ES2999142T3 - Apparatus for fabricating an elastic nonwoven material - Google Patents

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ES2999142T3
ES2999142T3 ES16773958T ES16773958T ES2999142T3 ES 2999142 T3 ES2999142 T3 ES 2999142T3 ES 16773958 T ES16773958 T ES 16773958T ES 16773958 T ES16773958 T ES 16773958T ES 2999142 T3 ES2999142 T3 ES 2999142T3
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ES
Spain
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anvil
ridges
module
face
sonotrode
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Active
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ES16773958T
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English (en)
Inventor
Thomas David Ehlert
Patrick Sean Mcnichols
Daniel James Sorensen
Casey John Morin
Brandon Leo Begrow
Michael A Snyder
Thomas Arthur Bett
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Dukane IAS LLC
Original Assignee
Dukane IAS LLC
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    • B29C66/8145—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the design of the pressing elements, e.g. of the welding jaws or clamps characterised by the constructional aspects of the pressing elements, e.g. of the welding jaws or clamps
    • B29C66/81463—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the design of the pressing elements, e.g. of the welding jaws or clamps characterised by the constructional aspects of the pressing elements, e.g. of the welding jaws or clamps comprising a plurality of single pressing elements, e.g. a plurality of sonotrodes, or comprising a plurality of single counter-pressing elements, e.g. a plurality of anvils, said plurality of said single elements being suitable for making a single joint
    • B29C66/81465—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the design of the pressing elements, e.g. of the welding jaws or clamps characterised by the constructional aspects of the pressing elements, e.g. of the welding jaws or clamps comprising a plurality of single pressing elements, e.g. a plurality of sonotrodes, or comprising a plurality of single counter-pressing elements, e.g. a plurality of anvils, said plurality of said single elements being suitable for making a single joint one placed behind the other in a single row in the feed direction
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Abstract

Un aparato para fabricar un material no tejido elástico generalmente incluye una bocina ultrasónica rotatoria y un yunque rotatorio que se puede colocar en proximidad cercana a la bocina ultrasónica. El yunque tiene una cara con un ancho y un eje circunferencial. La cara tiene una pluralidad de crestas, cada una de las cuales define una pluralidad de rebordes y muescas espaciadas entre sí. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Aparato para fabricar un material elástico no tejido
Antecedentes
La presente invención se refiere a un aparato para fabricar un material elástico no tejido.
Los materiales no tejidos elásticos se utilizan en una variedad de artículos que incluyen artículos de cuidado personal (por ejemplo, calzoncillos para adultos, pañales para bebés, pantalones de tracción para niños/adultos, productos de higiene de ajuste de contorno, etc.) y prendas médicas (por ejemplo, máscaras, tapas, batas, calzado, etc.).
Al menos algunos métodos convencionales para fabricar materiales no tejidos elásticos incluyen unir adhesivamente hebras elásticas entre capas de tela no tejida cuando las hebras elásticas están en tensión. Una vez que se permite que las hebras elásticas se contraigan, las hebras elásticas se fruncen en áreas de la tela no tejida de manera que la tela no tejida funciona con una propiedad elástica. Sin embargo, la durabilidad de los materiales no tejidos elásticos hechos por estos métodos convencionales es menos que deseable porque las uniones adhesivas son propensas a la fluencia, lo que puede dar como resultado una pérdida de elasticidad con el tiempo. Además, puede ser excesivamente caro fabricar materiales no tejidos elásticos usando estos métodos convencionales. Por lo tanto, sería útil proporcionar un sistema para fabricar un material elástico no tejido más duradero de una manera más rentable. El documento JP 2010220782 A divulga una técnica anterior conocida.
Compendio
La invención se define mediante la reivindicación independiente 1. En las reivindicaciones dependientes se indican otras realizaciones.
Breve descripción
La Figura 1 es una ilustración esquemática de un sistema para fabricar un material elástico no tejido;
la Figura 2 es una vista en perspectiva de un aparato de unión ultrasónica rotatorio para su uso en el sistema de la Figura 1;
la Figura 3 es una vista en perspectiva de un aparato de unión ultrasónica rotatorio para su uso en el sistema de la Figura 1;
la Figura 4 es una sección transversal parcial del aparato de la Figura 3;
la Figura 5 es una vista en perspectiva de un aparato de unión ultrasónica rotatorio para su uso en el sistema de la Figura 1;
la Figura 6 es una vista en alzado lateral ampliada de un dispositivo de pinzamiento del aparato de la Figura 5; la Figura 7 es una vista en perspectiva de un aparato de unión ultrasónica rotatorio para su uso en el sistema de la Figura 1;
la Figura 8 es una ilustración plana de una cara anular de un yunque para uso en los aparatos de las Figuras 2-7; la Figura 9 es una sección transversal, tomada a lo largo del plano 9-9 de la Figura 8, de una cresta definida por la cara de yunque de la Figura 8;
la Figura 10 es una sección transversal, tomada a lo largo del plano 10-10 de la Figura 8, de otra cresta definida por la cara de yunque de la Figura 8;
la Figura 11 es una sección transversal, tomada a lo largo del plano 11-11 de la Figura 8, de incluso otra cresta definida por la cara de yunque de la Figura 8;
la Figura 12 es una ilustración plana de una parte de una cara anular de un yunque para su uso en los aparatos de las Figuras 2-7;
la Figura 13 es una vista en perspectiva de la parte de la cara anular de la Figura 12;
la Figura 14 es un segmento ampliado de la vista en perspectiva de la Figura 13 tomada dentro del área 14 de la Figura 13; y
la Figura 15 es una ilustración esquemática de un material elástico no tejido fabricado usando el sistema de la Figura 1.
Los caracteres de referencia correspondientes indican partes correspondientes en las diversas vistas de los dibujos.
Descripción detallada
Con referencia a los dibujos, y en particular a la Figura 1, un sistema para fabricar un material elástico no tejido se indica generalmente con 100. El sistema ilustrado 100 incluye una estación de suministro indicada generalmente por 102, una estación de procesamiento indicada generalmente por 104, y una estación de recogida indicada generalmente por 106. También se contemplan otras estaciones adecuadas.
En los dibujos, la estación de suministro 102 incluye una pluralidad de rodillos de suministro que contienen cada uno una tela no tejida, a saber, un primer rodillo de suministro 110 que contiene una primera tela no tejida 112 y un segundo rodillo de suministro 114 que contiene una segunda tela no tejida 116. La estación de suministro 102 incluye también una pluralidad de carretes de suministro, conteniendo cada uno una hebra elástica, a saber, un primer carrete de suministro 118 que contiene una primera hebra elástica 120, un segundo carrete de suministro 122 que contiene una segunda hebra elástica 124, un tercer carrete de suministro 126 que contiene una tercera hebra elástica 128, y un cuarto carrete de suministro 130 que contiene una cuarta hebra elástica 132. Las hebras elásticas 120, 124, 128, 132 pueden tener cualquier forma de sección transversal adecuada que facilite permitir que las hebras elásticas 120, 124, 128, 132 funcionen como se describe en esta memoria (por ejemplo, una forma de sección transversal que sea redonda, rectangular (por ejemplo, relativamente plana), cuadrada, etc.).
La estación de procesamiento ilustrada 104 incluye un aparato de unión ultrasónica rotatorio (indicado generalmente por 200) para unir las hebras elásticas 120, 124, 128, 132 entre las telas no tejidas 112, 116 para fabricar un material elástico no tejido 134, como se expone con más detalle a continuación. La estación de recogida 106 puede incluir cualquier dispositivo(s) adecuado para recoger el material elástico no tejido 134 (por ejemplo, un rodillo de tracción 136). La estación de suministro 102 puede tener cualquier cantidad adecuada de rollos de suministro y bobinas de suministro que tengan cualquier configuración adecuada que facilite permitir que el aparato 200 funcione como se describe en esta memoria.
Las Figuras 2-7 son diversos ejemplos del aparato de unión ultrasónica rotatorio 200 según la invención reivindicada. El aparato 200 tiene un módulo de yunque 202 y un módulo de sonotrodo 204 que cooperan para realizar una operación de unión de las hebras elásticas 120, 124, 128, 132 entre las telas no tejidas 112, 116 como se expone con más detalle a continuación.
El módulo de sonotrodo 204 incluye un bastidor 206 en el que se monta una sonotrodo rotatoria 208 en forma de disco, un motor 210 para impulsar la rotación del sonotrodo 208 a través de un tren de impulsión 212 adecuado, y un alojamiento 214 que contiene al menos parte de una unidad de control de vibración (no mostrada) que hace vibrar el sonotrodo 208. El sonotrodo 208 tiene una cara 216 con un contorno sustancialmente continuo (es decir, la cara de sonotrodo 216 tiene un contorno que es sustancialmente liso (o ininterrumpido) a través de toda su área superficial). En otras realizaciones, la cara de sonotrodo 216 puede tener cualquier contorno adecuado que facilite permitir que el sonotrodo 208 funcione como se describe en esta memoria.
En la invención reivindicada, la unidad de control de vibración (aunque no se ilustra) puede incluir al menos un reforzador (por ejemplo, un reforzador de impulsión y un reforzador integral) conectado mecánicamente a un convertidor, que se puede conectar eléctricamente a un generador. El convertidor es capaz de convertir la energía eléctrica de alta frecuencia suministrada por el generador en energía mecánica (o vibración) que se transmite selectivamente a el sonotrodo 208 a través del (de los) reforzador(es). El (los) reforzador(es) son capaces de modificar (es decir, aumentar o disminuir) la vibración transmitida al sonotrodo 208 desde el convertidor, de tal manera que el sonotrodo 208 (particularmente, la cara 216 del sonotrodo 208) vibra mientras rota durante una operación de unión, como se expone con más detalle a continuación. Se contempla que el módulo de sonotrodo 204 pueda tener cualquier componente operativo adecuado dispuesto de cualquier manera adecuada que facilite permitir que el sonotrodo 208 funcione como se describe en esta memoria.
El módulo de yunque 202 incluye un bastidor 218 en el que se monta un yunque rotatorio 220 similar a un disco y un motor 222 para impulsar la rotación del yunque 220 a través de un tren de impulsión 224 adecuado. El yunque 220 tiene una cara anular 226, cuyo contorno no es continuo (es decir, está interrumpido) como se expone con más detalle a continuación. El módulo de yunque 202 se posiciona con relación al módulo de sonotrodo 204 de tal manera que la cara de yunque 226 puede rotar en estrecha proximidad a la cara de sonotrodo 216, y viceversa, para facilitar la unión ultrasónica de las hebras elásticas 120, 124, 128, 132 entre las telas no tejidas 112, 116 cuando las hebras elásticas 120, 124, 128, 132 se mantienen en tensión a través del aparato 200, como se expone con más detalle a continuación. Como se usa en esta memoria, el término "estrecha proximidad" se refiere a cuando la cara de yunque 226 está en contacto o está mínimamente espaciada de la cara de sonotrodo 216 cuando el sonotrodo 208 no está vibrando ultrasónicamente.
El aparato 200 puede configurarse de manera que al menos uno del módulo de yunque 202 y el módulo de sonotrodo 204 sea desplazable con respecto al otro a través de un mecanismo de desplazamiento adecuado operable: (A) cuando el sistema 100 está fuera de línea y el sonotrodo 208 está en reposo (es decir, cuando el sonotrodo 208 no está rotando o vibrando); o (B) cuando el sistema 100 está en línea y el sonotrodo 208 está activo (es decir, cuando el sonotrodo 208 está rotando y vibrando).
Con referencia particular a la Figura 2 de la invención reivindicada, el aparato 200 puede configurarse como un aparato de línea de contacto continua en el que el módulo de sonotrodo 204 debe: (A) fijarse en posición con respecto al módulo de yunque 202 cuando el sistema 100 está en línea y el sonotrodo 208 está activo; y (B) desplazarse con respecto al módulo de yunque 202 cuando el sistema 100 está fuera de línea y el sonotrodo 208 está en reposo. Tal desplazamiento se facilita mediante un cilindro neumático 228 accionable selectivamente (u otro accionador lineal adecuado) que conecta los bastidores 206, 218 entre sí. De esta manera, el espaciamiento entre la cara de sonotrodo 216 y la cara de yunque 226 es ajustable principalmente para el mantenimiento del aparato 200 cuando el sistema 100 está fuera de línea.
Haciendo referencia ahora a las Figuras 3 y 4 de la invención reivindicada, el aparato 200 también puede configurarse como un aparato de línea de contacto intermitente en el que el módulo de sonotrodo 204 es desplazable con respecto al módulo de yunque 202 a través de un dispositivo de leva rotatoria 230 cuando el sistema 100 está en línea y el sonotrodo 208 está activo. El dispositivo de leva rotatorio 230 tiene un seguidor 232 montado en el bastidor de módulo de sonotrodo 206, y una rueda de leva 234 montada en el bastidor de módulo de yunque 218 y que puede rotar mediante un servomotor 236. La rueda de leva 234 tiene una superficie de leva irregular 238 de tal manera que, cuando la rueda de leva 234 se rota por medio del servomotor 236, el seguidor 232 se desplaza a lo largo de la superficie de leva irregular 238 para desplazar cíclicamente el bastidor de módulo de sonotrodo 206 con relación al bastidor de módulo de yunque 218 a una frecuencia predeterminada. De esta manera, el espaciamiento entre la cara de sonotrodo 216 y la cara de yunque 226, y/o la frecuencia a la que la cara de sonotrodo 216 entra en contacto con la cara de yunque 226, son ajustables de manera selectiva. También se contemplan otras disposiciones desplazables del módulo de sonotrodo 204 y del módulo de yunque 202, sin apartarse del alcance de esta invención.
Como se muestra en las Figuras 5 y 6, el aparato 200 de la invención reivindicada también puede incluir un dispositivo de pinzamiento 260. En la realización ilustrada, el dispositivo de pinzamiento 260 incluye una base 262 y un rodillo 264 montado de manera flotante en la base 262 a través de al menos un elemento de predisposición 266. El dispositivo de pinzamiento 260 incluye también un conjunto de soporte 265 mediante el que la base 262 y el rodillo 264 se montan en al menos uno del bastidor 206 y el bastidor 218, de manera que la base 262 y el rodillo 264 son ajustables en al menos dos grados de libertad (como se expone con más detalle a continuación) en relación con el yunque 220 para facilitar el uso del dispositivo de pinzamiento 260 junto con yunques de diferentes tamaños.
El conjunto de soporte 265 ilustrado incluye un primer soporte 267 y un segundo soporte 268. El primer soporte 267 tiene al menos una ranura lineal 269 a través de la que se extiende un perno 271 (que se fija al bastidor 206 del módulo de sonotrodo 204 o al bastidor 218 del módulo de yunque 202), y a lo largo de la que se puede deslizar el perno 271, haciendo así que el primer soporte 267 se pueda trasladar con respecto al bastidor 206 y/o 218. El segundo soporte 268 tiene al menos una ranura 272 sustancialmente arqueada a través de la que se extiende un perno 270 (que se fija al primer soporte 267), y a lo largo del cual el perno 270 es deslizable, haciendo de este modo que el segundo soporte 268 pueda rotar con respecto al primer soporte 267. La base 262 se monta en el segundo soporte 268 de manera que la base 262 (y, por lo tanto, el rodillo 264) se pueden ajustar de manera rotatoria en un primer grado de libertad mediante la rotación del segundo soporte 268, y se pueden ajustar de manera traslacional en un segundo grado de libertad mediante la traslación del primer soporte 267.
La posición de la base 262 y, por lo tanto, del rodillo 264 se pueden fijar a través del perno 270 y el perno 271 para lograr un contacto de apriete deseado entre el rodillo 264 y la cara de yunque 226. Por ejemplo, la base 262 y el rodillo 264 se orientan de manera que el elemento de predisposición 266 aplica una fuerza de predisposición orientada sustancialmente perpendicular a un eje de rotación del yunque 220 cuando se observa como en la Figura 6. En otras realizaciones, el dispositivo de pinzamiento 260 puede tener cualquier componente adecuado dispuesto y móvil (por ejemplo, trasladable y/o rotatorio) de cualquier manera adecuada que facilite permitir que el dispositivo de pinzamiento 260 realice la acción de pinzamiento descrita en esta memoria (por ejemplo, en cualquier conjunto de soporte adecuado que facilite permitir que la base 262 y el rodillo 264 sean ajustables en al menos dos grados de libertad tales como, por ejemplo, dos grados de libertad de traslación, o un grado de libertad de traslación y un grado de libertad de rotación).
De esta manera, el dispositivo de pinzamiento 260 limita el potencial de retroceso elástico de las hebras elásticas 120, 124, 128, 132 que se cortan entre el sonotrodo 208 y el yunque 220 durante una operación de unión. Más específicamente, el dispositivo de pinzamiento 260 atrapa efectivamente la(s) hebra(s) elástica(s) rota(s) 120, 124, 128, 132 entre el rodillo 264 y el yunque 220 para evitar que las hebras elásticas rotas 120, 124, 128, 132 retrocedan a su respectivo carrete(s) de suministro 118, 122, 126, 130. Además, debido a que el rodillo 264 rota en virtud de estar en contacto con el yunque 220, cualquier hebra elástica rota 120, 124, 128, 132 es atrapada en la interfaz del rodillo 264 y el yunque 220 y es alimentada automáticamente de vuelta a la interfaz entre el sonotrodo 208 y el yunque 220. Como tal, el dispositivo de apriete 260 sirve como dispositivo de autoenhebrado para hebras elásticas rotas 120, 124, 128, 132.
En particular, el aparato 200 puede tener cualquier cantidad adecuada de módulos de yunque 202 y/o módulos de sonotrodo 204 que cooperen entre sí para facilitar que el aparato 200 funcione como se describe en esta memoria. Por ejemplo, como se ilustra en la realización de la Figura 7, el aparato 200 puede configurarse con un tambor de yunque 274 en el que un par de yunques 220 se posicionan de manera que el tambor 274 tenga un par de caras anulares predefinidas 226 que se espacian entre sí. De esta manera, el sonotrodo 208 de un módulo de sonotrodo 204 separado está dedicado a cada una de tales caras de yunque 226, facilitando de ese modo una operación de unión en regiones confinadas de telas no tejidas más grandes sobre las que sólo se desea una elasticidad parcial (por ejemplo, segmentos de estas telas no tejidas más grandes sobre las que no se desea elasticidad pueden moverse a lo largo de regiones 277 sin contacto del tambor 274 para evitar la interacción con el sonotrodo(s) 208) asociado.
Para facilitar la minimización de la aparición de hebras elásticas 120, 124, 128, 132 que se cortan entre el sonotrodo 208 y el yunque 220 durante una operación de unión, es deseable mantener eficazmente las hebras elásticas 120, 124, 128, 132 en su lugar dentro de hendiduras de la cara de yunque 226 mientras las telas no tejidas 112, 116 se unen entre sí entre el sonotrodo 208 y el yunque 220. Al menos los siguientes parámetros operativos contribuyen a minimizar la aparición de hebras elásticas 120, 124, 128, 132 que se cortan durante una operación de unión: (A) la fuente de energía específica (por ejemplo, la amplitud de vibración del sonotrodo 208 y su presión cuando entra en contacto con el yunque 220); (B) la guía de energía (por ejemplo, la geometría de la cara de yunque 226); y (C) el sistema de material (por ejemplo, el decitex y la tensión de las hebras elásticas 120, 124, 128, 132 y el peso base de las telas no tejidas 112, 116).
Con respecto a uno de tales parámetros (es decir, la geometría de la cara de yunque 226), la Figura 8 es una ilustración plana de una cara de yunque 226 del aparato 200. La cara de yunque 226 tiene un eje de línea central circunferencial 276 y una dimensión de anchura 278 orientada perpendicular al eje 276. El contorno de la cara de yunque 226 es irregular (es decir, no continuo) a lo largo del eje 276, porque la cara de yunque 226 define una pluralidad de crestas espaciadas circunferencialmente 280. Por ejemplo, en algunas realizaciones, cada par adyacente de crestas 280 puede tener un espaciamiento (o paso) medido a lo largo del eje 276 entre aproximadamente 2,54 mm (0,1 pulgadas) y aproximadamente 2,54 cm (1 pulgada) (por ejemplo, entre aproximadamente 5,08 mm y aproximadamente 12,7 mm). Aunque todos los pares adyacentes de crestas 280 en la cara del yunque 226 se espacian de manera sustancialmente igual entre sí, se contempla que el espaciamiento entre pares adyacentes de crestas 280 pueda variar a lo largo del eje 276.
Cada cresta 280 se extiende sustancialmente de manera lineal a través del eje circunferencial 276 para abarcar sustancialmente toda la anchura 278 de la cara de yunque 226. Cada cresta 280 tiene un eje 282 de extensión orientado oblicuo al eje circunferencial 276. Como se ilustra en la Figura 9, cada cresta 280 incluye una pluralidad de mesetas 284 espaciadas a lo largo de su eje 282 de extensión de manera que cada par adyacente de mesetas 284 se espacia (o flanquea) por una hendidura 286. Aunque las mesetas 284 y hendiduras 286 se ilustran en sólo unas pocas seleccionadas de las crestas 280 en la Figura 8, se entiende que todas las crestas 280 de la cara de yunque 226 tienen igualmente un conjunto de mesetas 284 y hendiduras 286 a lo largo de sus respectivos ejes de extensión 282. Notablemente, las partes adyacentes de las mesetas 284 de cada cresta 280 se conforman de manera que la hendidura 286 correspondiente definida entre las mismas se orienta sustancialmente paralela al eje circunferencial 276 (es decir, las crestas 284 y las hendiduras 286 tienen, cada una, una dimensión longitudinal 298 que se orienta sustancialmente paralela al eje circunferencial 276).
La cara de yunque 226 puede configurarse para una operación de unión por atrapamiento continua. Más específicamente, en tales realizaciones, cada una de las crestas 280 tiene al menos una hendidura 286 que se alinea en la dimensión de anchura 278 con una hendidura 286 correspondiente de cada otra cresta 280, y las mesetas 284 que flanquean cada hendidura 286 alineada se espacian para crear uniones adyacentes a lo ancho en las telas 112, 116 no tejidas que están lo suficientemente cerca entre sí en la dimensión de anchura 278 para mantener permanentemente la hebra elástica asociada 120, 124, 128, 132 en tensión entre las mismas. Como resultado, después de que la operación de unión se ha completado y las telas no tejidas 112, 116 se retiran del sistema 100, al menos una de las hebras elásticas 120, 124, 128, 132 se permite posteriormente que se contraiga entre filas circunferencialmente adyacentes de uniones, pero no entre las uniones adyacentes a lo ancho a través de las cuales se extiende la(s) hebra(s) elástica(s) 120, 124, 128, 132. Por lo tanto, se dice que la operación de unión por atrapamiento es continua en el sentido de que se hace que al menos una de las hebras elásticas 120, 124, 128, 132 se mantenga permanentemente en tensión entre cada par de uniones adyacentes a lo ancho a través del cual se extiende.
En una configuración de atrapamiento continuo de la cara de yunque 226, las mesetas 284 y las hendiduras 286 de cada cresta 280 tienen tamaños (y, por lo tanto, espaciamientos) unos con respecto a otros que son sustancialmente los mismos que los de todas las otras crestas 280 en la cara de yunque 226. Las hendiduras 286 tienen generalmente forma de U o generalmente forma de V, de manera que las paredes laterales de las mesetas 284 que flanquean cada hendidura 286 pueden, cuando se ven desde un perfil en sección transversal de la hendidura 286 como se muestra en la Figura 9, formar un ángulo de cuña entre ellas de aproximadamente 0° (es decir, las paredes laterales pueden ser aproximadamente paralelas entre sí) y aproximadamente 140° (por ejemplo, entre aproximadamente 60° y aproximadamente 100°). También se contemplan hendiduras 286 de otras formas.
Si las hebras elásticas 120, 124, 128, 132 tienen un decitex entre aproximadamente 540,0 y aproximadamente 1240,0, y si las telas no tejidas 112, 116 tienen un gramaje (gsm) entre aproximadamente 11,0 y 16,0, las mesetas 284 pueden tener longitudes en sus picos entre aproximadamente 0,254 mm y aproximadamente 6,35 mm (0,01 pulgadas, 0,25 pulgadas) (por ejemplo, entre aproximadamente 0,762 mm y aproximadamente 1,524 mm (0,03 y 0,06 pulgadas)), y anchuras en sus picos entre aproximadamente 0,203 mm y 1,27 mm (0,008 y 0,05 pulgadas) (por ejemplo, entre aproximadamente 0,254 mm y aproximadamente 0,762 mm (0,01 y 0,03 pulgadas). Además, en ese ejemplo, las hendiduras 286 pueden tener: profundidades medidas desde los picos de sus mesetas flanqueantes 284 entre aproximadamente 0,127 mm y aproximadamente 0,508 mm (0,005 y 0,02 pulgadas) (por ejemplo, entre aproximadamente 0,178 mm y aproximadamente 0,254 mm (0,007 y 0,01 pulgadas)); anchuras medidas en los picos de sus mesetas flanqueantes 284 entre aproximadamente 0,152 mm y aproximadamente 0,406 mm (0,006 y 0,016 pulgadas) (por ejemplo, entre aproximadamente 0,203 mm y aproximadamente 0,305 mm (0,008 y 0,012 pulgadas)); y anchuras medidas en sus bases entre aproximadamente 0,064 mm y aproximadamente 0,254 mm (0,0025 y 0,01 pulgadas) (por ejemplo, entre aproximadamente 0,076 mm y aproximadamente 0,127 mm (0,003 y 0,005 pulgadas)).
Al proporcionar las mesetas 284 y las hendiduras 286 con las dimensiones del ejemplo anterior, la cara de yunque 226 facilita un agarre mejorado de las hebras elásticas 120, 124, 128, 132 en las hendiduras 286 y, por lo tanto, facilita evitar que las hebras elásticas 120, 124, 128, 132 se retiren de las hendiduras 286 para reducir la ocurrencia de hebras elásticas cortadas 120, 124, 128, 132. También se contemplan otros tamaños adecuados para las mesetas 284 y las hendiduras 286.
La cara de yunque 226 puede configurarse para una operación de unión por atrapamiento intermitente, de manera que las mesetas 284 que flanquean al menos una de las hendiduras 286 se espacian para crear uniones adyacentes a lo ancho en las telas no tejidas 112, 116 que no estén lo suficientemente cercanas entre sí en la dimensión de anchura 278 para mantener permanentemente la hebra elástica asociada 120, 124, 128, 132 en tensión entre las mismas. Como resultado, después de que la operación de unión se ha completado y las telas no tejidas 112, 116 se retiran del sistema 100, se permite posteriormente que la hebra elástica correspondiente 120, 124, 128, 132 se contraiga entre las uniones adyacentes a lo ancho a través de las cuales se extiende de manera que su tensión entre esas uniones adyacentes a lo ancho se alivia sustancialmente. Por lo tanto, se dice que la operación de unión por atrapamiento es intermitente en el sentido de que al menos una de las hebras elásticas 120, 124, 128, 132 no se mantiene permanentemente en tensión entre todos los pares de uniones adyacentes a lo ancho a través de las cuales se extiende.
En una configuración de atrapamiento intermitente de la cara de yunque 226, la cara de yunque 226 puede proveerse de una pluralidad de regiones circunferenciales distintas 288 de manera que una dimensión de una hendidura 286 (y, por tanto, las mesetas 284 que la flanquean) en una cresta 280 en al menos una región circunferencial 288 es diferente de una dimensión de una hendidura 286 alineada a lo ancho (y, por tanto, las mesetas 284 que la flanquean) en una cresta 280 en al menos otra región circunferencial 288.
Por ejemplo, cada cresta 280 en una pluralidad de primeras regiones circunferenciales 290, 296 puede tener al menos una hendidura 286 que tiene un tamaño diferente en comparación con al menos una hendidura 286 que se alinea a lo ancho con la misma en las crestas 280 en una pluralidad de segundas regiones circunferenciales 292, 294 interespaciadas entre las primeras regiones circunferenciales 290, 296. En este ejemplo, dentro de las primeras regiones circunferenciales 290, 296, las hendiduras 286 pueden dimensionarse con anchuras mayores (como en la Figura 9) de tal manera que las hebras elásticas 120, 124, 128, 132 no queden atrapadas más tarde a través (es decir, se permite más tarde que se deslicen entre) las uniones adyacentes a lo ancho creadas en las mesetas adyacentes a lo ancho 284 en las crestas 280 en estas primeras regiones circunferenciales 290, 296. Mientras que, dentro de las segundas regiones circunferenciales 292, 294, las hendiduras 286 pueden dimensionarse con anchuras más pequeñas (como en la Figura 10) de tal manera que las hebras elásticas 120, 124, 128, 132 se queden atrapadas posteriormente a través (es decir, no se permite posteriormente que se deslicen entre) las uniones adyacentes a lo ancho creadas en las mesetas adyacentes a lo ancho 284 en las crestas 280 en las segundas regiones circunferenciales 292, 294.
Más específicamente, en este ejemplo, al menos una cresta 280 en cada segunda región circunferencial 292, 294 puede tener sus hendiduras 286 dimensionadas de la manera expuesta anteriormente para el ejemplo de atrapamiento continuo, mientras que al menos una cresta 280 en cada primera región circunferencial 290, 296 puede tener sus hendiduras 286 dimensionadas con una anchura (medida en los picos de sus mesetas flanqueantes 284) entre aproximadamente 0,254 mm y aproximadamente 6,35 mm (0,01 y 0,25 pulgadas) (por ejemplo, entre aproximadamente 0,762 mm y aproximadamente 1,52 mm (0,03 y 0,06 pulgadas) en algunas realizaciones; o aproximadamente 0,035 pulgadas en una realización particular). Por lo tanto, se facilita el deslizamiento adecuado de las hebras elásticas 120, 124, 128, 132 a través de al menos una cresta 280 en cada primera región circunferencial 290, 296, especialmente cuando las hebras elásticas 120, 124, 128, 132 tienen un decitex entre aproximadamente 540,0 y aproximadamente 1240,0, y cuando las telas no tejidas 112, 116 tienen un gramaje (gsm) entre aproximadamente 11,0 y 16,0.
Tanto en una configuración de atrapamiento continuo como en una configuración de atrapamiento intermitente, la cara de yunque 226 puede tener una pluralidad de segmentos a lo ancho distintos 281, en donde cada segmento a lo ancho 281 tiene mesetas 284 y/o hendiduras 286 de tamaños comparativamente diferentes. Por ejemplo, en una realización particular según la invención reivindicada, como se ilustra en la Figura 11, la cara de yunque 226 puede tener un primer segmento 283 a lo ancho con mesetas 284 que definen hendiduras 286 de una primera anchura para adaptarse a hebras elásticas 120, 124, 128, 132 de un primer decitex, y un segundo segmento 285 a lo ancho con mesetas 284 que definen hendiduras 286 de una segunda anchura que es menor que la primera anchura para adaptarse a hebras elásticas 120, 124, 128, 132 de un segundo decitex que es menor que el primer decitex. Por lo tanto, cada segmento a lo ancho 281, independientemente de si se configura para atrapamiento continuo o intermitente, puede dimensionarse para alojar hebras elásticas 120, 124, 128, 132 de diferentes tamaños.
La cara de yunque 226 puede tener crestas 280 que se extienden no linealmente a través del eje circunferencial 276. Por ejemplo, en las Figuras 12-14, la cara de yunque 226 puede definir una pluralidad de crestas 280, cada una con un eje curvilíneo (por ejemplo, un eje sustancialmente arqueado 287). Notablemente, estas crestas no lineales 280 pueden tener las mismas dimensiones para las mesetas 284 y las hendiduras 286 que para las crestas que se extienden sustancialmente de manera lineal 280 expuestas anteriormente, incluyendo las mismas variaciones dimensionales entre las regiones circunferenciales y a lo ancho 288, 281 como se expone anteriormente con respecto a las crestas que se extienden sustancialmente de manera lineal 280.
La Figura 15 ilustra un material elástico no tejido 300 fabricado usando el sistema 100. Se realizó un proceso de unión por atrapamiento intermitente en las telas no tejidas 112, 116 (con hebras elásticas 120, 124 intercaladas entre las mismas) usando uno de los ejemplos del aparato 200 expuesto anteriormente. El yunque 220 utilizado para fabricar el material 300 tiene una cara de yunque 226 con hendiduras 286 que varían en tamaño a través de regiones circunferenciales 288 como se ha expuesto anteriormente. De esta manera, con las telas no tejidas 112, 116 y las hebras elásticas 120, 124 mantenidas en tensión a través del aparato 200, la cara de sonotrodo 216 y la cara de yunque 226 crearon uniones 302 en ubicaciones correspondientes a las mesetas 284 de la cara de yunque 226.
Una vez que las telas no tejidas adheridas 112, 116 (y las hebras elásticas 120, 124 intercaladas entre ellas) se retiraron posteriormente del sistema 100, la tensión en las hebras elásticas 120, 124 se alivió parcialmente de manera que se permitió que los segmentos de cada hebra elástica 120, 124 se contrajeran para crear el material 300. Más específicamente, un primer segmento 304 de cada hebra elástica 120, 124 quedó atrapado entre filas adyacentes de uniones 302 que correspondieron a las crestas 280 que definieron las hendiduras 286 de anchuras más pequeñas. Mientras tanto, se permitió que un segundo segmento 306 de cada hebra elástica 120, 124 se deslizara a través de las uniones adyacentes a lo ancho 302 en filas que correspondieron a las crestas 280 que definieron las hendiduras 286 de mayores anchuras. De esta manera, se hizo que las telas no tejidas 112, 116 se fruncirán en áreas 308 del material 300 que tienen uniones adyacentes a lo ancho 302 de espaciamiento más estrecho (pero no en áreas 310 que tienen uniones adyacentes a lo ancho 302 de espaciamiento mayor) para proporcionar efectivamente al material 300 una propiedad elástica. Notablemente, si se hubiera utilizado una operación de atrapamiento continuo en lugar de una operación de atrapamiento intermitente, el material 300 no tendría segundos segmentos 306 a los que se les permite deslizarse, sino que en su lugar sólo tendría primeros segmentos 304 de manera que las telas no tejidas 112, 116 se fruncen a lo largo de todo el material 300.
Los sistemas y métodos de unión ultrasónica rotatorios expuestos en esta memoria se utilizan para atrapar directamente el elástico tensado dentro de una tela no tejida sin el uso de adhesivos, proporcionando así diversas ventajas funcionales y comerciales. Los sistemas y métodos eliminan los complejos sistemas de suministro de adhesivo y los costosos materiales adhesivos asociados con los procesos de unión adhesiva, y los sistemas y métodos proporcionan un entorno de producción más simple, más limpio y más seguro (por ejemplo, de temperatura más fría), con un menor consumo de energía y menores costes de material. Además, se eliminan diversas deficiencias funcionales de los materiales unidos mediante adhesivo, incluyendo el sangrado del adhesivo, la rigidización y la fluencia que son comunes en los materiales unidos mediante adhesivo convencionales. Por lo tanto, se pueden utilizar sustratos no tejidos/de película de bajo coste y materiales elásticos.
Además, los sistemas y métodos expuestos en esta memoria facilitan una secuencia de producción más continua (es decir, tiempo de actividad de proceso aumentado) debido, al menos en parte, a la falta de: operaciones de limpieza relacionadas con adhesivo; problemas de entrega/fiabilidad del sistema adhesivo; períodos de enfriamiento del equipo calentado antes de los eventos de mantenimiento; períodos de arranque en frío; y eventos de recalentamiento o calibración de purga. Adicionalmente, se facilita adicionalmente una secuencia de producción más continua mediante el enhebrado automático (o autoenhebrado) de hebras elásticas cortadas cuando el sistema está en línea, así como el uso de carretes elásticos de funcionamiento continuo sobre el extremo.
Adicionalmente, los sistemas y métodos expuestos en esta memoria pueden usarse para conectar (por ejemplo, atrapamiento) hebras elásticas mientras también se realizan otras etapas de procesamiento elástico tales como procesos de corte/troceado, procesos de costura, procesos de recorte de bordes, etc. Los sistemas y métodos pueden adaptarse además a bases de activos de capital existentes para proporcionar capacidad de readaptación (con configuraciones personalizables si se desea), así como capacidad de cambio de grado más rápido a medida que la longitud de la zona de conexión cambia a través de una interfaz de software.
Los sistemas y métodos también facilitan la maximización del rendimiento elástico. Por ejemplo, los sistemas y métodos facilitan la disminución de la tensión en el alargamiento en comparación con otros métodos de conexión (por ejemplo, los sistemas y métodos pueden proporcionar una respuesta elástica casi pura para la tensión frente a la deformación cuando se utilizan al menos algunos sustratos). Los sistemas y métodos también facilitan la minimización de la fluencia (o pérdida de rendimiento) (por ejemplo, los sistemas y métodos producen materiales elásticos que son más robustos en el aspecto de la temperatura, el tiempo y los disolventes para el usuario final (por ejemplo, emolientes)) debido, al menos en parte, al hecho de que las hebras elásticas pueden quedar atrapadas en un sustrato termoplástico, en lugar de conectarse a un sustrato con un material aglutinante intermedio susceptible.
Los sistemas y métodos facilitan además la estética personalizada y los beneficios funcionales. Por ejemplo, se producen frunces por un patrón de unión y/o posicionamiento de alimentación de hebras de manera que el tamaño, la forma y la frecuencia son seleccionables. Además, se habilita la tensión por zonas, ya que la tensión puede controlarse mediante un segmento elástico dependiendo de la configuración de tela deseada (por ejemplo, dependiendo de la orientación en dirección transversal deseada dentro de la tela (entre las calles) y/u orientación longitudinal dentro de la tela (dentro de las calles)). La conexión curvada también se facilita si se desea. Además, se facilita el deslizamiento/fluencia controlado para un encaje ajustable, pudiendo seleccionarse la conexión intermitente o continua de elástico al sustrato para permitir la colocación/zonificación de segmentos elásticos y no elásticos vivos.
Además de los sistemas y métodos expuestos anteriormente, también se contemplan otros sistemas. Por ejemplo, se contemplan sistemas de conexión no rotatorios (por ejemplo, sonotrodos ultrasónicas estacionarias (o de cuchilla), calor, presión, etc.). Además, en combinación con los ejemplos rotatorios expuestos anteriormente, pueden usarse sistemas adhesivos. Además, en algunas realizaciones pueden usarse elásticos latentes en lugar de elásticos tensados. Entonces también, los sistemas y métodos facilitan el curvado (o desplazamiento) de hebras elásticas con menos aparición de rotura, y los sistemas y métodos facilitan además la generación de una matriz de tensiones (por ejemplo, un efecto tablero de ajedrez), arrugado diferencial, zonas muertas, y/o incorporación simultánea de hebras elásticas de diferente decitex.
Notablemente, los sistemas y métodos descritos en esta memoria facilitan la fabricación de una variedad de materiales no tejidos elásticos utilizables en una variedad de artículos tales como artículos de cuidado personal (por ejemplo, calzoncillos para adultos, pañales para bebés, pantalones de tracción para niños/adultos, productos de higiene de ajuste de contorno, etc.) o prendas médicas (por ejemplo, máscaras, tapas, batas, calzado, etc.). Además, los componentes individuales (por ejemplo, malla/red, orejetas de pañales, paneles discretos, etc.) de un artículo pueden fabricarse usando materiales no tejidos elásticos fabricados mediante los sistemas y métodos descritos anteriormente. Otros productos contemplados en los que se pueden utilizar los materiales no tejidos incluyen aislamiento térmico o filtros (por ejemplo, arrugado o blousing asociado), así como bolsas de basura con la parte superior elástica, vendajes no adhesivos, redes capilares, envolturas domésticas, etc.

Claims (14)

REIVINDICACIONES
1. Un aparato (200) para fabricar un material elástico no tejido, comprendiendo dicho aparato:
un sonotrodo ultrasónico rotatorio (208); y
un yunque rotatorio (220) posicionable en estrecha proximidad al sonotrodo ultrasónico rotatorio, en donde el yunque rotatorio tiene una cara (226) con una anchura y un eje circunferencial (276), teniendo la cara una pluralidad de crestas (280) cada una de las cuales define una pluralidad de crestas (284) y hendiduras (268) interespaciadas, extendiéndose las crestas oblicuamente a través del eje circunferencial, y estando orientadas las hendiduras sustancialmente paralelas al eje circunferencial.
2. El aparato de la reivindicación 1, en donde las crestas se extienden sustancialmente a través de toda la anchura de la cara.
3. El aparato de la reivindicación 1, en donde todos los pares de crestas adyacentes en la cara se espacian de manera sustancialmente igual entre sí a lo largo del eje circunferencial.
4. El aparato de la reivindicación 1, en donde un par adyacente de crestas tiene un espaciamiento medido a lo largo del eje circunferencial entre aproximadamente 2,54 mm (0,1 pulgadas) y aproximadamente 2,54 cm (1 pulgada).
5. El aparato de la reivindicación 1, en donde la cara tiene una primera región circunferencial con crestas que definen hendiduras de un primer tamaño, y una segunda región circunferencial con crestas que definen hendiduras de un segundo tamaño diferente del primer tamaño.
6. El aparato de la reivindicación 1, en donde la cara tiene una primera región a lo ancho en la que las crestas definen hendiduras de un primer tamaño, y una segunda región a lo ancho en la que las crestas definen hendiduras de un segundo tamaño diferente del primer tamaño.
7. El aparato de la reivindicación 1, en donde las crestas se extienden de manera no lineal a través del eje circunferencial.
8. El aparato de la reivindicación 1, que comprende además:
un módulo de sonotrodo (204) que incluye el sonotrodo ultrasónico rotatorio (208) montado en un bastidor (206);
un módulo de yunque (202) que incluye el yunque rotatorio (220) montado en un bastidor y que puede posicionarse en estrecha proximidad al sonotrodo ultrasónico; y
un dispositivo de leva (230) que conecta de forma desplazable el módulo de sonotrodo y el módulo de yunque para desplazar cíclicamente el módulo de sonotrodo con respecto al módulo de yunque durante una operación de unión del aparato.
9. El aparato de la reivindicación 8, en donde el dispositivo de leva incluye una rueda de leva rotatoria montada en el bastidor del módulo de yunque.
10. El aparato de la reivindicación 9, que comprende además un primer motor al que se conecta de forma rotatoria el sonotrodo ultrasónico, un segundo motor al que se conecta de forma rotatoria el yunque, y un servomotor al que se conecta de forma rotatoria la rueda de leva.
11. El aparato de la reivindicación 1, que comprende además:
un módulo de sonotrodo (204) que incluye el sonotrodo ultrasónico rotatorio (208) montado en un bastidor (206); un módulo de yunque (202) que incluye el yunque rotatorio (220) montado en un bastidor (206) y que puede posicionarse en estrecha proximidad al sonotrodo ultrasónico; y
un dispositivo de pinzamiento (260) montado en uno del bastidor del módulo de sonotrodo y el bastidor del módulo de yunque, de tal manera que el dispositivo de pinzamiento se puede colocar para hacer contacto flotante con el yunque.
12. El aparato de la reivindicación 11, en donde el dispositivo de pinzamiento incluye un rodillo (264) que hace contacto flotante con el yunque.
13. El aparato de la reivindicación 12, en donde el dispositivo de pinzamiento incluye una base y un elemento de predisposición mediante el cual el rodillo se monta de manera flotante en la base.
14. El aparato de la reivindicación 11, en donde el dispositivo de pinzamiento es ajustable en al menos dos grados de libertad.
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