áreas
reconocidas de productos de bajo coste a las cuales serían
aplicables tales elementos de sujeción.
Es deseable en particular obtener un buen
acoplamiento del miembro macho del sistema de sujeción a productos
de bucles no tejidos de bajo coste, caracterizados por su delgadez y
la baja altura hasta cual se extienden fibras de definición de
bucle.
Los términos "buen acoplamiento" en algunos
casos significan el acoplamiento de un gran porcentaje de ganchos
con bucles de bajo perfil.
Los términos "buen acoplamiento" requieren
frecuentemente en otras aplicaciones una interpretación más amplia,
como en el caso de los elementos de sujeción para pañales. En tales
casos el componente de gancho debe presentar una alta resistencia
al "arrancamiento" con materiales delgados de bucle de bajo
coste. Con tales materiales, la altura efectiva de los bucles no
permite la transición de la carga desde la cabeza del gancho hasta
el tronco del gancho durante una acción de arrancamiento, como
ocurre con productos de bucle costosos que tienen una altura de
bucle mayor. Por esta razón, existen problemas especiales a afrontar
en relación con ganchos para estructuras delgadas, además de la
necesidad de reducir el coste del componente de gancho.
Para explicar con mayor detalle las
consideraciones de resistencia al arrancamiento en un elemento de
sujeción del tipo de gancho y bucle, la resistencia al
arrancamiento es la resistencia para separar un componente del otro
cuando se aplica a la extremidad de uno de los componentes una
fuerza perpendicular a sus superficies de acoplamiento. Tal fuerza
de arrancamiento aplicada al componente lo deforma por flexión y lo
arranca progresivamente del otro. Es deseable tener una resistencia
al arrancamiento en un elemento de sujeción de gancho y bucle de
tal magnitud que asegure que el cierre no se libera cuando se somete
a fuerzas de uso normales, pero que permita aun que los componentes
se separen cuando se requiere.
Cuando el elemento de bucle es delgado, como es
usualmente el caso para elementos de sujeción hembra de bajo coste,
la estructura de los bucles individuales es muy corta y de perfil
bajo. En estas condiciones, con la aplicación de una fuerza de
arrancamiento, el bucle ejerce una fuerza sobre el gancho que es
esencialmente perpendicular a la base en forma de lámina y paralela
al tronco de los ganchos individuales. Consiguientemente, la fuerza
se aplica solamente a la cabeza de los ganchos.
En contraste, cuando el elemento de bucle tiene
una estructura de pelo grueso formada por bucles individuales
largos, un bucle debe someterse primero a tracción en toda su
longitud antes de que ejerza una fuerza importante sobre el gancho.
Al ocurrir esto, se permite que las bandas base a las cuales están
fijados los ganchos y los bucles se deformen por flexión
separándose (véase la figura 23Y) de modo que en el punto de
separación del gancho de tales bucles, los componentes acoplados ya
no estén enfrentados. Por consiguiente, el ángulo para el cual un
bucle ejerce su fuerza sobre un gancho es menor de 90º. Cuanto mayor
es la longitud del bucle, mayor es la disminución del ángulo. Como
resultado, con un componente de bucle largo, la fuerza no solamente
actúa sobre la cabeza del gancho, sino también sobre su tronco. Para
bucles muy largos, la mayor parte de la fuerza de resistencia se
aplica al tronco durante la acción de arrancamiento.
La consecuencia es que para bucles cortos la
cabeza del gancho debe ser fuerte y proporcionar la mayor parte de
la resistencia a la separación por arrancamiento, mientras que para
bucles largos es suficiente un tronco rígido y corto con un pequeño
voladizo en la cabeza para proporcionar una alta resistencia a la
separación por arrancamiento. Por consiguiente, en muchos casos,
con el fin de ampliar y mejorar el uso de componentes de bucle
delgados y económicos, debe mejorarse la geometría de la cabeza del
gancho para aumentar la resistencia del acoplamiento y producir un
cierre aceptable.
Es deseable en muchos casos formar los miembros
de gancho macho que han de ser utilizados con material de bucles
cortos moldeando un conjunto de troncos integralmente (es decir,
monolíticamente) con una base común, y subsiguientemente realizar
un postratamiento de los troncos mediante una operación de
conformación por prensado para formar cabezas acoplables a los
ganchos. En muchos casos se desea utilizar procesos continuos que
actúan en una dirección de máquina dada, siendo el objetivo
encontrar un modo de hacer esto para conseguir un producto de
ganchos que tenga buenas características de resistencia al
arrancamiento cuando el usuario aplica fuerzas de arrancamiento con
un ángulo sustancial con respecto a la dirección de la máquina, y en
muchos casos perpendicularmente, por ejemplo, en la dirección
transversal a la de avance de la máquina.
El invento crea un producto de preforma de
elemento de sujeción de gancho para la formación subsiguiente de un
producto de preforma de elemento de sujeción de gancho de
acoplamiento a bucle, cuyo elemento incluye una lámina de base que
tiene una superficie de resina termoplástica; y una pluralidad de
formaciones de tronco formadas integralmente (es decir,
monolíticamente) con la superficie de la base para sobresalir de
ella. Cada una de las formaciones salientes incluye una primera
porción de tronco que corta a la superficie y una segunda porción
que se extiende desde la primera porción hasta un extremo distal,
para definir una altura de la formación con respecto a la
superficie. Se produce una intersección de la primera y segunda
porciones a una distancia de la superficie igual al menos a la
mitad de la altura de la formación, definiendo la intersección una
transición discreta en su estructura, donde la segunda porción está
seleccionada para mejorar la formación de la cabeza o disco del
elemento de sujeción, por ejemplo para que sea más susceptible a la
energía de deformación que la porción de tronco, siendo reducida
dicha porción en masa, por ejemplo, para formar un disco o cabeza de
espesor reducido, o para que sea precondicionada más fácilmente
para ser conformada en una cabeza, o para ser conformable en una
estructura de cabeza que tenga propiedades mejoradas de acoplamiento
a bucle, especialmente una resistencia al arrancamiento mejorada
cuando se acopla con bucles formados por fibras cortas o de perfil
bajo de un material de bucles no tejido. Entre las variantes de este
aspecto del invento pueden incluirse que el área de cualquier
sección transversal de la segunda sección tomada paralelamente a la
superficie sea menor que el área de cualquier sección transversal
de la porción de tronco tomada paralelamente a la superficie, o que
las secciones transversales más exteriores (es decir, distales)
tengan un área menor que la mitad, o preferiblemente menor que un
cuarto del área de la primera porción de tronco.
Un método de formación de un elemento de
sujeción incluye las operaciones de: (a) formar, a partir de un
material termoformable, un producto de preforma que tiene una base
en forma de lámina y un conjunto de troncos de preforma y
estructuras superiores moldeadas integralmente y que se extienden
desde la base hasta extremos terminales correspondientes; (b)
calentar los extremos terminales de los troncos o estructura
dispuesta sobre ellos a una temperatura de reblandecimiento,
mientras se mantienen la base en forma de lámina y una porción
inferior de cada tronco a una temperatura menor que la temperatura
de reblandecimiento; y (c) poner en contacto los extremos
terminales con una superficie de contacto que está a una temperatura
de conformación, menor que dicha temperatura de reblandecimiento,
para reformar los extremos terminales para formar cabezas a partir
de dichos extremos que sobresalen en voladizo sobre la base en
forma de lámina suficientemente para acoplarse a bucles, estando
relacionadas la geometría y el material de la estructura de preforma
y la condición de reformar los extremos terminales de la estructura
de tal modo que las cabezas formadas son capaces de acoplarse con
resistencia al arrancamiento con bucles formados por fibras no
tejidas ultrafinas.
Métodos preferidos de este aspecto del invento
incluyen una o más de las siguientes características específicas.
El calentamiento se realiza mediante una fuente de calor sin
contacto, preferiblemente una fuente de calor convectiva o mediante
productos de combustión de una llama. El polímero del tronco o
estructura no está orientado y se funde en una configuración
parecida a una bola. La temperatura de formación es suficientemente
baja, o se crean otras condiciones de modo que el material
termoformable no se adhiera a la superficie de contacto. El agua de
combustión o vapor se introduce en las superficies de contacto como
agente no adherente. La temperatura de formación es menor que la
temperatura de reblandecimiento. La superficie de contacto comprende
la superficie cilíndrica de un rodillo. La superficie de contacto
es enfriada para mantener la temperatura de formación durante la
operación (c).En la operación (c), las cabezas que se forman tienen
sustancialmente forma de disco o forma de seta. El espesor de cada
cabeza en forma de disco está comprendido entre el 5 y el 15% del
diámetro equivalente del disco o, en el caso especial de
calentamiento por convección de los costados de la estructura
terminal y también de los extremos, y mediante productos de
combustión caliente, hasta aproximadamente el 35% del diámetro
equivalente del disco. La cabeza tiene una superficie
sustancialmente en forma de cúpula que sobresale de la base. La
operación (a) incluye el moldeo de los troncos en cavidades de
moldeo en un rodillo de moldeo. En la operación (b), la región se
extiende desde el extremo terminal hacia la base en una distancia
igual o comprendida entre aproximadamente el 15 y el 25% de la
distancia total desde el extremo terminal hasta la base, o, en el
caso especial del calentamiento por convección mencionado, hasta
aproximadamente el 30% de esa distancia. La superficie de contacto
tiene un acabado de superficie seleccionado del grupo consistente
en un acabado con depresiones, liso, texturado, y combinaciones de
los anteriores. El acabado de superficie comprende depresiones u
otras formaciones que son pequeñas con relación al tamaño del disco
o cabeza, discretas y separadas en ambas direcciones X e Y, y la
superficie de contacto incluye una densidad de depresiones u otras
formaciones por unidad de superficie de la superficie de contacto,
que es mayor o igual a la densidad de troncos por unidad de
superficie de la base, y especialmente para dichas formaciones
pequeñas discretas para modificar la estructura subyacente de los
discos mediante transformación de desplazamiento a través del
espesor del disco, el número de formaciones discretas relativamente
pequeñas está comprendido entre 3 y 15 por disco o cabeza. Durante
la operación (c), las depresiones están al menos en coincidencia
parcial con los troncos.
Un método de formación de un elemento de
sujeción incluye: (a) formar de una pluralidad de troncos que se
extienden desde una base común hasta una estructura de extremo
terminal; (b) calentar una región de la estructura de extremo
terminal hasta una temperatura de reblandecimiento predeterminada,
para reblandecer el material en la región mientras se mantiene la
porción restante de los troncos a una temperatura menor que la
temperatura de reblandecimiento; y (c) poner en contacto los
extremos terminales con una superficie de contacto para formar
cabezas en el extremo terminal de los troncos, teniendo al menos un
porción de la superficie de contacto una textura suficientemente
rugosa para impartir una rugosidad superficial de acoplamiento a
bucles al menos a una porción de las cabezas.
Métodos preferidos incluyen una o más de las
características específicas siguientes. La superficie de contacto
comprende la superficie cilíndrica de un rodillo. La superficie de
contacto tiene una textura de papel de lija. La superficie de
contacto tiene una rugosidad superficial comprendida aproximadamente
entre 10 y 200 micras. La superficie de contacto define una
pluralidad de depresiones. La superficie de contacto incluye una
densidad de depresiones por unidad de superficie de la superficie de
contacto que es mayor o igual a la densidad de troncos por unidad
de superficie de la base. La rugosidad superficial impartida a las
cabezas es suficiente para aumentar la resistencia al arrancamiento
del elemento de sujeción aproximadamente entre el 10 y el 100%. La
superficie de contacto está relacionada con el espesor y naturaleza
de las cabezas formadas de tal modo que el contacto con la
superficie superior de las cabezas es eficaz para transmitir el
efecto a través del espesor de las cabezas suficientemente para
impartir un grado de textura o rugosidad superficial al borde
periférico de la cabeza o a la superficie inferior de la cabeza, en
regiones que están en contacto con bucles durante el acoplamiento
de gancho a bucle. Preferiblemente, el contacto de la superficie de
conformación con la cabeza imparte depresiones discretas
distribuidas en las direcciones X o Y, o en ambas, y en un número
comprendido aproximadamente entre 3 y 15 depresiones por cabeza.
Un elemento de sujeción incluye un tronco
alargado que se extiende desde una base plana y está moldeado
integralmente con la misma, y una cabeza dispuesta en un extremo
terminal del tronco, teniendo al menos una porción de la cabeza una
superficie rugosa que tiene una textura superficial similar a la del
papel de lija.
Los elementos de sujeción preferidos incluyen
una o más de las características específicas siguientes. La
superficie rugosa tiene una rugosidad superficial de aproximadamente
10 a 200 micras. La superficie rugosa tiene al menos una rugosidad
superficial suficiente para aumentar la resistencia al arrancamiento
del elemento de sujeción del 10 al 100%. La cabeza tiene
sustancialmente forma de disco o forma de seta.
Una banda de fijación para fijar una pantalla de
malla a una superficie incluye: (a) una base sustancialmente plana;
(b) una pluralidad de troncos alargados que se extienden desde la
base; y (c) una pluralidad de cabezas, estando dispuesta cada
cabeza en un extremo terminal de uno de los troncos. De acuerdo con
un aspecto del invento, al menos una porción de las cabezas tiene
una superficie rugosa que tiene una textura superficial similar a la
del papel de lija.
Los términos "temperatura de
reblandecimiento", como se utilizan en la presente memoria, se
refieren a una temperatura a la cual el material termoformable
puede ser conformado por una superficie aplicada a presión contra
el mismo, e incluye la temperatura de fusión y también temperaturas
inferiores a las cuales puede producirse la deformación y el flujo
del material.
Los términos "en forma de disco", como se
utilizan en la presente memoria, se refieren a una forma que tiene
una superficie superior y una superficie inferior, siendo al menos
una porción de la superficie superior sustancialmente paralela a
una porción correspondiente de la superficie inferior, y teniendo un
espesor que es sustancialmente inferior a su diámetro equivalente.
Los términos "diámetro equivalente" significan (a) para un
disco circular, el diámetro real, y (b) para un disco que tiene una
forma no circular, el diámetro de un disco circular que tiene el
mismo espesor y superficie que el disco no circular. Cuando se mira
desde arriba, la forma de disco puede ser sustancialmente circular,
irregular pero aproximadamente circular, o no circular, por ejemplo
cuadrada o en forma de cruz. La configuración del disco puede ser
plana, o puede tener otras formas tales como de cúpula, de ondas, o
piramidal.
Los términos "en forma de seta", como se
utilizan en la presente memoria, se refieren a cualquier forma que
tenga una porción de cúpula, con la excepción de una esfera
completa.
La frase "rugosidad superficial de
acoplamiento a los bucles", como se utiliza en la presente
memoria, significa un grado de rugosidad superficial que es
suficiente para "capturar" un elemento de sujeción de bucle y
proporcionar con el mismo un acoplamiento parcial momentáneo.
Los términos "rugosidad similar a la del papel
de lija", como se utilizan en la presente memoria, significan una
rugosidad superficial que recuerda a la textura de superficie del
papel de lija.
Los elementos de sujeción tienen una
configuración geométrica de cabeza que proporciona ventajosamente
una fijación fuerte a un componente de sujeción hembra. Los
elementos de sujeción están particularmente bien adaptados para ser
utilizados en cintas de sujeción para fijar una mosquitera a un
marco de ventana, dado que la geometría de la cabeza proporciona un
acoplamiento fuerte con la malla de la mosquitera. Las cintas de
sujeción para mosquiteras del presente invento presentan una buena
resistencia al arrancamiento y así una buena resistencia a la
separación debido al viento. Los métodos del invento permiten la
fabricación de elementos de sujeción utilizando un proceso
relativamente sencillo y económico.
Otros aspectos, y muy importantes, del presente
invento van más allá de las mallas de ventana para proporcionar
elementos de sujeción macho capaces de un acoplamiento mejorado con
bucles formados por fibras de materiales delgados no tejidos, o con
otras estructuras abiertas.
Un método de formación de un producto de
sujeción de contacto de acoplamiento con bucles incluye la operación
de formar, a partir de un material termoformable, un producto de
preforma que tiene una base en forma de lámina y un conjunto de
formaciones de tronco preformados integral con la base de extremos
terminales correspondientes, y que se extienden desde dicha base
hasta dichos extremos, incluyendo cada una de las formaciones de
tronco una primera porción unida a la base y una segunda porción
terminal que se extiende desde la primera porción hasta un extremo
terminal, existiendo una transición discreta hasta una zona de
sección transversal inferior en la segunda porción en relación con
la primera porción de acuerdo con secciones transversales tomadas
paralelamente a la base en forma de lámina; y la operación de
deformar sustancialmente toda la segunda porción de al menos
alguna de las formaciones de tronco para formar, para cada porción
así deformada, un accesorio de acoplamiento de abertura,
especialmente un accesorio acoplable con bucles, en voladizo con
respecto a la base en forma de lámina dejando la primera porción
sustancialmente como fue moldeada.
Los métodos preferidos incluyen una o más de las
siguientes características específicas. La transición discreta
comienza a una distancia de la base en forma de lámina
correspondiente a la mitad de la distancia hasta el extremo
terminal de la formación de tronco. La transición discreta incluye
una disminución sustancial en el área de la sección transversal de
la segunda porción con relación a la primera porción de la formación
de tronco.
Se crea un producto de preforma de elemento de
sujeción de gancho para la formación subsiguiente de un producto de
sujeción de gancho de acoplamiento a bucle, incluyendo el producto
de preforma una lámina de base que tiene una longitud continua, un
ancho y superficie de resina termoplástica; y una pluralidad de
formaciones de tronco formada integralmente con la superficie de la
base para sobresalir de ella. Cada una de las formaciones salientes
incluye una primera porción de tronco que corta a la superficie y
una segunda porción que se extiende desde la primera porción hasta
un pico central, para definir una altura de la formación con
respecto a la superficie, en cuya disposición los bordes
longitudinales de la segunda porción están divergen con respecto a
los bordes longitudinales de la primera porción de tronco hacia el
pico central. Entre las variantes de este aspecto del invento,
puede incluirse que cada formación de tronco tenga bordes laterales
que converjan desde la primera porción continuamente hasta el
extremo terminal de la formación saliente, sirviendo solamente como
ejemplos los troncos en forma de "M" o de "A".
En otro aspecto, el invento crea un producto de
preforma de elemento de sujeción de gancho para la formación
subsiguiente de un producto de sujeción de ganchos acoplables a
bucles, incluyendo el producto de preforma una lámina de base que
tiene una longitud continua, un ancho y una superficie de resina
termoplástica; y una pluralidad de formaciones de tronco integrales
con la superficie para sobresalir de ella, incluyendo cada una de
las formaciones salientes una primera porción de tronco que corta a
la superficie y una segunda porción que se extiende desde la
primera porción para definir la altura de la formación saliente con
relación a la superficie, en cuya disposición la segunda porción
comprende un primer pico a lo largo de un primer borde
longitudinal, un segundo pico a lo largo de un segundo borde
longitudinal y un valle central entre ellos desprovisto de
resina.
Entre las variantes pueden incluirse que cada
formación saliente, por ejemplo con forma de aleta delgada, tenga
bordes laterales opuestos que converjan continuamente desde la
primera porción hasta el extremo terminal de la formación, por
ejemplo, para mostrar la forma de la letra "M". En otro caso,
el producto de preforma comprende efectivamente la mitad de la
disposición geométrica anterior, es decir, está situado un pico en
una primer borde longitudinal de esta aleta y está situada una
región relativamente baja en el borde longitudinal opuesto. En
realizaciones preferidas de este aspecto, la formación saliente
tiene forma de "M" o de media "M" en la cual la altura de
la formación disminuye linealmente desde uno o ambos picos hasta la
parte más baja de la parte superior de la estructura.
Se crea un producto de preforma de elemento de
sujeción de gancho para la formación subsiguiente de un producto de
sujeción de ganchos acoplables a bucles, incluyendo el producto de
preforma una lámina de base que tiene una longitud continua, un
ancho y una superficie de resina termoplástico; y una pluralidad de
formaciones de tronco integrales con la superficie para sobresalir
de ella, incluyendo cada una de las formaciones de tronco una
primera porción de tronco que corta a la superficie y una segunda
porción que se extiende desde la primera porción para definir la
altura de la formación saliente con respecto a la superficie, donde
la primera porción comprende una primera forma cilíndrica de un
primer diámetro, y la segunda porción comprende una segunda forma
cilíndrica de un segundo diámetro, siendo el segundo diámetro menor
que el primer diámetro. Variantes de este aspecto del invento
pueden incluir que la segunda porción sea concéntrica con la primera
porción.
En las referencias anteriores, los términos
"segunda porción" se entenderán en el sentido de que la propia
segunda porción puede estar formada por varias porciones.
Se consigue una nueva forma de fabricar
productos de gancho para estos y otros fines mediante la selección
de las condiciones de formación para formar cabezas sobre troncos
premoldeados o estructuras salientes, que proporcionen una masa
fundida localizada de la resina de formación de gancho de tal modo
que la tensión superficial de la masa fundida haga que la masa
quede en voladizo sobre una extremidad en la dirección transversal
con respecto a la de avance de la máquina del extremo distal del
tronco de modo que cuando es deformada por una superficie de
conformación, tal como la de un rodillo de conformación, la resina
fundida tome la forma de una cabeza delgada, en general aplanada en
una extremidad del tronco en dirección transversal. En realizaciones
preferidas, una acción de calentamiento sin contacto funde los
extremos distales de las estructuras preformadas, y la superficie
de conformación se mantiene a una temperatura más baja que la de la
resina fundida. También en realizaciones preferidas, la superficie
del rodillo de conformación presenta formaciones de moldeo que
producen bordes o contornos irregulares de las cabezas que se están
formando que favorecen el acoplamiento y retención de bucles de
fibra después del acoplamiento.
Se crea un método de fabricación de un
componente de gancho para un elemento de sujeción de gancho y bucle,
que comprende las operaciones de: (a) disponer una longitud
continua de un componente de tronco en preforma de resina
termoformable, teniendo el componente una capa base desde la cual se
extiende una pluralidad de troncos preformados con extremidades
termoformables de geometría predeterminada, teniendo el componente
de tronco una dirección correspondiente al avance de la máquina,
(b) calentar dichas extremidades deformables de dichos troncos para
disponer en cada una de ellas una masa fundida de resina localizada
que, por la acción de la tensión superficial, queda dispuesta en el
respectivo tronco de modo que sobresale en voladizo por una
extremidad del tronco en dirección transversal a la de avance de la
máquina, y (c) deformar la masa fundida con una superficie de
conformación de un modo adecuado para producir una cabeza delgada,
en general aplanada, en la extremidad del tronco en dirección
transversal a la de avance de la máquina, (d) siendo realizadas las
operaciones (a), (b) y (c) para producir una cabeza acoplable a
bucle que define, en una vista en planta, un contorno general que
tiene un arco periférico AB paralelo a la base del componente de
preforma, teniendo la cabeza una relación de aspecto OAR de
voladizo definida como relación entre la cuerda del arco AB y la
altura "h" de la línea perpendicular a dicha cuerda que
contiene el punto más alejado de la cuerda del arco (OAR = AB/h),
donde la cuerda del arco está contenida en el plano que define la
extremidad en dirección transversal a la de avance de la máquina
del tronco y es paralela a dicha dirección de avance de la máquina,
estando la cuerda dispuesta o siendo tangente a la superficie de
dicho tronco que define la extremidad del mismo en dirección
transversal a la de avance de la máquina, siendo dicha relación OAR
de aspecto menor que 3,5, y preferiblemente aproximadamente igual a
2.
Se crea un componente de gancho para un elemento
de sujeción de ganchos y bucles que comprende una capa base desde
la cual se extiende una pluralidad de troncos que tienen cabezas
respectivas acoplables a bucles, teniendo al menos algunas de las
cabezas un contorno general en una vista en planta que tiene un arco
periférico AB paralelo a la base, teniendo la cabeza una relación
OAR de aspecto de disposición en voladizo definida como la relación
entre la cuerda del arco AB y la altura "h" de la línea
perpendicular a dicha cuerda que pasa por el punto del arco más
alejado de la cuerda (OAR = AB/h), donde la cuerda del arco
pertenece al plano que define la extremidad del tronco en dirección
transversal a la de avance de la máquina y es paralela a dicha
dirección de avance de la máquina, estando la cuerda contenida o
siendo tangente a la superficie de dicho tronco que define la
extremidad en dirección transversal a la de avance de la máquina del
tronco, siendo dicha relación OAR de aspecto menor que 3,5, y
preferiblemente aproximadamente igual a 2.
El método precedente o el componente de gancho
pueden tener una o más de las siguientes características
específicas. La cabeza tiene un espesor de cabeza vertical, hasta
su región de acoplamiento con el bucle, no superior a 0,38 mm
aproximadamente.
La altura combinada de cada tronco y su
respectiva cabeza, medida desde la capa base, no es superior a 1,40
mm aproximadamente.
El área del espacio ocupado por cada cabeza no
es superior a 2,77 x 10^{-3} cm^{2}.
La preforma de tronco comprende una aleta
delgada que sobresale de dicha base, teniendo dicha aleta delgada
una componente de orientación en dirección transversal a la de
avance de la máquina con un ángulo de al menos aproximadamente 45º,
estando caracterizada la aleta por una longitud desde la extremidad
de la porción saliente en dirección transversal a la de avance de
la máquina, a lo largo de la longitud de la porción saliente, que
es menor que aproximadamente el doble del espesor de la aleta,
midiéndose la longitud y el espesor perpendicularmente en un plano
paralelo al plano de la base del componente de gancho.
Un componente de gancho para un elemento de
sujeción de gancho y bucle comprende una capa base desde la cual se
extiende una pluralidad de troncos que tienen cabezas respectivas
acoplables, sobresaliendo las cabezas en voladizo sobre una
extremidad en dirección transversal a la de avance de la máquina del
tronco respectivo, teniendo el componente una orientación en la
dirección de avance de la máquina, comprendiendo el tronco una
aleta delgada que sobresale de dicha base, teniendo dicha aleta
delgada una componente de orientación en dirección transversal a la
de avance de la máquina de al menos aproximadamente igual a 45º,
estando caracterizada la aleta por una longitud desde la extremidad
de la misma en dirección transversal a la de avance de la máquina,
a lo largo de la longitud de la porción saliente, que es mayor que
aproximadamente el doble del espesor de la aleta, midiéndose la
longitud y el espesor perpendicularmente en un plano paralelo al
plano de la base del componente de gancho.
Métodos y productos que realizan la aleta
delgada pueden tener una o más de las siguientes características
específicas. La longitud de la aleta es menos de 2,5 veces su
espesor. La longitud de la aleta delgada se extiende en dirección
transversal a la de avance de la máquina.
La preforma de tronco, o el tronco, según sea el
caso, tiene un extremo doble, extendiéndose la longitud de la aleta
delgada hacia adentro en direcciones opuestas de las extremidades en
dirección transversal a la de avance de la máquina en extremos
opuestos de la preforma de tronco o del tronco.
Se ha encontrado adicionalmente que son
efectivas geometrías especiales de los elementos de preforma
moldeados y la utilización de técnicas seleccionadas para la
formación de las cabezas, para conseguir ventajas importantes en
este contexto, y con carácter más general.
La preforma de tronco moldeada comprende un
resalte de aleta delgada que tiene una componente de orientación
significativa en dirección transversal a la de avance de la máquina,
estando la aleta delgada caracterizada por una longitud desde la
extremidad del resalte en dirección transversal a la de avance de la
máquina, a lo largo de la longitud del resalte, que es mayor que el
doble de la longitud y espesor medidos perpendicularmente en un
plano paralelo al plano de la base del componente de gancho.
Preferiblemente, tal longitud está comprendida aproximadamente entre
2,5 veces y 3 veces dicho espesor.
La longitud máxima de las aletas no está
determinada por consideraciones relativas a la configuración de los
componentes fundidos.
Aspectos preferidos de este aspecto tienen una o
más de las siguientes características específicas. Una preforma de
tronco tiene dos extremos, por cuanto existe tal longitud de aleta
delgada extendiéndose hacia adentro en direcciones opuestas desde
las extremidades en dirección transversal a la de avance de la
máquina en extremos opuestos del miembro de preforma. La preforma
de tronco tiene un accesorio de rigidización que sirve para
rigidizar la preforma frente al colapso de columna durante la
aplicación de la fuerza de postformación. En ciertas realizaciones
preferidas, el accesorio de rigidización tiene una altura que es
menor que la de la aleta delgada, de tal modo que, en algunas
realizaciones, no se reconforma durante la acción de postformación,
o en otras realizaciones no se reconforma hasta el grado en que lo
hace la extremidad en dirección transversal a la de avance de la
máquina de la aleta delgada. En otras realizaciones, el propio
resalte de refuerzo comprende una aleta delgada que tiene una
longitud mayor que aproximadamente el doble de su espesor o más,
medida del mismo modo que anteriormente, y tiene preferiblemente
los otros atributos preferidos de las aletas delgadas mencionadas
anteriormente. En ciertas realizaciones preferidas, el tronco tiene
varias aletas delgadas, y tiene, por ejemplo, forma de cruz o de
signo +, con cuatro resaltes desde una región central, o puede
tener, por ejemplo, tres o cinco resaltes, cada uno de los cuales
tiene la forma de aleta delgada descrita. En algunos casos, los
pares de aletas que se extienden en oposición están alineados con la
dirección transversal a la de avance de la máquina y con la
dirección de avance de la máquina, mientras que en otras
realizaciones todos los resaltes forman ángulos agudos con estas
direcciones.
Una preforma de tronco de aleta delgada como se
ha descrito tiene su dirección de elongación formando ángulo agudo
con la dirección de avance de la máquina, por ejemplo 30 o 45º, pero
tiene una superficie de extremo en su extremidad en dirección
transversal a la de avance de la máquina que está alineada en
general con la dirección de avance de la máquina. En ciertas
realizaciones preferidas, esta extremidad alineada en dirección
transversal a la de avance de la máquina está definida por una cara
de extremo plana que es perpendicular a la base del componente de
gancho y está alineada con la dirección de avance de la máquina,
teniendo preferiblemente este elemento de preforma en forma de
aleta lados largos que son en general de forma plana y paralela,
terminando la preforma en una esquina en la extremidad orientada en
dirección transversal a la de avance de la máquina con un ángulo de
perfil horizontal sustancialmente inferior a 90º, por ejemplo 45º.
En ciertas realizaciones preferidas, la sección transversal
horizontal de todo el tronco tiene forma de paralelogramo, en la
cual cada extremidad orientada en dirección transversal a la de
avance de la máquina del perfil termina en una porción de tronco
que define un ángulo sustancialmente inferior a 90^{o,} por
ejemplo de 45º. En otra realización, el perfil del tronco está
definido como dos aletas delgadas del mencionado perfil dispuestas
formando ángulos sustanciales, por ejemplo de 90º, para formar una
cruz con los dos paralelogramos. En otros casos, un conjunto X, Y
de tales elementos de preforma incluye bandas en las cuales los
perfiles de paralelogramo tienen una primera orientación, y bandas,
preferiblemente bandas que alternan con las bandas primeramente
mencionadas, que tienen la orientación opuesta o de imagen
especular.
Otro aspecto del invento utiliza un elemento de
preforma de aleta delgada, que al menos en dirección transversal a
la de avance de la máquina, tiene un perfil de "M" con lados
rectos verticales en las extremidades orientadas en dirección
transversal a la de avance de la máquina y un corte en forma de
"V" en su región central que está desprovisto de resina, de
modo que las porciones más exteriores del elemento de preforma
divergen desde un punto exterior hasta secciones transversales
horizontales de área creciente a medida que se acercan a la base.
Con esta forma, a medida que progresa la fusión, como cuando el
material se calienta mediante una fuente de calor sin contacto, la
resina fundida fluye preferentemente sobre el borde del lado recto
para formar una masa fundida que sobresale en voladizo en la
extremidad orientada en dirección transversal a la de avance de la
máquina. Esta masa se conforma posteriormente para proporcionar la
forma deseada de acoplamiento con bucle.
En realizaciones preferidas de estos aspectos:
el calentamiento sin contacto es efectuado principalmente por
convección, preferiblemente por los productos de combustión gaseosos
calientes de una llama de gas muy próxima; la superficie de
conformación que se acopla con la superficie fundida tiene una
superficie de moldeo que imparte un grado de rugosidad o perfil
conformado a la superficie exterior en los bordes periféricos de la
cabeza que se forma, de una forma y tamaño que permiten la
propagación de la perturbación a través de la masa de la porción
saliente en voladizo para proporcionar un cierto grado de
irregularidad, textura o rugosidad de las superficies de
acoplamiento a bucle de la cabeza en voladizo, por ejemplo en los
bordes periféricos de las superficies inferiores de la cabeza, para
favorecer la retención del bucle sobre el gancho en condiciones de
arrancamiento.
La fabricación de ganchos utilizando productos
de preforma de tronco de las configuraciones geométricas descritas,
utiliza calentamiento sin contacto, permitiendo la formación de
masas redondeadas de resina fundida dimensionadas y/o situadas
ventajosamente, operación seguida del acoplamiento de las masas con
una superficie de conformación.
En realizaciones preferidas se utiliza una
operación para evitar el agarre o adherencia de la cabeza formada
con la superficie de conformación durante el desacoplamiento.
Realizaciones del invento incluyen la operación de mantener la
superficie de conformación a una temperatura inferior a la
temperatura de ebullición del agua o de condensación del vapor en
el ambiente introduciendo agua o vapor en esa superficie. En una
realización importante, el modo de calentamiento sin contacto
corresponde a la inmersión de las porciones de extremo terminal de
las formaciones en el flujo de productos de combustión calientes de
una llama de gas muy próxima, de tal modo que el agua de combustión
condensa sobre el rodillo de conformación enfriado y realiza una
función de antihaderencia.
Una realización preferida del invento implica el
"sobrecalentamiento" de un elemento de preforma por una fuente
de calor sin contacto antes de la conformación por prensado de la
masa de resina calentada con una superficie de conformación
relativamente fría, de modo que, a continuación de tal operación de
conformación por prensado, bajo la influencia de la gravedad y/o la
tensión superficial, se produce un desplazamiento de conformación
adicional de la resina antes de estabilizarse, por ejemplo para
formar una estructura de elemento de sujeción macho de
autoacoplamiento, como en el caso de las formaciones de seta, o una
estructura de acoplamiento a bucle, como en el caso de cabezas con
un perfil de "J".
En realizaciones preferidas, el grado de tal
"sobrecalentamiento" en relación con la pérdidas de calor en
la superficie de conformación, que es preferiblemente un rodillo
enfriado, asegura que el calor retenido mantiene la resina
suficientemente caliente para permitir que la masa fluya en forma de
seta, o en otras realizaciones es suficiente permitir que porciones
periféricas de la masa formada caigan o se autodeformen para formar
un perfil similar a una "J", antes de solidificar.
En realizaciones preferidas de esta
característica específica, la resina para formar de este modo una
estructura de seta a continuación de la conformación por prensado,
es polietileno de baja densidad u otra resina que tiene una
temperatura baja de deformación térmica, y para formar así un perfil
de "J" la resina es polietileno de alta densidad o nailon o
resinas de temperaturas de deflexión térmica similares más
altas.
Otro aspecto importante es la constatación de
que no se necesita la propiedad de orientación molecular de la
resina de troncos preformados previstos para conformación térmica
subsiguiente, al contrario de otras opiniones, y ciertamente y
ventajosamente puede evitarse con efectos deseables. Se constata que
el precalentamiento de un resalte de resina no orientada permite
que una masa de resina fundida se conforme como una bola,
dependiendo del tamaño y la forma de la formación de resina
fundida, y que la posición física de esta bola pueda ser
seleccionada y controlada ventajosamente prediseñando la estructura
saliente, de modo que una operación subsiguiente de conformación
por prensado, (es decir, un aplanamiento de las porciones
superiores) de la resina fundida puede distribuir la resina para
obtener una forma final deseada, o una geometría de distribución
deseada, en el caso de resina sobrecalentada, de tal modo que los
efectos de la gravedad y/o tensión superficial residual consiguen
una deformación adicional deseada. En ciertas situaciones, puede
utilizarse enfriamiento adicional, o incluso un prensado de
superficie adicional, para determinar la forma final.
\newpage
En realizaciones preferidas, la secuencia
consiste en precalentar la resina hasta condiciones de
sobrecalentamiento por convección, preferiblemente por inmersión en
los productos de combustión de una llama de gas, aplanar las partes
superiores con un rodillo enfriado para producir la distribución
deseada en área de la resina, y permitir que los elementos se
conformen adicionalmente a partir de la forma distribuida por la
acción de la gravedad y de la tensión superficial. Estas
operaciones están seguidas por una operación de enfriamiento por
aire o acoplamiento con un rodillo enfriado adicional. En algunos
casos, en este momento, el producto puede entrar en contacto con un
rodillo caliente para finalizar la conformación o texturado
superficial del producto.
Otro aspecto concierne al calentamiento por
convección de elementos de preforma, utilizando una llama de gas
distribuida. La llama luminiscente se sitúa para inmersión de la
superficie lateral de porciones terminales de los elementos de
preforma y también de las superficies de extremo, en productos de
combustión calientes de la llama de gas, a una temperatura del
orden de 1000ºC, para conseguir un calentamiento rápido de los
elementos y permitir que los elementos continúen con una alta tasa
de producción a través de la operación de conformación por prensado
subsiguiente (o aplanamiento de cabezas).
En realizaciones preferidas, la superficie de
conformación por prensado se mantiene a una temperatura inferior a
la temperatura de condensación del agua, en casos preferidos
comprendida aproximadamente entre 5 y 60ºC, preferiblemente entre
10 y 45ºC, y más preferiblemente aproximadamente entre 25 y 30ºC, y
la superficie se expone a los productos de combustión de la llama
para provocar la condensación del agua sobre la superficie de
conformación en un grado tal que se favorece la liberación de la
resina de la superficie de conformación después de la acción de
conformación. Preferiblemente, la superficie de conformación es un
rodillo de prensado o rodillo de conformación de enfriamiento
rápido.
En caso de utilizar un rodillo de presión
calentado a continuación de la operación de precalentamiento por
convección como se ha descrito, se dispone un material antiadherente
en la interzona entre la superficie de conformación y la resina. En
realizaciones preferidas, el material comprende Teflón u otro
recubrimiento antiadherente de la superficie de conformación, agua
o vapor inyectado en la interzona, o ambos. De este modo, la
velocidad de funcionamiento del proceso puede aumentarse mientras
se utiliza aun utillaje desarrollado que utiliza rodillos u otras
superficies de conformación calentadas.
Aun en otro aspecto, un método de formación de
un producto de sujeción de acoplamiento de bucles incluye la
disposición de un producto de tronco de preforma que tiene una
pluralidad de troncos, cada uno de los cuales sale de una base
hasta un extremo distal, y el establecimiento de contacto del
extremo distal con al menos algunos de los troncos con una bocina
ultrasónica para formar cabezas de acoplamiento a bucle.
Las posibles variantes de pueden incluir una o
más de las siguientes características específicas. La bocina
ultrasónica está girando mientras establece contacto con el extremo
distal de al menos algunos de los troncos. El producto de tronco de
preforma se introduce en un espacio de separación formado por la
bocina ultrasónica y un elemento de apoyo, y el espacio está
dimensionado para hacer que los extremos distales de algunos de los
troncos entren en contacto con la bocina giratoria. El elemento de
apoyo está girando.
Los detalles de una o más realizaciones del
invento se ilustran en los dibujos que se acompañan, y en la
descripción que sigue. Se pondrán de manifiesto otras
características específicas, objetos y ventajas del invento por la
descripción, los dibujos y las reivindicaciones.
\vskip1.000000\baselineskip
La figura 1 es una vista lateral de un elemento
de sujeción que incluye un elemento de sujeción de acuerdo con una
realización del invento. La figura 1A es una vista desde arriba del
elemento de sujeción, con la porción de tronco representada en
líneas discontinuas. Las figuras 1B, 1C y 1D son vistas desde arriba
de elementos de sujeción de acuerdo con realizaciones alternativas
del invento; estos elementos de sujeción tienen el mismo perfil, en
una vista lateral, que el ilustrado en la figura 1.
La figura 2 es una vista en corte transversal
lateral de un elemento de sujeción de acuerdo con una realización
alternativa del invento. Las figuras 2A y 2B son vistas desde arriba
de elementos de sujeción de acuerdo con realizaciones alternativas
del invento; estos elementos de sujeción tienen la misma forma de
sección transversal que el ilustrado en la figura 2.
Las figuras 3 y 3A son vistas en corte
transversal laterales de elementos de sujeción de acuerdo con otras
realizaciones alternativas del invento. Las figuras 3B y 3C son
vistas en perspectiva de elementos de sujeción de acuerdo con otras
realizaciones alternativas del invento. La figura 4 es una vista
frontal que representa un elemento de sujeción de acuerdo con las
figuras 1 o 2 acoplado con las aberturas de malla de una
mosquitera.
La figura 5 es una vista esquemática lateral de
una máquina para la fabricación de un elemento de sujeción. La
figura 6 es una vista ampliada de una porción de la máquina
representada en la figura 5.
\newpage
La figura 7 es una vista de detalle lateral
ampliada del área A de la figura 6, que representa una porción de la
base portadora de troncos antes de su conformación. La figura 7A es
una vista muy ampliada de uno de los troncos representados en la
figura 7. La figura 7B es una vista desde arriba de la porción de la
base representada en la figura 7A.
La figura 7C es una vista en planta del producto
de preforma que comprende un conjunto de troncos dispuestos en la
dirección de avance de la máquina.
Las figuras 8-8D son vistas
laterales que representan diversas superficies de rodillo de
conformación adecuadas para formar elementos de sujeción de acuerdo
con el invento.
Las figuras 9A y 9B son una vista lateral y una
vista frontal ampliadas adicionales, respectivamente, de una
formación de tronco individual del producto de tronco de preforma de
las figuras 7-7C.
Las figuras 10A, 10B y 10C son vistas laterales,
frontales y desde arriba ampliadas, pero no a escala, de un producto
de sujeción de acoplamiento con bucle formado a partir del producto
de tronco de preforma de las figuras 7-7C.
Las figuras 11A, 11B y 11C son vistas laterales,
frontales y desde arriba ampliadas adicionales de un elemento de
sujeción de acoplamiento a bucle individual del producto de sujeción
de acoplamiento a bucle de las figuras 10A-10C. La
figura 12 es una ilustración esquemática de un método y un aparato
para formar el producto de tronco de preforma de las figuras
7-7C y para formar subsiguientemente el producto de
sujeción de acoplamiento a bucle de las figuras
3A-3C a partir del producto de tronco de preforma en
un proceso en línea.
La figura 13 es una ilustración esquemática de
un método alternativo para formar el producto de sujeción de
acoplamiento a bucle de la figura 12.
La figura 13A es un diagrama en perspectiva que
muestra el recorrido de una bocina ultrasónica giratoria paralela a
la dirección de avance de la máquina.
La figura 13B es un diagrama en perspectiva que
muestra la bocina ultrasónica giratoria, cuyo eje se extiende
perpendicularmente a la dirección de avance de la máquina y al plano
de la banda de los elementos de preforma.
La figura 14 es una ilustración esquemática de
un aparato y un método alternativos para formar el producto de
tronco de preforma de las figuras 7-7C.
Las figuras 15A y 15B son vistas laterales y
frontales, respectivamente, de otra formación de tronco de
preforma.
Las figuras 16A, 16B y 16C son una vista
lateral, una vista frontal y una vista desde arriba,
respectivamente, de un elemento de sujeción de acoplamiento a bucle
formado a partir de la formación de tronco de preforma de las
figuras 15A y 15B.
Las figuras 17A y 17B son una vista lateral y
una vista frontal, respectivamente, de otra formación de tronco de
preforma.
La figura 17C es una vista similar a la de la
figura 17A, pero que ilustra una formación de tronco de preforma
modificada.
La figura 17D es una vista en corte transversal
del utillaje para conformar la formación de tronco de preforma de la
figura 17C.
Las figuras 18A, 18B y 18C son una vista
lateral, una vista frontal y una vista desde arriba,
respectivamente, de un elemento de sujeción de acoplamiento a bucle
formado a partir de la formación de tronco de preforma de las
figuras 17A y 18B.
Las figuras 19A y 19B son una vista lateral, y
una vista frontal, respectivamente, de otra formación de tronco de
preforma.
Las figuras 20A, 20B y 20C son una vista
lateral, una vista frontal y una vista desde arriba,
respectivamente, de un elemento de sujeción de acoplamiento a bucle
conformado a partir de la formación de tronco de preforma de las
figuras 19A y 19B.
Las figuras 21A y 21B son una vista lateral y
una vista desde arriba, respectivamente, de otra formación de tronco
de preforma.
La figura 22 es una vista lateral de un elemento
de sujeción de acoplamiento a bucle formado a partir de la formación
de tronco de preforma de las figuras 21A y 21B.
\newpage
La figura 23 es una vista en perspectiva
diagramática de una realización de un elemento de gancho
multilobulado fabricado de acuerdo con el invento, mientras que la
figura 23A es una vista lateral tomada según las líneas
23A-23A, y la figura 23B es una vista desde arriba
tomada según las líneas 23B-23B de la figura
23A.
Las figuras 23C a 23E son vistas de un elemento
de preforma utilizado para formar el elemento de gancho de la figura
23, siendo la figura 23C una vista en perspectiva diagramática del
elemento de preforma moldeado, la figura 23D una vista lateral
vertical del elemento, y la figura 23E una vista en corte horizontal
del elemento de preforma tomada según la línea
3E-23E de la figura 23D.
La figura 23F es una vista lateral similar a la
de la figura 23A del tronco después de haber pasado por una fuente
de calor sin contacto, antes de llagar al rodillo de conformación,
mientras que las figuras 23F-A a
23F-E son un conjunto de figuras que ilustran la
"formación en bola" de la resina fundida a lo largo del borde
expuesto de un elemento de aleta delgada individual como resultado
del precalentamiento por convección por una llama de gas.
La figura 23G es una vista lateral diagramática
de una máquina de conformación, la figura 23H es una vista
diagramática ampliada de la acción de formación de cabezas de la
máquina. La figura 23G' es una vista lateral y la figura 23G'' es
una vista en perspectiva de una configuración preferida de la
máquina.
Las figuras 23I y 23J son vistas en corte
transversal parciales muy ampliadas tomadas paralelamente a la
periferia de anillos de moldeo respectivos para formar el elemento
de preforma de la figura 23, mientras que las figuras 23L y 23M son
vistas en corte transversal muy ampliadas tomadas según las líneas
23L-23L y 23M-23M de las figuras 23I
y 23J, respectivamente.
La figura 23K es una vista similar a la de las
figuras 23I y 23J de los dos anillos de moldeo enfrentados en
coincidencia una cavidad de molde en forma de cruz, para moldear los
elementos de la figura 23.
Las figuras 23N y 23O son vistas ampliadas aun
adicionales de dos patrones de montaje que pueden conseguirse con el
conjunto de anillos de moldeo de las figuras 23I y 23J, ensamblados
con anillos separadores intermedios.
Las figuras 23P y 23Q son vistas diagramáticas
desde arriba y lateral de un elemento de sujeción formado a partir
de un tronco de sección transversal cuadrada. La figura 23R es una
diagrama vectorial que representa fuerzas aplicadas entre un gancho
y un bucle; las figuras 23S y 23T son vistas similares a las de las
figuras 23P y 23Q de un gancho formado por un tronco de preforma de
aleta delgada, mientras que la figura 23U es un diagrama vectorial
del gancho de las figuras 23S y 23T, de forma similar a la de la
figura 23R. Las figuras 23V y 23W son similares a las figuras 23Q y
23R, respectivamente, para un gancho sometido a tracción desde un
bucle según un ángulo, y la figura 23X es una comparación de los
ángulos \varphi y \theta_{min} en un margen angular. La figura
23Y es un diagrama que muestra componentes de gancho y bucle que
están siendo separados.
La figura 24 es una vista en perspectiva
diagramática de una segunda realización de un elemento de un solo
gancho fabricado de acuerdo con el invento, mientras que la figura
24A es una vista lateral del elemento de la figura 24, y la figura
24B es una vista desde arriba tomada según las líneas
24B-24B de la figura 24A.
Las figuras 24C a 24E son vistas de un elemento
de preforma utilizado para formar el elemento de gancho de la figura
24, siendo la figura 24C una vista en perspectiva diagramática del
elemento de preforma moldeado, la figura 24D una vista lateral
vertical, y la figura 24E una vista en corte horizontal del elemento
de preforma tomada según la línea 24E-24E de la
figura 24D.
La figura 25 es una vista desde arriba de otra
realización de un solo gancho de acuerdo con el invento, mientras
que la figura 25A es una vista desde arriba de la preforma utilizada
para fabricar la realización de la figura 25, y las figuras 25B y
25C son vistas laterales de la preforma tomadas, respectivamente,
según las líneas 25B-25B y 25C-25C
de la figura 25A. La figura 25D es una vista en planta de otra
realización similar a la de la figura 25, pero con las aletas según
la dimensión Y en las extremidades de la estructura en la dirección
de avance de la máquina.
Las figuras 26 y 26A son una vista lateral y una
vista desde arriba de otra realización, mientras que las figuras 26B
y 26C son una vista lateral y una vista desde arriba de un elemento
de preforma utilizado para formar la realización de las figuras 26 y
26A.
Las figuras 27 y 27A son, respectivamente, una
vista en planta y una vista lateral de otra realización, mientras
que la figura 27B es una vista desde arriba del elemento de preforma
a partir del cual está fabricada la realización de las figuras 27 y
27A.
Del mismo modo que las realizaciones anteriores,
las figuras 28, 28A y 28B ilustran otra realización.
Las figuras 29, 29A, 29B y 29C ilustran la
formación de setas en forma de cúpula a continuación de la operación
de aplanamiento de cabezas mediante el flujo de polietileno de baja
densidad no orientado y previamente "sobrecalentado", mientras
que la figura 29D ilustra la utilización de dos de tales componentes
como elemento de sujeción de autoacoplamiento. Las figuras 30 y 31
ilustran la formación de configuraciones en J mediante flujo de
postformación, como resultado de la utilización de resinas de
propiedades de flujo diferentes.
Las figuras 32, 32A y 32B ilustran otra
realización de una formación de perfil en J de gancho
tetralobulado.
Las figuras 33, 33A y 33B ilustran un gancho en
M tetralobulado, mientras que las figuras 33C, 33D y 33E ilustran el
producto de preforma moldeado con el cual se fabrica dicho gancho, y
la figura 33F ilustra la situación del extremo terminal de la
preforma de la figura 33D después de calentamiento sin contacto y
antes del aplanado de cabezas. Las figuras 33G, 33H y 33I son vistas
en corte transversal, como se indica, que ilustran la matriz de
molde para moldear el elemento de preforma de la figura 33.
Las figuras 34, 34A y 34B ilustran del modo
usual otra realización, basada en una sola preforma en forma de M, y
las figuras 34C, 34D y 34E ilustran el producto de preforma moldeado
a partir del cual se fabrica dicha realización, mientras que la
figura 34A' ilustra un perfil de gancho similar al de la figura 34A,
pero formado de un modo diferente.
Las figuras 34F a 34J son diversas vistas en
corte tomadas a través de anillos de moldeo del conjunto indicado,
que definen moldes para moldear el componente de tronco de preforma
de las figuras 34C, 34D y 34E.
Las figuras 35-35E son vistas
correspondientes a las figuras 34-34E de otra
realización (en configuración de M modificada), y su elemento de
preforma, mientras que la figura 35A' ilustra un perfil de gancho
similar al de la figura 35A pero formado de un modo diferente.
Las figuras 36-36E son vistas
similares de un gancho en forma de N y de su elemento de preforma,
mientras que la figura 36A' representa un perfil de gancho similar
al de la figura 36A pero formado de un modo diferente.
La figura 37 es una vista en perspectiva
diagramática de una realización adicional de un elemento de un solo
gancho fabricado de acuerdo con el invento, mientras que la figura
37A es una vista lateral del elemento y la figura 37B es una vista
desde arriba tomada según las líneas 37B-37B de la
figura 37A.
Las figuras 37C a 37E son vistas de un elemento
de preforma utilizado en la formación del elemento de gancho de la
figura 37, siendo la figura 37C una vista en perspectiva
diagramática del elemento de preforma moldeado, la figura 37D una
vista lateral vertical del mismo, y la figura 37E una vista en corte
transversal horizontal del elemento de preforma tomada según al
línea 37E-37E de la figura 37D.
Las figuras 37F y 37G son vistas en corte del
utillaje de moldeo para moldear una variante del elemento de la
figura 37C, que incluye un pedestal de soporte.
La figura 37H es una vista en planta de un
componente de sujeción macho que comprende un conjunto X, Y de los
elementos de sujeción macho de la figura 37, mientras que las
figuras 37I y 37J son vistas en perspectiva diagramáticas del
conjunto de la figura 37H.
Las figuras 38 y 38A son diagramas que muestran
la relación entre la cuerda AB de la cara de tronco y el voladizo de
disco en el caso de troncos cuadrados y cilíndricos, representada
por una relación de aspecto de voladizo, mientras que la figura 38B
ilustra la relación diferente obtenida con un tronco de aleta
delgada, y las figuras 38C y 38D ilustran, mediante dos ejemplos, la
relación diferente que puede obtenerse utilizando los principios de
construcción descritos en relación con las figuras
37-37A.
Símbolos de referencia similares en los diversos
dibujos indican elementos similares.
Con referencia a la figura 1, el elemento 10 de
sujeción incluye una base 12 y un elemento 14 de sujeción que se
extiende desde la base. (El elemento 10 de sujeción incluye en
general un conjunto de elementos de sujeción; se muestra para mayor
claridad un solo elemento de sujeción). El elemento 14 de sujeción
incluye un tronco 16 y, en su extremo terminal, una cabeza 18. La
cabeza 18 está conformada para acoplamiento con otro componente de
sujeción, por ejemplo un componente de sujeción hembra que tiene una
pluralidad de bucles, una malla tal como la de una mosquitera, u
otro componente de sujeción similar al elemento 10 de sujeción.
Como se muestra en la figura 1, la cabeza 18
tiene sustancialmente forma de disco, que incluye una superficie
superior 20 sustancialmente plana, y una superficie inferior 22
sustancialmente plana enfrentada con la base 12 y en voladizo sobre
ella. Es deseable que el disco sea relativamente delgado para
permitir que un elemento de sujeción cooperante, por ejemplo un
bucle o la malla de alambre de una mosquitera, penetre en el disco
deformando por flexión su material. Preferiblemente, el espesor del
disco está comprendido aproximadamente entre el 5 y el 15% del
diámetro equivalente del disco. Si el disco es más delgado, tenderá
a tener un ciclo de vida reducido (es decir, la durabilidad durante
acoplamientos y desacoplamientos repetidos del elemento de
sujeción), mientras que si el disco es más grueso, el elemento de
sujeción puede presentar una resistencia al arrancamiento reducida.
Como se muestra en la figura 1A, la cabeza 18 es sustancialmente
circular cuando se mira desde arriba, y el tronco 16 es
sustancialmente circular en corte transversal radial, como se
muestra, o cuadrado en corte transversal radial. En otras
realizaciones, la cabeza 18 puede tener una forma irregular (figura
1B), cuadrada (figura 1C) o de cruz (figura 1D) cuando se mira desde
arriba). La forma del disco es particularmente ventajosa para
acoplamiento con una mosquitera (figura 4) porque la abertura de los
lados 25 de la malla puede penetrar en el disco delgado. Como
resultado, como se muestra en la figura 4, puede proporcionarse un
acoplamiento firme incluso aunque el disco sea más pequeño que la
abertura de la malla y se acople solamente en uno o dos lados 25 de
la abertura de la malla. La cabeza 18 es también adecuada para
acoplarse con bucles o con otras cabezas conformadas
similarmente.
En una realización alternativa representada en
la figura 2, la cabeza 18 incluye una porción 24 en forma de cúpula
y una superficie inferior 23 en forma de cúpula
correspondientemente, de la cual una porción principal es
sustancialmente paralela a la porción 24 en forma de cúpula. La
superficie inferior 23 está enfrentada y en voladizo con respecto a
la base 12, proporcionando una superficie para acoplamiento con un
elemento de sujeción hembra o una malla. La cabeza 18 puede tener
diversas formas. Por ejemplo, la cabeza 18 puede ser un disco
cuadrado o rectangular cuando se mira desde arriba (figura 2A),
estando doblados dos bordes opuestos del disco hacia abajo para
formar una porción de cúpula en forma de U. Alternativamente, la
cabeza 18 puede ser un disco circular que está doblado hacia abajo
alrededor de su periferia para formar una porción de cúpula similar
a una seta. Estas formas de cabeza son particularmente ventajosas
para acoplamiento con una mosquitera (figura 4) porque la porción
en forma de cúpula permite la penetración suave en las aberturas 27
de la malla, y la forma de disco delgado permite que los lados 25
de la abertura de la malla queden embebidos en la superficie
inferior 23 en forma de cúpula. La cabeza 18 puede ser utilizada
también para acoplarse a bucles de un componente hembra de sujeción,
o para que se autoacople con otro elemento de sujeción que tenga
cabezas de forma similar.
En realizaciones alternativas, representadas en
las figuras 3 y 3A, las cabezas en forma de disco son
"onduladas". La cabeza 18 puede tener una sección transversal
en forma de S, como se ilustra en la figura 3, o puede tener forma
de W, como se muestra en la figura 3A. Las formas de la cabeza
representadas en estas figuras pueden ser provistas de una
superficie rugosa, como se describe posteriormente, con referencia a
la figura 3B.
En otra realización alternativa, ilustrada en la
figura 3B, la cabeza 18 incluye una superficie rugosa 30 similar a
una lija. Preferiblemente, la textura de la superficie 30 recuerda a
la de un papel de lija de grano 320 (utilizado para lijar metales).
Las superficie similar a un papel de lija incluye porciones
salientes que tienden a quedar capturadas en el componente de
sujeción con el cual se acopla la cabeza 18 (no representado),
haciendo más difícil desacoplar inadvertidamente los componentes de
sujeción acoplados. Como resultado, se aumenta en general la fuerza
de acoplamiento, en comparación con la fuerza obtenida de un
elemento de sujeción similar que tiene una superficie suave. En
particular, en realizaciones preferidas, la resistencia al
arrancamiento, medida de acuerdo con la norma ASTM D
5170-91 (método "T"), aumenta aproximadamente
en un margen comprendido entre el 10 y el 100%. Se prefiere que la
superficie rugosa 30 tenga una rugosidad superficial de al menos 10
micras, y más preferiblemente comprendida aproximadamente entre 10 y
200 micras.
En otra realización, representada en la figura
3C, la cabeza 18 tiene forma piramidal. Preferiblemente, la
superficie de la cabeza que sobresale en voladizo sobre la base
tiene el mismo contorno que la superficie superior de la cabeza, de
modo que una porción principal de la superficie es sustancialmente
paralela a ella.
En todas las realizaciones representadas en las
figuras 1-3C, la cabeza sobresale en voladizo sobre
la base en una extensión importante. Preferiblemente, el área A1 de
la superficie en voladizo sobre la base es igual o al menos un 20%
mayor que el área A2 de la sección transversal radial del tronco 16
tomada a lo largo de la línea A-A, es decir donde
el tronco corta a la cabeza. El área A1 puede ser hasta un 600%
mayor que el área A2. Por ejemplo, para un elemento de sujeción en
el cual el área A2 es de 0,03 mm^{2}, el área A1 es
preferiblemente aproximadamente igual a 0,05 mm^{2}. Se prefiere
también en general que el grado de voladizo sea sustancialmente
uniforme alrededor del perímetro del tronco, para proporcionar un
acoplamiento multidireccional. Sin embargo, por facilidad de
fabricación, se preferirá en algunos casos que la extensión del
voladizo no sea uniforme, como se comentará posteriormente con
referencia a la figura 5.
En la figura 5 se representa una máquina 100
para formar los elementos de sujeción descritos anteriormente. Un
conjunto 102, 126 de rodillos de alimentación introduce una banda de
alimentación continua de una base 12 portadora de troncos (como se
muestra en las figuras 7, 7B) en la máquina 100. La base 12
portadora de troncos es de un polímero termoformable. En una
operación de fabricación anterior, el rodillo 102 se dispuso como
rodillo de recogida en una estación de moldeo (no representada) en
la cual los troncos 104 (figuras 7-7B) fueron
moldeados integralmente sobre la base 12. La estación de moldeo
puede incluir un rodillo de moldeo que tiene una pluralidad de
cavidades de moldeo formadas por placas alineadas como se describe,
por ejemplo, en la patente de EE.UU. Nº 4,794,028, cuya exposición
se incorpora en la presente memoria como referencia, o puede
utilizar cualquier técnica deseada de moldeo de troncos. Como se
muestra en la figura 7B, los troncos pueden ser de sección
transversal rectangular o cuadrada, si se desea una cabeza
rectangular cuadrada, o puede ser oval, redonda, en forma de cruz,
o de cualquier otra forma deseada, para formar cabezas de forma
similar (véanse las figuras 1A-1D).
El rodillo 102 de alimentación es accionado por
un mecanismo 106 de accionamiento, que transporta la base 12
portadora de troncos a una zona 108 de precalentamiento que eleva la
temperatura de la base 12 portadora de troncos hasta una
temperatura de precalentamiento superior a la temperatura ambiente,
pero mucho más baja que la temperatura Vicat del polímero. Este
precalentamiento permite que las puntas de los troncos lleguen a
una temperatura de reblandecimiento predeterminada más rápidamente
durante la siguiente operación del proceso.
A continuación, la base 12 se desplaza hasta el
dispositivo 110 de calentamiento, que calienta una porción de los
troncos. Como se indica en la figura 7A, solamente una porción P de
los troncos 104, adyacente a sus puntas 109, es calentada por el
dispositivo 110 de calentamiento, dejando el resto del tronco
relativamente frío y consiguientemente relativamente rígido.
Preferiblemente, la longitud L de la porción P es menor que el 30%
de la longitud total L1 del tronco, y más preferiblemente está
comprendida aproximadamente entre el 15 y el 25% de L1. La porción
P se calienta hasta una temperatura de reblandecimiento para la cual
puede conformarse la porción P en una configuración de cabeza
deseada, típicamente una temperatura que es mayor o igual a la
temperatura Vicat del polímero termoformable. La parte restante del
tronco no se calienta y permanece a una temperatura inferior a la
temperatura S de reblandecimiento, preferiblemente al menos un 10%
más baja.
Para asegurar que solamente se calienta la
porción P hasta la temperatura de reblandecimiento, se prefiere que
el dispositivo 110 de calentamiento incluya una fuente 111 de calor
sin contacto (figura 6) que sea capaz de elevar rápidamente la
temperatura del material que está muy próximo a la fuente de calor,
sin elevar la temperatura del material que está relativamente
alejado de la fuente de calor. Entre las fuentes de calor sin
contacto se incluyen los calefactores de llama, un hilo de nicrom
calentado eléctricamente, y bloques de caldeo radiantes. Para
calentar la porción P hasta la temperatura de reblandecimiento sin
contacto, la fuente de calor típicamente debe estar a una
temperatura relativamente alta. Por ejemplo, si la temperatura de
reblandecimiento está comprendida aproximadamente entre 100 y 140ºC,
la temperatura de la fuente de calor estará en general
aproximadamente entre 300 y 1000ºC y dicha fuente se situará a una
distancia comprendida aproximadamente entre 0,1 y 30 mm de la punta
de los troncos.
Después de haberse calentado la porción P de los
troncos, la base 12 portadora de troncos se desplaza hasta la
cabeza 112 de conformación, en la cual la base 12 pasa entre el
rodillo 114 de conformación y el rodillo 116 de arrastre. El
rodillo 114 de conformación conforma la porción P de los troncos en
una forma de cabeza deseada, como se describirá posteriormente con
mayor detalle, mientras que el rodillo 116 de arrastre hace avanzar
la base 12 y la aplana contra el rodillo 114 de conformación para
mejorar la uniformidad de la cabeza. Se prefiere que la temperatura
del rodillo 114 de conformación (temperatura de conformación) sea
menor que la temperatura de reblandecimiento. Se ha encontrado que
manteniendo el rodillo 114 de conformación a esta temperatura
relativamente baja, se permite que el rodillo de conformación aplane
las cabezas esféricas ("en forma de bola") que se forman en
general durante la operación de calentamiento anterior en una forma
de cabeza deseada. Las cabezas esféricas son en general no
deseables, dado que tales cabezas tienden a no proporcionar un
acoplamiento firme con un elemento de sujeción de acoplamiento. Una
temperatura de conformación baja evita también la adhesión del
polímero termoformable al rodillo de conformación. En general, para
obtener la temperatura de formación deseada es necesario enfriar
rápidamente el rodillo de conformación, por ejemplo haciendo correr
agua fría a través de un canal 115 en el centro del rodillo, para
contrarrestar el calentamiento del rodillo de conformación
producido por el calor procedente de la porción P de los troncos. Si
se necesita enfriamiento adicional para obtener la temperatura de
formación deseada, el rodillo de arrastre puede ser enfriado
rápidamente de un modo similar.
La textura de superficie del rodillo 114 de
conformación determinará la forma de las cabezas que se forman. Si
se desean cabezas en forma de disco de superficie suave, la textura
de superficie será suave y plana. Si se desea una superficie a modo
de lija, la textura de superficie del rodillo de conformación será
similar a la del papel de lija (figura 8). Si se desean cabezas en
forma de seta (conformadas como cúpulas), el rodillo de
conformación incluirá una pluralidad de porciones entrantes
("depresiones") sustancialmente semiesféricas para formar la
porción de cúpula de las cabezas (figura 8A). Pueden formarse
cabezas en forma de disco de forma "ondulada" como se muestra
en las figuras 3 y 3A, utilizando las superficies de rodillo de
conformación representadas en las figuras 8B y 8C. La superficie
del rodillo de conformación en forma de retícula de rombos
representada en la figura 8D proporcionará a la cabeza una forma
piramidal, por ejemplo, como se muestra en la figura 3C. El rodillo
de conformación puede tener también una superficie blanda (no
representada), por ejemplo de caucho, para formar una cabeza en
forma de seta.
Preferiblemente, cuando la textura de superficie
incluye depresiones, la densidad de las depresiones es
sustancialmente uniforme sobre la superficie del rodillo, y es
mayor o igual a la densidad de los troncos sobre la base 12. Para
permitir una coincidencia incorrecta entre los troncos y las
depresiones se prefiere que la densidad de las depresiones sea
sustancialmente mayor que la densidad de los troncos (si la densidad
es igual, no puede producirse una coincidencia incorrecta en
ninguno de los troncos en contacto con depresiones).
Como se ha comentado anteriormente, aun cuando
se prefiere en general la forma de cabeza en cúpula, con voladizo
uniforme, como se representa en la figura 2, la obtención de esta
forma puede complicar indebidamente la fabricación, debido a la
necesidad de mantener una coincidencia sustancialmente completa
entre las depresiones y los troncos. Como resultado, por facilidad
de fabricación, puede ser deseable en algunos casos formar
configuraciones de cabeza menos uniformes permitiendo que las
depresiones y los troncos estén en coincidencia parcial, en vez de
en coincidencia total. En estos casos, el rodillo de conformación
deberá tener una densidad de depresiones significativamente más
alta que la densidad de troncos, para aumentar la probabilidad del
contacto entre las depresiones y los troncos. De este modo, es
posible que algunas de las cabezas tengan la forma ilustrada en la
figura 2, mientras que otras cabezas tengan formas diferentes
resultantes del contacto de un tronco con una porción de una
depresión.
La separación entre el rodillo 114 de
conformación y el rodillo 116 de arrastre está seleccionada para
deformar la porción P de los troncos para formar la configuración
de cabeza deseada, sin dañar excesivamente la porción no calentada
de los troncos. Se prefiere también que la separación sea
suficientemente pequeña para que el rodillo de arrastre aplane la
base 12 y proporcione una presión de contacto sustancialmente
uniforme de las puntas 109 de tronco contra el rodillo de
conformación. Preferiblemente, la separación es aproximadamente
igual a la altura total del tronco (L1, figura 7A) menos la longitud
de la porción calentada P (L, figura 7A).
A continuación, la base 12 se desplaza hasta una
estación 118 de enfriamiento. La estación 118 de enfriamiento
enfría las cabezas formadas, por ejemplo mediante aire frío,
evitando adicionalmente la deformación de las mismas.
Preferiblemente, las cabezas se enfrían aproximadamente hasta la
temperatura ambiente. La base enfriada es desplazada entonces a
través de la estación 520 de accionamiento y bobinada sobre el
rodillo 522 de recogida por el elemento 524 de arrollamiento.
Están dispuestos rodillos 126, 128 de
alimentación y recogida alternativos, de modo que cuando el rodillo
102 de alimentación está agotado y/o cuando el rodillo 524 de
recogida está lleno, puede sustituirse fácilmente el rodillo
adecuado sin interrumpir el proceso.
Son materiales adecuados para ser utilizados en
la formación del elemento de sujeción los polímeros termoplásticos
que proporcionen las propiedades mecánicas que se desean para una
aplicación particular. Entre los polímeros preferidos se incluyen
los polipropilenos, tales como los fabricados por Montell con la
marca comercial MOPLEN, los polietilenos, el ABS, las poliamidas y
los poliésteres (por ejemplo, el PET).
Por supuesto, son posibles otras
realizaciones.
Por ejemplo, aun cuando se han comentado e
ilustrado anteriormente las cabezas en forma de disco, la cabeza
puede ser de cualquier forma deseada que proporcione una superficie
en voladizo sobre la base hasta una extensión suficiente para
proporcionar un acoplamiento multidireccional que tenga las
características de resistencia deseadas.
Además, aun cuando el proceso descrito incluye
solamente una única operación de calentamiento de las puntas de los
troncos y un solo paso a través de una cabeza de conformación, estas
operaciones pueden repetirse una o más veces para proporcionar
otras formas de cabeza. Cabezas de conformación subsiguientes pueden
tener la misma superficie que la primera cabeza de conformación, o
pueden tener superficies diferentes.
Adicionalmente, si se desea, las puntas de los
troncos pueden ser enfriadas después de la operación de
calentamiento e inmediatamente antes de su paso por la cabeza de
conformación, para formar una cabeza esférica que es forzada a
continuación hacia abajo contra el tronco, quedando embebida la
porción superior del tronco en la cabeza para formar una cabeza en
forma de seta.
Adicionalmente, en algunos casos no es necesario
enfriar el rodillo de conformación. Si la forma de cabeza deseada
puede obtenerse y la adherencia de la resina puede evitarse, el
rodillo de conformación puede utilizarse sin calentamiento ni
enfriamiento, o puede ser calentado.
Como se ilustra en las figuras 7, 7A, 7B y 7C,
un ejemplo de un producto 9 de preforma para fabricar un producto
de sujeción, tiene una lámina 12 de base flexible, y aun
relativamente plana, de la cual sobresalen formaciones 104 de
tronco. Las formaciones 104 de tronco están formadas integralmente,
es decir monolíticamente, a partir de la misma resina
termoplástica, por ejemplo polipropileno, que la superficie 13 de la
lámina 12 de base de la cual sobresalen. Como se muestra en las
vistas más detalladas de las figuras 9A y 9B, cada formación 104 de
tronco tiene superficies 101, 103 de borde frontal y trasero,
respectivamente, que divergen típicamente con un ángulo muy pequeño
(por ejemplo de 1º, que no se representa), y de un modo suavemente
continuo, desde las superficies 15 de intersección de gran radio
con la superficie 13 de base hasta un extremo distal 109 de la
formación de tronco. Las superficies 7 de borde lateral son
relativamente perpendiculares a la base y se extienden hasta el
extremo distal 109, que es relativamente paralelo a la base. El
pequeño ángulo de divergencia de las superficies 101, 103 de borde
frontal y posterior ayuda a extraer las formaciones de tronco de las
cavidades de molde en las cuales se forman.
En el ejemplo de las figuras 9A y 9B, las
formaciones de tronco tienen una altura total L_{1} desde la
superficie 13 de base hasta el extremo distal 109, un ancho
constante w entre las superficies laterales 107, y una longitud l
medida entre las partes más altas de las superficies divergentes
frontal y posterior.
En un ejemplo, las dimensiones w y l son
iguales, por ejemplo de 0,28 mm, para proporcionar un tronco de
sección transversal cuadrada, en cuyo caso la altura L_{1} puede
ser, por ejemplo, de 0,69 mm.
Con referencia ahora a las figuras
10A-10C, el producto de preforma puede conformarse,
como se describe con más detalle posteriormente, para formar un
producto 10 de sujeción que tiene la misma lámina 12 de base y la
misma superficie 13 de base, pero con las puntas de las formaciones
de tronco aplanadas con relación a la base para formar cabezas 18
acoplables con bucles. Cada cabeza 18 acoplable tiene en general
forma de disco y se extiende hacia fuera de su respectiva porción
16 de tronco para quedar sobresaliendo en voladizo y en oposición
con la superficie 13 de base. Como se ilustra más claramente en las
figuras 11A-11L, los discos 18 tienen una forma
ligeramente oval que tiene un diámetro mayor J, en el ejemplo del
orden de 0,43 mm, que se extiende en la dirección correspondiente a
las superficies laterales 107 de la porción 16 de tronco, y un
diámetro menor N del orden de 0,38 mm que se extiende en la
dirección de las superficies frontal y posterior del tronco. Los
discos 18 de este ejemplo tienen también forma de cuña con poca
divergencia en sección transversal vertical, con un espesor mayor
cerca de un borde de salida en la dirección de avance de la máquina
en la cual se fabrican (figura 4A), como se comenta con más detalle
posteriormente.
El producto 10 de sujeción puede formarse
mediante el método y el aparato ilustrados en la figura 12. Se
introduce resina termoplástica 31 que sale de la boquilla 29 de
extrusión en la garganta 32 formada entre un rodillo 34 de presión
de soporte y un rodillo 36 de moldeo. La presión en la garganta hace
que la resina termoplástica 31 entre en cavidades 38 de formación
de troncos de extremo ciego del rodillo 36 de moldeo, mientras que
la resina en exceso permanece alrededor de la periferia del rodillo
36 de moldeo y es efectivamente calandrada para formar la lámina 12
de base. A medida que los rodillos 34, 36 giran en direcciones
opuestas (representadas por flechas), la resina termoplástica
continúa a lo largo de la periferia del rodillo de moldeo hasta que
es recortada tanto de las cavidades de moldeo como de la periferia
del rodillo por un rodillo recortador 40. El producto resultante
tiene la base 12 con formaciones 104 de tronco formadas
integralmente que sobresalen de la misma como se ha descrito
anteriormente. Se hace referencia a la dirección de desplazamiento
del material ilustrada en la figura 12 como "dirección de avance
de la máquina" del material y define la dirección longitudinal
del producto 9 de preforma resultante y del producto 10 de sujeción
(indicada por las flechas MD en las figuras).
Se expone una descripción más detallada del
proceso para la formación de tales estructuras que sobresalen
integralmente de una base, por ejemplo, en la patente de EE.UU
número 4,775,310, expedida el 4 de octubre de 1988 a favor de
Fischer, cuyo contenido completo se incorpora en la siguiente
memoria como referencia. En casos preferidos, el rodillo de moldeo
comprende un conjunto de caras enfrentadas de placas circulares o
anillos, algunos de cuyos elementos tienen cortes en su periferia
que definen cavidades de moldeo, y otras de las cuales son
circulares y sirven para cerrar las caras abiertas de las cavidades
de moldeo y como separadores.
Una vez que el producto 9 de preforma ha sido
recortado del rodillo 36 de moldeo, prosigue a través de rodillos
42 de guía hasta una estación 50 de conformación de cabezas donde se
forman las cabezas 18 acoplables con bucles. Se describirán ahora
diversas técnicas y un aparato para realizar la función de
conformación de cabezas de la estación 50.
Preferiblemente, como se ha descrito
anteriormente, el producto 9 de preforma pasa inicialmente en
posición adyacente a una fuente de calor sin contacto, consistente,
por ejemplo, en los productos de combustión de una llama 66 de gas
(indicada por líneas discontinuas en la figura 12), dispuesta para
calentar las puntas de las formaciones 104 de tronco.
Subsiguientemente, el producto 9 de preforma pasa a través de un
espacio predeterminado 60 formado entre los rodillos 62 y 64, y las
puntas de las formaciones 104 de tronco entran en contacto con un
rodillo 62 de conformación, como se ha descrito anteriormente.
El espacio 60 de separación es menor, en una
cantidad controlada, que el espesor total del producto 9 de preforma
medido desde la superficie de la base opuesta a las formaciones de
tronco hasta la punta de las formaciones salientes. De este modo,
las porciones de punta de las formaciones entran en contacto con el
rodillo y son comprimidas para hacer que el material sea aplanado o
conformado en la zona 60, en una acción de conformación por
prensado a la que se hace referencia algunas veces como
"aplanamiento de cabezas", aunque el producto final puede no
ser en realidad plano debido a las configuraciones deseadas
aplicadas a la superficie de la cabeza, como en el caso de los
rodillos 8-8D de conformación, o como resultado de
influencias de conformación adicionales que siguen a la acción de
conformación por prensado.
En la forma actualmente preferida, el rodillo 62
es enfriado hasta temperaturas significativamente inferiores a la
temperatura de fusión o reblandecimiento de la resina,
preferiblemente a una temperatura menor que la temperatura de
condensación de agua en el ambiente, por las razones mencionadas.
Una temperatura de superficie comprendida entre 5ºC y 60ºC puede
aplicarse a una amplia gama de productos; para los descritos
específicamente en la presente memoria, es preferible que la
temperatura de superficie esté comprendida entre 10ºCy 45ºC; una
temperatura de superficie comprendida entre 25ºC y 30ºC produce
excelentes resultados en casos en que la temperatura del gas de
combustión en el cual están inmersas las extremidades en formación
es próxima a 1000ºC o ligeramente superior.
En una disposición constructiva alternativa, la
cabeza 18 se conforma haciendo pasar el producto 9 de preforma a
través de un espacio 60 de separación formado entre un rodillo 62
calentado y un rodillo 64 de soporte no calentado o enfriado. Se
expone una descripción más detallada de este tipo de proceso de
conformación de cabezas de "superficie calentada" en la
patente de EE.UU número 5,679,302 expedida el 21 de octubre de 1997
a favor de Miller y otros, cuyo contenido completo se incorpora a
la presente memoria como referencia. Incluso en caso de utilizar
tal operación de conformación con rodillo caliente de acuerdo con la
patente de Miller, se reconoce, de acuerdo con el presente invento,
que es ventajoso utilizar precalentamiento sin contacto a la
temperatura de conformación, obteniéndose una ventaja especial
cuando se utiliza calentamiento por convección de gas de combustión
como se ha descrito, en cuya operación las superficies laterales de
las porciones distales de las formaciones se introducen en los
gases de combustión calientes para conseguir una transferencia de
calor rápida por convección y, por tanto, una velocidad de la línea
de producción más alta y una operación más económica.
En otro ejemplo adicional que corresponde
también a un proceso lento con relación al sistema de calentamiento
sin contacto de las figuras 5, 6 y 12, se utiliza un rodillo
ultrasónico para calentar y aplicar una configuración de cabeza
deseada. La velocidad de funcionamiento se mejora por
precalentamiento con un calentador sin contacto, por ejemplo un
bloque radiante, o mediante la exposición a transferencia de calor
por convección con gas a una temperatura más baja.
En el caso preferido, el rodillo 62 es una
bocina ultrasónica giratoria y el rodillo 64 de soporte es un
rodillo giratorio de apoyo. En este ejemplo, ilustrado con mayor
claridad, el rodillo 64 de apoyo está montado sobre un reductor 65
que permite ajustar la posición vertical del rodillo 64 de apoyo,
permitiendo así el ajuste del espacio de separación. Un motor 68
acciona el rodillo 64 de apoyo para empujar el material 10 de tronco
de preforma hacia el espacio 60 de separación. Entre tanto, se
aplica una vibración a la bocina giratoria 62 que hace que su
superficie exterior oscile a una frecuencia típicamente comprendida
entre 18 y 60 KHz. La bocina 62 está dispuesta para vibrar y
comprimir cíclicamente las porciones en contacto de los troncos a
medida que pasan a través del espacio 60 de separación,
produciéndose la vibración a una frecuencia que hace que las puntas
de las formaciones 14 de tronco termoplásticos fluyan y sean
conformadas por las superficies en contacto. El resultado es una
deformación por aplanamiento de las porciones de punta de los
troncos para formar las cabezas 18 acoplables a bucles, en forma de
disco, de las figuras 11A-C. Subsiguientemente, el
producto 10 de sujeción se acumula en rodillos 69 de recogida. Se
exponen descripciones más detalladas de disposiciones de bocina
ultrasónica y elementos de apoyo adecuadas para ser utilizadas en el
proceso descrito anteriormente, en la patente de EE.UU número
5,087,320, expedida el 11 de febrero de 1992 a favor de Neuwirth y
otros, y en la patente de EE.UU número 5,096,532, expedida el 17 de
marzo de 1992 a favor de Neuwirth. El contenido completo de ambas
patentes se incorpora totalmente como referencia en la presente
memoria.
En el diagrama de la figura 13A, se ve que la
trayectoria de la superficie de la bocina giratoria 62 corresponde
a la dirección de avance de la máquina de formación de troncos. En
este caso, la superficie de la bocina puede funcionar como
superficie de prensado o aplanamiento para reconformar la porción
superior de los elementos de preforma que en desplazamiento.
En el diagrama de la figura 13B, la bocina
ultrasónica giratoria 62a tiene una superficie de contacto plana
dispuesta para incidir sobre las porciones superiores de los
elementos de preforma, extendiéndose los componentes del movimiento
de frotamiento en todos los cuadrantes, creándose ganchos
multidireccionales que incluyen, como característica importante,
ganchos que están dispuestos en voladizo sobre su base en las
direcciones transversales a la de avance de la máquina. Puede
introducirse una pulverización de agua opcional por delante de los
troncos para servir como agente de acoplamiento para evitar la
adherencia de los troncos a la superficie vibrante. Mediante una
elección adecuada de la resina, la resina fundida en las porciones
superiores de los troncos, resultante de la vibración, es
"cepillada" en la forma de cabezas delgadas en forma de disco
en los extremos de los troncos.
En otra realización, ilustrada en la figura 14,
se utiliza una técnica alternativa para fabricar el producto 9 de
troncos de preforma. El proceso es similar al descrito anteriormente
con referencia a la figura 12, con la excepción de que se utiliza
solamente un rodillo de moldeo, es decir no es necesario un rodillo
de presión En este caso, la cabeza 29 de extrusión está conformada
para adaptarse a la periferia del rodillo de moldeo, y la resina
extruída 31 se introduce directamente en un espacio formado entre el
rodillo de moldeo y la cabeza de extrusión. El resto del proceso
continúa como se ha descrito anteriormente con referencia a la
figura 12.
La forma de las cabezas 18 de acoplamiento del
producto de sujeción depende de varios parámetros. Por ejemplo, la
forma de cuña ilustrada en particular en la figura 11A es usualmente
el resultado del arrastre de la porción de cabeza de las
formaciones 104 de tronco a medida que se deforman en la estación 50
de conformación de cabezas de la figura 12. De este modo, la cuña
es más gruesa en el borde posterior de la cabeza de acoplamiento,
dado que el material es prensado hacia atrás mientras se desplaza
la base 12 hacia delante en la dirección de avance de la máquina.
Las diferencia de espesor entre la porción frontal y la porción
posterior de la cuña puede ajustarse, por ejemplo, mediante la
velocidad del proceso, por calor aplicado (si se utiliza un proceso
de deformación térmica) y por ajuste del espacio 60 de
deformación.
Se ha encontrado que formas particulares de la
configuración de las formaciones 104 de tronco del producto 9 de
preforma afectan significativamente a las propiedades de
acoplabilidad con bucles del elemento de sujeción macho, y aspectos
importantes del presente invento conciernen a estos productos de
preforma per se, y también a su uso efectivo en los diversos
sistemas de conformación descritos, y especialmente en sistemas que
utilizan calentamiento y/o fusión sin contacto. En un ejemplo,
ilustrado en las figuras 15A, 15B y 16A, 16B y 16C, se utiliza un
diseño de tronco relativamente corto. La altura L_{1} del tronco
de preforma es del orden de 0,46 mm, su ancho w es del orden de
0,20 mm, y su longitud l es del orden de 0,20 mm, obteniéndose
nuevamente un tronco de sección transversal cuadrada. Aun cuando la
cabeza 18 de acoplamiento (figuras 16A-16C) formada
a partir de tal elemento de preforma puede tener las mismas
dimensiones que el elemento de sujeción más alto descrito
anteriormente con referencia a las figuras 11A-11C,
las porciones de tronco más cortas permiten que los elementos de
sujeción sean más rígidos.
En la realización de las figuras 17A, 17B y 17C,
se utiliza una configuración del tronco de preforma particular para
determinar un producto 10 de sujeción final que tiene
características de acoplamiento diferentes de las de los ejemplos
descritos anteriormente. El tronco 120 de preforma tiene una primera
porción 122 de tronco fijada a la base 12 y una segunda porción 124
de tronco que se extiende desde la porción 122 para definir la
altura total de la formación. La primera porción 122 de tronco se
extiende hasta una altura h_{1} del orden de 0,48 mm, la segunda
porción 124 de tronco tiene una altura h_{2} del orden de 0,20 mm,
siendo la altura total h_{3} de la formación del orden de 0,69
mm. La segunda porción 124 de tronco tiene cuñas exteriores 117,
119 en sus superficies 121, 123 frontal y posterior, que tienen
forma triangular con base en la transición desde la primera porción
122 de tronco y un pico o punto de unión en la parte superior o en
posición adyacente a la superficie respectiva 121, 123. De este
modo, se produce una abertura frontal en forma de "V" que no
tiene resina termodeformable.
Con referencia ahora a las figuras 17C y 17D, el
tronco 120' de preforma es una versión modificada del tronco 120 de
preforma que se acaba de describir. El tronco 120' tiene extensiones
laterales 125 de material que se extienden hacia fuera y hacia
arriba desde las cuñas 117', 119'. Estas extensiones laterales,
cuando se reconforman o deforman, por ejemplo por aplanamiento de
cabezas o cualquier otra operación de reconformación de troncos
descrita en la presente memoria, proporcionan características
específicas importantes al elemento de sujeción resultante. Por
ejemplo, pueden fundirse y/o prensarse hacia abajo las extensiones
laterales 125 para crear o potenciar características específicas de
voladizo sobre la base, y estas características están orientadas en
particular en la dirección transversal con respecto al avance de la
máquina con respecto a la dirección de fabricación de los troncos.
La figura 17D ilustra una serie de placas 117'', 119'' 120'' de
rodillo de moldeo que se combinan con placas separadoras exteriores
para formar una cavidad capaz de producir el tronco 120' de la
figura 17C.
Como se ilustra en las figuras
18A-18B, un procesamiento subsiguiente del tronco
120 de preforma utilizando, por ejemplo, las técnicas de
conformación de cabezas descritas anteriormente para deformar
sustancialmente toda la segunda porción 124 de tronco del elemento
de preforma de la figura 17, puede dar lugar a un elemento 130 de
sujeción que tiene un diámetro mayor J sustancialmente mayor, en la
dirección de avance de la máquina, que su diámetro menor N en la
dirección transversal a la de avance de la máquina. Esta forma de
cabeza asimétrica permite un aumento direccional en las fuerzas de
arrancamiento y cortadura, dado que una extensión de voladizo más
larga en la dirección de avance de la máquina retiene, por ejemplo,
un bucle acoplado mejor que cuando se utiliza un voladizo más corto
en la dirección transversal a la de avance de la máquina.
Puede obtenerse el efecto opuesto al del
elemento de sujeción que se acaba de describir, por ejemplo
utilizando una forma de elemento de preforma tal como la ilustrada
en las figuras 19A y 19B. La formación 200 de tronco tiene una
primera porción 202 de altura h_{1} unida a la base 12, y una
segunda porción 204 de altura h_{2} que se extiende para definir
una altura total h_{3} de la formación de tronco. La segunda
porción 204 de la formación, que comienza en una transición en la
parte superior de la primea porción 202, converge sustancialmente a
cada lado (por ejemplo, con un ángulo superior a 20º) para
proporcionar una dimensión w significativamente reducida en el
extremo superior. En un ejemplo, la primera porción 202 tiene una
altura h_{1} del orden de 0,53 mm, mientras que la altura total
h_{3} de la formación de tronco es del orden de 0,69 mm.
La deformación de la segunda porción 204
sustancialmente en su totalidad, utilizando una de las técnicas
descritas anteriormente para formar una cabeza de acoplamiento, da
como resultado el elemento 210 de sujeción ilustrado en las figuras
20A-20C. El elemento 210 de sujeción tiene un
diámetro mayor J, en la dirección transversal a la de avance de la
máquina, sustancialmente mayor que su diámetro menor N en la
dirección de avance de la máquina. El resultado es un aumento
unidireccional en las fuerzas de acoplamiento debido al voladizo
aumentado de la cabeza de acoplamiento en la dirección transversal
a la de avance de la máquina.
En otro ejemplo, ilustrado en las figuras 21A y
21B, una formación 300 de tronco tiene una primera porción 302 de
una primera forma cilíndrica y una segunda porción concéntrica 304
de una forma cilíndrica sustancialmente más pequeña que se extiende
para definir la altura total h_{3} de la formación. La deformación
de la segunda porción concéntrica 304 sustancialmente completa,
utilizando, por ejemplo, una de las técnicas descritas
anteriormente, da lugar a una cabeza de acoplamiento ventajosamente
delgada, de espesor K_{1}, como se ilustra mediante el elemento
310 de sujeción. Este pequeño espesor es el resultado de tener
sustancialmente menos material en la porción de cabeza deformada
que en los troncos preformados tradicionales. Tales cabezas de
acoplamiento delgadas son capaces ventajosamente de penetrar entre
bucles con muy poca elevación, una característica que presentan
especialmente ciertos materiales no tejidos, por ejemplo los
materiales no tejidos ultradelgados utilizados, por ejemplo, en
aplicaciones de envasado económicas, en las cuales se requieren
pocos ciclos de apertura y cierre.
La figura 23, una vista en perspectiva muy
ampliada, representa un gancho tetralobulado novedoso creado
calentando y conformando en cabezas por presión un tronco
tetralobulado compuesto por aletas delgadas 21 que se extienden a
lo largo del eje X y aletas delgadas 19 que se extienden a lo largo
del eje Y, que han sido calentadas y reconformadas en sus
extremidades exteriores para formar la cabeza 18 de gancho.
En la vista lateral de la figura 23A, y en la
vista en planta de la figura 23B, la dimensión M indica el ancho de
cabeza según el eje X, la dimensión N el ancho según el eje Y, la
dimensión K el espesor de la cabeza, L_{b} la altura total del
gancho, L_{1} la altura del tronco antes de la conformación de
cabeza por presión, y S el voladizo de la cabeza de gancho más allá
del costado del tronco. Por ejemplo, las dimensiones pueden variar
en general en los márgenes siguientes:
Como se muestra en las figuras 23C y 23E, el
tronco tiene un perfil de sección transversal de "signo +",
extendiéndose las aletas 21, 19 simétricamente a lo largo de los
ejes X e Y en ambas direcciones desde una intersección común. Las
aletas tienen la misma longitud F, G, el mismo espesor B, H y la
misma altura L_{1} antes de la conformación de cabezas por
presión.
La relación de perfil de aleta para el eje X es
F/H y para el eje Y es G/B.
El concepto de este elemento de preforma de
gancho es que con una relación de aleta mayor que 2 aproximadamente,
preferiblemente alrededor de 2 ½, puede obtenerse un voladizo de
cabeza mejorado en las regiones de extremo de las aletas; véase la
serie de las figuras
23A-F-23F-E para una
ilustración del efecto de "bola" de la resina no orientada a
lo largo del borde superior de una aleta delgada, y obsérvense las
partes bulbosas en voladizo en los extremos delgados de las
aletas.
Con la preforma de tronco de la figura 23, tales
voladizos están dispuestos en cada uno de los sentidos en
direcciones ortogonales.
De acuerdo con este aspecto del invento, se ve
en general que una relación menor que aproximadamente 2 da lugar a
un tronco que, cuando se calienta y su cabeza se conforma por
presión, da como resultado una cabeza que tiene aproximadamente
forma circular centrada con respecto al tronco. Con una relación de
aleta de aproximadamente 2, comprendida preferiblemente entre 2 y
4, y más preferiblemente entre 2 ½ y 3 aproximadamente, la
configuración geométrica difiere significativamente de la de un
tronco cuadrado o de sección transversal circular, de tal modo que
cuando se calienta, la tensión superficial del polímero no orientado
formará lóbulos en los extremos de las aletas que quedan algo
independizados; véanse las figuras 23F y
23F-A-23F-E, que
corresponden especialmente al caso en que se utiliza calentamiento
sin contacto, con inmersión de las superficies laterales en los
gases de convección calientes, hasta el extremo de la línea
discontinua en las figuras 23A y 23F-E.
Mientras que, en general, la extensión del
calentamiento sin contacto está comprendida aproximadamente entre
el 15 y el 25% de la longitud total de la formación saliente, en el
caso especial de calentamiento por convección con gases que, por
combustión con llama, pueden estar aproximadamente a 1000ºC, la
longitud porcentual calentada se extiende hasta el 30% con buenos
resultados alcanzables.
El método actualmente preferido para formar este
producto se muestra en la figura 23G, en la figura 23G', 23G'', y
en la figura 23H. La boquilla 29 de extrusión suministra una tira de
resina fundida móvil a una pila de rodillos compuesta por los
rodillos 1, 2, 3 y 4, numerando desde la parte inferior hasta la
parte superior. El plástico pasa a través de la garganta formada a
través de los rodillos 1 y 2. El rodillo 2 es un rodillo de moldeo,
con su superficie exterior expuesta formada por cavidades de moldeo,
de tal modo que el polímero fundido que fluye en el interior de las
cavidades toma la forma de la cavidad y es desmoldeado a
continuación para proporcionar el tronco 104 de preforma de resina
sustancialmente no orientada. Una de las características
específicas de este invento es que, mediante la utilización de
calentamiento sin contacto, se obtiene la ventaja especial
correspondiente a la naturaleza no orientada del polímero. Esto
permite que los efectos de la tensión superficial actúen para
localizar estratégicamente y determinar el tamaño de la masa
deformable de polímero de tal modo que pueden obtenerse efectos muy
deseables mediante el "aplanamiento de cabezas", es decir
mediante la acción de conformación por presión.
Con referencia a las figuras 23G, G' y H, es así
moldeado por el rodillo 2 un conjunto de troncos integrales con una
lámina 18 de base, que se extienden en ambas direcciones X e Y, y
son desmoldeados alrededor de un rodillo 5 de recogida al
realizarse la transición al rodillo 3. En el rodillo 3, cerca de la
garganta formada con el rodillo 4 de conformación, las porciones de
extremo del tronco pasan bajo una fuente de calentamiento sin
contacto como primer paso para crear las cabezas 18 de gancho.
En esta realización, la fuente de calor sin
contacto está dispuesta en un quemador de gas muy próximo, y las
superficies laterales y también los extremos de las porciones
terminales de punta de los troncos están dentro de los gases
calientes producidos por el quemador. De este modo, las superficies
laterales son calentadas rápidamente por efectos de convección del
mismo modo que las porciones superiores, que reciben también calor
de radiación. Considerando la gran superficie expuesta al calor
intenso, en comparación con el volumen limitado de resina de la
porción terminal expuesta de la estructura, esta porción se funde
rápidamente, consiguiéndose la temperatura más alta y la viscosidad
más baja en los extremos salientes del perfil de las aletas
delgadas. En la figura 23F se muestra un ejemplo.
Como se muestra también en la vista diagramática
de la figura 23H, la tensión superficial hace que el plástico
fundido forme una masa redondeada de forma cilíndrica a lo largo de
la longitud de la aleta, que termina en segmentos de esferas o
bolas en los extremos de las aletas. Las formas circulares 105 de
las figuras 23G y H son simbólicas de la configuración de la forma
fundida, dependiendo la forma precisa de la relación de longitud a
espesor del perfil de aleta, así como de la selección de la resina y
el grado de calentamiento, que son parámetros controlables del
proceso.
En estas condiciones, el tronco pasa entre otra
garganta creada entre los rodillos 3 y 4, en la cual el rodillo 4
pasa por debajo de las puntas de polímero fundido y forma una cabeza
aplanada, para conformar las cabezas 18 con una forma que depende de
las características de este rodillo.
Preferiblemente, el rodillo 4 de conformación
está enfriado, para quedar a una temperatura inferior a la
temperatura del polímero fundido, preferiblemente considerablemente
más baja.
Con la superficie del rodillo 4 de conformación
enfriada a una temperatura inferior a la temperatura de condensación
del vapor de agua, y en caso de utilizar una llama de un quemador
para calentar los troncos en estrecha proximidad con un rodillo 4
de conformación enfriado, el agua, como producto de combustión del
combustible del gas que se quema, condensa sobre el rodillo 4. Se
ha encontrado que este fenómeno actúa como agente de liberación
para favorecer la separación limpia de las cabezas formadas de la
superficie del rodillo a medida que los ganchos de cabeza salen por
debajo del rodillo de conformación. En este caso, tanto la
temperatura baja del rodillo 4 de conformación como la humedad
favorecen una liberación limpia de las cabezas 18 de la superficie
del rodillo sin que se peguen las cabezas al rodillo, cuando esto no
es deseable. Se obtiene la mejor ventaja situando el punto de
calentamiento muy cerca del rodillo. En realizaciones preferidas, la
punta del quemador está dentro de una distancia de un centímetro
del rodillo 3 y dentro de una distancia de 2 1/2 cm del rodillo 4,
sirviendo la separación entre el quemador y el rodillo 3 como
parámetro de control para la cantidad de calentamiento por
convección obtenida.
La mezcla del combustible gaseoso y el aire se
introduce en el quemador en una proporción sustancialmente
estequiométrica para una combustión óptima, de modo que se produce
una combustión sustancialmente completa, generándose como
subproductos esencialmente solo dióxido de carbono y agua.
El quemador puede tener una abertura en forma de
cinta extendiéndose a través del ancho de la banda de calentamiento,
o puede comprender orificios de chorro, siendo la separación entre
orificios menor que la distancia a las cabezas, de modo que, debido
al arrastre de aire, llega a las porciones superiores de los troncos
a fundir una corriente turbulenta sustancialmente uniforme de gas
caliente.
En una realización preferida, se utiliza un
quemador de cinta, que genera una línea continua de llama. La
temperatura del quemador está comprendida aproximadamente entre 1000
y 1200ºC, producida con una alimentación de gas natural, cuyo
componente principal es el metano (CH_{4}).
CH_{4} +
20_{2} \rightarrow CO_{2} +
2H_{2}O
La combustión completa utiliza 9,5 moles de aire
por cada mol de metano, de modo que el oxígeno en la mezcla de aire
y gas es de 2 moles de oxígeno/105 moles totales, que corresponde al
19,0% de oxígeno.
La cara del quemador tiene aproximadamente 25,4
mm de ancho. La cinta portadora de la preforma de troncos se
desplaza a velocidades comprendidas entre 6 y 60 m/min (dependiendo
del producto deseado y de los parámetros de funcionamiento), y de
este modo un elemento de preforma de tronco emplea solamente una
fracción de segundo para pasar bajo el quemador. En este tiempo se
transfiere una cantidad de calor suficiente al elemento de preforma
para producir su deformación en forma de gancho. El calor se
transfiere al elemento de preforma por convección forzada. El calor
se transfiere a través de las porciones superiores de los troncos y
también a través de sus superficies laterales. La cantidad de calor
transferida al elemento de preforma está controlada por la posición
del quemador con relación a los elementos.
Pueden seguirse operaciones sencillas para la
puesta a punto de tal operación de aplanamiento de cabezas.
Extruir y formar una banda de troncos de
preforma sobre una base continua, como se ha descrito
anteriormente.
Ajustar la posición del espacio de separación
del rodillo de conformación (espacio entre los rodillos 3 y 4) a un
punto que corresponde con la altura deseada de los ganchos mientras
se está produciendo la formación de troncos. En este momento los
troncos que pasan a través del espacio de separación pandearán,
puesto que sus puntas no están siendo calentadas.
Encender el quemador y, escalonadamente, acercar
el quemador a los extremos terminales de los troncos. La posición
del quemador variará típicamente entre 5,08 y 25,4 mm con respecto
al rodillo 4. El ajuste de la llama (es decir, las condiciones de
flujo) se mantiene constante, de modo que la única variable alterada
es la posición del quemador con respecto al rodillo 3.
En algunos casos, la velocidad de la línea de
producción depende de la cantidad de calor que se desea transferir
a los troncos. Por ejemplo, compárense dos conjuntos de troncos, el
grupo A de 0,20 mm x 0,20 mm x 0,60 mm con el grupo B de 0,30 mm x
0,30 mm x 1,91 mm. El grupo B requiere más calor por tronco, y el
paso del calor a través de un cuerpo mayor requiere más tiempo para
que el calor se transfiera, de modo que el grupo B puede desplazarse
a una velocidad igual a 1/3 de la del grupo A.
Las cavidades de moldeo del rodillo 2 (figura
23G) se ilustran en las figuras 23I, 23M. Están enfrentados anillos
70 y 72 en coincidencia, de modo que cuando se miran en una vista en
planta hacia la periferia de los mismos, aparece una configuración
de "signo +", con cavidades en forma de aleta con una relación
de longitud a espesor comprendida aproximadamente entre 2 y 3, de
acuerdo con la explicación expuesta. Están situados muchos
conjuntos de anillos adosados y prensados sobre un eje, organización
que proporciona una disposición axial de filas de cavidades
periféricas (figura 23N). El tamaño de las cavidades y su
distribución se seleccionan de acuerdo con las necesidades del
sistema de sujeción particular que se está construyendo.
Típicamente, se utiliza un pequeño ángulo de arrastre, por ejemplo
de 1º para permitir que la aleta moldeada salga fácilmente de su
molde. Como se muestra en la figura 23N, están situados anillos
separadores macizos que no tienen cavidades de moldeo entre pares
de anillos 70, 72. Un primer conjunto de anillos 70, 72 está
separado del siguiente conjunto por un anillo separador, etc. En el
patrón de molde de la figura 23M, las cavidades de moldeo de pares
adyacentes están alineadas axialmente con respecto al rodillo de
moldeo.
En la figura 23O se representa un patrón típico
de desviación para los anillos de moldeo. Los pares adyacentes de
rodillos están descentrados en un 50%, como patrón útil para
permitir el acoplamiento con bucles.
De acuerdo con el concepto de esta realización,
los troncos 104 de sección transversal de "signo +" con aletas
delgadas 19, 21 cuando se forman por presión mediante el rodillo 4
de conformación, proporcionarán flujo de polímero en las
direcciones de cuatro lóbulos, fuera de los extremos de las aletas.
Para aplicaciones a pañales, por ejemplo, en las que es
frecuentemente importante la orientación del gancho en la dirección
transversal a la de avance de la máquina debido a la orientación en
la dirección de avance de la máquina del elemento de sujeción en el
proceso de formación del pañal, esta disposición puede conseguir con
el componente de bucle no tejido un acoplamiento mejor que el
conseguido por ganchos formado con un diseño de sección transversal
de perfil redondo o cuadrado. Se explicará ahora porqué la preforma
de tronco cuadrilobulada de aletas delgadas proporciona una mejor
orientación en la dirección transversal a la de avance de la
máquina.
Con referencia a las figuras 23P y 23Q, se
representa un tronco cuadrado con una cabeza circular. En la vista
lateral de la figura 23Q se muestra un bucle acoplado al gancho. El
bucle se extiende hacia arriba, perpendicularmente a la superficie
inferior de la parte en voladizo del gancho. El caso en que el bucle
está siendo sometido a tracción directamente alejándolo de la base
del gancho puede explicarse mediante vectores, como se ilustra en
la figura 23R. En este caso, la fuerza F ejercida sobre el bucle se
representa como un vector que sale de la porción exterior de la
cabeza de gancho hasta alcanzar el punto medio del tronco, bajo la
cabeza de gancho. Este vector puede considerarse como suma de un
vector A, que se extiende tangencialmente a la cabeza de gancho
donde el bucle sale de debajo de la misma alejándose del tronco, y
un vector B que se extiende perpendicularmente desde el vector A
hasta el extremo del vector F. El ángulo \Phi entre los vectores A
y F permite expresar el vector A como un vector Fcos\Phi.
Para un ángulo \Phi comprendido entre 0 y 90º,
a medida que aumenta \Phi disminuye el vector A, y por tanto es
menos probable que el bucle deslice fuera del gancho cuando se
somete a tracción.
Este caso se compara con el correspondiente a un
lóbulo de la cabeza 18 de un gancho de aleta delgada, como se
muestra en la figura 23S, que es una vista en planta. El filamento
de bucle está en el punto de extremo del tronco y está siendo
sometido a tracción directamente hacia arriba como se muestra en la
figura 23T.
En este caso, en base al análisis vectorial
ilustrado en la figura 23U, el ángulo \Phi es mayor que el ángulo
\Phi correspondiente al círculo, es decir \Phi_{fin} es mayor
que \Phi_{circle}. La razón de esto, de acuerdo con el presente
concepto, es que las puntas y los extremos cortos de un tronco de
aleta delgada se deforman en mayor grado en comparación con lo que
ocurre con la sección larga de la aleta debido a la presencia de
una mayor área expuesta a las condiciones de calentamiento. La mayor
extensión del voladizo de la cabeza de gancho se produce entonces
al final de la aleta. Esto hace que una tangente al reborde en
voladizo sea más próxima a la horizontal (en una vista en planta)
que la línea tangente de una cabeza redonda similar, y que el
comienzo de la porción más ancha de la cabeza esté muy próxima a la
superficie de extremo de la aleta delgada. En el caso de una cabeza
circular sobre un tronco, la porción más ancha de dicha cabeza (su
diámetro) está situada en el eje central de la estructura de
tronco, en vez de estar desviada como en el caso de la aleta
delgada.
El concepto descrito anteriormente se apoya en
parte en la proposición de que la punta de la aleta se calienta
localmente hacia los extremos de su perfil debido a una relación de
superficie a masa mayor con respecto a la superficie expuesta al
calor por convección o calor radiante sin contacto localizado que
llega a los márgenes laterales del tronco.
Considérese el extremo superior de las aletas
cuadrilobuladas con puntos A en el extremo de una de las aletas,
puntos B en el centro en el que se unen dos aletas, y puntos C en el
extremo de la aleta opuesta. Cuando pasan bajo la fuente de calor
sin contacto, se anticipa que los puntos A y C adquieren más calor
por unidad de volumen del polímero y se deforman con mayor
facilidad en comparación con el punto B. Durante la conformación por
presión realizada por el rodillo 4, se produce un mayor empuje de
resina (mayor deformación) en las áreas A y C en comparación con el
área central B, porque se ha transferido a la resina sintética más
calor por unidad de volumen en los puntos A y B, y
consiguientemente la resina alcanza una temperatura más alta, y en
consecuencia fluye con una viscosidad menor y con mayor facilidad
en respuesta a la presión de conformación.
Para un tronco típico de sección cuadrada que
tiene una sección transversal de 2 mm x 2 mm, la cabeza tiene
aproximadamente el doble del ancho del tronco. De este modo, el área
del espacio ocupado por un gancho individual es de 1,3 x 10^{-3}
cm^{2}, mientras que el área de la sección transversal del tronco
es de 4,1 x 10^{-4} cm^{2}. Con una disposición constructiva de
tronco de aleta delgada de la misma relación de área de 2 a 1
(longitud x base = 1,3 x 10^{-4} cm^{2}), el espesor es
aproximadamente de 0,14 mm y la longitud es aproximadamente de 0,28
mm. Para un espacio ocupado del mismo tamaño, el ángulo \Phi de
comparación entre un tronco cuadrado y un tronco de aleta delgada
es considerablemente mayor con la aleta para el mismo espacio
ocupado que para la cabeza circular o, dicho de otro modo, un gancho
de aleta delgada de iguales características de arrancamiento que una
cabeza circular ocupará un espacio inferior sobre la superficie del
bucle.
El espacio ocupado es importante para
aplicaciones tales como los pañales, porque un espacio pequeño
permite una buena penetración en una masa de bucles pequeña,
mientras que un espacio ocupado mayor tiende más a empujar sobre
los bucles y no permite que la porción curvada o parte inferior de
la cabeza de gancho entre por debajo de los bucles que están
presionados hacia abajo.
Este análisis indica adicionalmente que puede
fabricarse un gancho de aleta delgada con un espacio ocupado menor
que el de una cabeza redonda que penetrase en el bucle mejor,
obteniendo más acoplamiento, y esto puede ocurrir de tal modo que el
bucle tienda a deslizar menos que con la cabeza redonda.
La relación descrita hasta ahora muestra la
diferencia entre un círculo y una aleta cuando el gancho y el bucle
están siendo separados por tensión, es decir en sus fases de
arrancamiento que se producen en el modo de tensión, cuando se tira
del bucle con un ángulo próximo a 90º con respecto a la base del
gancho.
Las ventajas de una aleta pueden explicarse
mejor considerando la situación en la cual el gancho está sometido
simultáneamente a una componente de carga cortante. La figura 23V
representa un gancho de parte superior plana en el cual el bucle
está siendo sometido a tracción con un ángulo formado entre el
filamento de bucle y una línea horizontal imaginaria que se
extiende a través del fondo de la cabeza de gancho en el plano X, Z.
Cuando se introduce el ángulo \Pi en el análisis vectorial
anterior, puede generarse una ecuación para mostrar la relación
entre \Pi y \Phi, es decir la relación entre el ángulo que forma
el vector A con el vector B y el ángulo que forman los vectores A y
F. El vector A es el vector según el cual el bucle entra en contacto
con el gancho, y el ángulo \Pi es el ángulo formado con la
porción inferior de la cabeza del gancho. Con un ángulo \Pi = 0º,
el bucle y el gancho trabajan en un modo de esfuerzo cortante puro,
y con un ángulo \Pi = 90º, el bucle y el gancho trabajan en un
modo de tracción pura. Esto permite la generación de una ecuación,
con los vectores sumados, para mostrar un efecto de situación de
ausencia de deslizamiento, y el ángulo \Pi mínimo en relación con
el ángulo \Phi mínimo es igual al arco cuyo coseno es igual a
cos\Phi dividido por sen\Phi. A partir de esta relación se crea
un gráfico (figura 23X) que representa la relación mínima en estado
de ausencia de deslizamiento entre \Phi y \Pi, siendo \Phi el
ángulo formado por los vectores F y A y siendo el vector A la
fuerza que tiende a hacer que el bucle se salga del gancho. Dicho
gráfico muestra que para un ángulo \Phi menor o igual a 45º, el
ángulo \Pi mínimo deberá ser nulo. Un bucle deslizará a no ser
que esté en un modo de esfuerzo cortante puro para ángulo \Phi
igual o menor que 45º. Este gráfico muestra también que existe una
porción abrupta de la línea entre \Phi = 45 y \Phi = 50º. Se
constata que cualquier aumento pequeño en el ángulo \Phi para un
margen angular de 45 a 50 grados da lugar a una diferencia mucho
mayor que la requerida para un ángulo \Pi mínimo. Pequeñas mejoras
en el ángulo \Phi dan lugar a que sea menor la necesidad de
trabajar en un modo de esfuerzo cortante puro.
\newpage
Un aspecto importante del invento se refiere a
la constatación de que pequeños cambios en la configuración de la
cabeza pueden proporcionar ventajas relativamente mayores, y en
particular la ventaja importante del diseño constructivo de aleta
delgada para modos de arrancamiento. Como explicación adicional con
referencia a la figura 23Y, se representa un componente de gancho
que está siendo arrancado de un componente de bucle. En la zona
inferior del valle entre el componente de ganchos y el componente de
bucles las fuerzas actúan sustancialmente en el modo de tracción,
siendo el ángulo \Pi próximo a 90 grados, porque no está implicada
ninguna fuerza de cortadura. El gancho está siendo sometido a
tracción directamente para separarlo del bucle en la parte inferior
de la V durante el modo de arrancamiento, similarmente a lo que
ocurre para la aplicación de las fuerzas representadas en las
figuras 23P y 23T. En este caso, mientras el gancho pueda queda
retenido en el bucle, a medida que se desplaza por la V, el ángulo
\Pi comienza a disminuir.
Si un gancho en la porción horizontal del tejido
está aun acoplado con un bucle, toda la fuerza se produce en el modo
de cortadura, es decir es soportada por el tronco.
Esto muestra la importancia de tener un ángulo
\Phi grande para evitar la dependencia del ángulo \Pi. Se cree
que los diseños de aleta tendrán un ángulo \Phi mayor en
comparación con un producto estándar de cabeza redonda. Por
consiguiente, para cualquier ángulo \Pi dado, el diseño de aleta
deberá tener una probabilidad menor de deslizar en comparación con
un gancho estándar de parte superior redonda. Estos cálculos se han
realizado suponiendo la ausencia de rozamiento; el bucle se adapta
a la forma de la cabeza, de este modo la rigidez del bucle es
despreciable, el efecto de la gravedad es despreciable, y el gancho
es un cuerpo rígido.
El análisis es válido para una sola aleta plana,
y también para las aletas 19, 21 de un gancho en forma de signo +,
y para otras configuraciones que aporten capacidades de flujo o
conformación para aumentar el ángulo \Phi.
En la situación en que solamente es importante
la resistencia de arrancamiento en la dirección transversal a la de
avance de la máquina, puede utilizarse un componente de gancho
formado con aletas únicas en forma de cruz.
Las configuraciones en forma de signo + o
cuadradas permiten el acoplamiento en direcciones diferentes.
La figura 24 es una vista 3-D
(tridimensional) de un gancho tetralobulado creado con aletas 21' en
la dirección del eje X más cortas que las aletas 19' en la
dirección del eje Y para formar un gancho 10 con una capacidad de
acoplamiento con bucles mejorada en la dirección transversal a la de
avance de la máquina, porque el perfil hace que se caliente más
polímero en la dirección transversal a la de avance de la máquina y
se someta al proceso de conformación en gancho, en comparación con
el polímero de las aletas en la dirección de avance de la
máquina.
En ciertos casos, las aletas 21' pueden ser tan
cortas que sus porciones exteriores de punta no sean reconformadas
por el rodillo 4. En tal caso, las aletas en la dirección X actúan
como soportes para las aletas 19'.
La figura 25 es una vista desde arriba de un
gancho creado con aletas 21'' y 21''' descentradas, ninguna de las
cuales está en el centro de la estructura según el eje X.
En el caso de la figura 25, las aletas 19"
sobresalen en las extremidades de la estructura según el eje X más
allá de las aletas 21" en la estación de conformación en el
rodillo 4.
En la realización alternativa de la figura 25D,
las aletas en la dirección Y están situadas en los extremos de la
estructura en la dirección X.
Esta configuración forma un gancho irregular. En
ciertas condiciones, como se ilustra, la cabeza tiene extremos
bulbosos y una sección de ancho reducido entre ellos, por ejemplo en
forma de hueso o con una configuración de yoyó. Tal configuración
permite que un bucle, que pasa por el punto de mayor ancho del
gancho, se deslice hacia el centro del gancho, en el que la cabeza
es más estrecha, atrapando eficazmente tales bucles para mejorar el
acoplamiento de gancho a bucle. Del mismo modo, por supuesto, cuando
se desea el mismo efecto para la dirección de avance de la máquina,
la sección transversal del tronco deberá estar situada a 90 grados
con respecto a la ilustrada en la figura 25D.
La figura 26 es una vista lateral de un gancho
de cuatro formaciones características creado con aletas 21 según el
eje X de longitud considerable, y con resaltes 17 en la dirección Y
que son muy cortos en la dirección de avance de la máquina. Los
resaltes 17 en la dirección del eje Y sirven para soportar el gancho
durante la formación y también durante el uso. Como aspecto
importante, reducen el espacio ocupado por el gancho, permitiendo
una penetración más fácil en la masa de los bucles, por ejemplo en
materiales textiles delgados no tejidos.
La figura 27 es una vista desde arriba de un
gancho tetralobulado formado con un rodillo de conformación que
tiene un conjunto de formaciones en relieve mucho más pequeñas que
el diámetro de la cabeza, indicadas, en la forma ilustrada, como
resaltes cuadrados. La penetración de estos resaltes en la
superficie superior de la cabeza 18 durante su formación, sirve
para desplazar resina en un grado útil hasta la superficie inferior,
aunque no tanto como la superficie superior. Esto proporciona
rugosidad o rigidez a la superficie inferior y bordes de la cabeza.
Tales formaciones crean obstáculos mecánicos o "formaciones de
captura" para el deslizamiento de los bucles a lo largo de esa
superficie, y consiguientemente mejoran el acoplamiento con los
bucles.
En otras realizaciones, formas piramidales
apuntadas, depresiones redondeadas y la impresión de partículas
situadas aleatoriamente tales como las dispuestas en el papel de
lija, pueden tener un efecto similar sobre los bordes de la
superficie inferior de la cabeza.
Preferiblemente, se utilizan al menos tres de
tales deformaciones y, excepto en el caso del papel de lija
relativamente fino, preferiblemente existen menos de aproximadamente
quince deformaciones para evitar la eliminación del efecto de
"lavado".
En ciertos casos, las formaciones superficiales
del rodillo de conformación están seleccionadas para forzar la
resina desde una posición X, Y hasta otra para reforzar el voladizo
de la cabeza en algunas regiones, disminuirlo en otras, o
proporcionar puntos de fricción de los bordes para mejorar el
acoplamiento con bucles.
La forma de gancho de las figuras 28 y 28A tiene
la cabeza 28'' desplazada a un lado a lo largo del eje A alineado
con la dirección de avance de la máquina. Esta forma puede ser
creada accionando por exceso o por defecto el rodillo 4 de
conformación de la figura 23G. Los ganchos de este tipo son útiles
en aplicaciones que requieren acoplamiento unidireccional.
Es útil explicar en este momento el término
"sobrecalentamiento". En general, la operación de calentamiento
sin contacto descrita, cuando la velocidad de flujo de gas y los
puntos de salida de los orificios están ajustados, tiene un margen
establecido de capacidad de calentamiento que está controlado por la
distancia de ajuste y es independiente del polímero particular.
Utilizando la técnica de puesta apunto descrita anteriormente, el
calentamiento se ajusta fácilmente para permitir el aplanamiento de
las partes superiores y la estabilización de las formas impartidas
por el rodillo 4 de conformación frío. Ajustando las distancias del
quemador de modo que esté más próximo al rodillo 3, puede aplicarse
más calor que el mínimo requerido para el aplanamiento de las
porciones superiores. El sistema permanece dentro del margen de la
acción de aplanamiento. En ese caso, el aplanamiento es eficaz para
distribuir la resina y aplicar una forma, pero se llega a un punto
en el que se observa fácilmente que las formas emergentes no se han
solidificado aun, y además se observa una deformación
predecible.
Se constata que puede obtenerse ventaja de esta
acción secundaria de "autoconformación".
En un caso, escogiendo una resina que tenga una
temperatura de deformación por calor baja, el método es útil para
formar setas redondeadas del tipo de elemento de sujeción de
autoacoplamiento. Para el ejemplo de las figuras 29 y 29A, se
utilizó polietileno de baja densidad (LDPE) que tiene una
temperatura de deformación térmica de 45ºC (significativamente
menor que las temperaturas de deformación térmica de 85,5ºC y 95,5ºC
del polietileno de alta densidad (HDPE) y del polipropileno (PP),
respectivamente).
Con un flujo de refrigerante dado a través del
rodillo 4 de conformación frío, después de establecerse un
aplanamiento satisfactorio de las cabezas de polietileno de baja
densidad con formas emergentes solidificadas, el calentador se
acercó al rodillo 3, y se disminuyó la velocidad de la línea de
producción para aplicar calor adicional. A medida que se aumentó el
calentamiento, se observó un cambio gradual en la conformación final
del producto de cabezas aplanadas. Se llegó a un punto en el cual,
en un proceso estable, se produjeron las formas de seta redondeadas
ilustradas en las figuras 29-29A. En este caso, el
aplanamiento de las porciones superiores fue eficaz para aplanar y
distribuir el polímero fundido bulboso, y siguiendo el rodillo 4 de
conformación la masa se rebajó y se redondeó en la forma ilustrada.
Se acoplaron dos componentes de esta forma eficazmente para servir
como sistema de sujeción de autoacoplamiento como se ilustra en la
figura 29D.
De este modo, la realización de la figura 29 se
forma utilizando un tronco de preforma inicial de la configuración
del representado en la figura 23C, aunque, sin embargo, los
parámetros se controlan para formar un perfil superior redondeado.
Adicionalmente, o en combinación con las técnicas anteriores
mencionadas para la formación de puntas redondas, se ha encontrado
que puede utilizarse útilmente la selección de la resina y de un
grado adicional de fusión producido por "sobrecalentamiento" en
las operaciones de calentamiento sin contacto.
Mediante la elección de una resina de
temperatura de deformación baja, por ejemplo ciertos polietilenos, y
haciendo la construcción de la aleta muy delgada y/o sometiendo la
porción de la punta a una gran transferencia de calor por la
proximidad o intensidad de la llama, puede obtenerse una situación
en la cual se produce un flujo útil por gravedad de resina después
de pasar por el rodillo 4 de conformación. Esta situación puede
obtenerse también, por ejemplo, manteniendo el rodillo 4 de
conformación a una temperatura tal que no se solidifiquen totalmente
las porciones de punta.
Con resinas de temperatura de deformación más
alta, por ejemplo polietileno de alta densidad, una acción útil de
autounión de los bordes exteriores de la estructura de cabezas
aplanadas forma el perfil en "J" mencionado.
El proceso de formación de la preforma de tronco
llenando huecos de moldeo ciegos con polímero, no orienta el
polímero. Como se ha mencionado anteriormente, calentando este
tronco preformado se obtiene una bola de polímero fundido en la
parte superior del tronco. Después del calentamiento, la porción
superior fundida se reconforma con un rodillo de conformación liso
o configurado para formar una estructura de cabeza que se extiende
en todas las direcciones hasta un grado que depende de la altura y
masa de la porción reconformada.
En las imágenes de las figuras 29, 29A, se
escogió una resina de polietileno de baja densidad. Las porciones
de punta fueron sobrecalentadas, es decir calentadas en exceso con
respecto al calentamiento necesario para su extracción mediante una
operación de aplanamiento en frío para conservar la capacidad
residual de flujo por gravedad.
A continuación de la operación de aplanamiento
de cabezas, la cabeza de resina aplanada se une al tronco, por
tensión superficial, para formar una cabeza de seta bien
conformada.
Bajo las mismas condiciones térmicas
esencialmente, las cabezas aplanadas de nailon y polietileno de alta
densidad se pliegan paras curvar hacia abajo las puntas periféricas
de las cabezas para proporcionar un perfil en J.
La figura 32 es una vista lateral de un gancho
tetralobulado con una cabeza curva que tiene porciones en los
extremos de aleta conformadas como ganchos en forma de J. Esto se
consigue seleccionando la resina de la cual está moldeado el
elemento de tronco de preforma y estableciendo el control adecuado
del calentamiento sin contacto del extremo del tronco y el grado de
reblandecimiento de la cabeza después de la reconformación mediante
el rodillo de conformación, por ejemplo el rodillo 4 de
conformación, para permitir un grado de colapso de las porciones
periféricas de la resina a continuación de la operación de
aplanamiento de cabezas.
La cantidad de calor proporcionada antes de la
conformación determina si el polímero fluirá, mientras que, como se
ilustra por comparación de las figuras 29, 29A con las figuras 30 y
31, el tipo de resina determina la forma de la cabeza obtenida,
formando el flujo descendente del tronco una cabeza curva o unos
extremos de la cabeza plegados hacia abajo para proporcionar la
forma de J a la que se ha hecho referencia. La forma de J resultante
es beneficiosa para retener los bucles atrapados bajo la cabeza.
Las figuras 33, 33A y 33B, que son una vista en
perspectiva, una vista lateral y una vista desde arriba,
respectivamente, muestran un gancho tetralobulado en forma de
"M", denominado de este modo debido a la configuración del
tronco preformado a partir de la cual se forma, como se ilustra en
las correspondientes figuras 33C, D y E.
Con referencia en primer lugar a las figuras
17A, 17B y 17C, ese tronco preformado tiene más polímero en la
porción más exterior en la dirección de avance de la máquina,
disminuyendo la cantidad de polímero linealmente hacia el centro de
la V del tronco.
Las figuras 34C, D y E representan un elemento
de preforma de tronco en forma M similar, orientado en este caso en
la dirección transversal a la de avance de la máquina, y formado
conceptualmente por dos segmentos de tronco en forma de "media
M" (véase la matriz de moldeo correspondiente ilustrada en las
figuras 34F a 34J).
En los casos de las figuras 17 y 34, se utiliza
el principio de la aleta delgada, que tiene la mayor parte de la
resina concentrada en sus extremos longitudinales, en posición
adyacente a la superficie vertical de la formación. Dependiendo del
método de deformación, puede obtenerse un óvalo, tal como el óvalo
en la dirección de avance de la máquina de la figura 18, o la
cabeza en la dirección transversal a la de avance de la máquina de
la figura 344B ("figura 8"). Con el tronco tetralobulado en
forma de M de las figuras 33, pueden obtenerse deformaciones
similares. En el caso ilustrado en la figura 33, el calentamiento
sin contacto proporciona cuatro lóbulos de resina fundida
concentrados en la periferia (véase la figura 33F). El aplanamiento
de cabezas de esta resina puede producir entonces la cabeza 18B
representada en la figura 33B. La resina, al fundirse, encuentra
que el camino de menor resistencia está predominantemente en el
"precipicio" formado en los costados abruptos de la M, con el
resultado deseable de la formación de un gran ángulo \Phi en el
producto con cabezas aplanadas, de acuerdo con el análisis
presentado anteriormente. Si se utiliza una "condición de
sobrecalentamiento", con resinas tales como el nailon y el
polietileno de alta densidad, pueden obtenerse en las esquinas
perfiles en forma de J.
La configuración en M puede ser reconformada
útilmente para obtener una cabeza acoplable con bucle también
mediante técnicas de calentamiento con contacto, aunque
potencialmente con velocidades inferiores. De este modo, pueden
utilizarse las técnicas de rodillo caliente y ultrasónicas descritas
anteriormente con respecto a las figuras 12 y 13 para obtener
formas de cabeza que, en el caso de conformación por ultrasonidos o
de bajo nivel térmico mediante un rodillo caliente, pueden ser
definidas con mayor nitidez como sugieren las figuras 34 y 34A.
En el caso de fusión sin contacto seguida de
aplanamiento de cabezas, pueden adoptarse también medidas para
limitar el flujo de resina en retorno hacia el centro del hueco en
forma de "V", como sugieren las figuras 34 y 34A, por ejemplo
limitando el calentamiento sin contacto de modo que solamente queden
fundidas las puntas agudas de la M, mientras que las secciones
transversales más grandes por debajo de la sección en forma de cuña
se hacen mecánicamente deformables, pero sin estar fundidas. A
continuación de esto, un aplanamiento de cabezas con un rodillo muy
frío a una temperatura inferior a la temperatura de
reblandecimiento, o en algunos casos con un rodillo caliente o
incluso por encima de la temperatura de reblandecimiento,
proporciona ganchos útiles para algunas aplicaciones.
La figura 34A' ilustra el perfil de un gancho
creado por la técnica del rodillo calentado por
llama-frío, siendo las puntas de los ganchos más
gruesas atribuibles a la resina calentada sin contacto que funde y
se redondea por la acción de la tensión superficial antes de la
acción de aplanamiento de cabezas.
Con referencia a las figuras 23 y 33, la vista
tridimensional de un gancho de cuatro lóbulos en forma de M tiene
porciones marginales exteriores más grandes de la cabeza de gancho
en voladizo (figura 33A) en comparación con el gancho de las
figuras 23, 23A. Se obtiene más polímero en la porción exterior de
la aleta a partir de un tronco que tiene más polímero en la porción
exterior de las aletas, y la distribución de polímero y su
proximidad a la fuente de calor disminuye hacia el centro del tronco
como se ilustra en la figura 33C.
De acuerdo con este aspecto del invento, el
hecho de que se extiendan la mayoría de las cabezas de gancho a
través del tronco es beneficioso para formar un acodamiento para un
mejor acoplamiento, para obtener una retención mejorada de los
bucles bajo el gancho. Se requiere entonces una distancia mayor para
que el bucle deslice fuera del gancho cuando está en la parte
superior del tronco. Cuando está en el extremo del tronco bajo la
cabeza, se requiere una distancia mayor para que el bucle se
desplace a través de la cabeza del tronco antes de desacoplarse, y
consiguientemente el bucle será retenido mejor.
La figura 34B es una vista desde arriba de la
figura 34A, que muestra la cabeza del gancho formada en la dirección
transversal a la de avance de la máquina e ilustra que la masa del
polímero ha sido empujada ciertamente hacia un lado.
En las figuras 34A y 34B, el ángulo \Phi es
aproximadamente de 90 grados, que es grande en este caso debido a
la gran cantidad de polímero apartada. El bucle a lo largo de la
base bajo el gancho, por la parte del tronco, está aproximadamente
en la porción más ancha del gancho. Por consiguiente, el ángulo
\Phi será muy próximo a 90 grados y la tendencia del bucle a
salirse será muy baja.
En la figura 34G, el anillo de matriz
representado está cortado con un ángulo de 30 grados, de modo que
cuando uno de los anillos de estas figuras se desplaza bruscamente
y se colocan juntos dos de ellos, forman los dos anillos centrales
del molde de la figura 34F. Los anillos conjuntamente forman un pico
(figura 34G). En la figura 34F están dispuestos dos anillos 40, 46
separadores exteriores, que forman la porción inicial y final del
perfil en M.
En la figura 34F, los cuatro anillos diferentes
están indicados por 40, 42, 44 y 46, estando girado el anillo 42 180
grados y siendo por lo demás idéntico al anillo 44.
La figura 35 representa otra alternativa del
gancho en forma de M, en el que está situado un pequeño bloque
rectangular entre las dos mitades de la M. Este diseño proporciona
un gancho de mayores dimensiones con direccionalidad transversal.
Con referencia a la figura 35, la estructura ilustrada permite la
exclusión de un mayor volumen de polímero entre los dos ganchos.
Cuando esta formación de preforma es aplanada, incluso se expulsa
más resina hacia los lados.
La figura 36 comprende uno de los lados del
diseño de gancho en forma de M. Puede utilizarse colocando la mitad
de los anillos orientados en la dirección transversal a la de avance
de la máquina hacia la izquierda, y la mitad de los anillos
orientados en la dirección de avance de la máquina hacia la derecha.
Esto permite el calentamiento y aplanamiento de cabeza de un tronco
para formar un gancho que se curva en una dirección
transversalmente. Las ventajas de este gancho en comparación con el
gancho en M son un menor espacio ocupado y que permite una mejo
penetración en la masa de bucles, teniendo aun formaciones en la
dirección transversal a la de avance de la máquina.
La estructura ilustrada en la figura
37-37B se forma nuevamente en su totalidad mediante
acciones en la dirección de avance de la máquina para presentar
propiedades importantes de resistencia al arrancamiento en la
dirección transversal a la de avance de la máquina.
En esta realización, una aleta monolítica tiene
un perfil de paralelogramo en sección transversal como se ilustra
en la figura 37E, con sus lados mayores formando un ángulo de 45
grados con la dirección de avance de la máquina y con sus
superficies de extremo cortas alineadas con la dirección de avance
de la máquina.
En consecuencia, los dos ángulos más pequeños
opuestos formados en las esquinas del tronco son solamente de 45
grados, creándose una región localizada de la punta del tronco que
tiene una relación muy alta entre superficie expuesta y masa.
Cuando se expone a calentamiento sin contacto, y en particular a los
gases calientes de un calentador de llama muy próximo, estas
esquinas se funden preferentemente, para deformarse fácilmente
mediante la acción de aplanamiento de cabezas, y ciertamente,
cuando se desea, puede aplicarse sobrecalentamiento de tal modo
que puedan formarse los resaltes deseables en forma de J como
consecuencia del flujo mencionado con respecto a las figuras 30 y
31. Tales formaciones de gancho tienen una componente de orientación
importante en la dirección transversal a la de avance de la
máquina.
Por otra parte, el otro conjunto de esquinas
correspondientes a un ángulo mayor facilitan la transferencia de
una gran masa de resina en la extremidad en la dirección transversal
a la de avance de la máquina, disponible para ser aplanada para
formar una estructura de disco de acoplamiento fuerte con bucles que
tiene un voladizo sustancial más allá de la superficie vertical del
tronco, formando un gran ángulo \Phi. De este modo, ambos
vértices del paralelogramo pueden contribuir de una manera
significativa, pero diferente, a la función de acoplamiento con
bucles.
Con referencia a las figuras 37F y G, el anillo
MR de rodillo para formar la preforma de tronco de la figura 37C se
forma simplemente creando un paso angular a través de todo el
espesor de la placa metálica que forma el rodillo de moldeo,
teniendo dicho paso el extremo de perfil transversal requerido,
determinando así el espesor de la placa de moldeo la dimensión
estrecha de grosor de la aleta delgada.
El patrón del elemento de sujeción macho
alternativo de la figura 37H se consigue orientando los
paralelogramos de filas adyacentes de resaltes moldeados en
orientaciones opuestas. Esto se hace invirtiendo simplemente los
anillos de matriz de moldeo adyacentes, con un anillo separador
macizo (SR) enfrentado entre cada dos anillos de moldeo adyacentes.
Las bandas del componente de sujeción de la figura 37H que
corresponden a los anillos de moldeo indicados por I e I_{R} y
las bandas que corresponden a los anillos separadores, están
indicadas por II (indicando "I" una orientación de un rodillo
de moldeo, e indicando "I_{R}" la orientación inversa).
Aun cuando una realización del diseño
constructivo de paralelogramos puede tener troncos de caras rectas
como se sugiere en las figuras 37-37E, otro diseño
constructivo ventajoso, especialmente para aletas relativamente
altas para proporcionar resistencia de columna, tiene una porción de
pedestal del perfil engrosada. Esto se comprende fácilmente
observando la cavidad de moldeo representada en la figura 37G, de
longitud L_{1}, con una región ensanchada de longitud L_{P} que
se ilustra en los dos lados largos.
Esta forma es de fabricación simple. El
paralelogramo que se ve en la vista en planta de la figura 37F se
refiere a la estructura de aleta y su cavidad de moldeo como se
expone a continuación. Los paralelogramos 430 y 438 corresponden a
la transición de definición de banda fina para la eliminación de
tensiones en la base. Los paralelogramos 432, 436 dirigidos hacia
adentro siguientes representan los apoyos de refuerzo del pedestal
de base de la aleta delgada, y el paralelogramo central 434
representa la altura principal de la aleta delgada, que se extiende
hasta la punta.
Todas estas porciones de cavidad que aparecen
como paralelogramos en la figura 37F se extienden formando un ángulo
de 45 grados con la dirección de avance de la máquina del rodillo de
moldeo.
En una realización preferida, con una altura
total L_{1} de 0,13 mm, la altura B del pedestal puede ser de
0,51 mm, para proporcionar una resistencia de columna aumentada para
la operación de aplanamiento de cabezas, y también para permitir
que el molde deje holgura para la extracción de la estructura de
aletas completa del molde giratorio mediante el procedimiento usual
de hacerla girar cerca del rodillo recortador 5. El espesor de la
placa del rodillo de moldeo puede ser, por ejemplo, de 0,25 mm, lo
que da lugar a una longitud diagonal de punta a punta para la aleta
del 0,51 mm, una longitud a lo largo de cada costado de 0,36 mm, un
espesor t medido perpendicularmente a los lados largos de 0,13 mm,
y un espesor t_{p} de perfil de extremo de 0,18 mm.
Tomando la longitud de la aleta como longitud
total de un lado con un valor de 0,36 mm y un espesor t medido
perpendicularmente a ese lado de 0,13 mm, la relación de longitud a
espesor de esta aleta es de 2,8.
Con respecto a los extremos apuntados de la
aleta, el aplanamiento superior de estas regiones puede dar lugar a
un arco de radio relativamente pequeño y de extensión considerable,
con un ángulo \Phi resultante que se aproxima 90 grados.
Se anticipa, cuando un bucle se acopla en ese
punto, que el bucle será propenso a pasar por debajo de los lados
alejándose de la punta, puesto que no montará a lo largo del tronco
directamente opuesto, sino más bien sobre un tronco inclinado según
un ángulo determinado con respecto al extremo del gancho.
Se obtiene un sentido de la capacidad de
acoplamiento con bucles de las realizaciones de las figuras
37-37G observando las vistas diagramáticas en
perspectiva de las figuras 37I y J, tomadas desde diferentes puntos
de vista.
Otra ventaja de ese gancho es similar a la del
gancho de aleta fina de cuatro lóbulos de la figura 23, por cuanto
un espacio de ocupación del mismo tamaño que el de los ganchos
fabricados actualmente da lugar a un ángulo \Phi más grande en el
extremo estrecho completo de la aleta. Si un bucle está acoplado
sobre ese extremo, se cree que el ángulo \Phi será mayor en
comparación con el de los productos de cabeza plana estándar que
tienen un tronco cuadrado.
Como se ha indicado, las ventajas de utilizar
calentamiento por convección mediante una llama de gas y la
conformación con un rodillo frío son considerables.
El proceso permite que el polímero se funda y
que las configuraciones geométricas de la formación restante y el
aplanamiento de cabezas dejen de determinar la dirección del flujo
de polímero.
El rodillo frío es ventajoso porque solidifica
rápidamente el polímero. Esto permite grandes velocidades de la
línea de producción y una fabricación relativamente económica de
ganchos para aplicaciones de gran volumen.
Otra solución de calentamiento sin contacto es
la utilización de un bloque de calentamiento radiante porque el
calor del metal, mediante radiación combinada con convección,
calienta las caras laterales de los troncos.
Como se ha mencionado, otro modo de formar
ganchos similares es la aplicación del método ultrasónico con el
cual se utilizan vibraciones para calentamiento localizado, y la
deformación está determinada por las superficies de la bocina
ultrasónica o la superficie de apoyo.
Una ventaja posible es la obtención de formas de
cabeza deseadas. Como consecuencia de un calentamiento más
localizado, se evitan los efectos de la tensión superficial y no se
requiere por tanto una relación de aleta tan grande. Puede ser
también beneficioso para proporcionar más curvatura a las cabezas y
para fabricar una cabeza de menor espesor para una penetración de
bucles mejorada, pero con el inconveniente de una menor velocidad de
la línea de producción.
Otro método utilizado es el método de hilo
caliente, que sería un método de calentamiento por contacto. Cuando
los troncos pasan y tocan el hilo metálico, podrían ser conformados
entonces mediante un rodillo o garganta de conformación. Esto serían
los principales métodos de aplanamiento de cabezas.
Resultarán evidentes otras características
específicas y ventajas por la siguiente descripción de las
realizaciones preferidas, los dibujos y las reivindicaciones.
Otro aspecto del invento es un material textil
compuesto, y la fabricación de tal material, en el cual los troncos
han sido moldeados directamente de acuerdo, por ejemplo, con las
enseñanzas de la solicitud de patente de EE.UU. número de serie
09/808,395 presentada el 14 de marzo de 2001, utilizándose a
continuación una llama de chorros de gas en combustión o los
productos de combustión que fluyen de la llama, para reblandecer
rápidamente los extremos de los troncos, acoplándose
subsiguientemente una superficie de prensa enfriada, tal como una
barra de conformación o un rodillo de conformación enfriado, como se
ha descrito en la presente memoria. Las numerosas características
específicas del diseño del tronco y las condiciones para formar el
miembro de sujeción macho en la forma en que se han presentado en
esta memoria son aplicables la fabricación de tales materiales
compuestos.
Se han descrito varias realizaciones del
invento. No obstante, se entenderá que pueden introducirse diversas
modificaciones sin apartarse del ámbito del invento.
Consiguientemente, otras realizaciones quedan comprendidas en el
ámbito cubierto por las siguientes reivindicaciones.
Claims (8)
1. Un producto de preforma de elemento de
sujeción de gancho para la formación subsiguiente de un producto de
elemento de sujeción de ganchos de acoplamiento a bucles, cuyo
producto de preforma comprende: una lámina base (12) que tiene una
superficie (13) de resina termoplástica; y una pluralidad de
formaciones (104;200) de tronco formadas integralmente con la
superficie para sobresalir de ella, incluyendo cada una de las
formaciones de tronco una primera porción (202) que corta a la
superficie, y una segunda porción (204) que se extiende desde la
primea porción hasta un extremo distal para definir una altura de la
formación de tronco con relación a la superficie;
caracterizado porque se produce una intersección de la
segunda y primera porciones a una distancia de la superficie al
menos igual a la mitad de la altura de la formación (104;200) de
tronco, definiendo la intersección una transición discreta en la
estructura de la formación de tronco, y porque la segunda porción
(204) es más susceptible a la energía de deformación que la primera
porción (202).
2. Un producto de preforma de elemento de
sujeción de gancho de acuerdo con la reivindicación 1ª, en el que un
área de cualquier sección transversal de la segunda porción (204)
tomada paralelamente a la superficie es menor que un área de
cualquier sección transversal de la primera porción (202) tomada
paralelamente a la superficie.
3. Un producto de preforma de elemento de
sujeción de gancho de acuerdo con la reivindicación 2ª, en el que el
área de una sección transversal tomada paralelamente a la superficie
y cerca del extremo distal de la segunda porción (204) es menor que
la mitad del área de cualquier sección transversal de la primera
porción (202) tomada paralelamente a la superficie.
4. Un producto de preforma de elemento de
sujeción de gancho de acuerdo con la reivindicación 3ª, en el que el
área de una sección transversal tomada paralelamente a la superficie
y cerca del extremo distal de la segunda porción (204) es menor que
el 25% del área de cualquier sección transversal de la primera
porción (202) tomada paralelamente a la superficie.
5. Un producto de preforma de elemento de
sujeción de gancho de acuerdo con la reivindicación 1ª,
caracterizado porque las formaciones de troncos en una vista
lateral recuerdan a una letra "M".
6. Un producto de preforma de elemento de
sujeción de gancho de acuerdo con la reivindicación 1ª,
caracterizado porque las formaciones (104;200) de tronco
tienen una sección transversal circular.
7. Un producto de preforma de elemento de
sujeción de gancho de acuerdo con la reivindicación 1ª,
caracterizado porque las primeras porciones (202) de troncos
tiene una sección transversal circular.
8. Un producto de preforma de elemento de
sujeción de gancho de acuerdo con la reivindicación 1ª,
caracterizado porque las segundas porciones (204) son de
sección transversal circular.
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