MX2013011909A - Metodos para deformar mecanicamente materiales. - Google Patents

Metodos para deformar mecanicamente materiales.

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Abstract

Se describen métodos para deformar mecánicamente un material. Los métodos para deformar mecánicamente un material incluyen el uso de miembros formadores que se mueven a velocidades de superficie diferentes uno con respecto al otro para formar materiales de trama deformados.

Description

MÉTODOS PARA DEFORMAR MECÁNICAMENTE MATERIALES CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a métodos para deformar mecánicamente un material. Más particularmente, la presente invención se refiere a métodos para deformar mecánicamente un material mediante el uso de miembros formadores que se mueven a velocidades de superficie diferentes para formar materiales de trama deformados.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN En la literatura de patentes se describen diversos métodos y aparatos para deformar mecánicamente materiales para propósitos diferentes, que incluyen: la patente de los EE. UU. núm. 3,496,259, Guenther; la patente de los EE. UU. núm. 3,509,007, Kalwaites; la patente de los EE. UU. núm. 6,007,468, Giacometti; la patente de los EE. UU. núm. 6,053,232, Biagotti; la patente de los EE. UU. núm. 7,1 12,257 B2, Baggot, y col.; y la patente de los EE. UU. núm. 7,497,926 B2, Hermans, y col. Sin embargo, continúa la búsqueda de procesos mejorados y alternativos para deformar mecánicamente materiales.
Por lo tanto, es deseable proporcionar métodos mejorados para deformar mecánicamente materiales para formar materiales de trama deformados.
BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a métodos para deformar mecánicamente un material, y más particularmente, a métodos para deformar mecánicamente un material mediante el uso de miembros formadores que se acoplan y mueven a velocidades de superficie diferentes para formar materiales de trama deformados.
Los métodos para formar los materiales de trama deformados incluyen someter una trama precursora a al menos un ciclo (o pasada) a través de un proceso de deformación mecánica. El material precursor puede estar en forma de un rodillo o un lienzo. El material precursor puede comprender cualquier material deformable adecuado, que incluye pero no se limita a: telas tejidas, telas no tejidas, películas, combinaciones, o laminados de cualquiera de los materiales mencionados anteriormente.
Los métodos incluyen pasar la trama precursora a través de un par de miembros formadores de acoplamiento que comprenden un primer miembro formador y un segundo miembro formador que se mueven a velocidades de superficie diferentes, en donde el primer miembro formador o el segundo miembro formador se mueve a una velocidad de superficie más lenta que el otro. Los miembros formadores pueden incluir, pero no se limitan a placas, rodillos contrarrotatorios, bandas transportadoras con discos (o placas pequeñas), y/o bandas con elementos formadores sobre ellas. Por ejemplo, los métodos pueden incluir someter la trama precursora a al menos una pasada a través de la línea de agarre entre rodillos contrarrotatorios que rotan a velocidades de superficie diferentes. Los rodillos comprenden un primer rodillo que tiene una superficie que comprende una pluralidad de primeros elementos formadores; y un segundo rodillo que tiene una superficie que comprende una pluralidad de segundos elementos formadores. Cuando la trama precursora se pasa a través de la línea de agarre, al menos uno de los elementos formadores en el primer miembro formador o los elementos formadores en el segundo miembro formador puede empujar una porción del material precursor fuera del plano en al menos la primera o la segunda superficies del material de trama precursora, o penetrar al menos parcialmente en el grosor del material precursor.
Los primeros elementos formadores y los segundos elementos formadores pueden comprender elementos machos distintos y no distintos. En otras versiones de dichas modalidades, el primer miembro formador o el segundo miembro formador comprende elementos formadores machos distintos, y el otro primer miembro formador o segundo miembro formador comprende elementos machos no distintos.
Opcionalmente, los métodos pueden incluir, además, someter la trama precursora a ciclos múltiples (o pasadas) a través de un proceso de deformación mecánica adicional. La superficie de los rodillos individuales en el proceso de deformación adicional puede proporcionarse con elementos formadores que comprenden salientes o elementos "machos".
Los métodos descritos en la presente descripción pueden usarse para diversos propósitos. Dichos propósitos incluyen, pero no se limitan a: formar una estructura (tal como un orificio, saliente, o depresión) en la trama precursora; proporcionar los materiales con ciertas apariencias visuales; deformar una trama en direcciones múltiples; y ayudar a retirar la trama de un rodillo durante un proceso de deformación de una trama. Dichos materiales de trama deformados pueden proporcionarse como componentes de productos tales como artículos absorbentes (tales como lienzos superiores, lienzos inferiores, capas de captación, capas para el manejo de líquidos, núcleos absorbentes), envases (tales envoltorios, envoltorios retráctiles y bolsas de polietileno), bolsas para basura, envolturas para alimentos, toallitas, pañuelos desechables, papel higiénico, papel toalla y lo similar.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La siguiente descripción detallada se comprenderá más claramente al considerar las figuras en las que: La Figura 1 es una vista en perspectiva de dos rodillos de acoplamiento que pueden usarse para deformar mecánicamente materiales.
La Figura 2 es una vista en perspectiva de dos rodillos de acoplamiento en otro aparato que puede usarse para deformar mecánicamente materiales.
La Figura 3 es una vista en perspectiva de otra modalidad de un rodillo que puede usarse en los métodos descritos en la presente descripción.
La Figura 4 es una sección transversal de una porción de los rodillos de acoplamiento.
La Figura 5 es una vista en perspectiva que muestra una porción de otra modalidad de un rodillo que puede usarse en los métodos descritos en la presente descripción.
La Figura 6 es una vista en perspectiva que muestra una porción de otra modalidad de un rodillo que puede usarse en los métodos descritos en la presente descripción.
La Figura 7 es una vista en perspectiva que muestra una porción de otra modalidad de un rodillo que puede usarse en los métodos descritos en la presente descripción.
La Figura 8 es una fotografía ampliada que muestra una porción de la superficie de otra modalidad de un rodillo que puede usarse en los métodos descritos en la presente descripción.
La Figura 9 es una vista en perspectiva que muestra una porción de otra modalidad de un rodillo que puede usarse en los métodos descritos en la presente descripción.
La Figura 1 0 es una vista en perspectiva de porciones de una modalidad alternativa de dos rodillos de acoplamiento que pueden usarse para deformar mecánicamente materiales.
La Figura 1 1 es una vista esquemática en planta de un área en una trama que muestra cómo los dientes de los dos rodillos pueden alinearse en la línea de agarre.
La Figura 1 1 A es una vista esquemática en planta de un área en una trama que muestra una configuración alternativa de cómo los dientes en los dos rodillos pueden alinearse en la línea de agarre.
La Figura 12 es una vista esquemática lateral de una modalidad de un aparato alternativo para deformar mecánicamente materiales.
La Figura 13 es una fotomicrografía de una trama comparativa que se deformó mecánicamente por rodillos de acoplamiento que operan a la misma velocidad.
La Figura 14 es una fotomicrografía de una trama comparativa a la mostrada en la Figura 13 que se deformó mecánicamente por rodillos de acoplamiento que operan a velocidades diferentes.
La Figura 15 es una fotomicrografía de una trama comparativa que se deformó mecánicamente por rodillos de acoplamiento que operan a la misma velocidad.
La Figura 16 es una fotomicrografía de una trama comparativa a la mostrada en la Figura 15 que se deformó mecánicamente por rodillos de acoplamiento que operan a velocidades diferentes.
La Figura 17 es una fotomicrografía de una trama comparativa que se deformó mecánicamente por rodillos de acoplamiento que operan a la misma velocidad.
La Figura 18 es una fotomicrografía de una trama comparativa a la mostrada en la Figura 17 que se deformó mecánicamente por rodillos de acoplamiento que operan a velocidades diferentes.
La Figura 19 es una fotomicrografía de una trama comparativa que se deformó mecánicamente por rodillos de acoplamiento que operan a la misma velocidad.
La Figura 20 es una fotomicrografía de una trama comparativa a la mostrada en la Figura 19 que se deformó mecánicamente por rodillos de acoplamiento que operan a velocidades diferentes.
Las modalidades de la estructura absorbente y los métodos para fabricarla mostrados en las figuras son de naturaleza ilustrativa y no pretenden ser limitantes de la invención definida en las reivindicaciones. Además, las características de la invención se comprenderán de manera más completa y evidente al considerar la descripción detallada.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Definiciones: El término "artículo absorbente" incluye artículos desechables tales como toallas higiénicas, protectores diarios, tampones, dispositivos interlabiales, apositos, pañales, artículos para la incontinencia en adultos, toallitas, y lo similar. Además, los miembros absorbentes producidos por los métodos y aparatos descritos en la presente descripción pueden ser útiles en otras tramas tales como almohadillas de restregado, almohadillas para secar (tales como almohadillas SWIFFER®), y lo similar. Al menos algunos de dichos artículos absorbentes están previstos para la absorción de líquidos corporales, tales como flujo menstrual o sangre, descargas vaginales, orina y heces. Las toallitas pueden usarse para absorber líquidos corporales o pueden usarse para otros propósitos, tales como para limpiar superficies. Diversos artículos absorbentes descritos anteriormente comprenderán, típicamente, un lienzo superior permeable a líquidos, un lienzo inferior impermeable a líquidos unido al lienzo superior, y un núcleo absorbente entre el lienzo superior y el lienzo inferior.
El término 'Orificio", como se usa en la presente descripción, se refiere a un agujero. Los orificios pueden perforarse limpiamente a través de la trama de tal manera que el material que rodea el orificio se extiende en el mismo plano que la trama antes de la formación del orificio (un orificio "bidimensional"), o agujeros formados en los que al menos parte del material que rodea el orificio se empuja fuera del plano de la trama. En este último caso, los orificios se asemejan a una saliente o depresión con un orificio en ella, y en la presente descripción pueden mencionarse como un orificio "tridimensional", un subgrupo de orificios.
El término "componente" de un artículo absorbente, como se usa en la presente descripción, se refiere a un constituyente individual de un artículo absorbente, tal como un lienzo superior, capa de captación, capa de manejo de líquidos, núcleo absorbente o capas de núcleos absorbentes, lienzos inferiores, y barreras tales como capas de barrera y dobleces de barrera.
El término "dirección transversal a la máquina", "dirección transversal" (o la abreviatura "CD", por sus siglas en inglés) se refiere a la trayectoria que es perpendicular a la dirección de máquina en el plano de la trama.
El término "material deformable", como se usa en la presente descripción, es un material que es capaz de cambiar su forma o densidad en respuesta a la tensión o deformación aplicada.
El término "distinto", como se usa en la presente descripción, significa distinto o no conectado. Cuando el término "distinto" se usa con respecto a los elementos formadores en un miembro formador, se refiere a que los extremos distales (o más externos radialmente) de los elementos formadores son distintos o no conectados en todas las direcciones, incluso en la dirección de máquina y en la dirección transversal a la máquina (aun cuando las bases de los elementos formadores pueden formarse en la misma superficie de un rodillo, por ejemplo). Por ejemplo, se considera que los rebordes en un rodillo anular no son distintos.
El término "desechable" se usa en la presente descripción para describir artículos absorbentes que no están destinados a lavarse o de cualquier otra forma a reconstituirse o reusarse como un artículo absorbente (es decir, que se destinan a desecharse después de usarse y, preferentemente, a reciclarse, procesarse en compost o, o de cualquier otra forma, a desecharse en alguna forma compatible con el ambiente).
El término "elementos formadores", como se usa en la presente descripción, se refiere a cualquier elemento en la superficie de un miembro formador que es capaz de deformar una trama. El término "elementos formadores" incluye tanto los elementos formadores continuos o no distintos tales como rebordes y ranuras en rodillos anulares, y elementos formadores distintos. Los elementos formadores "machos" se proyectan desde la superficie de un miembro formador.
El término "unido" abarca configuraciones en las que un elemento se asegura directamente a otro elemento al fijar directamente el elemento al otro elemento; las configuraciones en que el elemento se fija, indirectamente, al otro elemento fijando el elemento a un o unos miembro(s) intermedio(s) que a su vez se fijan al otro elemento; y las configuraciones en que un elemento está integrado a otro elemento es decir, un elemento es esencialmente parte del otro elemento. El término "unido(a) a" abarca configuraciones en las que un elemento se asegura a otro elemento en lugares seleccionados, así como también configuraciones en las que un elemento se asegura completamente a otro elemento a través de toda la superficie de uno de los elementos.
El término "capa" se usa en la presente descripción para referirse a un artículo cuya dimensión primaria es X-Y, es decir, a lo largo de su longitud y ancho. Se debe entender que el término "capa" no se limita necesariamente a capas o lienzos sencillos de material. Por lo tanto, la capa puede comprender laminados o combinaciones de varios lienzos o tramas del tipo de material necesario. Consecuentemente, el término "capa" incluye los términos "capas" y "estratificado".
El término "dirección de máquina" (o la abreviatura "MD", por sus siglas en inglés) se refiere a la trayectoria que el material, tal como una trama, sigue a través de un proceso de fabricación.
Los términos "impacto mecánico" o "deformación mecánica", pueden usarse indistintamente en la presente descripción, para referirse a procesos en los que se ejerce una fuerza mecánica sobre un material.
El término "Micro-SELF" es un proceso que es similar en aparato y método al proceso SELF que se describe en la presente descripción. Los dientes Micro-SELF tienen dimensiones diferentes de tal manera que son más propicios para formar penachos con aberturas en los extremos anteriores y posteriores. En la publicación de la solicitud de patente de los EE. UU. núm. 2006/0286343A1 se describe un proceso que usa micro-SELF para formar penachos en un sustrato de trama. Para los fines de la presente descripción, se considerará que Micro-SELF es un subgrupo de tecnología SELF.
El término "con patrón", como se usa en la presente descripción, con referencia a los miembros formadores, incluye miembros formadores que tienen elementos distintos sobre ellos, así como los que tienen características continuas sobre ellos tales como los rebordes y ranuras en un rodillo anular.
El término "deformado permanentemente", como se usa en la presente descripción, se refiere al estado de un material deformable cuya forma o densidad ha sido alterada permanentemente en respuesta a la tensión o deformación aplicada.
El término "región(es)" se refiere a porciones o secciones a lo largo del plano ? del miembro absorbente.
Los términos "rodillo anular" o "laminado de anillos" se refieren a un proceso que usa miembros de deformación que comprenden rodillos contrarrotatorios, bandas de acoplamiento o placas de acoplamiento que contienen rebordes y ranuras continuos donde los rebordes y ranuras de acoplamiento de los miembros de deformación se acoplan y estiran una trama interpuesta entre ellos. Para el laminado de anillos, los miembros de deformación pueden configurarse para estirar la trama en la dirección transversal a la máquina o la dirección de máquina dependiendo de la orientación de los dientes y ranuras.
El término "perforación por cuchilla rotatoria" (RKA, por sus siglas en inglés) se refiere a un proceso y aparato que usa miembros de deformación de acoplamiento similares a los que se definen en la presente descripción con respecto a SELF o micro-SELF. El proceso de perforación por cuchilla rotatoria difiere de SELF o micro-SELF en que los dientes alargados, relativamente planos de un miembro de deformación de SELF o micro-SELF se han modificado para terminar, generalmente, en punta en el extremo distal. Los dientes pueden afilarse para cortar a través, así como deformar una trama para producir una trama perforada, o en algunos casos, una trama perforada tridimensionalmente, como se describe en las publicaciones de solicitudes de patente de los EE. UU. núm. 2005/0064136A1 , 2006/0087053A1 , y 2005/021753. Los dientes RKA pueden tener otras formas y perfiles, y el proceso RKA puede usarse, además, para deformar mecánicamente tramas fibrosas sin perforar la trama. En otros aspectos, tales como altura de diente, separación de diente, paso, profundidad de acoplamiento, y otros parámetros de procesamiento, el RKA y el aparato de RKA pueden ser los mismos que se describen en la presente descripción con respecto a SELF o micro- SELF.
Los términos "SELF" o "SELF'ing", se refieren a tecnología de Procter & Gamble en la que SELF son las siglas en inglés para Película Estructural Similar a Elástica. Si bien el proceso se desarrolló originalmente para deformar una película polimérica para que tenga características estructurales beneficiosas, se ha descubierto que el proceso SELF'ing puede usarse para producir estructuras beneficiosas en otros materiales, tales como materiales fibrosos. Los procesos, aparatos y patrones producidos mediante SELF se ilustran y describen en las patentes de los EE. UU. núm. 5,518,801 ; 5,691 ,035; 5,723,087; 5,891 ,544; 5,916,663; 6,027,483; y 7,527,615 B2.
El término "penacho", como se usa en la presente descripción, se refiere a un tipo particular de saliente que puede formarse en una trama de tela no tejida. Los penachos tienen, típicamente, una configuración similar a un túnel y, en algunos casos, pueden estar abiertos en uno o ambos de sus extremos.
I. Materiales precursores.
La presente invención se refiere a métodos para deformar mecánicamente un material. Más particularmente, la presente invención se refiere a métodos para deformar mecánicamente un material mediante el uso de miembros formadores que se acoplan y mueven a velocidades de superficie diferentes para formar materiales de trama deformados. Los métodos de interés de la presente invención deben distinguirse de procesos de cardado, que incluyen el peinado de fibras individuales que empujan simplemente las fibras, y no son estructuras que tienen integridad y pueden deformarse mecánicamente como se describe en la presente descripción.
Los materiales de trama deformados se fabrican a partir de un "material precursor" que está en la forma de una trama o un lienzo. El material de trama precursora tiene una primera superficie y una segunda superficie, cada una de las cuales es generalmente plana (es decir, define un plano). El material de trama precursora (o "trama precursora") que se deformará puede comprender cualquier material deformable, tal como una tela tejida, una tela no tejida, película, combinación, o laminado de cualquiera de los materiales mencionados anteriormente. Como se usa en la presente descripción, el término "trama de tela no tejida" se refiere a una trama que tiene una estructura de fibras o filamentos individuales intercalados, pero no en un patrón de repetición como en una tela tejida o de punto (que no tiene, típicamente, fibras orientadas aleatoriamente). Esto puede incluir sustratos de papel, tales como papel tisú, papel secante, cartón, papel filtro y combinaciones de estos. Para formar tramas o telas de tela no tejida se han usado muchos procesos, por ejemplo, procesos de fusión-soplado, consolidación térmica, hidroenmarañado, tendido al aire y procesos de unión y cardado de tramas que incluyen unión térmica y cardado.
La tela tejida, tela no tejida, película, combinación o laminado pueden fabricarse a partir de cualquier material deformable que incluye, pero no se limita a, materiales naturales, materiales sintéticos, y combinaciones de estos. Los materiales naturales adecuados incluyen, pero no se limitan a, celulosa, linteres de algodón, bagazo, fibras de lana, fibras de seda, etc. Los materiales adecuados pueden ser elásticos o incluir hebras elásticas. Los materiales sintéticos adecuados incluyen, pero no se limitan a, rayón y materiales poliméricos. Los materiales poliméricos adecuados incluyen, pero no se limitan a: polietileno, poliéster, tereftalato de polietileno (PET), y polipropileno. Cualquiera de los materiales descritos anteriormente pueden comprender materiales sostenibles o renovables y/o material reciclado posconsumo. En algunas modalidades, el material precursor comprende al menos algún material celulósico, que puede ser un material de grado de papel. En algunos casos, los materiales precursores pueden consistir en, o consistir esencialmente en, uno de los materiales indicados anteriormente. En algunos casos, los materiales precursores pueden estar, prácticamente, libres de celulosas, y/o excluir materiales de papel, y/o excluir materiales tendidos en húmedo tales como: papel secante, cartón, cartulina, papel filtro y combinaciones de estos.
En los materiales precursores pueden incluirse varios polímeros. Los materiales potenciales incluyen biopolímeros elaborados a partir de fuentes no derivadas de petróleo tales como polietileno bioderivado (bio-PE), polipropileno bioderivado (bio-PP), tereftalato de polietileno bioderivado (bio-PET), y poli(etileno-2,5-furandicarboxilato) bioderivado (bio-PEF). Estos materiales pueden derivarse parcialmente o completamente de al menos una fuente renovable, en donde una fuente renovable se refiere a un recurso natural que puede reponerse dentro de un período de tiempo de 100 años. Los recursos renovables incluyen plantas, animales, peces, bacterias, hongos y productos de silvicultura y pueden ser organismos de origen natural, híbridos o desarrollados mediante ingeniería genética. Los recursos naturales, tales como el petróleo crudo, hulla y turba, que demoran más de 100 años en formarse, no se consideran recursos renovables. Otros polímeros derivados de fuentes no derivadas de petróleo incluyen polímeros con base de almidón y celulósicos. Adicionalmente, pueden usarse resinas tales como r-HDPE, r-LLDPE, r-LDPE, r-PET, r-PEF, o r-PP trituradas posconsumo al 100 % o mezcladas con diversas resinas. Los polímeros derivados de recursos renovables y resinas recicladas pueden usarse por sí solos, o mezclarse en polímeros con base de petróleo en niveles variables con el propósito de controlar el costo. Las fuentes y métodos para elaborar polímeros a partir de fuentes no derivadas de petróleo pueden encontrarse en la patente de los EE. UU. núm. 8,063,064 B1 y la publicación de la solicitud de patente de los EE. UU. núm. 201 1/0319849 A1 que se incorpora en la presente descripción como referencia.
II. Métodos para deformar materiales Los métodos para formar los materiales de trama deformados incluyen someter la trama precursora a al menos un ciclo o pasarlos a través de un proceso de deformación mecánica.
El proceso de deformación mecánica puede llevarse a cabo en cualquier aparato adecuado que puede comprender cualquier tipo de miembros formadores. Los tipos adecuados de aparatos formadores incluyen, pero no se limitan a: un par de rodillos que definen una línea de agarre entre ellos; pares de placas; transportadores con discos (o placas pequeñas) que definen una línea de agarre entre ellos; bandas que definen una línea de agarre entre ellas; o combinaciones de estos. Los ejemplos de bandas y rodillos que pueden modificarse para el uso en los métodos de la presente invención se describen en la patente de los EE. UU. núm. 8,021 ,591 , Curro, y col. En el caso de las placas, al menos una placa puede moverse en la dirección de máquina con respecto a la otra placa cuando las placas se juntan para entrar en contacto con la trama precursora con el fin de proporcionar un movimiento similar al de los rodillos descritos en la presente descripción. Sin embargo, se entiende que la estructura resultante producida por un par de placas o bandas puede ser diferente a la producida por rodillos debido a los ángulos reducidos de acoplamiento y desacoplamiento presentes en un proceso que comprende un par de placas o bandas. Aunque los aparatos se describirán en la presente descripción por conveniencia, principalmente, en términos de rodillos, debe entenderse que la descripción será aplicable a métodos que usan miembros formadores que tienen cualquier otra configuración, en cuyo caso los otros miembros formadores pueden tener elementos formadores en cualquiera de las configuraciones descritas más abajo.
Los rodillos usados en los aparatos y métodos descritos en la presente descripción son, típicamente, generalmente, cilindricos. El término "generalmente cilindrico", como se usa en la presente descripción, abarca rodillos que son perfectamente cilindricos, pero, además, rodillos cilindricos que tienen elementos en su superficie. El término "generalmente cilindrico" incluye, además, rodillos que pueden tener una disminución en diámetro, tal como en la superficie del rodillo cerca de los extremos del rodillo, y rodillos que tienen una corona. Los rodillos son, además, típicamente, prácticamente, no deformables. El término "prácticamente no deformable", como se usa en la presente descripción, se refiere a rodillos que tienen superficies (y cualquier elemento sobre ellos) que no se deforman o comprimen, típicamente, cuando se usan para llevar a cabo los procesos descritos en la presente descripción. Los rodillos pueden fabricarse a partir de cualquier material adecuado que incluye, pero no se limitan a, acero o aluminio. El acero puede fabricarse de acero resistente a la corrosión y acero resistente al desgaste, tal como acero inoxidable. Los rodillos pueden o no calentarse. Si se calientan, se debe tener en cuenta la consideración de los efectos de expansión térmica de acuerdo con las prácticas conocidas por una persona con experiencia en la materia de procesos termomecánicos.
Los componentes del aparato formador (p. ej., los rodillos de un par de rodillos), tales como los que se muestran en la Figura 1 , se proporcionan con elementos formadores machos sobre ellos que pueden acoplarse entre sí. Los rodillos pueden tener cualquier tipo de elementos formadores machos en su superficie. La superficie de los rodillos individuales puede, dependiendo del tipo deseado de deformación mecánica, proporcionarse con elementos machos "continuos", tales como los rebordes en un rodillo anular, o elementos machos "distintos", mencionados, además, en la presente descripción como dientes.
En todas las modalidades descritas en la presente descripción, los rodillos no están en contacto y se impulsan axialmente. El término "acoplamiento", como se usa en la presente descripción, se refiere a configuraciones cuando los elementos formadores en uno de los componentes de la estructura formadora (p. ej., rodillo) se extiende hacia la superficie de la otra estructura formadora y los elementos formadores tienen porciones que se extienden entre y debajo de un plano imaginario a través de las puntas de los elementos formadores en la superficie de la otra estructura formadora. Por lo tanto, las porciones superiores o puntas de los elementos formadores en miembros formadores diferentes, están separadas una con respecto a la otra en la línea de agarre, de manera que no se alinean o traslapan en una línea de agarre.
Los rodillos en el par de rodillos (u otros miembros formadores rotatorios) rotarán, típicamente, ambos en direcciones opuestas (es decir, los rodillos son contrarrotatorios). Los rodillos en al menos un par de rodillos pueden rotar a velocidades de superficie diferentes. Los rodillos pueden rotar a velocidades de superficie diferentes al rotar los rodillos a diferentes velocidades axiales, al usar rodillos que tienen diámetros diferentes que rotan a las mismas velocidades axiales, o una combinación de los dos. Los rodillos pueden rotar, prácticamente, a la misma velocidad que la velocidad con la que se alimenta la trama a través de la línea de agarre entre los rodillos; o, pueden rotar a mayor o menor velocidad que la velocidad a la que se alimenta la trama a través de la línea de agarre entre los rodillos. En los casos en los que los rodillos rotan a velocidades diferentes, puede existir cualquier diferencia adecuada en las velocidades de superficie o periférica entre los rodillos. La relación de velocidad de superficie entre los rodillos puede ser cualquier valor desde mayor que aproximadamente 1 .01 hasta aproximadamente 3.0, alternativamente, entre aproximadamente 1 .02 y aproximadamente 3.0.
La Figura 1 muestra una modalidad en la que los rodillos 30 y 32 se mencionan en la presente descripción como "rodillos anulares". Los rodillos 30 y 32, como en el caso de los rodillos en los otros aparatos mostrados y descritos en la presente descripción, se transportan en sus vastagos rotatorios respectivos que tienen sus ejes A de rotación dispuestos en una relación paralela. En esta modalidad, las superficies de los rodillos tienen una pluralidad de rebordes 34 y ranuras 36 alternados que se extienden alrededor de la circunferencia de los rodillos. En otras modalidades, los rebordes y ranuras pueden extenderse paralelos a los ejes A de los rodillos. Uno o más de dichos rodillos puede usarse en las diversas modalidades de los aparatos descritos en la presente descripción.
La Figura 2 muestra otra modalidad en la que uno de los rodillos 40 es un rodillo anular que tiene rebordes 34 y ranuras 36 alternados que se extienden alrededor de su circunferencia, y el otro rodillo 42 comprende uno de los rodillos de tecnología SELF de The Procter & Gamble Company. Los componentes del aparato formador (p. ej., los rodillos de un par de rodillos) tales como los que se muestran en la Figura 2, pueden comprender al menos un rodillo, tal como el rodillo 42, que comprende elementos formadores "machos" distintos sobre él que pueden acoplarse con la superficie del rodillo opuesto. Como se muestra en la Figura 2, los elementos machos en cada rodillo pueden configurarse en filas de tal manera que puedan acoplarse y no tienen que desfasarse en la dirección de máquina (MD) cuando los rodillos rotan.
Los elementos formadores machos distintos en los rodillos pueden tener cualquier configuración adecuada. Un elemento formador dado puede tener las mismas dimensiones de longitud y ancho en vista en planta (tal como un elemento formador con una vista en planta en forma circular o cuadrada). Alternativamente, el elemento formador puede tener una longitud que es mayor que su ancho (tal como un elemento formador con una vista en planta rectangular), en cuyo caso, el elemento formador puede tener cualquier relación de aspecto adecuada de su longitud a su ancho. Las configuraciones adecuadas para los elementos formadores incluyen, pero no se limitan a: dientes que tienen una vista lateral en forma triangular; elementos que tienen formas de columna; elementos que tienen configuraciones en vista en planta que incluyen circular, ovalada, en forma de reloj de arena, en forma de estrella, poligonal, y lo similar, y combinaciones de estos. Las formas poligonales incluyen, pero no se limitan a rectangular, triangular, pentagonal, hexagonal o trapezoidal. Las paredes laterales de los elementos formadores pueden estrecharse en un ángulo constante desde la base hasta la punta, o pueden cambiar ángulos. Los elementos formadores pueden tener puntas que son planas, redondeadas, o forman una punta afilada. Varios ejemplos de configuraciones adecuadas para los elementos formadores incluyen, pero no se limitan a: elementos SELF, elementos RKA, aleta de tiburón, o elementos en forma de pin, y variaciones de estos. Estos se describen con más detalle más abajo con referencia a las Figuras 2 a 10.
Los elementos formadores en los rodillos SELF pueden orientarse en la dirección de máquina (MD) o la dirección transversal a la máquina (CD) (dependiendo de la configuración del otro rodillo, que debe configurarse de tal manera que los elementos formadores en los rodillos no estén en contacto unos con otros). Como se muestra en la Figura 2, los rodillos SELF, tal como el rodillo 42, pueden comprender una pluralidad de rebordes 44 y ranuras 46 circunferenciales alternados alrededor de la circunferencia del rodillo. Los rebordes 44 tienen canales 48 separados formados en ellos que se orientan paralelos al eje del rodillo. Los canales 48 forman interrupciones en los rebordes 44 que crean elementos formadores o dientes 50 en el rodillo SELF. En dichas modalidades, los dientes 50 tienen su dimensión más larga orientada en la dirección de máquina (MD). Estas configuraciones de rodillo se mencionarán en la presente descripción como un rodillo "CD SELF", debido a que en el proceso SELF usual, el material que se alimenta en una línea de agarre formada por dicho rodillo puede estirarse en la dirección transversal a la máquina (o "CD"). Debe entenderse que el proceso usado en la presente invención difiere del proceso SELF de Procter & Gamble en que los rodillos operan a velocidades diferentes y producen estructuras con propiedades diferentes que las producidas en el proceso SELF típico.
En otras modalidades (tales como la que se muestra en la Figura 3), el rodillo SELF 60 puede comprender un rodillo "MD SELF" o en dirección de máquina. Dicho rodillo tendrá rebordes y ranuras alternados que tienen su dimensión más larga orientada paralela al eje A del rodillo (es decir, en dirección transversal a la máquina (CD)). Los rebordes en dicho rodillo tienen canales 68 separados formados en él orientados alrededor de la circunferencia del rodillo. Los canales 68 forman interrupciones en los rebordes para formar elementos formadores o dientes 62 en el rodillo SELF 62. El rodillo SELF MD mostrado en la Figura 3 se menciona como un rodillo SELF MD "escalonado" debido a que los dientes se configuran en un patrón escalonado. Es decir, los dientes en filas adyacentes están separados, o escalonados unos con respecto a otros. Dicho rodillo podría, por ejemplo, acoplarse a un rodillo similar; o, a un rodillo anular que tiene rebordes y ranuras que se extienden paralelos al eje del rodillo La Figura 4 muestra en sección transversal una porción de los rodillos de acoplamiento 40 y 42 tal como del aparato mostrado en la Figura 2. La Figura 4 muestra los rebordes 34 y ranuras 36 entre los rebordes del rodillo anular superior. La superficie del rodillo SELF inferior tiene los dientes 50 y ranuras 46 entre los dientes 50. Los rebordes 34 y dientes 50 respectivos pueden tener una forma triangular o en V invertida cuando se ven en sección transversal. Los vértices de los rebordes y dientes son más extemos con respecto a la superficie de los rodillos. Como se muestra, los elementos formadores tienen una altura de reborde (o, si el elemento formador son dientes, una altura de diente) TH, un radio de punta TR, una separación de diente a diente (o separación de reborde a reborde) en dirección transversal a la máquina mencionado como paso P, como se muestra en la Figura 5, un borde anterior LE, un borde posterior TE, una longitud de diente TL, y una separación de diente a diente en dirección de máquina TD. La longitud de diente TL en dichas modalidades es una medición circunferencial. Las puntas más externas de los rebordes o dientes tienen lados que se redondean, preferentemente, para evitar cortes o rasgados en el material precursor. Como se muestra en la Figura 4, los elementos formadores, tales como los rebordes 34 de un rodillo se extienden parcialmente en las ranuras 46 del rodillo opuesto para definir una "profundidad de acoplamiento" (DOE), que es una medida del nivel de acoplamiento de los rodillos 40 y 42.
En una modalidad, los dientes 50 pueden tener una longitud TL que varía de aproximadamente 0.5 mm (0.020 pulgadas), o menos, a aproximadamente 10 mm (0.400 pulgadas) y una separación TD en dirección de máquina de aproximadamente 0.5 mm (0.020 pulgadas) a aproximadamente 20 mm (0.800 pulgadas), una altura de diente TH que varía de aproximadamente 0.5 mm (0.020 pulgadas) a aproximadamente 10 mm (0.400 pulgadas), un radio de punta de diente TR que varía de aproximadamente 0.05 mm (0.002 pulgadas) a aproximadamente 2.0 mm (0.080 pulgadas), y un paso P entre aproximadamente 0.3 mm (0.0 2 pulgadas) y 10 mm (0.400 pulgadas). La profundidad de acoplamiento DOE puede ser de aproximadamente 0.02 mm (0.001 pulgadas) a aproximadamente 10 mm (0.400 pulgadas) (hasta un máximo que se aproxima a la altura de diente TH). Evidentemente, DOE, P, TH, TD, TL, y TR pueden modificarse independientemente entre sí, dependiendo de las propiedades de la trama precursora 10 y las características deseadas del miembro absorbente 20. Adicionalmente, la forma y geometría de los dientes en el primer rodillo pueden ser la misma o diferente de la forma y geometría de los dientes o en el segundo rodillo complementario.
La Figura 5 muestra una modalidad de un rodillo mencionado en la presente descripción como un rodillo "CD SELF escalonado". Como se muestra en la Figura 5, la superficie del rodillo tiene una pluralidad de dientes 72 separados. Los dientes 72 se configuran en un patrón escalonado. Más específicamente, los dientes 72 se configuran en una pluralidad de filas separadas axialmente que se extienden circunferencialmente, tales como 74 y 76, alrededor del rodillo. Nuevamente, excepto por la separación TD entre los dientes en cada fila, los dientes en cada rodillo pueden formar una pluralidad de regiones con bordes y ranuras alternados separados axialmente que se extienden circunferencialmente. Sin embargo, en este caso, los dientes en filas adyacentes están separados, o escalonados unos con respecto a otros. La longitud de diente TL y la separación TD en dirección de máquina (MD) puede definirse de tal manera que los dientes en las filas adyacentes 74 y 76 pueden traslaparse o parecer que no se traslapan cuando los rodillos se ven desde uno de sus extremos. En la modalidad mostrada, los dientes 72 en filas adyacentes se separan circunferencialmente por una distancia de 0.5x (donde "x" es igual a la longitud de diente más la separación TD en dirección de máquina entre los dientes en una fila dada). En otras palabras, los bordes anteriores LE de los dientes adyacentes en filas adyacentes se separarán en la dirección de máquina por 0.5x. El rodillo mostrado en la Figura 5 puede fabricarse de cualquier manera adecuada, tal como al cortar primero los rebordes y ranuras en el rodillo y, después, al cortar los dientes 72 en la superficie de los rodillos, cada corte es continuo. Si se desea, el perfil de diente (particularmente, los bordes anteriores y posteriores) pueden modificarse mediante el uso de un corte de émbolo.
La Figura 6 muestra una porción de la superficie de un rodillo que tiene elementos machos de otra configuración que pueden usarse en el método. El rodillo mostrado en la Figura 6 se menciona en la presente descripción como un rodillo de perforación de cuchillo rotatorio (o "RKA"). Como se muestra en la Figura 6, el rodillo 80 comprende filas de dientes 82 y ranuras alternadas que se extienden circunferencialmente. Los dientes 82 tienen una forma de diente piramidal y pueden tener hasta seis lados, cada lado tiene, generalmente, una forma triangular. Los dientes 82 se unen en el rodillo inferior en sus bases. Las bases de los dientes tienen una dimensión de longitud en sección transversal mayor que una dimensión de ancho en sección transversal. Los dientes 82 pueden estrecharse en un ángulo constante desde su base hasta su punta, o el ángulo de estrechamiento puede cambiar, como en el diente mostrado en la Figura 6. La Figura 6 muestra un ejemplo de dientes que están truncados en la base de tal manera que una porción de los lados de los dientes adyacentes a la base es, prácticamente, vertical antes de que los dientes empiecen a estrecharse hacia sus puntas. Los rodillos RKA se describen con más detalle en la publicación de la solicitud de patente de los EE. UU. núm. 2006/0087053 A1.
La Figura 7 muestra una porción de la superficie de un rodillo 90 que tiene elementos machos 92 de otra configuración que puede usarse en el método. En esta modalidad, el borde anterior LE y el borde posterior TE forman ángulos diferentes con la superficie del rodillo, y se asemejan a la forma de una aleta de tiburón (el que puede mencionarse como un "diente de aleta de tiburón"). El borde anterior LE puede formar un ángulo mayor con la superficie del rodillo que el borde posterior TE. En algunos casos, el borde posterior TE puede formar un ángulo que es, generalmente, perpendicular, a la superficie del rodillo. En la versión del diente de aleta de tiburón mostrado en la Figura 7, el diente de aleta de tiburón 92 tiene una forma piramidal generalmente en punta con seis lados 94 (tres de los cuales se muestran en la mitad del diente descrito), donde cada lado tiene una forma generalmente triangular. El vértice de dos lados conforma el borde anterior LE y el vértice de dos lados conforma el borde posterior TE del 92. Los vértices del borde anterior o posterior pueden ser relativamente afilados, o en otros casos, pueden procesarse en una máquina para tener un radio redondeado de curvatura. Como se muestra en la Figura 7, los dientes pueden estrecharse en un ángulo constante desde su base hasta su punta, o el ángulo puede cambiar. Los dientes pueden tener, además, menos de seis lados, por ejemplo, si el borde anterior y el borde posterior se separan en lugar de formar un vértice.
La Figura 8 muestra una porción de la superficie de un rodillo 100 que tiene elementos machos 102 de otra configuración que puede usarse en este método. El rodillo 100 mostrado en la Figura 8 se menciona en la presente descripción como un rodillo "pin". A diferencia de las geometrías de diente anteriores descritas, los dientes 102 no están facetados, lo que significa que no comprenden superficies planas. Los dientes pin pueden tener varias formas en sección transversal, tales como redonda u ovalada. La punta 106 del diente puede terminar en una punta afilada, redondearse o truncarse de tal manera que tenga una superficie plana. El diente 102 puede curvarse, además, en un ángulo. La pared lateral 104 puede estrecharse desde la base hasta la punta 106 en un ángulo constante, o la pared lateral puede cambiar ángulos. Por ejemplo, la parte superior del diente 102 puede tener una forma similar a un cono con un ángulo de 30 grados entre el eje del diente y la pared lateral 104, y la base del diente puede tener una forma cilindrica con una pared lateral vertical que está paralela al eje del diente.
La Figura 9 muestra una porción de la superficie de un rodillo 1 10 que tiene elementos machos de otra configuración que puede usarse en este método. El rodillo mostrado en la Figura 9 se menciona en la presente descripción como un rodillo "RKA de reborde elevado". Como se muestra en la Figura 9, este rodillo 1 10 comprende una pluralidad de rebordes 1 12 y ranuras 1 14 que se extienden circunferencialmente en su superficie que están orientados perpendicuíarmente al eje del rodillo. Los rebordes 1 12 tienen una superficie superior 1 16 y las ranuras 1 14 tiene una superficie inferior. El rodillo 1 10 comprende, además, una pluralidad de dientes espaciados 120 que se extienden hacia afuera desde la superficie superior 1 16 de los rebordes 1 12. Los dientes 120 tienen una base 122 y una punta 124, y la superficie superior 1 16 de los rebordes 1 12 se dispone entre las puntas 124 de los dientes 120 y la superficie inferior de las ranuras direccionalmente con respecto al eje del rodillo. En la versión mostrada, la base 122 de los dientes 120 tiene una dimensión de longitud en sección transversal mayor que una dimensión de ancho en sección transversal.
Los rodillos que tienen las diversas configuraciones descritas en la presente descripción pueden acoplarse juntos en cualquier combinación adecuada para formar una línea de agarre entre ellos. Como se muestra en la Figura 2, los rodillos que comprenden elementos formadores machos distintos pueden acoplarse a un rodillo anular. Alternativamente, como se muestra en la Figura. 10, los rodillos que comprenden elementos formadores machos distintos pueden acoplarse a otro rodillo que comprende elementos formadores machos distintos. Un rodillo puede acoplarse con otro rodillo que comprende el mismo patrón o un patrón diferente, pero debe realizarse de tal manera que los dientes no están en contacto unos con otros. Los dos rodillos complementarios pueden alinearse de tal manera que las filas de dientes en el primer rodillo están separadas (o colocadas en el medio) en la dirección transversal a la máquina de las filas de dientes en el segundo rodillo. Los dos rodillos complementarios pueden alinearse, además, de tal manera que las filas de dientes en el primer rodillo se alinean en la dirección transversal a la máquina con las filas de dientes en el segundo rodillo, y los rodillos se desfasan en la dirección de máquina de tal manera que los dientes no están en contacto unos con otros.
Para algunas combinaciones de rodillos, se necesitan diversos auxiliares de procesamiento para retirar la trama de uno o ambos rodillos después que la trama pasa a través de la línea de agarre. Por ejemplo, se pueden añadir tratamientos antiadherentes, tales como tratamientos con silicona o fluorocarbono. Otros métodos para facilitar la remoción de la trama del rodillo incluyen cuchillos de aire o cepillado. En una modalidad, al menos uno de los rodillos puede tener una cámara interna y medios para proporcionar presión de aire positiva en el punto de remoción de la trama. En aún otras modalidades, el aparato puede proporcionarse con un sistema de remoción de trama en la forma de un peine o alambres envueltos que pueden penetrar en las ranuras del rodillo y activamente levantar la trama fuera de las ranuras.
La Figura 10 muestra una modalidad no limitante de una combinación de 5 rodillos adecuada. La Figura 10 muestra una combinación de rodillos complementarios formada por un rodillo SELF CD (mostrado en la parte superior) y un rodillo de aleta de tiburón en la parte inferior. Evidentemente, en otras modalidades, las posiciones de los dos rodillos pueden invertirse. Se ha descubierto que el rodillo de aleta de tiburón ayuda a reducir la fuerza para retirar la trama del rodillo y eliminar la necesidad de un auxiliar para remoción de trama en ese rodillo. Se cree que el mismo sería el caso para cualquier forma de diente con un borde anterior que está en un ángulo que es mayor que 90 grados de la superficie del rodillo. El ángulo mencionado se mide entre la porción de la superficie del rodillo fuera del diente hasta el borde anterior. Típicamente, la velocidad de un rodillo estará cerca a la de la trama y la velocidad del rodillo complementario será más lenta que la de la trama. Para un rodillo de aleta de tiburón acoplado a un rodillo SELF (u otro tipo de rodillo), el rodillo de aleta de tiburón será el rodillo rotatorio más rápido. La relación de la velocidad de superficie de los dos rodillos puede ser cualquier cantidad adecuada mayor o igual que 1 .01 , 1 .05, 1.1 , 1 .5, 2.0, 3.0, hasta un valor máximo en el que la trama empiece a contener ranuras largas no deseadas o ranuras continuas.
Diversas combinaciones de rodillos adecuadas incluyen, pero no se limitan a, las siguientes configuraciones de rodillos complementarios: rodillo anular/rodillo anular, SELF/SELF, SELF/rodillo anular, RKA/aleta de tiburón, RKA/rodillo anular, SELF/aleta de tiburón (Figura 10), aleta de tiburón/aleta de tiburón, SELF/pin, pin/aleta de tiburón, pin/rodillo anular, y pin/pin.
Para modalidades que comprenden dos rodillos con elementos machos distintos o dientes en ambos rodillos, el proceso puede diseñarse de tal manera que los dientes en la línea de agarre en el primer rodillo pueden desfasarse con los dientes en la línea de agarre en el segundo rodillo. Como resultado, los dientes en la línea de agarre en el primer rodillo pueden tener siempre la misma posición en relación con los clientes en la línea de agarre en el segundo rodillo complementario, lo que resulta en un patrón de repetición consistente de deformaciones en la trama (aun cuando los rodillos roten a velocidades diferentes). La Figura 1 1 es una vista esquemática en planta de un área en una trama 10 que muestra un ejemplo de cómo los dientes en los dos rodillos complementarios (en este caso, dos rodillos SELF CD escalonados) pueden alinearse en la línea de agarre para crear un patrón de repetición consistente en la trama. La Figura muestra las áreas 130A afectadas en una trama por los dientes en un primer rodillo y las áreas 130B afectadas por los dientes en un segundo rodillo. Cada una de las deformaciones del primer rodillo está siempre en la misma posición relativa con las deformaciones adyacentes realizadas por el segundo rodillo. El término "adyacente", como se usa en este contexto, se refiere a la deformación más próxima realizada por el otro rodillo, aunque la deformación puede formarse en la superficie opuesta de la trama. Para lograrlo, el proceso puede diseñarse de maneras múltiples, que incluyen las siguientes: En una modalidad, los diámetros de los dos rodillos complementarios pueden ser iguales y los rodillos pueden funcionar a velocidades axiales o revoluciones por minuto (rpm) diferentes, y la longitud de repetición del diente MD en al menos un rodillo puede modificarse de tal manera que la relación de las revoluciones por minuto del primer rodillo al segundo rodillo es igual a la relación de la longitud de repetición del diente MD del primer rodillo al segundo rodillo. El término "longitud de repetición de diente MD", como se usa en la presente descripción, se refiere a la suma de la longitud de diente TL y la separación TD de diente a diente en dirección de máquina entre los dientes.
En otra modalidad, los rodillos pueden funcionar a la misma velocidad axial o rpm, y el diámetro del rodillo y la longitud de repetición de diente MD pueden modificarse de tal manera que la relación del diámetro del primer rodillo al segundo rodillo es igual a la relación de la longitud de repetición de diente MD del primer rodillo al segundo rodillo.
Alternativamente, el proceso puede diseñarse de tal manera que los dientes en la línea de agarre en el primer rodillo no estén desfasados con los dientes en la línea de agarre en el segundo rodillo complementario y, por lo tanto, los dientes en el primer rodillo no mantendrán una posición consistente en dirección de máquina de una fila de dientes a la siguiente con respecto a los rodillos en el segundo rodillo. La Figura 1 1 A es una vista esquemática en planta de un área en una trama que muestra un ejemplo de cómo los dientes en los dos rodillos complementarios (dos rodillos SELF CD escalonados) pueden crear un patrón variable, pero que, aún, se repite en algún intervalo. La Figura 1 1 A muestra las áreas 130A afectadas en una trama por los dientes en el primer rodillo y las áreas 130B afectadas por los dientes en el segundo rodillo. Por "variable" se entiende que las deformaciones formadas por el primer rodillo no están siempre en la misma posición relativa con las deformaciones formadas por el segundo rodillo de una fila de dientes a la siguiente. Sin embargo, el patrón no se repite. En el ejemplo mostrado en la Figura 1 1 A, el patrón se repite cada séptima fila de dientes en el primer rodillo y cada quinta fila en el segundo rodillo. La longitud de repetición dependerá de la relación de velocidad de superficie, diámetro y longitud de repetición de diente MD de los dos rodillos complementarios.
La superficie o superficies del material deformado 20 formado por los métodos anteriores tendrá(n) una pluralidad de deformaciones en ella(s). Las deformaciones pueden ser en cualquier forma adecuada, que incluye porciones del material precursor que se empujan fuera del plano en al menos la primera o la segunda superficies de la trama precursora (que no penetran la trama); depresiones, salientes, orificios, o combinaciones de estos. El término "depresiones" se refiere a deformaciones que se extienden parcialmente en el grosor de la trama. Los orificios pasan completamente a través del grosor de la trama. Las depresiones u orificios creados en un lado de la trama pueden ser visibles en el lado opuesto de la trama y aparecer como salientes o aperturas, respectivamente. Las deformaciones pueden ser continuas (tal como si se usaran dos rodillos anulares), distintas o combinaciones de estas. Las deformaciones pueden configurarse en cualquier patrón adecuado, que incluyen patrones regulares o patrones aleatorios. El patrón de las deformaciones es un producto del proceso y aparato usado para deformar el material precursor. En algunos casos, las depresiones u orificios pueden ser alargados en la dirección de máquina y tener un primer extremo y un segundo extremo.
En los casos donde los miembros formadores comprenden rodillos que tienen elementos formadores distintos (tales como dientes) sobre ellos, dado que los dientes en el rodillo que forma las deformaciones u orificios se desplazan a una velocidad de superficie diferente con respecto a la velocidad de superficie de la trama, los dientes pueden "arar" el material de tal manera que las deformaciones u orificios se alargan y amplían en la dirección de máquina y, en algunos casos, pueden ampliarse, además, en la dirección transversal a la máquina. Adicionalmente, el "arado" del material causa, además, que el material se acumule y, en muchos casos, se apile, en un extremo de la depresión u orificio tal como se muestra en la Figura 18. Estas regiones 26 acumuladas pueden tener una configuración curvilínea vista en planta que se asemeja a la ola creada por un barco cuando se desplaza en el agua. Este efecto de arado puede ocurrir en un lado o ambos lados de la trama, dependiendo de los procesos usados y la configuración del miembro formador en el aparato usado para formar la trama deformada. Por lo tanto, en algunos casos, cada superficie de la trama deformada puede tener un patrón similar de deformaciones en ella. Sin embargo, las regiones acumuladas formadas en la primera superficie de dicha trama de tela no tejida deformada pueden, en algunas modalidades, estar adyacentes a la primera porción de extremo de las depresiones, y las regiones acumuladas formadas en la segunda superficie de la trama deformada pueden estar adyacentes a la segunda porción de extremo de las depresiones. Las olas en superficies opuestas en dicha modalidad estarán orientadas en direcciones opuestas.
III. Modalidades alternativas.
Existen numerosas modalidades alternativas de los métodos descritos en la presente descripción que pueden usarse para proporcionar los materiales con diversas propiedades diferentes.
En modalidades alternativas, el método puede comprender alimentar una trama precursora 10 a través de un aparato con líneas de agarre de deformación múltiples, tal como se muestra en la Figura 12. El aparato mostrado en la Figura 12 comprende dos pares de rodillos 140 y 142 y puede mencionarse como un aparato de "rodillo apareado". Cada par de rodillos comprende dos rodillos, 140A y 140B, y 142A y 142B, respectivamente, que forma una sola línea de agarre N entre ellos. En la modalidad mostrada en la Figura 12, se muestra cuatro rodillos. Sin embargo, el aparato puede comprender cualquier número de rodillos adecuado. Los rodillos múltiples son útiles cuando es deseable pasar la trama precursora 10 a través de líneas de agarre múltiples. El aparato puede configurarse para deformar la trama en el mismo lugar, o en diferentes lugares.
En otras modalidades alternativas, el método puede comprender deformar la trama en una o más regiones seleccionadas a lo largo de la superficie.
En cualquiera de las modalidades descritas en la presente descripción, la trama puede comprender una o más capas. En los aparatos que comprenden líneas de agarre de deformación múltiples, tal como se muestra en la Figura 12, las tramas adicionales tales como la trama 12 pueden introducirse en cualquiera de las líneas de agarre diferentes. Las capas adicionales pueden usarse para añadir tramas que tienen composiciones químicas, formulaciones, agentes de estética, propiedades conductoras, propiedades aromáticas y propiedades mecánicas diferentes. Dichas tramas adicionales pueden seleccionarse de tal manera que pueden o no abarcar el ancho completo de la trama o tramas que se introducen corriente arriba de dicha(s) trama(s) adicional(es). Esto puede usarse para crear un laminado en el que algunas regiones del laminado contienen un número de capas diferente de otras regiones. En otras estructuras laminadas, las regiones pueden contener el mismo número de capas, pero algunas de las características deformadas pueden tener un número de capas diferente a través de su grosor.
Ejemplos Los siguientes ejemplos describen diversas películas y materiales no tejidos que se resumen en la tabla más abajo. Los Ejemplos 1 , 3, 5 y 7 son ejemplos comparativos que no se elaboran de acuerdo con los métodos de la presente invención. Los Ejemplos 2, 4, 6 y 8 se elaboran de acuerdo con los métodos de la presente invención.
Ejemplos 1 a 4 se procesaron a aproximadamente 15 m/min. (aproximadamente 50 pies por minuto) con el uso de un aparato que comprende un rodillo SELF escalonado, como el que se muestra en la Figura 5, acoplado a un rodillo anular. La película en los Ejemplos 1 y 2 es una película de polietileno de 25 gramos/m2 (gm2). La tela no tejida en los Ejemplos 3 y 4 es un poliéster hilado por unión de 60 gm2. El rodillo SELF y el rodillo anular tienen un diámetro de 4.4 cm (5.69 pulgadas) y tienen un paso P en dirección transversal a la máquina de 1.5 mm (0.060 pulgadas). Los dientes en el rodillo SELF se configuran en un patrón escalonado y se orientan de tal manera que la dirección longitudinal está en la dirección de máquina. Los dientes tienen una dimensión TL de longitud circunferencial uniforme de aproximadamente 1.3 mm (0.050 pulgadas) medida, generalmente, desde el borde anterior LE al borde posterior TE, un radio de punta de diente TR en la punta de diente de aproximadamente 0.13 mm (0.005 pulgadas), se separan uniformemente entre sí circunferencialmente por una distancia TD de aproximadamente 1.5 mm (0.060 pulgadas), y tienen una altura de diente TH de aproximadamente 3.7 mm (0.145 pulgadas). Los lados largos de los dientes tienen un ángulo incluido de aproximadamente 9.1 grados (es decir, cada pared lateral está en un ángulo de 4.55 grados de la vertical), y los bordes anteriores y posteriores de los dientes tienen paredes laterales verticales. Los rebordes del rodillo anular tienen un perfil similar a los dientes SELF, con una altura de reborde TH de aproximadamente 3.7 mm (0.145 pulgadas), un radio de punta de diente TR de aproximadamente 0.13 mm (0.005 pulgadas), y un ángulo incluido de aproximadamente 9.1 grados. El rodillo SELF y el rodillo anular están separados uno con respecto al otro en la dirección transversal a la máquina de tal manera que las holguras en cada lado de los dientes son aproximadamente iguales. Los rodillos se acoplan a una profundidad de acoplamiento (DOE) de 2.0 mm (0.080 pulgadas). El rodillo anular se envuelve previamente a 180 grados y se aplica tensión a la trama corriente arriba de la línea de agarre para asegurar que la trama no se deslice en el rodillo anular. Para los Ejemplos 1 y 3, tanto el rodillo SELF como el rodillo anular funcionan en un engranaje de diente 22, lo que resulta en una relación de velocidad de superficie de 1.0 (es decir, velocidades de superficie iguales). Para los Ejemplos 2 y 4, el rodillo SELF funciona en un engranaje de diente 16, mientras que el rodillo anular funciona en un engranaje de diente 22, lo que resulta en una relación de velocidad de superficie de 1.4 en la que el rodillo SELF rota más rápidamente que el rodillo anular.
Las tramas deformadas producidas por los procesos en los Ejemplos 1 a 4 se muestran en las Figuras 13 a 16, respectivamente.
La Figura 13 muestra el material ilustrativo comparativo elaborado al pasar una película a través de la línea de agarre entre dos rodillos que se mueven con la misma velocidad de superficie. Como se muestra en la Figura 13, la mayor parte del estiramiento se localiza en y alrededor de las depresiones creadas por los dientes SELF. Particularmente, la mayor parte del estiramiento es ortogonal al plano de la trama.
Esto puede contrastarse con la trama deformada 20 formada al pasar dicha película a través de dos rodillos que se mueven a velocidades de superficie diferentes de acuerdo con la presente invención. Esta última película se muestra en la Figura 14. Como se muestra en la Figura 14, en esta película, las porciones estiradas de la película se extienden más allá del área de las depresiones 22 y, en algunos casos, pueden permeabilizar la mayor parte de la trama. Dicha trama se estirará, aún, en la región de las depresiones 22 en una dirección ortogonal al plano de la trama, pero se estira, además, en la dirección de máquina y dirección transversal a la máquina en el plano de la trama. Este ejemplo demuestra que la presente invención tiene la capacidad de aumentar las dimensiones de la trama, y los lugares de la trama que se estiran. Por lo tanto, el método es capaz de proporcionar estiramiento en direcciones múltiples en una sola línea de agarre.
La Figura 15 muestra el material ilustrativo comparativo elaborado al pasar una tela no tejida a través de la línea de agarre entre dos rodillos que se mueven a la misma velocidad de superficie. Como se muestra en la Figura 15, la trama comprende depresiones que se alargan en la dirección de máquina.
Esto puede contrastarse con la trama deformada 20 formada al pasar dicha tela no tejida a través de dos rodillos que se mueven con velocidades de superficie diferentes de acuerdo con la presente invención. Esta última tela no tejida 20 se muestra en la Figura 16. Como se muestra en la Figura 16, las depresiones 22 formadas en la trama son significativamente más anchas en comparación con la trama mostrada en la Figura 15. Esto es beneficioso para mejorar la captación de fluidos de estructuras absorbentes y hacer las depresiones más evidentes para el consumidor. Las depresiones 22 en la trama en la Figura 16 tienen, además, una relación de aspecto longitud a ancho menor en comparación con la trama mostrada en la Figura 15.
Los Ejemplos 5 a 8 se procesaron a aproximadamente 15 m/min. (aproximadamente 50 pies por minuto) con el uso de un aparato que comprende un rodillo RKA escalonado, como el mostrado en la Figura 6, acoplado a un rodillo RKA de reborde elevado, como el mostrado en la Figura 9. La película en los Ejemplos 5 y 6 es una película de polietileno de 25 gm2. La tela no tejida en los Ejemplos 7 y 8 es un poliéster hilado por unión de 60 gm2. El rodillo RKA y el rodillo RKA de reborde elevado tienen un diámetro de 14.4 cm (5.69 pulgadas) y tienen un paso P en dirección transversal a la máquina de 1 .5 mm (0.060 pulgadas). Los dientes en el rodillo RKA se configuran en un patrón escalonado y se orientan de tal manera que la dirección longitudinal está en la dirección de máquina. Los dientes tienen una separación de punta a punta uniforme en la dirección de máquina de 4.3 mm (0.170 pulgadas). La base del diente RKA tiene una forma similar a un hexágono y tiene una altura de diente TH de 5.3 mm (0.210 pulgadas). Las dos paredes laterales tienen un ángulo incluido de 13.6 grados (es decir, cada pared lateral está en un ángulo de 6.8 grados de la vertical). El diente tiene una punta puntiaguda y las paredes laterales del diente se separan en un ángulo constante desde la punta del diente hasta la base del diente. El borde anterior LE y el borde posterior TE del diente tienen un ángulo incluido de 50 grados (es decir, cada borde está en un ángulo de 25 grados de la vertical). Las paredes que forman los vértices que crean los bordes anteriores y posteriores del diente se estrechan en un ángulo constante desde la punta del diente hasta un punto en el diente que está a 3.8 mm (0.150 pulgadas) por debajo de la punta de diente. Después, las paredes cambian su ángulo para que sea vertical (es decir, en un ángulo de 90 grados con respecto a la base del rodillo) para la parte inferior de 1 .5 mm (0.060") del diente. El rodillo RKA de reborde elevado tiene elementos formadores distintos que se orientan, además, de tal manera que la dirección longitudinal está en la dirección de máquina. Los dientes se configuran en un patrón estándar, es decir, los dientes adyacentes se alinean en filas en la dirección transversal a la máquina. Los dientes en el rodillo RKA tienen una forma piramidal con cuatro lados que se estrechan desde el reborde hasta una punta roma con un diámetro de 0.13 mm (0.005"). La altura de diente TH es 1.0 mm (0.040 pulgadas) y la altura de reborde es 2.7 mm (0.105 pulgadas). Las paredes laterales del diente tienen un ángulo incluido de aproximadamente 9.1 grados (es decir, cada pared lateral está en un ángulo de aproximadamente 4.55 grados de la vertical) y los bordes anteriores y posteriores de los dientes tienen un ángulo incluido de aproximadamente 27.1 grados. Los dientes en el rodillo RKA de reborde elevado se separan uniformemente en la dirección de máquina, con una separación de punta a punta de 1 .5 mm (0.060 pulgadas). El rodillo RKA y el rodillo RKA de reborde elevado se separan uno con respecto al otro en la dirección transversal a la máquina de tal manera que las holguras en cada lado del diente son, prácticamente, iguales. La posición de los dientes en el rodillo RKA y el rodillo RKA de reborde elevado no se ubica en ninguna manera específica en la dirección de máquina. Los rodillos se acoplan hasta una profundidad de acoplamiento de 2.0 mm (0.080 pulgadas). Para los Ejemplos 5 y 7, tanto el rodillo RKA como el rodillo RKA de reborde elevado funcionan en un engranaje de diente 22, lo que resulta en una relación de velocidad de superficie de 1 .0 (es decir, velocidades de superficie iguales). Para los Ejemplos 6 y 8, el rodillo RKA funciona en un engranaje de diente 1 6, mientras que el rodillo RKA de reborde elevado funciona en un engranaje de diente 22, lo que resulta en una relación de velocidad de superficie de 1 .4 en la que el rodillo RKA rota más rápidamente que el rodillo RKA de reborde elevado.
Las tramas deformadas producidas por los procesos en los Ejemplos 5 a 8 se muestran en las Figuras 17 a 20, respectivamente.
La Figura 17 muestra el material ilustrativo comparativo elaborado al pasar una película a través de la línea de agarre entre dos rodillos que se mueven a la misma velocidad de superficie. Como se muestra en la Figura 17, los orificios formados en la pel ícula son estrechos y similares a una ranura.
Esto puede contrastarse con la trama deformada 20 formada al pasar dicha pel ícula a través de dos rodillos que se mueven a velocidades de superficie diferentes de acuerdo con la presente invención. Esta última pel ícula 20 se muestra en la Figura 1 8. Como se muestra en la Figura 18, los orificios 24 formados en la trama son significativamente más largos y más anchos en comparación con la trama mostrada en la Figura 1 5, lo que proporciona nuevamente los beneficios de mayor captación de fluidos para estructuras absorbentes y visibilidad mejorada de los orificios. La Figura 18 muestra, además, cómo el proceso a velocidades diferentes "ara" el material de tal forma que se acumula y se apila tal como en 26 en un extremo de los orificios. Las salientes creadas por el rodillo RKA de reborde elevado son, además, visibles en el lado superior de la trama. Aunque la mayor parte del "arado" ocurre alrededor de los dientes RKA en el primer rodillo, los dientes RKA de reborde elevado en el segundo rodillo "aran", además, la trama, pero en la dirección opuesta de los orificios formados por los dientes RKA en el primer rodillo.
La Figura 19 muestra el material ilustrativo comparativo elaborado al pasar una tela no tejida a través de la línea de agarre entre dos rodillos que se mueven a la misma velocidad de superficie. Como se muestra en la Figura 19, la trama comprende orificios similares a ranuras, estrechos, alargados en la dirección de máquina.
Esto puede contrastarse con la trama de tela no tejida deformada 20 mostrada en la Figura 20, que se formó al pasar dicha tela no tejida a través de dos rodillos que se mueven con velocidades de superficie diferentes de acuerdo con la presente invención. Como se muestra en la Figura 20, la trama 20 procesada con rodillos que tienen velocidades de superficie diferentes tiene orificios 24 más largos y más anchos, lo que los hace más visibles y funcionales.
Las dimensiones y los valores descritos en la presente descripción no deben interpretarse como estrictamente limitados a los valores numéricos exactos expresados. En cambio, a menos que se especifique de cualquier otra forma, cada dimensión pretende referirse tanto al valor expresado como a un intervalo funcionalmente equivalente aproximado a ese valor. Por ejemplo, una dimensión descrita como "40 gramos" se refiere a "aproximadamente 40 gramos".
Se entenderá que cada limitación numérica máxima dada en esta especificación incluirá toda limitación numérica inferior, como si las limitaciones numéricas inferiores se hubieran anotado en forma explícita en la presente descripción. Todo límite numérico mínimo dado en esta especificación incluirá todo límite numérico mayor, como si los límites numéricos mayores se hubieran anotado explícitamente en la presente descripción. Todo intervalo numérico dado en esta especificación incluirá todo intervalo numérico menor que caiga dentro del intervalo numérico mayor, como si todos los intervalos numéricos menores se hubieran anotado explícitamente en la presente descripción.
Todos los documentos citados en la Descripción detallada de la invención se incorporan, en la parte pertinente, como referencia en la presente descripción; la cita de cualquier documento no debe interpretarse como una admisión de que representa una industria anterior con respecto a la presente invención. En el grado en que cualquier significado o definición de un término en este documento escrito contradice cualquier significado o definición del término en un documento incorporado como referencia, el significado o definición asignado al término en este documento escrito deberá regir.
Aunque modalidades particulares de la presente invención han sido ilustradas y descritas, será evidente para los experimentados en la industria que se pueden hacer diversos cambios y modificaciones sin alejarse del espíritu y alcance de la invención. Por ello, en las reivindicaciones anexas se pretende cubrir todas aquellas modificaciones y cambios que queden dentro del alcance de esta invención.

Claims (12)

REIVINDICACIONES
1 . Un método para deformar mecánicamente una trama de material; el método comprende: a) proporcionar un material de trama precursora que tiene una primera superficie y una segunda superficie, cada una de la primera y segunda superficies define planos; b) proporcionar un par de miembros formadores que forman una línea de agarre entre ellos, en donde los miembros formadores se configuran de tal manera que los primeros elementos formadores y los segundos elementos formadores se acoplan en la línea de agarre; el método se caracteriza porque los miembros formadores comprenden: un primer miembro formador que tiene una superficie que comprende una pluralidad de primeros elementos formadores, en donde los primeros elementos formadores comprenden elementos formadores machos, y el primer miembro formador se mueve a una primera velocidad de superficie; y un segundo miembro formador que tiene una superficie que comprende una pluralidad de segundos elementos formadores, en donde los segundos elementos formadores comprenden elementos formadores machos, y el segundo miembro formador se mueve a una segunda velocidad de superficie, en donde el primer miembro formador y el segundo miembro formador se mueven a velocidades de superficie diferentes, caracterizado porque un del primer miembro formador y segundo miembro formador se mueve a una velocidad de superficie más lenta que el otro, y la relación de velocidad de superficie del miembro formador más rápido al miembro formador más lento es mayor que 1 .01 , preferentemente, entre 1.02 y 3.0; y c) deformar mecánicamente el material de trama precursora al pasar el material de trama precursora a través de la línea de agarre entre los miembros formadores.
2. El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el material de trama precursora comprende al menos uno de: una tela tejida, tela no tejida, película, combinación o laminado de estas.
3. El método de conformidad con las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado además porque el primer miembro formador o el segundo miembro formador comprende elementos formadores distintos, y el otro primer miembro formador o segundo miembro formador comprende elementos no distintos, preferentemente, en donde el segundo miembro formador comprende un rodillo anular.
4. El método de conformidad con las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado además porque los primeros elementos formadores y segundos elementos formadores comprenden elementos distintos.
5. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además porque los miembros formadores comprenden rodillos contrarrotatorios, en donde el primer miembro formador comprende un primer rodillo y el segundo miembro formador comprende un segundo rodillo.
6. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además porque los primeros elementos formadores y segundos elementos formadores comprenden porciones superiores, y las porciones superiores de los primeros elementos formadores y segundos elementos formadores se separan unos con respecto a otros en la línea de agarre.
7. El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque los miembros formadores se configuran y funcionan a velocidades diferentes en una manera que resulta en una repetición consistente de impactos en la trama precursora.
8. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado además porque los miembros formadores se configuran y funcionan a velocidades diferentes en una manera que resulta en un patrón variable de deformaciones en la trama precursora.
9. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además porque los elementos formadores en al menos el primer miembro formador o el segundo miembro formador deforman el material de trama precursora en al menos una de las siguientes maneras: A) al empujar una porción del material precursor fuera del plano definido por al menos la primera o la segunda superficies del material de trama precursora; B) al penetrar al menos parcialmente en el grosor del material de trama precursora; o C) al penetrar completamente a través del grosor del material de trama precursora.
10. Un material de trama deformado elaborado por el método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
1 1 . El material de trama deformado de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado además porque las deformaciones en la primera superficie de la trama están en posiciones variables con respecto a las deformaciones adyacentes en la segunda superficie de la trama.
12. El material de trama deformado de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado además porque las deformaciones en la primera superficie de la trama están en una posición consistente con respecto a las deformaciones adyacentes en la segunda superficie de la trama.
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