CAMPO DE APLICACIÓN

La presente invención se relaciona con la adhesión de materiales retrorreflectantes sobre materiales elásticos, y en particular con procedimientos de aplicación y acondicionamiento térmico de materiales retrorreflectantes sobre cuerpos elásticos.

ANTECEDENTES

La adhesión térmica de material retrorreflectante sobre cuerpos elásticos presenta diversas complejidades e inconvenientes, tanto respecto del procedimiento con que se debe llevar a cabo su aplicación, como a los resultados que son obtenidos una vez concluido el proceso. En efecto, y en primer lugar, uno de los inconvenientes que es posible advertir es el resquebrajamiento que sufre el material retrorreflectante una vez adherido al cuerpo elástico luego de ser sometido a un estiramiento. Dicho resquebrajamiento afecta la eficiencia retrorreflectiva del producto, su duración y su terminación de manera sustancial. A su vez, y sin perjuicio de lo anterior, las propiedades y forma del cuerpo elástico sobre el cual se aplica el material retrorreflectante resultan alteradas debido a este proceso. Efectivamente, y considerando lo conocido en el estado de la técnica, el cuerpo elástico sufre una deformación generada por la aplicación del material retrorreflectante - curvaturas -, junto a lo cual se crean granulos y arrugas, lo que atenta en contra de los posibles usos para los cuales fue concebido. Conforme a lo anterior, es posible advertir que la aplicación térmica de material retrorreflectante sobre cuerpos elásticos resulta en extremo compleja y su resultado es, hasta ahora, ineficiente.

En la actualidad, la utilización de material retrorreflectante resulta ser cada vez mayor debido a la importancia que se otorga a poder visualizar e identificar adecuadamente aquello que nos rodea, lo cual es especialmente relevante en el ámbito vial respecto de peatones, ciclistas, motociclistas y señalética. En efecto, la retrorreflectancia tiene como propiedad reenviar el haz de luz recibido a la fuente de la cual éste emana, lo que resulta particularmente útil para poder visualizar personas y objetos que se encuentran cercanos a zonas de tránsito vehicular en condiciones de escasez de luminosidad. Así, quienes utilizan prendas o elementos retrorreflectantes, pueden ser fácilmente advertidos por los conductores, lo que permite salvaguardar su seguridad evitando accidentes a causa de escasez de luz en calles, carreteras y caminos.

Este efecto de devolución lumínica ha generado, luego, un alto interés para incluir este material en la fabricación de prendas deportivas y de seguridad, señalética vial, dispositivos de seguridad, demarcación de objetos y de vehículos, entre otros.

Ahora bien, la utilización de material retrorreflectante en prendas de vestir y telas en general, se ha llevado a cabo por medio de los siguientes procedimientos:

i) Pegado, conforme al cual el material es unido a la prenda por medio de un adhesivo que lo fija sobre ésta;

ii) Costura, conforme al cual dicho material se adjunta a la prenda al ser cocido sobre ésta;

iii) Termosoldado, conforme al cual el material retrorreflectante se fusiona a la prenda a través de un sistema de aplicación de calor que requiere a su vez de una presión y de un lapso de tiempo determinados.

Conforme a lo anterior, se ha concebido un procedimiento de termosoldado para la aplicación de material retrorreflectante sobre material elástico que, por una parte, comprende una etapa que contempla la cantidad de material retrorreflectante que debe aplicarse sobre el cuerpo elástico, que considera además una temperatura y una presión determinadas, el tiempo o, en su caso, la velocidad de aplicación, así como el estiramiento al que debe someterse el cuerpo elástico mientras se lleva a cabo dicha aplicación y, por la otra, que comprende una etapa que implica un posterior proceso de alisamiento y fijación sobre el producto que considera a su vez, y en términos distintos, un determinado rango de temperatura, presión y estiramiento, así como un tiempo o, en su caso, una velocidad definidos, todo lo cual ha de ejecutarse de manera diferente y a valores diversos que los verificados en la etapa de aplicación del material retrorreflectante puesto que, en esta segunda etapa, el material retrorreflectante se encuentra ya adherido térmicamente al cuerpo elástico conformando un nuevo y único producto.

En consecuencia, los inconvenientes que existen actualmente para la aplicación de material retrorreflectante por vía térmica sobre cuerpos elásticos son resueltos de manera íntegra por medio del procedimiento indicado, logrando de este modo tanto que el material retrorreflectante, como el cuerpo elástico sobre el cual ha sido aplicado, mantengan todas sus propiedades, en virtud de lo cual este procedimiento asegura un producto final con la más alta calidad y eficiencia jamás obtenidas, marcando así una diferencia cualitativa superior a todo lo conocido hasta ahora.

La presente invención se relaciona con la aplicación térmica de material retrorreflectante (termosoldado), lo cual implica un procedimiento distinto de los procedimientos de pegado o de cocido anteriormente aludidos. Efectivamente, la aplicación térmica requiere el empleo de dosis de calor determinadas en el proceso, a diferencia de lo que ocurre respecto de los otros dos, los que, respectivamente, aplican pegamento o utilizan costuras para llevar a cabo la fijación del material retrorreflectante sobre la tela o el cuerpo elástico. Por otra parte, el resultado que se obtiene a través del método de termosoldado es intrínsecamente distinto del obtenido respecto de los otros (pegado o cocido), ya que el material retrorreflectante se fusiona con el cuerpo elástico, con lo cual ambos elementos pasan a ser uno solo. Por el contrario, tanto en el caso del sistema de pegado como en el sistema de costura, el material retrorreflectante queda fijado por sobre la superficie de la tela o del cuerpo elástico, sin producirse fusión alguna entre ambos.

A lo largo del tiempo, la aplicación de materiales retrorreflectantes a través de procesos térmicos (termosoldado), se ha limitado predominantemente a cuerpos no elásticos debido a que el material retrorreflectante se abre y agrieta cuando el cuerpo elástico sobre el cual se ha aplicado es sometido a un estiramiento. En otras palabras, los sistemas térmicos que se han empleado hasta ahora para la aplicación de material retrorreflectante sobre cuerpos elásticos impiden una utilización eficiente del producto final ya que el material retrorreflectante se abre, se parte y se resquebraja cuando el producto es estirado. Así, y debido a estas deficiencias, varios inconvenientes pueden ser advertidos, a saber: 1) la retrorreflectancia del producto disminuye; 2) su vida útil se reduce; 3) la resistencia al lavado decrece; 4) la terminación del producto se ve afectada; 5) el potencial de eficiencia en su utilización resulta disminuido; 6) el material retrorreflectante pierde su homogeneidad y; 7) el rango angular de retrorreflectancia disminuye; entre otros.

Ahora bien, lo anterior experimentó una mejora que, de conformidad al estado actual de la técnica, corresponde a un procedimiento en que resulta posible aplicar material retrorreflectante sobre cuerpos elásticos sin que aquél se deteriore o resquebraje una vez que el cuerpo elástico es sometido a un estiramiento. Dicho procedimiento incluye la determinación de la temperatura, presión y tiempo que debe comprender la aplicación del material retrorreflectante, así como el estiramiento al que debe someterse el cuerpo elástico mientras ésta se realiza. Este procedimiento es divulgado en la solicitud de Patente de Invención en Chile CL 2309/2004, la cual revela un procedimiento que tiene por objeto aplicar material retrorreflectante sobre cintas o cuerpos elásticos, evitando el agrietamiento o resquebrajamiento al estar fijado sobre dicho cuerpo cuando éste es estirado, caracterizado porque el procedimiento contempla la aplicación térmica del material retrorreflectante sobre la cinta o cuerpo elástico por medio de una película adhesiva que contiene un adhesivo sensible al calor, utilizando una temperatura que puede oscilar entre 130 y 185 °C, ejerciendo una presión en la aplicación de entre 2,039 y 5,099 Kg/cm ² durante un lapso de tiempo comprendido entre 7,0 y 25,0 segundos; donde el estiramiento al que debe ser sometido dicho cuerpo elástico mientras es aplicado el material retrorreflectante sobre su superficie oscila entre el 8,0 y el 20,0% de la capacidad total de extensión del cuerpo elástico.

No obstante, el procedimiento citado anteriormente resulta defectuoso por varias razones: En primer lugar, deforma el cuerpo elástico sobre el que se aplicó el material retrorreflectante. En segundo lugar, genera gránulos y rugosidades sobre éste. En tercer lugar, no permite una aplicación uniforme del material retrorreflectante. En cuarto lugar, genera un cambio de tonalidades sobre el material retrorreflectante, lo que afecta la terminación del producto. En quinto lugar, no permite aprovechar eficientemente el potencial de durabilidad del producto final, ya que de aumentarse la cantidad de material retrorreflectante aplicado (y así buscar acrecentar la durabilidad del producto), el cuerpo elástico se deforma aun más.

En otros términos, y con arreglo a lo conocido en el estado de la técnica, no existe, hasta ahora, un procedimiento que permita aplicar de manera eficiente material retrorreflectante sobre cuerpos elásticos sin que resulten afectados negativamente los materiales involucrados. A este respecto, y tal como fue señalado, el procedimiento comprendido en la patente aludida no resulta del todo eficiente, ya que aun cuando el estiramiento al que se somete el producto genere un menor resquebrajamiento del material retrorreflectante, el cuerpo elástico sobre el que éste se aplica sufre una gran deformación, con lo cual no puede ser utilizado adecuadamente para el fin que fue concebido. Esta deformación, que se manifiesta predominantemente a través de curvaturas u ondulaciones sufridas por el cuerpo elástico, impide que ciertas prendas puedan ser utilizadas cómoda y satisfactoriamente, por ejemplo: camisas, chaquetas o pantalones; todos los cuales requieren de materiales que permitan mantener su forma y diseño, lo que no ocurre conforme al procedimiento señalado en la patente referida ya que, finalmente, se deforman. Asimismo, el procedimiento contemplado en dicha patente genera, a su vez, gránulos y rugosidades sobre el producto, así como un cambio de tonalidades en el material retrorreflectante, todo lo cual representa un problema tanto respecto de la durabilidad del producto como respecto de la terminación del mismo.

En vista de lo anterior, la fabricación de retrorreflectantes elásticos ha sido escasa debido a las dificultades encontradas en su elaboración y la obtención de un resultado eficiente.

Sin embargo, el potencial de contar con un procedimiento que permita crear productos que sean a la vez elásticos y retrorreflectantes, resulta relevante. En efecto, y especialmente en el ámbito de las prendas de seguridad y deportivas, disponer de ropa e implementos que permitan visualizar apropiadamente a los peatones en condiciones de escasez de luz, que respondan de manera eficiente a los movimientos que son ejecutados por éstos y que se adapten adecuadamente a la forma del cuerpo del usuario, resulta fundamental.

De esta manera, para resolver el problema de la adhesión térmica de material retrorreflectante sobre cintas o cuerpos elásticos, así como la extensión de su campo de aplicación industrial, el mejoramiento de su durabilidad, la ampliación del tipo de uso que se da a esta clase de productos y la deformación que sufre el cuerpo elástico debido a dicha aplicación, se ha concebido un procedimiento conforme al cual es posible adherir térmicamente ambos elementos resolviendo los problemas enunciados.

Debido a ello, el aporte del procedimiento objeto de esta solicitud es significativo ya que, con arreglo a lo conocido en el estado de la técnica, es el único que consigue asegurar un resultado eficiente en términos de aplicación de material retrorreflectante sobre cuerpos elásticos al conservar intactas las propiedades del material retrorreflectante aun al ser sometido a estiramientos multidireccionales logrando, a su vez, mantener la forma del cuerpo elástico sobre el que ha sido aplicado (no hay deformación), creando con ello un producto único que brinda a su usuario seguridad, comodidad y una perfecta terminación, solucionando de este modo los inconvenientes señalados.

Junto con ello, además, el procedimiento permite: que no se generen gránulos ni rugosidades en el producto final; incrementar su durabilidad; optimizar su poder retrorreflectante; fortalecer su resistencia al lavado; mejorar su terminación; mejorar la eficiencia de su utilización; y, finalmente, ampliar la gama de elementos, prendas, artículos y dispositivos retrorreflectantes que pueden ser elaborados conforme a este sistema.

Así, la presente solicitud consiste en un procedimiento integral de aplicación de material retrorreflectante sobre cuerpos elásticos (cinta de nylon, poliéster, elastan, lycra u otro material afín), que contempla una primera etapa en la cual dichos elementos son sometidos a una aplicación térmica de termosoldado de conformidad a un proceso y a un rango de valores determinado y, a su vez, una segunda etapa consistente en un proceso de alisamiento y fijación,, la cual ha de ejecutarse de manera diferente y a valores diversos que los verificados en la etapa precedente.

De esta manera, el procedimiento que es objeto de la presente solicitud contempla dos fases con arreglo a las cuales la fusión de material retrorreflectante sobre cuerpos elásticos permite alcanzar resultados óptimos en cuanto a aplicación, terminación, y eficiencia; donde la incorporación de estas dos etapas, conforme a las variables aquí especificadas, resulta fundamental para alcanzar dichos resultados.

En definitiva, se ha concebido un procedimiento con arreglo al cual resulta posible aplicar material retrorreflectante sobre cuerpos, cintas, telas y tejidos elásticos (por ejemplo nylon, poliéster, elastan, lycra u otro material afín), que permite que aquel material, una vez aplicado, pueda ser sometido a múltiples estiramientos sin sufrir detrimento alguno; que asegura una aplicación pareja y uniforme de este material, evitando con ello gránulos, rugosidades y cambios de tonalidades sobre éste; que logra dosificar de mejor manera la cantidad de material retrorreflectante que debe ser utilizado sobre el cuerpo elástico; y que permite que el cuerpo elástico sobre el cual ha sido aplicado no sufra deformaciones, conservando de este modo sus características, su forma y terminación. Conforme a ello, el procedimiento objeto de esta solicitud puede ser empleado en la confección de prendas y fabricación de artículos tales como: pantalones, chaquetas, camisas y camisetas, brazaletes, muñequeras, chalecos, arneses, guantes, cordones, calzado, hilos, fibras, cuerdas y señalética vial, entre otros.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Lo anteriormente expuesto resulta posible a través del procedimiento objeto de esta solicitud, el cual permite aplicar material retrorreflectante termotransferible sobre cuerpos, cintas, telas, materiales o tejidos elásticos. Este procedimiento comprende las etapas de:

a) Aplicación térmica del material retrorreflectante, en la cual éste se fusiona con la cinta o cuerpo elástico sobre el que es aplicado, que contempla una cantidad que varía entre 0,5 y 3,5 cm ² de material retrorreflectante por centímetro cuadrado de material elástico, lo cual debe realizarse mientras el cuerpo elástico es sometido a un estiramiento que varía entre el 5,0 y el 50,0% de su potencial total de extensión; a una temperatura de aplicación que fluctúa entre 1 10,0 y 215,0 °C y a una presión que oscila entre 1,020 y 6,021 Kg/cm ² ; y

b) Alisamiento y fijación del producto, etapa posterior a la anterior, y en la cual se emplea una temperatura que oscila entre los 50,0 y 165,0 °C, ejerciendo una presión que en esta etapa fluctúa entre 0,01 12 y 0,5602 Kg/cm ² ; realizando un nuevo estiramiento que debe oscilar entre el 0,2 y el 40,0 % de su potencial.

En una configuración preferida de la invención, la etapa de aplicación térmica del material retrorreflectante se realiza mediante la utilización de un proceso de prensado, durante un rango de tiempo que puede variar entre 4,0 y 45,0 segundos, y que preferentemente se encuentra en el rango de 10,0 a 20,0 segundos.

Además, en otra configuración de la presente invención, dicha etapa de aplicación de material retrorreflectante puede ser realizada de manera continua mediante la utilización de rodillos, en la que la velocidad de avance varía entre 0,01 y 4,00 m/s, con un rango preferente de 0,03 a 0,07 m/s.

Así, y en consideración a que el material retrorreflectante que se utiliza para este procedimiento requiere emplear calor para adherirse al cuerpo elástico, la aplicación térmica de la etapa (a) debe efectuarse preferentemente en un rango de temperatura de 160 a 170 °C, mientras que la presión con que debe aplicarse el material retrorreflectante al cuerpo elástico varía preferentemente entre 2,401 y 3,515 Kg/cm ² .

A su vez, esta etapa (a) debe realizarse mientras el cuerpo elástico es sometido a un estiramiento que varía, preferentemente, entre el 10,0 y el 20,0 % de su potencial total de extensión. Junto a ello, y con arreglo a lo señalado previamente en esta solicitud, el procedimiento contempla la determinación de la cantidad de material retrorreflectante que debe ser aplicada en esta etapa (a), la cual varía preferentemente entre 0,8 y 1,2 cm ² por cada centímetro cuadrado de material elástico.

Una vez aplicado el material retrorreflectante se procede a la etapa (b) del presente procedimiento, en la que el producto es sometido a un proceso de alisamiento y fijación, conforme al cual se aplica una temperatura que varía preferentemente entre 70 y 80°C. A su vez, la presión preferente que sobre el producto debe ser aplicada en esta etapa varía entre 0, 1008 y 0, 1210 kg/cm ² ; todo lo cual debe realizarse mientras el producto es sometido a un nuevo estiramiento, el que preferentemente se encuentra en el rango de 1,0 a 3,0 % de su potencial total de extensión.

Similarmente a la primera etapa, una configuración preferida de la presente invención contempla la utilización de un proceso de prensado para la etapa (b), en que el rango de tiempo de prensado utilizado varía entre 1,5 y 60,0 segundos, y preferentemente entre 3,0 y 15,0 segundos. En forma alternativa, la presente invención contempla un proceso continuo mediante la utilización de rodillos para esta etapa (b), en donde la velocidad de avance varía en el rango de 0,01 a 6,00 m/s, con un rango preferente de 0,01 a 0,04 m/s.

EJEMPLO

Se llevó a cabo una prueba de aplicación térmica de material retrorreflectante de acuerdo a la presente invención, en la cual en la etapa (a) se empleó una cantidad de 1 ,0 cm ² de material retrorreflectante por centímetro cuadrado de material elástico, se aplicó una temperatura de 1 65 ºC, una presión de 3,023 Kg/cm ² y durante un tiempo de 13,0 segundos, lo cual se realizó mientras el cuerpo elástico era sometido a un estiramiento del 15,0 % de su potencial de extensión.

Posteriormente se procedió a la etapa (b), correspondiente al alisamiento y fijación del producto, en la cual se empleó diversos valores de temperatura, presión, tiempo, velocidad y estiramiento según se muestra en la tabla siguiente. La siguiente tabla resume algunos de los mejores resultados obtenidos, para lo cual se consideró, entre otros, la mantención de las propiedades de los materiales utilizados, la calidad de terminación del producto, así como su capacidad retrorreflectante.

Tabla N ^Q 2

De esta manera, a través de las diferentes pruebas realizadas se pudo llegar a las siguientes conclusiones:

1 - La segunda etapa del proceso (alisamiento y fijación) es primordial para lograr una adecuada terminación del producto.

2- Asimismo, esta segunda etapa permite corregir la deformación que sufre el cuerpo elástico al aplicar el material retrorreflectante (ondulaciones, curvaturas), logrando mantener su forma original.

3- Los mejores resultados se obtuvieron al aplicar en la segunda etapa temperaturas cercanas a los 75 ^Q C, lo cual se explica debido a que materiales como el nylon, el poliéster, el elastan, o la lycra tienden a experimentar un fenómeno de reducción a mayores temperaturas. De este modo, y considerando que gran parte de las prendas que tienen propiedades elásticas son confeccionadas con alguno de estos materiales, dicha temperatura permite alcanzar resultados óptimos.

4- El procedimiento permite obtener un producto de alta calidad y resistencia, que mantiene las propiedades elásticas y retrorreflectantes de los materiales utilizados admitiendo, incluso, ser sometido a exigentes procesos de planchado: sobre 35,0 segundos a una temperatura de 70 ^Q C y ejerciendo una presión de 0, 1 01 0 Kg/cm ² . Así, y con arreglo al estado de la técnica, no existe procedimiento alguno que permita elaborar productos retrorreflectantes con las características, ventajas, terminación, calidad y eficiencia que ofrece el procedimiento descrito a través de esta solicitud, mejorando de manera sustantiva todo lo conocido hasta ahora en esta materia.