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Dokumentenidentifikation DE19613071C1 16.10.1997
Titel Verfahren und Vorrichtung zum Umformen von Watteprodukten
Anmelder Johnson & Johnson GmbH, 40474 Düsseldorf, DE
Erfinder Schoelling, Hans-Werner, 58252 Ennepetal, DE
Vertreter Strehl, Schübel-Hopf, Groening & Partner, 80538 München
DE-Anmeldedatum 25.03.1996
DE-Aktenzeichen 19613071
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 16.10.1997
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.10.1997
IPC-Hauptklasse D06M 10/02
IPC-Nebenklasse B01J 19/10   A61F 13/15   
IPC additional class // D06M 101:06,101:16  
Zusammenfassung Bei einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Umformen von Tampons wird dessen Spitze mittels Ultraschall umgeformt.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Umformen von Watteprodukten, insbesondere von Tampons, gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 8. Ein Verfahren und eine Vorrichtung dieser Art ist aus DE 36 06 150 A1 bekannt.

Es ist bekannt, daß zur Körperhygiene verwendete Watteprodukte, z. B. Tampons, eine bestimmte Form aufweisen und aus reiner Baumwolle, aus Mischfasern oder aus einem Kunststoff-Naturfasergemisch bestehen können. Diese Watteprodukte werden gemäß DE 36 06 150 A1 mittels eines Umformwerkzeugs in die gewünschte Form gebracht, wobei gegen das vordere Ende eines Tampons ein Umformwerkzeug mit einer Ausnehmung bewegt wird, die eine der Tamponspitze aufzuprägende Form aufweist. Der Tampon wird unter Druck in die gewünschte Form gepreßt und die beheizte Form überträgt die Kontur der Ausnehmung auf die Tamponspitze. Je nach Wattemischung weist das Umformwerkzeug eine unterschiedlich hohe Temperatur auf. Nach dem Einführen des Tampons in die Ausnehmung des Umformwerkzeugs wird der Tampon unter Druck an die Form angepreßt, wodurch die einzelnen Fasern des Watteprodukts im Preßbereich stark verdichtet werden und im Bereich der Außenoberfläche eine glatte Oberfläche angebügelt wird. Es hat sich gezeigt, daß dieses Verfahren gute Ergebnisse liefert, wenn keine größeren Querschnittsänderungen herbeigeführt werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein weiteres Verfahren zum Umformen von Watteprodukten und/oder eine weitere Vorrichtung zum Umformen von Watteprodukten bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das vorgeformte Watteprodukt wenigstens abschnittsweise in ein Umformwerkzeug eingeführt und das Watteprodukt unter Druck im Werkzeug gehalten wird, wobei der im Werkzeug sich befindende Abschnitt des Watteprodukts einer Ultraschallbearbeitung unterzogen wird.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Tampons beschrieben, wobei die Erfindung nicht auf dieses Anwendungsbeispiel beschränkt sein, sondern alle watte- oder watteähnliche Produkte umfassen soll.

Erfindungsgemäß wird der umzuformende Bereich des Tampons mittels Ultraschall umgeformt, wodurch folgende vorteilhafte Effekte erzielt werden:

Durch die Einwirkung von Ultraschall und gegebenenfalls gleichzeitig eines Anpreßdrucks auf die Spitze des Tampons wird in diesem Bereich Wärme erzeugt. Außerdem verursachen die Ultraschallschwingungen ein leichtes Fließen der einzelnen Fasern des Tampons, so daß diese leicht aneinander abgleiten, wodurch das Fließverhalten und somit das Umformverhalten der Wattespitze positiv beeinflußt wird. Außerdem vermindern die Ultraschallschwingungen die Reibung zwischen der Wandung des Werkzeugs und der im Werkzeug sich befindenden Tamponspitze. Die durch die Ultraschallschwingung entstehende Wärme bewirkt einen Bügel- bzw. Glätteffekt.

Aufgrund des besseren Fließverhaltens der einzelnen Fasern können auch drastische Querschnittsänderungen angeformt werden, z. B. ein paraboloider Kopf an einen Tampon.

Gemäß einem bevorzugten Merkmal der Erfindung wird vor, während und/oder nach der Ultraschallbearbeitung dem Tampon Wärme zugeführt. So kann z. B. durch weiteres Nachdrücken des Tampons in das Ultraschallwerkzeug und der gleichzeitigen oder nachfolgenden Zuführung von Wärme eine Verdichtung der Oberfläche erzielt werden. Ferner besitzt diese Oberfläche eine optimale Glätte. In der Regel wird die gewünschte und erforderliche Wärme bereits durch die Ultraschallumformung erzeugt.

Es hat sich herausgestellt, daß optimale Ergebnisse erzielt werden, wenn die Ultraschallwellen in Achsrichtung des Tampons, d. h. orthogonal zur Aufnahmeöffnung des Bearbeitungswerkzeugs, in den Tampon eingeleitet werden.

Die eingangs genannte Aufgabe wird außerdem mit einer Vorrichtung gelöst, die einen den Schaft des Tampons aufnehmenden Führungshalter und ein auf die Spitze des Tampons aufsetzbares Umformwerkzeug aufweist, wobei das Umformwerkzeug als Sonotrode ausgebildet ist und die Sonotrode eine der gewünschten Formen der Spitze des Tampons entsprechende Ausnehmung aufweist. Somit kann in einem Arbeitsgang der Tampon zum fertigen Produkt umgeformt werden. Die Vorformung des Tampons besteht lediglich darin, daß dieser in eine zylinderförmige oder annähernd zylinderförmige Gestalt gebracht wird. Durch Anregung der Sonotrode in Achsrichtung des Tampons wird die Spitze unabhängig von der Ausgangsform in die gewünschte Form gebracht.

Vorteilhaft ist dabei der Führungshalter in Richtung der Sonotrode oder aber auch die Sonotrode in Richtung des Führungshalters oder beide zueinander verfahrbar.

Bei einer Ausführungsform ist vorgesehen, daß der Führungshalter mit einer den Tampon im Führungshalter verlagernden Schiebeeinrichtung versehen ist. Über diese Schiebeeinrichtung kann z. B. nach dem Aufsetzen der Sonotrode der Tampon in die Sonotrode zusätzlich eingepreßt werden, so daß zusätzlich zu den Ultraschallwellen noch ein Druck auf den Tampon und somit auf die Tamponspitze ausgeübt wird. Es ist aber auch möglich, erst nach der Ultraschallbearbeitung den Tampon über die Verschiebeeinrichtung weiter einzuschieben und unter Druck zu setzen, so daß die an der Oberfläche der Tamponspitze sich befindenden Fasern verdichtet werden.

Bevorzugt ist die Sonotrode beheizbar oder kühlbar. Auf diese Weise kann die Sonotrode eine für den Umformvorgang optimale Temperatur einnehmen, so daß die Fasern zusätzlich noch gebügelt werden.

Ein Ausführungsbeispiel sieht vor, daß zwischen der freien Stirnfläche der Sonotrode und der der Sonotrode zugewandten Stirnfläche des Führungshalters ein Ultraschallschwingungen absorbierendes Element vorgesehen ist. Dieses Element erlaubt während der Ultraschallbearbeitung ein vollflächiges Anliegen des Führungshalters an der Sonotrode, ohne daß die Schwingungen der Sonotrode auf den Führungshalter übertragen werden. Der Energieeintrag erfolgt somit ausschließlich in den Tampon. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Sonotrode eine Schwingfrequenz von bis zu 35 kHz und/oder eine Amplitude von 50 bis 100 µm, insbesondere von 80 µm auf. Mit diesen Werten wird eine optimale Bearbeitung der Spitze erzielt.

Zur gleichzeitigen Bearbeitung mehrerer Tampons weist die Sonotrode mehrere Ausnehmungen auf. In diesem Falle ist die Sonotrode so gestaltet, daß der Energieeintrag in die einzelnen Tampons gleichmäßig verteilt ist.

Weiter Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel im einzelnen dargestellt ist. Dabei können die in der Zeichnung dargestellten und in den Ansprüchen der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Umformvorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ein fertig umgeformtes Watteprodukt;

Fig. 3 eine Vorrichtung zum Umformen von Watteprodukten gemäß dem Stand der Technik.

In der Fig. 3 ist eine herkömmliche Umformvorrichtung dargestellt, in welcher ein Tampon 1 mit einem im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt in einem Führungshalter 2 gehalten wird. Mittels dieses Führungshalters 2 wird der Tampon 1, dessen Spitze 3 den Führungshalter 2 überragt, in eine Ausnehmung 4 eines erwärmten Umformwerkzeugs 5 eingeführt. Die Ausnehmung 4 besitzt die Form der gewünschten, herzustellenden Tamponspitze. Der Tampon 1 wird unter Druck in diese Ausnehmung 4 eingeführt, wodurch sich die Fasern im Spitzenbereich verdichten. Aufgrund des sich kontinuierlich verkleinernden Querschnitts erhöht sich die Reibung der Tamponfasern an der Oberfläche der Ausnehmung 4 und die einzelnen Tamponfasern werden im Spitzenbereich verdichtet, so daß auch die innere Reibung stark ansteigt. Es hat sich gezeigt, daß die äußerste Tamponspitze nur unzureichend oder, wie in der Fig. 3 dargestellt, gar nicht ausbildet wird.

Die Fig. 1 zeigt eine insgesamt mit 10 bezeichnete Umformvorrichtung, die ebenfalls einen Führungshalter 12 für den umzuformenden Tampon 11 aufweist. Diesem Führungshalter 12 ist eine Sonotrode 13 mit Konverter 14 und Transformator 15 zugeordnet. Außerdem weist der Führungshalter 12 eine Schiebeeinrichtung 16 auf, die in der Öffnung 17 des Führungshalters 12 verschieblich angeordnet ist.

In diese Öffnung 17 wird der umzuformende Tampon 11 eingesetzt, so daß dessen umzuformende Spitze 18 den Führungshalter 12 überragt. Anschließend wird entweder der Führungshalter 12 der Sonotrode 13 und/oder die Sonotrode 13 dem Führungshalter 12 angenähert, wodurch die Spitze 18 in eine Ausnehmung 19 der Sonotrode 13 eingeführt wird. Sodann wird die Sonotrode 13, wie mit Doppelpfeil 20 angedeutet, in Schwingung versetzt. Dabei wird die Oberflächenreibung zwischen der Ausnehmung 19 und den Fasern des Tampons 11 sowie die gegenseitige Reibung der einzelnen Fasern stark herabgesetzt, so daß die Spitze 18 des Tampons 11 sich an die Form der Ausnehmung 19 anpaßt und diese annimmt. Gleichzeitig wird der Tamponspitze 18 über die Sonotrode 13 Wärme zugeführt. Diese Wärme kann entweder extern eingebracht werden oder sie entsteht bei der Ultraschallbearbeitung. Weiterhin kann während der Ultraschallbearbeitung mittels der Schiebeeinrichtung 16 der Tampon 11 nachgeschoben werden und es kann, wie mit Pfeilen 21 angedeutet, Druck auf den Tampon 11 ausgeübt werden, so daß die Spitze 18 in die Ausnehmung 19 hineingepreßt wird. Die Schiebeeinrichtung 16 kann während der Ultraschallbearbeitung und/oder auch nach Abschluß der Ultraschallbearbeitung, die zwischen 0,2 und 5 Sekunden, insbesondere 0,5 Sekunden dauert, betätigt werden. Zwischen dem Führungshalter 12 und der Sonotrode 13 befindet sich ein Ultraschallschwingungen absorbierendes Element 22, so daß der Führungshalter 12 auch während der Ultraschallbearbeitung die Sonotrode 13 berühren kann und dennoch die gesamte Schallenergie in den Tampon 11 bzw. dessen Spitze 18 eingeleitet wird. Das Anpressen der Fasern der Tamponspitze 18 an die heiße Oberfläche der Ausnehmung 19 bewirkt einen Bügeleffekt sowie eine Verdichtung der Fasern.

Mit diesem erfindungsgemäßen Verfahren sowie dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung können, wie in Fig. 2 dargestellt, Tampons 11 hergestellt werden, die z. B. eine paraboloide Spitze aufweisen. Im Gegensatz zu einer halbkugelförmigen Spitze ändert sich bei dieser paraboloiden Spitze 18 der Querschnitt des Tampons 11 über einen weiten Bereich, weshalb die Umformung nach dem Stand der Technik problematisch ist.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zum Umformen von Watteprodukten, insbesondere von Tampons, wobei
    1. - das vorgeformte Watteprodukt wenigstens abschnittsweise in ein Umformwerkzeug eingeführt, und
    2. - das Watteprodukt unter Druck im Werkzeug gehalten wird,
  2. dadurch gekennzeichnet, daß der im Werkzeug sich befindende Abschnitt des Watteprodukts einer Ultraschallbearbeitung unterzogen wird.
  3. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Abschnitt des Watteprodukts mittels Ultraschall die Form des Ultraschallwerkzeugs angeformt wird.
  4. 3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor, während und/oder nach der Ultraschallbearbeitung dem Watteprodukt Wärme zugeführt wird.
  5. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß während und/oder nach der Ultraschallbearbeitung das Watteprodukt weiter in das Werkzeug eingeführt wird.
  6. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des mittels Ultraschall bearbeiteten Abschnitts des Watteprodukts während der Ultraschallbearbeitung geglättet wird.
  7. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des mittels Ultraschall bearbeiteten Abschnitts des Watteprodukts während und/oder nach der Ultraschallbearbeitung verdichtet wird.
  8. 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschallwellen in Achsrichtung des Watteprodukts eingeleitet werden.
  9. 8. Vorrichtung zum Umformen von Watteprodukten, insbesondere von Tampons, mit einem den Schaft des Watteprodukts aufnehmenden Führungshalter (12) und einem auf die Spitze des Watteprodukts aufsetzbaren Umformwerkzeug, dadurch gekennzeichnet, daß das Umformwerkzeug als Sonotrode (13) ausgebildet ist und die Sonotrode (13) eine der gewünschten Formen der Spitze (18) des Watteprodukts entsprechende Ausnehmung (19) aufweist.
  10. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonotrode (13) in Achsrichtung des Watteprodukts bzw. orthogonal zum Öffnungsquerschnitt der Ausnehmung (19) angeregt wird.
  11. 10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungshalter (12) in Richtung der Sonotrode (13), und/oder umgekehrt, verfahrbar ist.
  12. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungshalter (12) mit einer das Watteprodukt im Führungshalter (12) verlagernden Schiebeeinrichtung (16) versehen ist.
  13. 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonotrode (13) beheizbar oder kühlbar ist.
  14. 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der freien Stirnfläche der Sonotrode (13) und der der Sonotrode (13) zugewandten Stirnfläche des Führungshalters (12) ein Ultraschallschwingungen absorbierendes Element vorgesehen ist.
  15. 14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonotrode (13) mehrere Ausnehmungen (19) aufweist.






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