ES2343949T3 - Elementos para estampar en relieve y aplicacion de adhesivo. - Google Patents
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Abstract
Un elemento con diseño para usar en un proceso de estampado en relieve y de aplicación de adhesivo, teniendo dicho elemento con diseño cuya superficie comprende un material, un diseño dispuesto sobre el mismo, comprendiendo dicho material un polímero y caracterizado por que dicho material tiene una dureza Shore A superior a 70, y tiene una energía de superficie crítica inferior a 30 x 10-3 N/m (30 dinas/cm).
Description
Elementos para estampar en relieve y aplicación
de adhesivo.
La presente invención se refiere a elementos con
diseño, procesos para usar elementos con diseño y mejoras en
elementos con diseño adecuados para estampado en relieve y para
aplicar un adhesivo a una hoja de material de ban-
da.
da.
Materiales tridimensionales en forma de láminas
que incluyen una capa fina de adhesivo sensible a la presión y
protegido frente a un contacto superficial accidental, así como los
métodos y sistemas para fabricarlos, han sido desarrollados y se
describen en detalle en las patentes de atribución común,
US-5.662.758, concedida a Hamilton y col. y
titulada "Composite Material Releasably Sealable to a Target
Surface When Pressed Thereagainst and Method of Making",
US-5.871.607, concedida a Hamilton y col., y
titulada "Material Having A Substance Protected by Deformable
Standoffs and Method of Making", US-5.965.235,
concedida a McGuire y col. y titulada
"Three-Dimensional,
Nesting-Resistant Sheet Materials and Method and
Apparatus for Making Same", y US-6.194.062,
concedida a Hamilton y col. y titulada "Improved Storage Wrap
Materials" y US-6.193.918 concedida a McGuire y
col. y titulada "High Speed Embossing and Adhesive Printing
Process and Apparatus". El documento Rattes describe el
preámbulo de las reivindicaciones 1 y 6.
Aunque los procesos y equipos para fabricar
estos materiales recubiertos con adhesivo y sensibles a la presión
descritos en estas patentes son adecuados para la fabricación, la
naturaleza de los procesos y equipos puede ser sensible a los
materiales usados en los diferentes componentes de la máquina. Dicho
de otro modo, los componentes individuales de los procesos pueden
causar problemas en la producción de materiales recubiertos con
adhesivos y sensibles a la presión. Un ejemplo de esto son los
rodillos de estampado usados en los procesos del estado de la
técnica. Estos son de forma típica rodillos de acero grabado
recubiertos con un recubrimiento de separación fino (de forma
típica menos de 0,051 mm [2 milésimas de una pulgada]). Estos
recubrimientos son necesarios en rodillos de acero para facilitar
la separación del adhesivo. Mientras que estos rodillos del estado
de la técnica son adecuado para usar en los procesos del estado de
la técnica, dichos rodillos son menos que ideales. Con el
funcionamiento, los recubrimientos sobre los rodillos están sujetos
a desconchado, raspado de láminas y desgaste abrasivo, resultando
en vidas útiles típicas para los recubrimientos de menos de 50
horas. Como resultado de este deterioro del recubrimiento del
rodillo, los rodillos causan problemas de calidad y/o de períodos
de inactividad debido a desgarramientos en la banda o a
microcavidades en los materiales recubiertos con adhesivo. Las
microcavidades se forman o bien debido a una arista afilada que
produce abrasión o bien al pinzamiento de una arista desgastada
entre el primer rodillo y el segundo. Las microcavidades reducen
las propiedades de barrera de la película y las microcavidades de
mayor tamaño pueden resultar en escape de fluido. Este desgaste
prematuro del recubrimiento del rodillo debe corregirse mediante un
reemplazamiento más frecuente de los rodillos en la línea de
producción.
Reemplazar los rodillos también es difícil. Las
altas temperaturas que se alcanzan en el proceso de recubrimiento
de los rodillos pueden dar lugar a recubrimientos con baja
reproducibilidad haciendo difícil hacer ajustes en los rodillos
nuevos. Además, los rodillos nuevos se fabrican de forma típica
mediante un proceso de grabado con fresadora que requiere mucho
tiempo y es caro.
Todos estos factores resultan en una reducción
significativa de la fiabilidad y de la eficacia operativa de los
procesos y sistemas, y la fiabilidad y eficacia de tales procesos y
sistemas es un factor importante desde el punto de vista económico
en la producción de dichos materiales a escala comercial.
Por tanto, sería deseable proporcionar un
elemento con diseño que tenga mayor durabilidad, y que, como
resultado, minimice o elimine los desgarramientos de banda y la
aparición de microcavidades, y que tenga una buena
reproducibilidad.
Según un primer aspecto de la presente
invención, se proporciona un elemento con diseño para usar en un
proceso de aplicación de estampado en relieve y de aplicación de
adhesivo. La superficie del elemento con diseño comprende un
material que tiene un diseño dispuesto encima del mismo, en el que
el material comprende un polímero y tiene una dureza Shore A
superior a aproximadamente 70, y tiene una energía de superficie
crítica inferior a aproximadamente 30 x 10^{-3} N/m (30
dinas/cm).
Según un segundo aspecto de la presente
invención, se proporciona un método para aplicar estampado en
relieve y adhesivo sobre un sustrato. El método comprende las
etapas de:
- (a)
- proporcionar un primer rodillo de estampado cuya superficie comprende un material que tiene un primer diseño de estampado en relieve dispuesto sobre el mismo, en donde el primer rodillo de estampado está engranado con un segundo rodillo de estampado, teniendo el segundo rodillo de estampado un segundo diseño de estampado en relieve dispuesto sobre el mismo, siendo complementarios el primer diseño de estampado en relieve y el segundo diseño de estampado en relieve, en donde el material del primer rodillo de estampado en relieve comprende un polímero y tiene una dureza Shore A superior a aproximadamente 70, y tiene una energía de superficie crítica inferior a aproximadamente 30 x 10^{-3} N/m (30 dinas/cm).
- (b)
- aplicar el adhesivo al primer rodillo de estampado; y
- (c)
- pasar un sustrato de material en forma de lámina entre el primer y segundo rodillo de estampado para estampar de forma simultánea el sustrato conformando con ello un diseño de cavidades y resaltes y aplicando el adhesivo al sustrato, de forma que el adhesivo forma un diseño adhesivo en las cavidades entre los resaltes.
\vskip1.000000\baselineskip
Según un tercer aspecto de la presente
invención, se proporciona un método diseñado para aplicar estampado
en relieve y adhesivo sobre un sustrato. El método comprende las
etapas de:
- (a)
- proporcionar un primer rodillo de estampado cuya superficie comprende un material que tiene un primer diseño de estampado en relieve dispuesto sobre el mismo, en donde el primer rodillo de estampado está engranado con un segundo rodillo de estampado, teniendo el segundo rodillo de estampado un segundo diseño de estampado en relieve dispuesto sobre el mismo, siendo complementarios el primer diseño de estampado en relieve y el segundo diseño de estampado en relieve, en donde el material comprende un polímero y tiene una dureza Shore A superior a aproximadamente 70, y tiene una energía de superficie crítica inferior a aproximadamente 30 x 10^{-3} N/m (30 dinas/cm).
- (b)
- aplicar un adhesivo al primer rodillo de estampado;
- (c)
- poner en contacto un sustrato de material en forma de lámina con el primer rodillo de estampado tras la etapa (b), de modo que el adhesivo forma un diseño adhesivo sobre el sustrato de material en forma de lámina en correspondencia con el primer diseño de estampado en relieve del primer rodillo de estampado; y,
- (d)
- pasar el sustrato de material en forma de lámina entre el primer rodillo de estampado y el segundo rodillo de estampado de modo que el primer rodillo de estampado y el segundo rodillo de estampado estampan el sustrato con el diseño de estampado en relieve complementario formando con ello un diseño de cavidades y resaltes de forma que el diseño adhesivo se encuentra en las cavidades entre los resaltes.
\vskip1.000000\baselineskip
Los porcentajes, cocientes y proporciones se
expresan en peso y las temperaturas en grados Celsius (ºC), salvo
que se indique lo contrario. Todas las medidas se expresan en
unidades SI, salvo que se indique lo contrario.
Aunque la memoria descriptiva concluye con
reivindicaciones que describen de forma particular y reivindican de
forma específica la presente invención, se cree que la presente
invención será mejor comprendida a la vista de la siguiente
descripción de realizaciones preferidas junto con los dibujos que la
acompañan, en donde un mismo número de referencia identifica un
elemento idéntico y en donde:
La Fig. 1 es una ilustración esquemática de un
proceso sencillo de estampado en relieve y aplicación de adhesivo
así como del sistema utilizado;
la Fig. 2 es una ilustración esquemática de un
proceso y sistema de estampado en relieve y aplicación de adhesivo
según la presente invención;
la Fig. 3 es una vista parcial aumentada del
sistema de la región 3 de la Fig. 2 que ilustra la etapa de
estampado en acoplamiento y aplicación de adhesivo entre los
rodillos de estampado en relieve;
la Fig. 4 es una ilustración esquemática de un
proceso y sistema de estampado en relieve y aplicación de adhesivo
según el tercer aspecto de la presente invención;
la Fig. 5 es una vista parcial aumentada del
sistema de la región 5 de la Fig. 4 que ilustra la etapa de
estampado en relieve en acoplamiento entre los rodillos de
estampado.
Los elementos con diseño de la presente
invención pueden usarse en una variedad de procesos de estampado en
relieve, especialmente estampado en relieve a alta velocidad. Los
procesos, sistemas y métodos descritos en
US-5.662.758; US-5.871.607;
US-5.965.235; US-6.254.965;
US-6.194.062; y US-6.193.918 son
ilustrativos de sistemas de procesos de estampado en relieve para
los que el elemento con diseño de la presente invención es
adecuado.
En una realización de la presente invención, el
elemento se selecciona del grupo que consiste en un rodillo y en
una cinta continua. La cinta se usaría junto con vacío para producir
estampado en relieve sobre cada sustrato. Otra alternativa sería el
uso de una cinta y de un rodillo, cada uno con un diseño
complementario para producir estampado en relieve sobre un
sustrato. Ejemplos ilustrativos, pero no limitativos, de procesos
de estampado en relieve usando una cinta continua puede encontrarse
en las patentes US-5.965.235,
US-6.254.965, US-6.194.062.
Ejemplos igualmente ilustrativos, pero asimismo no limitativos, de
un proceso de estampado en relieve usando un rodillo de estampado
pueden encontrarse en US-6.193.918.
En una realización de la presente invención el
elemento con diseño es un rodillo con diseño y el material rodea un
cuerpo curvo de un núcleo cilíndrico. Es decir, el material es la
capa exterior o superficial de un rodillo con diseño. El núcleo
cilíndrico se selecciona de forma típica de metal, cerámica,
polímero, material compuesto o similares. En una realización
alternativa, el elemento con diseño es un rodillo con diseño que
comprende un núcleo de metal cuyo cuerpo curvo está rodeado de
material. El uso opcional de este rodillo con diseño en doble capa
proporciona ventajas adicionales. Especialmente, cuando el material
llega al final de su vida útil puede retirarse del cilindro,
añadirse nuevo material y entonces se añade el diseño.
En otra realización alternativa de la presente
invención el rodillo con diseño comprende sólo el material. Es
decir, el rodillo con diseño se fabrica sólo del material, por
ejemplo, moldeando el rodillo en un molde de estampación. Sin
embargo, rodillos con diseño que comprenden sólo material no están
limitados solo a aquellos que pueden producirse mediante el uso de
moldes.
El material de la presente invención comprende
un polímero. El material tiene una dureza Shore A superior a
aproximadamente 70, preferiblemente superior a aproximadamente 80.
El proceso para determinar la dureza Shore A se describe más abajo.
Además, el material de la presente invención tiene una energía de
superficie crítica inferior a aproximadamente 30 x 10^{-3} N/m
(30 dinas/cm) preferiblemente inferior a aproximadamente 24 x
10^{-3} N/m (24 dinas/cm). El proceso para determinar la energía
de superficie crítica se describe también más abajo.
En una realización alternativa de la presente
invención el material tiene una pérdida de peso por abrasión Taber,
como se explica posteriormente en detalle, de preferiblemente
inferior a aproximadamente 300 mg, más preferiblemente inferior a
aproximadamente 200 mg.
El material puede tener una rugosidad de
superficie, Ra, como se explica más abajo en detalle, inferior a
aproximadamente 0,8 micrómetros (30 micropulgadas), más
preferiblemente inferior a aproximadamente 0,4 micrómetros (15
micropulgadas).
El material puede tener una resistencia al
desprendimiento, como se explica más abajo en detalle, inferior a
aproximadamente 197 g/cm (500 g/pulg.), más preferiblemente inferior
a aproximadamente 98 g/cm (250 g/pulg.), aún más preferiblemente
inferior a aproximadamente 59 g/cm (150 g/pulg.).
En una realización de la presente invención el
material comprende un polímero. El polímero puede ser un polímero
termoestable o un polímero termoplástico. Polímeros ilustrativos
adecuados se seleccionan del grupo que consiste en siliconas,
fluoropolímeros, poliuretano, cauchos de nitrilo, caucho de
isopreno, elastómero termoplástico, caucho de
etileno-propileno (EP), caucho de
estireno-butadieno (SBR), monómero de
etileno-propileno-dieno (EPDM),
epóxidos, policloropreno y mezclas de los mismos. En una realización
de la presente invención, los polímeros son copolímeros que
contienen silicona y/o flúor. Por ejemplo, los polímeros indicados
previamente, es decir, siliconas, fluoropolímeros, polietileno
clorosulfonado, poliuretano, cauchos de nitrilo, caucho de
isopreno, elastómeros termoplásticos, caucho de
etileno-propileno (EP), caucho de
estireno-butadieno (SBR), monómero de
etileno-propileno-dieno (EPDM),
epóxidos, policloropreno y mezclas de los mismos, contienen unidades
de copolímero que contienen silicona y/o flúor. Ejemplos de este
tipo son copolímeros de flúor tales como copolímero de
hexafluoropropileno-fluoruro de vinilideno
(HFP/VDF), copolímero de etileno-propileno fluorado
(FEP), copolímero de etileno-clorotrifluoroetileno
(ECTFE), copolímero de
perfluoroalquilo-tetrafluoroetileno (PFA),
copolímeros de uretano-flúor; copolímeros de
silicona incluyendo fluorosiliconas; y copolímeros de
uretano-silicona. Polímeros y copolímeros
especialmente adecuados incluyen, aunque no de forma limitativa,
polímeros y copolímeros fluorados, copolímeros de fluoruro de
uretano, polímeros y copolímeros de silicona, poliuretanos
modificados, incluyendo aquellos con silicona en la cadena principal
(copolímeros de silicona-uretano) o grupos
terminales modificadores de superficie de silicona, y similares.
Combinaciones de estos polímeros y copolímeros especialmente
adecuados están también dentro del alcance de la presente
invención.
Polímeros adecuados adicionales pueden
encontrarse en US-5.235.003;
US-5.428.123; US-5.589.563; y
US-
5.756.632.
5.756.632.
En una realización de la presente invención el
material está formado completamente de un polímero.
En una realización de la presente invención el
material puede también comprender ingredientes opcionales, tales
como un material reductor de la energía de superficie crítica. De
forma típica, un material reductor de la energía de superficie
crítica está incluido en el material para reducir la energía de
superficie crítica del material hasta el valor de energía de
superficie crítica necesario inferior a aproximadamente 30 x
10^{-3} N/m (30 dinas/cm). Por ejemplo, cuando el material es un
polímero que tiene una energía de superficie crítica superior a
aproximadamente 30 x 10^{-3} N/m (30 dinas/cm) es necesario
incorporar después un material reductor de la energía de superficie
crítica para reducir la energía de superficie crítica de la mezcla
resultante a menos de aproximadamente 30 x 10^{-3} N/m (30
dinas/cm). El material reductor de la energía de superficie crítica
puede mezclarse con el material o aplicarse externamente usando un
cepillo, un rodillo, un pulverizador o similares. Sin embargo,
también está dentro del alcance de la presente invención incorporar
material reductor de la energía de superficie crítica al material
que tiene la energía de superficie crítica inferior a
aproximadamente 30 x 10^{-3} N/m (30 dinas/cm) incluso antes de
incorporar el material reductor de la energía de superficie
crítica. Materiales reductores de la energía de superficie crítica
incluyen, sin limitarse a ello, aceites, ceras, gomas, resinas, o
partículas que contienen silicona y/o flúor y combinaciones de los
mismos. Son especialmente ventajosos aceites de silicona basados en
polidimetilsiloxano. Estos materiales reductores de la energía de
superficie se incorporan al material en una cantidad suficiente para
reducir la energía de superficie crítica del material hasta el
nivel deseado.
La superficie del material puede también
modificarse para reducir la energía de superficie crítica, por
ejemplo, mediante recubrimiento con plasma de flúor.
El material de la presente invención también
puede incluir otros ingredientes opcionales tales como carga,
antioxidantes, estabilizantes, tensioactivos, y similares.
En una realización de la presente invención el
elemento con diseño preferiblemente tiene la mejor combinación de
características de adhesión y separación, tal y como se requeriría
para un proceso de aplicación de diseño y de adhesivo. Además, las
características del elemento con diseño pueden optimizarse con
respecto al adhesivo y/o sustrato particular usado en un
determinado proceso de estampado en relieve y proceso de
adhesión.
En una realización alternativa de la presente
invención el elemento con diseño se enfría internamente hasta una
temperatura que sirva para la separación del material con diseño del
sustrato recubierto con adhesivo desde el elemento con diseño. Esta
temperatura dependería de varios factores, incluyendo, aunque no de
forma limitativa, el material de sustrato, la velocidad de la
linea, el adhesivo seleccionado, el material, etc. De forma
alternativa, estos resultados podrían alcanzarse calentando el
elemento con diseño de forma que el adhesivo se separe del elemento
tanto de un modo cohesivo como adhesivo y después enfriando
selectivamente el sustrato recubierto de adhesivo estampado en
relieve tras retirarlo del elemento con diseño. El experto en la
técnica sabe que los sistemas de calentamiento incluyen radiación,
conducción, convección y combinaciones de los mismos.
Los elementos con diseño de la presente
invención tienen un diseño dispuesto sobre los mismos. El diseño
dispuesto sobre el material puede ser cualquier diseño adecuado que
sea adecuado para aplicación de adhesivo en un sustrato con un
diseño, o estampado en relieve de un sustrato o ambos. De forma
típica, el diseño es una superficie continuamente elevada sobre el
material. En una realización de la presente invención el diseño es
adecuado tanto para aplicación de adhesivo a un sustrato como para
estampado en relieve de un sustrato. Puede usarse cualquier diseño
adecuado, tales como los creados usando un algoritmo descrito más
detalladamente en US-09/288.736, titulada "Method
of Seaming and Expanding Amorphous Patterns", presentada el 9 de
abril de 1999 (P&G Case 7492). Otros diseños adecuados,
especialmente diseños de estampado en relieve, pueden encontrarse en
las patentes US-5.662.758;
US-5.871.607; US-5.965.235;
US-6.194.062 y US-6.193.918.
Los elementos con diseño de la presente
invención pueden realizarse de cualquier forma adecuada.
Especialmente, el material puede ser, por ejemplo, colado,
moldeado, pulverizado sobre un núcleo y posteriormente
polimerizado/curado o puede aplicarse un recubrimiento fácilmente
separable. Una vez que se han conformado los elementos, el diseño
puede aplicarse sobre el material de cualquier forma adecuada. Por
ejemplo, el diseño puede ponerse en el material mediante
mecanizado, grabado con láser, mordedura y similares.
No hay nada en esta memoria descriptiva que deba
realizarse de un modo determinado que limite los elementos con
diseño del primer aspecto de la presente invención para usar
únicamente en los procesos del segundo o tercer aspectos de la
presente invención, que se explican en detalle más adelante. Los
elementos estampados de la presente invención son adecuados para
usar en cualquier proceso de aplicación de adhesivo o proceso de
estampado en relieve y aplicación de adhesivo.
Un proceso de estampado en relieve y de
aplicación de adhesivo alternativo de dichas características se
muestra en la Fig. 1. En la estación 10, una banda de material 20
en forma de lámina se pasa entre el primer y segundo rodillos 30,
40 de estampado que tienen diseños de estampado en relieve
complementarios o coincidentes, a una velocidad lineal tangencial
para formar un diseño estampado en relieve sobre una banda de
material 20 en forma de lámina. La banda estampada 50 se mantiene
en el primer rodillo 30 de estampado. En la estación 60, se aplica
adhesivo 70 a las cavidades de la banda estampada 50. El adhesivo 70
se aplica mediante un rodillo 80 de aplicación de adhesivo con
diseño que tiene un diseño complementario al del diseño estampado en
relieve de la banda estampada 50 establecida según el primer
rodillo 30 de estampado. El rodillo 80 de aplicación de adhesivo
con diseño comprende un material con una dureza Shore A superior a
aproximadamente 70, y tiene una energía de superficie crítica
inferior a aproximadamente 30 x 10^{-3} N/m (30 dinas/cm). La
banda estampada y recubierta de adhesivo del material 90 en forma
de lámina se retira posteriormente de entre el primer rodillo 80
adhesivo con diseño y el primer rodillo 30 de estampado.
El rodillo 80 de aplicación de adhesivo con
diseño se recubre con adhesivo, preferiblemente a partir de una
pila multirodillo 100 de recubrimiento de adhesivo y una matriz
ranurada 110, como se describe a continuación o mediante cualquier
otro medio conocido para el experto en la técnica.
El proceso para estampar en relieve y grabar
adhesivo de la Fig. 1 proporciona una ventaja porque no es necesario
que el rodillo 80 de aplicación de adhesivo con diseño realice una
función de estampado en relieve. Por lo tanto, las características
del rodillo 80 de aplicación de adhesivo con diseño pueden
optimizarse para aplicar y liberar adhesivo 70 independientemente
del impacto en el estampado en relieve. En particular, el rodillo
80 de aplicación de adhesivo con diseño no requiere un ajuste de
tolerancia elevada con el primer rodillo 40 de estampado con diseño
ni está expuesto a las altas presiones de estampado en relieve. Por
lo tanto, se produce una menor deformación sobre las superficies de
aplicación de adhesivo, lo que resulta en una mayor vida útil del
rodillo 80 de aplicación de adhesivo con diseño.
También se incluyen en el alcance de la presente
invención métodos para estampar en relieve y aplicar un adhesivo a
un sustrato usando el elemento de estampado en relieve según el
primer aspecto de la presente invención. Los sustratos recubiertos
de adhesivo estampado en relieve preparados según estos métodos
también se encuentran dentro del alcance de la presente
invención.
La segunda realización de la presente invención
va encaminada a un método para estampar en relieve y, de forma
simultánea, aplicar adhesivo a una banda. La Fig. 2 ilustra una
forma esquemática de un proceso de estampado en relieve a alta
velocidad y de un sistema 200 de estampado en relieve a alta
velocidad de la segunda realización de la presente invención. El
sistema 200 de estampado en relieve de alta velocidad comprende
rodillos de estampado primero y segundo designados 210, 220,
respectivamente una pluralidad de rodillos 230-260
de dosificación de material adhesivo, un rodillo presionador 270,
un rodillo separador 280, y una unidad S-wrap 290.
Los rodillos 210, 220 de estampado primero y segundo tienen diseños
de estampado en relieve complementarios (es decir, que se acoplan)
que enclavan para estampar el diseño de estampado en relieve sobre
una banda de material 300 en forma de lámina que pasa entre ellos.
El rodillo de estampado con las cavidades y resaltes (conectados)
se denomina generalmente el rodillo de estampado hembra o primero.
El rodillo de estampado con bolas no conectadas, diferenciadas,
elevadas, es conocido generalmente como el rodillo de estampado
macho o segundo.
Como se muestra en la Fig. 2, el sistema de
estampado en relieve de alta velocidad comprenderá de forma típica
una pluralidad de rodillos 230, 240, 250, 260 de dosificación de
adhesivo que proporcionan una cantidad medida de adhesivo 310 a un
primer rodillo 210 de estampado desde una fuente de adhesivo. Los
rodillos 230-260 de dosificación preferiblemente
tienen una dureza alternante. Como un ejemplo no limitativo, el
primer rodillo 230 dosificador de adhesivo puede ser de acero y el
rodillo 240 dosificador de adhesivo adyacente puede estar
recubierto con caucho o puede tener otra superficie adaptable.
Aunque son posibles numerosas configuraciones, se prefiere que uno
de cada dos rodillos de la pluralidad de rodillos
230-260 dosificadores de adhesivo tenga una
superficie adaptable. En cualquier caso, el rodillo 260 de
dosificación de adhesivo debería de ser adaptable puesto que actúa
de primer rodillo 210 de estampado de contacto.
La Fig. 2 muestra, con flechas, la dirección de
rotación del rodillo para cada rodillo. Más concretamente, como se
observa en la Fig. 2, un adhesivo 310 es extrudido sobre la
superficie del primer rodillo 230 dosificador de adhesivo a través
de una matriz ranurada 320. Adhesivos ilustrativos, pero no
limitativos, incluyen adhesivos de masa fundida, sensibles a la
presión, acuosos, transportados por el agua, con base de disolvente,
curado a la luz UV y curado mediante haz de electrones y
combinaciones de los mismos. También se prefiere que la matriz
ranurada 320 sea calentada y suministrada por un sistema de
suministro de adhesivo de masa fundida que puede incluir un tanque
calentado y una bomba de engranajes de velocidad variable (no
representada) a través de una manguera calentada. Sin embargo,
sería evidente para el experto en la técnica que pueden utilizarse
otros métodos para suministrar un adhesivo 310 al primer rodillo 230
dosificador de adhesivo.
La velocidad superficial del primer rodillo 230
dosificador de adhesivo generalmente es considerablemente más lenta
que la velocidad tangencial de la línea nominal de la banda de
material 300 en forma de lámina que debe ser estampada y
recubierta. Las líneas de contacto dosificadoras se muestran en la
Fig. 2 como las estaciones 330, 340 y 350. Los restantes rodillos
240-260 dosificadores de adhesivo van girando
progresivamente más rápidamente para que la velocidad superficial
de la línea de contacto de aplicación de adhesivo, estación 360, se
acople a la velocidad superficial de la banda de material 300 en
forma de lámina que está atravesando. El adhesivo 310 es después
transferido desde el rodillo 260 dosificador de adhesivo final al
primer rodillo 210 de estampado, situado en la estación 360. El
adhesivo 310 se mueve sobre la superficie del primer rodillo 210 de
estampado hasta la estación 370, donde el adhesivo 310 se combina
con la banda de material 300 en forma de lámina que es transportada
al interior de la estación 370 a través del segundo rodillo 220 de
estampado.
En la estación 370, la banda de material 300 en
forma de lámina es estampada y combinada con el adhesivo 310
simultáneamente por el primer y segundo rodillos 210, 220 de
estampado con el diseño de estampado en relieve complementario
sobre la misma para formar una banda estampada 380 recubierta con
adhesivo. Esto hace que el diseño de estampado en relieve esté
acoplado al diseño adhesivo del primer rodillo 210 de estampado. La
banda estampada 380 recubierta con adhesivo, ahora adherida a la
superficie del primer rodillo 210 de estampado, se mueve a
continuación sobre la superficie del primer rodillo 210 de estampado
hasta la estación 390, donde un rodillo 270 presionador aplica
presión a la banda estampada 380 recubierta con adhesivo. La banda
estampada 380 recubierta con adhesivo, aún adherida al primer
rodillo 210 de estampado, se mueve después hasta la estación 400,
donde es retirada del primer rodillo 210 de estampado por un rodillo
280 separador. La banda estampada 380 recubierta con adhesivo
acabada se mueve después hacia la unidad S-wrap 290
de la estación 410. Como resulta evidente para el experto en la
técnica, la banda estampada 380 recubierta con adhesivo puede ser
también reforzada enfriando adicionalmente la banda estampada 380
recubierta con adhesivo en las estaciones 390 y 400.
Como muestra la Figura 3, el adhesivo 310 se
aplica sólo en los resaltes del primer rodillo 210 de estampado.
Esto puede realizarse controlando cuidadosamente la interacción
entre el rodillo 210 de estampado y el rodillo 260 dosificador de
adhesivo final en la estación 360. La interacción entre el primer
rodillo 210 de estampado y el rodillo 260 dosificador de adhesivo
final debería ser controlada de manera que el rodillo 260
dosificador de adhesivo final aplique adhesivo 310 a los resaltes
del primer rodillo 210 de estampado únicamente, sin comprimir el
adhesivo 310 en las cavidades entre los resaltes del primer rodillo
210 de estampado. Por esta razón, el primer rodillo 210 de
estampado y el rodillo 260 dosificador de adhesivo final deberían
tener también velocidades superficiales coincidentes. La deposición
de adhesivo 310 exclusivamente sobre los resaltes del primer
rodillo 210 de estampado impide que el adhesivo 310 sea transferido
sobre las regiones no hundidas de los estampados en relieve de la
banda estampada 380 recubierta con adhesivo acabada. El adhesivo
presente en las partes superiores de los estampados en relieve (que
pueden tener varios tamaños y formas) podría dar lugar a una
presentación prematura de propiedades adhesivas antes de la
activación del producto final mediante aplastamiento del estampado
en relieve, como se describe en las patentes de atribución común
citadas anteriormente.
Como es conocido para el experto en la técnica,
el adhesivo 310 puede ser cualquier adhesivo adecuado, por ejemplo
un copolímero de bloques estirenado, como por ejemplo
H2630-08, fabricado por Bostik Findley Corporation,
Wauwatosa, WI, EE.UU. Para reducir la velocidad de extensión del
adhesivo, el adhesivo 310 preferiblemente se aplica primero a un
rodillo que tiene una velocidad superficial inferior a la velocidad
de la banda de material 300 en forma de lámina en movimiento y
después a través de una serie de líneas de contacto (estaciones
330, 340 y 350) dosificadoras hasta que el adhesivo 310 es reducido
para obtener una película muy fina y acelerado a la velocidad
tangencial de la línea deseada.
Se ha descubierto que resulta preferible un
espesor del adhesivo bajo porque el proceso es menos proclive a la
acumulación de adhesivo y a presentar las desventajas relativas a la
eficacia en el proceso de fabricación asociadas con la acumulación
de adhesivo. De forma sorprendente, se mantiene una buena fijación
en el producto acabado final, en funcionamiento, incluso con bajos
espesores de adhesivo. Otra ventaja de reducir el adhesivo es que
se consigue un coste más bajo del material comprado y de costes de
inventario añadidos. Otra ventaja del producto es que hay menor
pérdida de adhesivo en el producto que tiende a pegar las capas
juntas en un rodillo y hacer que el producto resulte más difícil de
desenrollar para el consumidor.
Un control preciso del adhesivo 310,
especialmente del espesor y de la uniformidad de la capa de adhesivo
aplicada al primer rodillo 210 de estampado, es un factor
importante para obtener un producto de alta calidad a alta
velocidad. Especialmente en el caso de niveles muy bajos de adición
de adhesivo 310, variaciones incluso ligeras del espesor del
adhesivo 310 durante la transferencia entre rodillos pueden dar
lugar a ausencias de cobertura en el momento en que el adhesivo 310
es aplicado al primer rodillo 210 de estampado. Simultáneamente,
estas variaciones pueden dar lugar a un exceso de adhesivo 310 en
ciertas regiones del primer rodillo 210 de estampado, que podrían
contaminar las cavidades en el primer rodillo 210 de estampado o
causar una transferencia incompleta de adhesivo 310 a la banda de
material en forma de lámina 300 así como una acumulación de adhesivo
310 en el primer rodillo 210 de estampado.
Para los procesos en la presente memoria y según
se ilustra a modo de referencia en la Figura 2, preferiblemente, el
espesor del adhesivo está comprendido en el intervalo de
aproximadamente 0,00025 mm (0,00001 pulgadas) a aproximadamente
0,008 mm (0,0003 pulgadas). Más preferiblemente, el espesor del
adhesivo es de aproximadamente 0,0007 mm (0,00003 pulgadas) a
aproximadamente 0,005 mm (0,0002 pulgadas). Además, se cree que el
adhesivo 310 debería ser aplicado a la banda de material 300 en
forma de lámina a un peso por unidad de superficie de menos de 3
g/m^{2} y, con máxima preferencia, de menos de 2 g/m^{2}. Los
rodillos 230-260 dosificadores, así como los
rodillos 210, 220 de estampado primero y segundo pueden calentarse
uniformemente de forma circunferencial y a lo largo de la dirección
de la máquina para evitar la aparición de una corona termoinducida o
desgaste de los rodillos. En una realización ilustrativa, el primer
rodillo 210 de estampado se enfría internamente a una temperatura
que facilita la separación de la banda recubierta con adhesivo con
respecto al rodillo 210 de estampado. Preferiblemente, la banda 380
recubierta de adhesivo estampada se enfría en la estación 400 a
menos de aproximadamente 82ºC (180ºF), más preferiblemente a menos
de aproximadamente 60ºC (140ºF) y con máxima preferencia, a menos
de aproximadamente 38ºC (100ºF). En definitiva, debería existir un
diferencial de temperatura entre el punto de recepción de adhesivo
310 en la estación 360 y el punto de retirada de la banda 380
estampada recubierta con adhesivo del primer rodillo 210 de
estampado en la estación 400. El rodillo 280 de separación asiste
en la retirada de la banda estampada 380 recubierta con adhesivo del
primer rodillo 210 de estampado sin dañar la banda recubierta de
adhesivo estampado 380.
El uso de rodillos segundo y primero de
estampado coincidentes con formas de diseño complementarias puede
dar soporte totalmente a una fina banda pelicular de material 300 en
forma de lámina durante la etapa de proceso de estampado en relieve
y aplicación de adhesivo para garantizar que las fuerzas se
distribuyan adecuadamente dentro de la banda de material 300 en
forma de lámina. El soporte completo de la banda de material 300 en
forma de lámina, en contraposición a la creación mediante
termoconformado o conformado al vacío de una banda de material 300
en forma de lámina con una estructura de soporte abierto tal como
una banda o tambor con orificios en donde la parte de la banda de
material 300 en forma de lámina deformada en los orificios o
cavidades no está soportada, se cree que permite un aumento de la
velocidad de transmisión de los esfuerzos a la banda de material
300 en forma de lámina sin dañar la banda de material 300 en forma
de lámina y permitiendo así una velocidad de producción superior.
La aplicación del adhesivo 310 a la banda de material 300 en forma
de lámina en el primer rodillo 210 de estampado proporciona un
acoplamiento preciso del adhesivo 310 sobre las partes de la banda
de material 300 en forma de lámina de las zonas de contacto del
primer rodillo 210 de estampado.
Información adicional sobre el proceso descrito
en la segunda realización de la presente invención, especialmente
la aplicación de adhesivo 310 a la banda de material 300 en forma de
lámina, puede encontrarse en US-6.193.918 concedida
el 27 de febrero de 2001, a McGuire y col. y asignada a Procter
& Gamble.
La tercera realización de la presente invención
va encaminada a un método para estampar en relieve y, de forma
simultánea, aplicar adhesivo a una banda. La Fig. 4 ilustra una
forma esquemática de un proceso de estampado en relieve a alta
velocidad y un sistema 500 de estampado en relieve a alta velocidad
de la tercera realización de la presente invención. Resultará
evidente que el proceso ilustrado en la Fig. 4 es similar al
ilustrado en las Fig. 2 y 3. La diferencia clave entre los procesos
ilustrados por estas figuras diferentes es que en el proceso
ilustrado en la Fig. 4 el adhesivo es aplicado al sustrato del
material en forma de lámina por el primer rodillo de estampado
pasando la hoja entre el rodillo de estampado primero y segundo para
estampar el material en forma de lámina; mientras que en el proceso
ilustrado en las Figs. 2 y 3 el adhesivo se aplica al mismo tiempo
que la etapa de estampado en relieve.
El sistema 500 de estampado en relieve a alta
velocidad comprende un primer y segundo rodillos 510, 520 de
estampado, una pluralidad de rodillos 530 dosificadores, un rodillo
540 de transferencia de banda, un rodillo 550 presionador, un
rodillo 560 separador y una unidad S-wrap 570. El
primer y segundo rodillos 510, 520 de estampado tienen un diseño de
estampado en relieve complementario (es decir, coincidente) que se
enclava para estampar el diseño sobre la banda de material 580 en
forma de lámina que pasa entre ellos. El rodillo de estampado
proporcionado con las cavidades y resaltes (conectados) se denomina
generalmente rodillo de estampado hembra o primero. El rodillo de
estampado con bolas no conectadas, diferenciadas, levantadas, es
conocido generalmente como el rodillo de estampado macho o
segundo.
El primer rodillo 510 de estampado se recubre
con adhesivo, preferiblemente de una pila multirodillo 530 de
recubrimiento de adhesivo y una matriz ranurada 600, como se ha
descrito anteriormente en la memoria, o mediante cualquier otro
medio conocido por el experto en la técnica.
La Fig. 4 muestra, mediante flechas, una
dirección de rotación del rodillo para cada rodillo, ilustrativa y
no limitativa. Adhesivos ilustrativos, pero no limitativos, incluyen
adhesivos de masa fundida, sensibles a la presión, acuosos,
transportados por el agua, con base de disolvente, curados con luz
UV y con haz de electrones, y combinaciones de los mismos. También
se prefiere que la matriz ranurada 600 sea calentada y suministrada
por un sistema de suministro de adhesivo de masa fundida que puede
incluir un tanque calentado y una bomba de engranajes de velocidad
variable (no representada) a través de una manguera calentada. Sin
embargo, sería conocido para un experto en la técnica que existen
otros métodos para proporcionar un adhesivo 590.
El adhesivo 590 es transferido desde los
rodillos 530 dosificadores de aplicación de adhesivo hasta el primer
rodillo 510 de estampado, situado en la estación 610. El adhesivo
590 viaja sobre la superficie del primer rodillo 510 de estampado
hasta la estación 620, donde se combina el adhesivo 590 con la banda
de material 580 en forma de lámina para formar la banda 630
recubierta de adhesivo. La banda 630 recubierta de adhesivo procede
después a la estación 640.
En la estación 640, la banda 630 recubierta de
adhesivo es estampada por el primer y segundo rodillos 510, 520 de
estampado con el diseño de estampado en relieve complementario sobre
la misma para formar una banda estampada 650 recubierta con
adhesivo. Esto hace que el diseño de estampado en relieve esté
acoplado al diseño adhesivo del primer rodillo 210 de estampado. La
banda estampada 650 recubierta con adhesivo, ahora adherida a la
superficie del primer rodillo 510 de estampado, se mueve a
continuación sobre la superficie del primer rodillo 510 de
estampado hasta la estación 660, donde un rodillo 550 presionador
aplica presión a la banda estampada 650 recubierta con adhesivo. La
banda estampada 650 recubierta con adhesivo, aún adherida al primer
rodillo 510 de estampado, después se mueve hasta la estación 670,
donde es retirada del primer rodillo 510 de estampado por un
rodillo 560 separador. La banda estampada 650 recubierta con
adhesivo acabada después se mueve hacia la unidad
S-wrap 570 en la estación 680. Como es sabido para
el experto en la técnica, la banda estampada 650 recubierta con
adhesivo puede ser también reforzada enfriando adicionalmente la
banda estampada 650 recubierta con adhesivo en las estaciones 660 y
670.
Puede encontrarse información adicional sobre el
proceso descrito en la tercera realización de la presente invención
en US-S/N 10/003.900, titulada "Storage Wrap
Material", presentada el 25 de octubre de 2001, (P&G Case
8762).
La lámina de sustrato puede ser cualquier
sustrato adecuado para usar en un proceso de estampado en relieve y
aplicación de adhesivo. Sustratos adecuados incluyen, aunque no de
forma limitativa, láminas de metal, tales como papel de aluminio,
papel de cera o papel a prueba de grasa, películas poliméricas,
bandas de material no tejido, tejidos, papel y combinaciones de los
mismos. Algunos ejemplos no limitativos de películas poliméricas
incluyen, tejidos de poliolefina tales como polietileno incluyendo
de alta densidad, lineales de baja densidad, o de baja densidad;
copolímeros de etileno, tales como copolímeros de vinilacetato de
etileno (EVA) o copolímero de etileno-acrilato de
metilo (EMA), polietilentereftalato (PET), polímero de
polietilentereftalato glicol (PETG); polipropilenos, copolímeros de
polietileno-propileno; nylon, y otras películas
poliméricas con propiedades similares.
La dureza Shore del material se mide usando un
durómetro Shore de tipo A según una versión modificada de ASTM
D2240 que es para usar con caucho, materiales similares al caucho y
plásticos suaves. La muestra debería estar limpia de materia
extraño, ser suave, y tener un grosor mínimo de 6,35 mm (0,25
pulgadas). El ensayo se realiza a temperatura ambiente en una
superficie plana y dura. Un dispositivo de hendidura como por
ejemplo el comercializado por PTC Instruments (Los Angeles, CA,
EE.UU.) que incorpora el durómetro de tipo A con escala es
presionado sobre la superficie de la muestra. La cantidad de
hendidura se lee desde la escala sobre el dispositivo, y el valor
se registra como unidades de dureza Shore de tipo A.
La energía de superficie crítica puede
calcularse conociendo el ángulo de contacto de varios fluidos en
contacto con una superficie. La energía de superficie crítica tiene
dos componentes, a saber: un componente de dispersión (fuerzas de
London) y un componente polar (dipolo-dipolo).
Específicamente, un programa informático como el software SE2000
para el cálculo de la energía de superficie, distribuido con
instrumentación AST Products (Billerica, MA, EE.UU.), permite al
usuario conocer el ángulo de contacto de ciertos líquidos con una
superficie para calcular la energía de superficie crítica de una
superficie. Para realizar el cálculo, es necesario obtener los
ángulos de contacto de múltiples líquidos y conocer los componentes
de tensión superficial dispersivos y polares de los líquidos
estándar. El ángulo de contacto estático se define como el ángulo
entre la superficie y la línea tangente a la superficie de la
gotícula en el punto trifásico en el que la gota está apoyándose
sobre una superficie sólida plana. (ASTM D5946 describe la medición
del ángulo de contacto usando agua y películas tratadas. En lugar
de agua y la película tratada, pueden usarse un disolvente de
interés y la superficie). Una gota de líquido sésil creará un
ángulo de contacto específico en la interfase sólido, líquido aire
basada en las tensiones superficiales. El ángulo de contacto se
mide entonces desde un perfil alargado del goteo líquido sésil y
usado por el software junto con los ángulos de contacto medidos para
otros líquidos estándar para calcular la energía de superficie
crítica.
Los componentes polares y dispersivos para
líquidos estándar se graban en el software. Los componentes polares
y dispersivos para otros líquidos pueden ser introducidos por el
usuario.
En el presente ensayo, el ángulo de contacto de
tres líquidos (agua, diyodometano, y etilenglicol) se mide en una
superficie de interés. El ángulo de contacto se mide de forma
adecuada usando un goniónmetro automatizado de ángulo de contacto,
por ejemplo, un sistema de ángulo de contacto mediante vídeo VCA
25000XE de AST Products. El ángulo de contacto es el promedio de
cinco gotículas con un valor nominal de 1 microlitro.
Para medir el ángulo de contacto usando el
sistema 2500XE, se sigue el siguiente procedimiento. Colocar el
sustrato de interés sobre la bandeja de muestra. Ajustar la bandeja
de muestra hacia arriba hasta que la superficie se encuentre justo
por debajo de la punta de la aguja. Dispensar 1 microlitro de fluido
desde la jeringa usando la unidad de jeringa motorizada y retirar
la bandeja para romper la gotícula de la punta en la jeringa.
Centrar la gotícula en el campo de visión. Ajustar la imagen de la
gota de modo que esté enfocada y con buen contraste. Capturar la
imagen para el procesamiento digital. Una vez que la imagen ha sido
obtenida, el usuario coloca digitalmente cinco marcadores de
referencia en la gotícula L: cara izquierda en el punto de contacto
con la superficie, T: parte más alta de la gotícula en la máxima
altura, R: cara derecha en el punto de contacto con la superficie,
1- en la cara izquierda a medio camino hacia la parte superior y 2-
en la cara derecha a medio camino hacia la parte superior. El
usuario calcula entonces el ángulo de contacto haciendo uso del
software.
Una vez que el ángulo de contacto ha sido medido
para tres líquidos, se calcula la energía de superficie crítica
usando el método de la media armónica. Para obtener más información
sobre la derivación del método de la media armónica, por favor
consultar A.J. Kinloch, "Adhesion and Adhesives: Science and
Technology", Chapman & Hall, (1987), págs.
18-32. Las ecuaciones que se resuelven
simultáneamente para determinar la energía de superficie crítica de
una superficie se muestran a continuación:
donde
- \Theta_{i}: ángulo de contacto medido de un fluido dado con la superficie sólida;
- \gamma_{i}^{d} y \gamma_{i}^{p}: los componentes de tensión superficial dispersivos y polares para el fluido dado (conocido)
- \gamma_{i}: tensión superficial de fluido igual a la suma de los componentes dispersivos y polares (conocidos)
- \gamma_{s}^{d} y \gamma_{s}^{p}: los componentes de la energía de superficie crítica del fluido dispersivos y polares para la superficie sólida
- \gamma_{s}: energía de superficie crítica de la superficie sólida.
\vskip1.000000\baselineskip
Puesto que \gamma_{i}^{d} y
\gamma_{i}^{p} (componentes de la tensión superficial del
fluido dispersivos y polares) son conocidos, los componentes de la
energía libre de superficie \gamma_{s}^{d} y
\gamma_{s}^{p} de la superficie pueden obtenerse para cada
par de líquidos usando dos ecuaciones (una para cada líquido) y
resolviendo las ecuaciones de forma simultánea. Puesto que hay tres
líquidos que se usan, hay tres pares de líquidos que se usan para
calcular la energía de superficie crítica (1,2), (2,3) y (1,3). La
energía de superficie crítica es el promedio de estos tres valores.
El software SE-2000 realiza este cálculo una vez
que los ángulos de contacto han sido introducidos.
Los valores para los componentes de la tensión
superficial del fluido dispersivos y polares para los tres fluidos
utilizados para determinar el ángulo de contacto se dan a
continuación:
Como se ha indicado más arriba, estos valores,
junto con los ángulos de contacto medidos, pueden usarse para
resolver simultáneamente las ecuaciones definidas anteriormente para
definir tres estimaciones de la energía de superficie crítica.
Estas estimaciones se promedian para llegar a la energía de
superficie crítica indicada.
La fuerza de desprendimiento del adhesivo desde
la muestra se mide usando una versión modificada de ASTM D3330. Se
prepara una película de adhesivo del siguiente modo. Un adhesivo de
masa fundida sensible a la presión, H2630, de Bostik Findley se
recubre en un sustrato de 50 micrómetros (2 mil) de espesor de
poliéster orientado de Mylar® (OPET) a 30 g/m^{2}. La cara
adhesiva de la película adhesiva resultante se cubre con un papel
protector del adhesivo de silicona. La película adhesiva se corta en
tiras de 2,5 a 25 cm (1 pulgada x 10 pulgadas). El papel protector
del adhesivo se desprende y las tiras de película adhesiva se
colocan en la superficie para someterlas a ensayo y se enrollan con
un rodillo elastomérico de 5,1 cm (2 pulg.) de anchura con una
dureza Shore 60A que tiene un peso de 2 kg (4,5 lbs) a una velocidad
de 30 cm/m (12 pulg./min) a lo largo de una distancia de al menos
12,7 cm (5 pulgadas). Las tiras de película adhesiva se dejan
equilibrar a temperatura ambiente durante 15 minutos antes del
ensayo. La tira de muestra y de película adhesiva se coloca en las
dos pinzas y se desprenden a un ángulo de 180º a una velocidad de 30
cm/m (12 pulgadas/minuto) usando un analizador Instron® a lo largo
de una distancia de 7,6 cm (3 pulgadas). Se registra la fuerza
promedio requerida para desprender la película de adhesivo desde
una distancia de 2,5 a 7,6 cm (1 a 3 pulgadas). El resultado es un
porcentaje de tres muestras.
La abrasión Taber se usa para dar una indicación
de la capacidad del material de resistir al desgaste abrasivo según
ASTM D4060. El abrasímetro Taber y los suministros se comercializan
por Taber Industries (Tonawanda, NY, EE.UU.). Se monta una muestra
de 10 cm x 10 cm (4 pulgadas x 4 pulgadas) con un espesor mínimo de
3,2 mm (0,125 pulgadas) con un agujero realizado en el centro en
una lámina de muestra y se coloca sobre la máquina. Las dos ruedas
de trituración H-18, que tienen un peso de 1000 g
unido a ambos lados, se colocan en la superficie de la muestra. La
muestra se hace rotar 1000 ciclos. Se elimina cualquier residuo
usando aire forzado. La pérdida de peso se mide en miligramos.
La rugosidad superficial promedio, R_{a}, es
la altura promedio de la superficie y se obtiene usando
profilometría óptica como por ejemplo con un interferómetro Zygo
(Middlefield, CT, EE.UU.) NewView 5030 Scanning White Light usando
un aumento 2X y un objetivo Michelson de baja reflectividad 5X. El
equipo usa interferometría de luz blanca de escaneado sin contacto
para adquirir la imagen de muestra o el perfil de rugosidad, R. La
longitud mínima de escaneado es 40 micrómetros. El instrumento
obtiene la R_{a} calculando la media aritmética del perfil de
rugosidad, R, y da el valor en micropulgadas o micrómetros. Las
unidades de manual, tales como un indicador de rugosidad de
superficie Optical Check (Lake Forest, CA, EE.UU.) Lasercheck®, son
fácilmente disponibles y muestran el valor R_{a} después de poner
en contacto la unidad con la superficie.
\vskip1.000000\baselineskip
Se usa uretano TDT 308 como resina base. Se
mezcla 29% en peso total de modificador de resina
4-7051 (Dow Corning, Midland, MI, EE.UU.) con la
resina y se cura a temperatura ambiente. El 4-7051
es un polvo de silicona de alta viscosidad que se funcionaliza con
epoxi para mejorar la compatibilidad. Las propiedades de desgaste y
de resistencia al desprendimiento muestran una mejora enorme en
comparación con el control.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo comparativo
1
Se mezclan microesferas reticuladas de silicona,
Tospearl® 145, de GE Silicones al 29% en peso total con TDT 308
uretano y se somete a un proceso de curado para formar una placa de
10 cm x 10 cm x 0,32 cm (4 pulg. x 4 pulg. x 0,125 pulg.). Muestra
una elevada resistencia al desprendimiento, sin mejora en los
valores de abrasión Taber.
\vskip1.000000\baselineskip
Un polieteruretano, KAS44208ATS de Kastalon
(Chicago, IL, EE.UU.) que contiene silicona fugitiva y partículas
de fluoropolímero al 10% en peso total se cuela sobre un rodillo de
10 cm (4 pulgadas) de diámetro con un espesor de aproximadamente
3,8 mm (0,15 pulgadas) a aproximadamente 3,2 mm (0,125 pulgadas),
triturado hasta un espesor de 3,2 mm (0,125 pulgadas) y se graba
con láser con un diseño al azar. El primer rodillo se encaja con un
segundo rodillo y es capaz de hacer un producto que contiene
adhesivo estampado aceptable sin residuo adhesivo visible en el
primer rodillo.
\vskip1.000000\baselineskip
Un uretano, PET 91A, comercializado por Air
Products se mezcla con 10% en peso total de Dow Corning DC200,
fluido de silicona de 2E-5 m^{2}/s (20 cSt) de
viscosidad se cuela y se conforma en un rodillo. Se ajusta el
diámetro del rodillo y se estampa un diseño mediante láser. El
rodillo se encaja con un segundo rodillo en correspondencia y el
proceso se lleva a cabo produciendo 1.000.000 metros de producto
antes de que empiece a quedar adhesivo en el rodillo.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo comparativo
2
Duralease® 2096 es un polietileno clorosulfonado
con una dureza Shore A de 85. El material muestra elevada abrasión
Taber y elevada resistencia al desprendimiento, lo que lleva a la
formación de adhesivo residual sobre la placa y no es adecuado para
esta aplicación.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo comparativo
3
Se mezcla el uretano TDT 308 base con polvo
sintético de 2 micrómetros al 23% en peso total y se cura para
formar una placa de 12,7 cm x 12,7 cm x 0,32 cm (5 pulg. x 5 pulg. x
0,125 pulg.). La muestra presenta poca resistencia a la abrasión y
elevada resistencia al desprendimiento con residuo adhesivo después
del desprendimiento, haciéndola inadecuada para el proceso o
elemento actual.
\vskip1.000000\baselineskip
La película etileno-propileno
fluorado (FEP) de Teflon® muestra excelentes propiedades de
separación y buena durabilidad. Un manguito de FEP se encoge
mediante calentamiento sobre un rodillo de acero de 15,2 cm (6
pulgadas) de diámetro que proporciona excelente separación del
adhesivo y no queda residuo después de aplicar las tiras de
película descritas anteriormente en la presente memoria.
\vskip1.000000\baselineskip
Un copolímero doble de silicona uretano que
consiste en 10% de silicona en la cadena principal de uretano se
aplica a un rodillo de acero de 10 cm (4 pulgadas) de diámetro a un
espesor de 6,35 mm (0,25 pulgadas) y se mecaniza para ajustar la
tolerancia. El rodillo se graba mediante láser con un diseño. El
rodillo se hace funcionar junto con un rodillo de acero sin
relieve. El rodillo permite separación del adhesivo para 70.000
metros con buena continuidad adhesiva y sin residuo adhesivo.
Aunque se han ilustrado y descrito determinadas
realizaciones de la presente invención, será evidente para el
experto en la técnica que pueden realizarse diversos cambios y otras
modificaciones diferentes sin por ello abandonar el ámbito de la
invención, tal y como queda definido en las reivindicaciones.
Claims (7)
1. Un elemento con diseño para usar en un
proceso de estampado en relieve y de aplicación de adhesivo,
teniendo dicho elemento con diseño cuya superficie comprende un
material, un diseño dispuesto sobre el mismo, comprendiendo dicho
material un polímero y caracterizado por que dicho material
tiene una dureza Shore A superior a 70, y tiene una energía de
superficie crítica inferior a 30 x 10^{-3} N/m (30 dinas/cm).
2. El elemento con diseño según la
reivindicación 1, en el que dicho material tiene una fuerza de
desprendimiento inferior a 500 g/25,4 mm.
3. El elemento con diseño según una cualquiera
de las reivindicaciones 1 ó 2, en el que dicho material tiene una
pérdida de peso por abrasión Taber inferior a 300 mg.
4. El elemento con diseño según cualquiera de
las reivindicaciones 1-3, en el que dicho material
además comprende de 2% a 50% en peso de un reductor de energía de
superficie crítica.
5. El elemento con diseño según una cualquiera
de las reivindicaciones 1-4, en el que dicho
polímero se selecciona del grupo que consiste en siliconas,
fluoropolímeros, poliuretano, cauchos de nitrilo, caucho de
isopreno, elastómeros termoplásticos, caucho EP, SBR, EPDM,
epóxidos, policloropreno y mezclas de los mismos.
6. Un método de estampado en relieve y de
aplicación de un adhesivo a un sustrato que comprende
- (a)
- proporcionar un primer rodillo (210) de estampado cuya superficie comprende un material y que tiene un primer diseño de estampado en relieve dispuesto sobre el mismo, en el que dicho primer rodillo (210) de estampado está engranado con un segundo rodillo (220) de estampado, teniendo dicho segundo rodillo (220) de estampado un segundo diseño de estampado en relieve dispuesto sobre el mismo, siendo dicho primer diseño de estampado en relieve y dicho segundo diseño de estampado en relieve complementarios,
- (b)
- aplicar un adhesivo a dicho primer rodillo (210) de estampado;
- (c)
- poner en contacto un sustrato de material en forma de lámina con dicho primer rodillo (210) de estampado tras la etapa (b), donde dicho adhesivo forma un diseño adhesivo sobre dicho sustrato de material en forma de lámina en correspondencia con dicho primer diseño de estampado en relieve de dicho primer rodillo (210) de estampado; y,
- (d)
- pasar dicho sustrato de material (300) en forma de lámina entre dicho primer rodillo (210) de estampado y dicho segundo rodillo (220) de estampado en el que dicho primer rodillo (210) de estampado y dicho segundo rodillo (220) de estampado estampan en relieve dicho sustrato con dicho diseño de estampado en relieve complementario formando con ello un diseño de cavidades y resaltes de modo que dicho diseño adhesivo está en dichas cavidades entre dichos resaltes, caracterizado por que dicho material de estampado en relieve comprende un polímero y tiene una dureza Shore A superior a 70, y tiene una energía de superficie crítica inferior a 30 x 10^{-3} N/m (30 dinas/cm).
\vskip1.000000\baselineskip
7. El método según la reivindicación 6, en el
que dicho polímero se selecciona del grupo que consiste en
siliconas, copolímeros de silicona, fluoropolímeros, copolímeros
fluorados, copolímeros de uretano-flúor,
poliuretano, cauchos de nitrilo, caucho EP, SBR, EPDM, epóxidos,
copolímeros de silicona-uretano, policloropreno y
mezclas de los mismos.
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