Saugfähiger Tupfer und Verfahren zu dessen Herstellung
Die Erfindung betrifft saugfähige Tupfer von der Art, die aus einem Pfropfen saugfähigen Materials an einem oder beiden Enden eines Stäbchens bestehen und die gewöhnlich zum Reinigen des Gehörgangs, der Nasenhöhlen und für kosmetische Zwecke oder dergleichen verwendet werden, sowie ein Verfahren zur Herstellung derselben.
Bisher wurden Tupfer dieser Art dadurch hergestellt, dass ein Pfropfen aus saugfähigem Fasermaterial, wie z. B. Baumwolle, mittels eines Klebstoffes am Ende eines Stäbchens aus Holz oder Presspappe zum Haften gebracht wurde. Bei der Herstellung dieser Tupfer haben sich verschiedene Probleme ergeben.
Eines dieser Probleme bestand darin, dass der saugfähige Pfropfen von dem Stäbchen abgleitet oder beim Gebrauch infolge Versagens des Klebstoffes verschoben wird. Beispielsweise kann ein Pfropfen in einer Körperhöhlung steckenbleiben und beim Herausziehen des Stäbchens nicht wieder zum Vorschein kommen. Dies kann selbstverständlich ernstliche Schwierigkeiten verursachen und in jedem Fall mangelndes Vertrauen hinsichtlich der Verwendung dieser Art des Tupfers hervorrufen.
Ein anderes Problem hat sich dadurch ergeben, dass das Stäbchen aus Holz oder Presspappe, das unter allen Umständen verwendet werden kann, wenn es genügend fest ist, zu brüchig sein und beim Biegen zerbrechen kann, so dass es eine offensichtliche Gefahr bildet.
Obwohl mit Widerhaken versehene Holzstäbchen vorgeschlagen worden sind, um das Abgleiten der Pfropfen zu verhindern, wird dadurch das Problem nicht gelöst, weil der Widerhaken, der das Festhalten des Pfropfens auf dem Stäbchen unterstützt, gewöhnlich eine scharfe Spitze aufweist, die nach aussen in den Pfropfen hineinragt und demgemäss für die Verwendung in den Ohren, der Nase und in anderen Körperhöhlungen zu gefährlich ist. Selbstverständlich wird dadurch, dass das Stäbchen mit Widerhaken versehen wird, auch das Problem der Biegsamkeit des Stäbchens nicht gelöst.
Es wurden schon aus Kunststoff geformte Stäbchen vorgeschlagen. die an jedem Ende geformte Zähne oder Flanschen zum Festhalten der Pfropfen aufweisen, aber auch bei diesen Stäbchen werden mehr Probleme gestellt als gelöst. Sie sind beispielsweise zu kostspielig und besitzen gewöhnlich nicht die gewünschte Biegsamkeit. Obwohl die vorgeschlagenen geformten Zähne oder Flanschen den Pfropfen festzuhalten trachten, sind sie im allgemeinen nicht ausreichend, um zu gewährleisten, dass der Pfropfen auf dem Stäbchen nicht verschoben wird. Da Klebstoffe zur Befestigung von Fasermaterial auf Kunststoffstäbchen nicht leicht verfügbar sind, ergibt sich ein weiteres Problem. Ausserdem können die Zähne oder Flanschen ebenso wie die Widerhaken auf den Holzstäbchen beim Gebrauch gefährlich sein.
Der hier beschriebene saugfähige Tupfer löst alle diese Probleme ohne die Verwendung eines Klebstoffes und ermöglicht gleichzeitig wesentliche Ersparnisse infolge einer Herabsetzung der Kosten des Stäbchens und des Fehlens des Klebstoffes.
Gegenstand der Erfindung ist ein Tupfer, der ein hohles thermoplastisches Stäbchen aufweist, das beim Gebrauch unter schwierigen Bedingungen gebogen werden kann, ohne zu zerbrechen, und das wenigstens an einem Ende einen Teil aufweist, um den, einen Pfropfen bildend, saugfähiges Fasermaterial dicht gewickelt ist und sich über das Ende des Stäbchens hinaus erstreckt, wobei die am Stäbchen anliegenden Fasern des Pfropfens in dem genannten Teil des Stäbchens durch Hitzeeinwirkung eingebettet sind, wodurch der Pfropfen auf dem Stäbchen befestigt ist.
Auf diese Weise kann der Pfropfen auf dem Stäbchen festgehalten werden, ohne dass ein Klebstoff erforderlich wäre. Das Stäbchen selbst ist fest, ohne brüchig zu sein, und ist höchst biegsam, so dass es beim Gebrauch unter schwierigen Bedingungen gebogen werden kann, ohne zu zerbrechen. Die Wände des Stäbchens können vorzugsweise dünn gehalten werden, um die gewünschte Biegsamkeit zu erzielen und die Kosten des Materials des Stäbchens auf ein Mindestmass herabzusetzen. Gleichzeitig erfordert dies die Verwendung eines ziemlich festen thermoplastischen Stäbchenmaterials. Polypropylen, Polyäthylen von hoher Dichte und Vinylpolymere sind Beispiele von Materialien, die für diesen Zweck geeignet und nicht kostspielig sind.
Polypropylen wird bevorzugt, weil es im Autoklav bei 1150 C während eines längeren Zeitraumes sterilisiert werden kann, ohne zerstört zu werden, und weil es ideale Festigkeitseigenschaften und Biegsamkeit aufweist, wenn es zu einem hohlen Rohr ausgepresst und in Stücke geschnitten wird. Die anderen genannten Materialien sind für die Gassterilisation geeignet.
Bei einem Ausführungsbeispiel eines Tupfers, der die gewünschte Biegsamkeit gemäss der Erfindung aufweist, soll das Stäbchen, ohne zu zerbrechen, vorzugsweise um mindestens 600 um eine gekrümmte Fläche mit einem Halbmesser von 4,8 mm biegbar sein können; wenn eine Kraft senkrecht zur Stäbchenachse an einer ungefähr 6 mm vom Ende des Stäbchens entfernten Stelle einwirkt, während das andere Ende des Stäbchens in gerader Lage unterhalb der gekrümmten Fläche festgehalten ist. Vorzugsweise kann das Stäbchen derart geformt sein, dass eine Anzahl von im Abstand voneinander liegenden Längsrippen gebildet wird, die für eine bestimmte Menge des Stäbchenmaterials eine erhöhte Festigkeit und eine bessere Griffläche zum Festhalten des Tupfers ergeben.
Es wird angenommen, dass die Längsrippen ein der Biegung des Stäbchens Widerstand leistendes grösseres Moment liefern, woraus sich eine erhöhte Festigkeit ergibt.
Bei dem Verfahren zur Herstellung eines saugfähigen Tupfers gemäss der Erfindung wird ein Endteil des hohlen thermoplastischen Stäbchens augenblicklich auf eine Temperatur erhitzt, die oberhalb der Schmelztemperatur des Stäbchens liegt, so dass dieser Teil erweicht wird, ohne den Zusammenhang des Stäbchens zu zerstören, worauf ein Pfropfen aus Fasermaterial wie z. B. Baumwolle, auf den in der Hitze erweichten Teil des Stäbchens aufgebracht wird, bevor derselbe vollständig fest geworden ist, wobei die mit dem Stäbchen in Berührung befindlichen Fasern des Pfropfens in das erweichte Stäbchenmatrial eingebettet werden.
Diese Fasern bleiben auch eingebettet und haften an dem Stäbchen, wenn sich das Stäbchen abkühlt und vollständig fest wird. Auf diese Weise wird es für den Pfropfen praktisch unmöglich, von dem Ende des Stäbchens abzugleiten. Unter dem Ausdruck augenblicklich ist ein sehr kurzer Zeitraum zu verstehen, z. B. der Bruchteil einer Sekunde. Der Zusammenhang des Stäbchens würde zerstört werden, wenn es z. B. dauernd gebogen, verzogen, ernstlich geschwächt oder zerbrochen würde.
Um jedoch eine zusätzliche Sicherheit zu erhalten, dass der Pfropfen auf dem Ende des Stäbchens nicht verschoben wird, können in dem in der Hitze erweichen ten Teil des Stäbchens vorzugsweise eine oder mehrere radial gerichtete Flächen ausgebildet werden, um einen direkten mechanischen Eingriff mit dem Pfropfen zu erzielen. Beispielsweise können auf der Oberseite und Unterseite jedes Endes des Stäbchens mehrere im Abstand voneinander liegende Querrippen ausgebildet werden. Die radial gerichteten Flächen können auf dem Stäbchen vorzugsweise während der Hitzeeinwirkung auf dasselbe ausgebildet werden.
Nach einem bevorzugten Verfahren zur Herstellung eines saugfähigen Tupfers kann das Stäbchen dadurch erhitzt werden, dass das Ende des Stäbchens zwischen erhitzten Backen hindurchgezogen wird, die in einem solchen Abstand voneinander liegen, der etwas kleiner als der Aussendurchmesser des Stäbchens ist, wobei die Oberflächen der die Stäbchen berührenden Backen auf eine Temperatur erhitzt werden, die über der Schmelztemperatur der Stäbchen liegt. Die Backen können im Abstand voneinander liegende Zähne aufweisen, die ebenfalls erhitzt werden, um in dem erweichten Teil des Stäbchens im Abstand voneinander liegende Querrippen zu bilden.
Durch dieses Verfahren wird Hitze gleichmässig auf die oberen und unteren Flächen des Stäbchens zur Einwirkung gebracht und das Ende des Stäbchens wird rasch geformt, ohne verdreht zu werden oder seinen Zusammenhang auf andere Weise zu zerstören.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles. In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 schaubildlich einen Tupfer gemäss einer Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 2 in grösserem Massstab einen Querschnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1,
Fig. 3 in grösserem Massstab einen Längsschnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 1,
Fig. 4 in grösserem Massstab einen Querschnitt nach der Linie 4-4 der Fig. 3,
Fig. 5 schematisch, teilweise im Schnitt und teilweise in Ansicht, eine Vorrichtung zur Herstellung des Tupfers gemäss den Fig. 1 bis 4,
Fig. 6 schaubildlich eine schematische Ansicht eines Teils der Vorrichtung gemäss Fig. 5 und veranschaulicht einen Satz der Heizbacken zum Erhitzen und Formen eines Endes der Stäbchen beim Durchgang durch die Vorrichtung,
Fig.
7 in grösserem Massstab schematisch eines der Stäbchen, das in den Raum zwischen einem Satz der Heizbacken eintritt,
Fig. 8 in grösserem Massstab eine ähnliche schematische Ansicht eines Stäbchens bei seinem Durchgang zwischen den Backen,
Fig. 9 in grösserem Massstab eine schematische Ansicht eines Stäbchens kurz vor dem Verlassen der Backen,
Fig. 10 in grösserem Massstab einen Querschnitt nach der Linie 10-10 der Fig. 9,
Fig. 11 in grösserem Massstab, teilweise im Schnitt und teilweise in Ansicht, einen Tupfer gemäss einer abgeänderten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 12 in grösserem Massstab das Erhitzen des einen Endes des Stäbchens gemäss Fig. 11,
Fig. 13 dm Grundriss eine Versuchsanordnung zum Messen der Biegsamkeit der Kunststoffstäbchen gemäss der Erfindung.
In den Fig. 1 bis 10 ist ein saugfähiger Tupfer 15 gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Der Tupfer besteht aus einem dünnwandigen hohlen thermoplastischen Stäbchen 16 und einem Pfropfen 17 aus saugfähigem Fasermaterial, der an jedem Ende des Stäbchens befestigt ist. Das Stäbchen weist an jedem Ende einen in der Hitze erweichten Teil 18 auf, und die Pfropfen 17 bedecken die in der Hitze erweichten Teile und erstrecken sich über jedes Ende des Stäbchens hinaus. Wie nachstehend noch genauer erklärt wird, werden Oberflächenteile 18 der Länge des Stäbchens in der Nähe jedes Endes desselben durch augenblickliche Einwirkung von Hitze erweicht, und auf dem Stäbchen wird eine Vielzahl von in der Querrichtung verlaufenden Rippen 19 ausgebildet.
Das saugfähige Fasermaterial wird an dem Stäbchen zum Haften gebracht, indem es derart rund um die erweichten Teile 18 des Stäbchens gewickelt wird, dass es mit dem erweichten Material desselben und mit den Rippen 19 in Berührung kommt, bevor das erweichte Material vollkommen fest wird. Die Seitenflächen 21 der Rippen 19 erstrecken sich relativ zur Stäbchenachse auf den gegenüberliegenden Seiten des Stäbchens mehr oder weniger in radialer Richtung, um zwischen den benachbarten Rippen 19 Nuten 22 zu bilden, in welche das saugfähige Fasermaterial eintritt. Infolgedessen werden die Fasern des Pfropfens 17, die mit dem in der Hitze erweichten Teil 18 des ;Stäbchens in Berührung stehen, in denselben eingebettet, und der Pfropfen steht mit den Seitenflächen 21 der Rippen 19 in mechanischem Eingriff, wodurch der Pfropfen auf dem Stäbchen befestigt wird.
Das Stäbchen 16 und der Tupfer selbst sind in struktueller Hinsicht fest, d. h. sie besitzen eine beträchtliche Längsfestigkeit, aber sie können unter normalen Gebrauchsbedingungen auch leicht gebogen werden, ohne zu zerbrechen. Unter normalen Gebrauchsbedingungen kann die Beanspruchung, die das Stäbchen zu biegen trachtet, von einer mässigen bis zu einer hohen Beanspruchung zunehmen. Das Stäbchen gemäss der Erfindung ist gut biegsam und kann beim Gebrauch unter schwierigen Bedingungen gebogen werden, ohne zu zerbrechen.
Gemäss Fig. 13 kann das Stäbchen 16, ohne zu zerbrechen, um einen beträchtlichen Winkel von wenigstens 600 um eine gekrümmte Fläche C mit einem Halbmesser R von 4,8 mm gebogen werden, wenn eine Kraft F senkrecht zur Stäbchenachse an einer ungefähr 6 mm vom Ende des Stäbchens entfernten Stelle einwirkt, während das andere Ende des Stäbchens in gerader Lage unterhalb der gekrümmten Fläche festgehalten wird. Fig. 13 veranschaulicht eine Versuchsanordnung zur Messung der Biegsamkeit des Stäbchens auf diese Weise. Ein Ende 23 des Stäbchens ist in einer langgestreckten Nut oder Bohrung 24 angeordnet, die weit genug ist, um den Stäbchendurchmesser derart aufzunehmen, dass das Ende des Stäbchens das Ende der Bohrung erreicht. Die Bohrung 24 ist für ein Stäbchen mit einer Länge von 78 mm 30 mm lang, so dass in Fig. 13 D = 30 mm und L = 78 mm ist.
Wie oben angegeben, beträgt der Halbmesser R der gekrümmten Fläche C, um welche das Stäbchen gebogen wird, 4,8 mm.
Der Grad der Ablenkung des Stäbchens um die Fläche C wird in der in Fig. 13 angegebenen Weise gemessen. Dieser Versuch wird als ein angemessener Massstab für die Biegsamkeit des Stäbchens für die Zwecke der Erfindung angesehen.
Wie oben angegeben, besteht einer der Hauptvorteile der Erfindung darin, dass sie Kostenersparnisse ermöglicht. weil kein Klebstoff verwendet wird und weil ein Kunststoffstäbchen verwendet werden kann, das billiger ist als die bisher verwendeten Stäbchen aus Holz oder Presspappe. Dies ist jedoch nur möglich, wenn der Kunststoff die Form eines verhältnismässig dünnwandigen hohlen Rohres hat. Vom Kostenstandpunkt aus ist es wünschenswert, die Menge des Kunststoffes im Stäbchen so viel als möglich zu verringern, d. h. die Wandstärke des Rohres auf ein Mindestmass herabzusetzen, wenn dies geschehen kann, ohne die funktionellen Vorteile dieser Art des Stäbchens aufzugeben.
Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Querschnittsform des Stäbchens gemäss der Erfindung, die eine Anzahl von konvexen Umfangszacken aufweist, welche vorstehende Längsrippen 25 darstellen, die auf der Aussenseite des Stäbchens während des Auspressens gebildet werden. Zwischen den Rippen 25 liegen Längsnuten, so dass die hohlen Stäbchen 16 abwechselnd dick- oder dünnwandige Teile aufweisen, die durch die Rippen und die Nuten gebildet werden. Diese Querschnittsform ergibt eine maximale Stärke und Biegungsfestigkiet mit einem Minimum an Material, weil die eine erhöhte Dicke aufweisenden Rippen 25 des Stäbchens das der Biegung Widerstand leistende Moment vergrössern. Au sserdem werden Stäbchen, die den besonderen zackigen Querschnitt gemäss Fig. 2 besitzen, nicht ineinander greifen und die Vorrichtung verstopfen, wenn sie aus einem Vorrat in einem Trichter zugeführt werden.
Ein swigfähiger Tupfer gemäss den Fig. 1 bis 4, der alle Vorteile der Erfindung aufweist, kann vorteilhaft aus Polypropylenstäbchen hergestellt werden, die mit einem der Fig. 2 ähnlichen Querschnitt ausgepresst werden und die eine Länge von ungefähr 78 mm, einen inneren Durchmesser von ungefähr 2 mm und eine mittlere Wandstärke von ungefähr 0,375 mm haben.
Das saugfähige Fasermaterial wird vorzugsweise rund um jedes Ende des Stäbchens gewickelt, um Pfropfen von ungefähr 18 mm Länge zu bilden, welche über die Enden des Stäbchens mindestens um ungefähr 0,8 mm hinausragen, gewöhnlich um etwas weniger als ungefähr 3 mm. Propylen wird für das Stäbchen bevorzugt, nicht nur weil es die gewünschte Festigkeit und Biegsamkeit der gewünschten Stäbchenform ergibt, sondern weil es auch ermöglicht, dass der Tupfer in der oben angegebenen Weise im Autoklav sterilisiert werden kann. Es ist auch vom Kostenstandpunkt aus höchst wünschenswert. Stäbchenmaterialien, wie z. B.
Polyäthylen von hoher Dichte, bestimmte Vinylharze und andere entsprechende thermoplastische Kunststoffe können jedoch verwendet werden, wenn das Stäbchen auf andere Weise als im Autoklav sterilisiert werden soll. Der Pfropfen selbst wird gewöhnlich aus langen Stapelfasern von Baumwolle oder Zellwolle gebildet.
Gemäss der Erfindung kann aber auch anderes saugfähiges Material in zufriedenstellender Weise verwendet werden.
Die Fig. 5 bis 10 veranschaulichen die Herstellung von Tupfern gemäss der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsform. Ein Vorrat von ausgepressten Stäbchen 16 mit dem Querschnitt gemäss Fig. 2 wird aus einem Trichter 26 durch einen waagrechten Durchlass 27 einer Aufnahmestelle W zugeführt, wo sie intermittierend durch Förderpassstücke 28 aufgenommen werden, die auf dem Umfang von Zwillingstragrädern 29 und 29a im Abstand voneinander liegen, welche die Stäbchen aus einer Stellung in die andere bewegen.
Wie Fig. 6 zeigt, sind die Tragräder 29 und 29a voneinander etwas entfernt, drehen sich aber mit der gleichen Geschwindigkeit um die gleiche Welle 29b von Stellung zu Stellung, als ob sie aus einem Stück bestünden. Die Räder sind so eingestellt, dass sie am Ende jeder Drehung um 450 während ungefähr 0,08 s oder etwa V19 einer Sekunde stillstehen. In Fig. 5 ist das Rad 29a der Deutlichkeit halber entfernt, und die Wirkungsweise der Vorrichtung wird nachstehend nur unter Bezugnahme auf das Rad 29 und die zugehörigen Teile zum Aufbringen der Baumwollpfropfen beschrieben. Der andere Pfropfen wird auf die gleiche Weise von einer identischen Vorrichtung aufgebracht, die mit dem Rad 29a verbunden ist.
Die Förderpassstücke 28 sind in axialen Nuten 31 angeordnet, die zu diesem Zweck auf dem Umfang des Tragrades 29 im Abstand voneinander liegen. Jedes Passstück 28 ist mit einer kleinen Nut 32 versehen, die so geformt ist, dass sie ein Stäbchen 16 aufnehmen und festhalten kann, wenn sich das Rad 29 dreht. Zwei Paare von erhitzten Backen 33 und 34 sind an einer Schmelzstelle X in der Bahn der Stäbchen 16 am oberen Ende des Tragrades 29 angeordnet. Jedes Paar der Backen 33 und 34 liegt in der Bahn eines Endes der Stäbchen, wie die Fig. 6 und 10 deutlich zeigen.
Wenn die Stäbchen 16 die erhitzten Backen 33 und 34 verlassen, bewegen sie sich durch eine Pfropfenzuführstelle Y nach unten, wo jedes Ende des Stäbchens gegen einen in seinem Weg angeordneten (nicht dargestellten) Pfropfen aus saugfähigem Material stösst und denselben zu einer Pfropfenbildungsstelle Z mitnimmt, die gegenüber der Stäbchenzuführstelle W um ungefähr 1800 versetzt angeordnet ist. Führungsschuhe 35 und 36 sind zwischen dem Trichter 26 und den erhitzten Backen 33 und 34 auf einer Seite des Tragrades bzw. zwischen den erhitzten Backen und der Pfropfenbildungsstelle Z auf der anderen Seite des Tragrades angeordnet, um die Stäbchen in den Förderpassstücken 28 zu halten, wenn sich diese von Stellung zu Stellung bewegen.
Insbesondere aus Fig. 10 ist ersichtlich, dass jedes Paar der Heizbacken 33 und 34 eine Reihe von im Abstand voneinander liegenden Zähnen 37 aufweist, wo die Backen mit jedem Ende des Stäbchens 16 in Berührung kommen, wenn dasselbe zwischen den Backen hindurchgeht. Die Spitzen der Zähne 37 der oberen Backe 33 sind von den Spitzen der Zähne der unteren Backe 34 um eine Strecke entfernt, die etwas kleiner ist als der Aussendurchmesser des Stäbchens 16, so dass die Zähne in das Stäbchen einschneiden, wenn dasselbe zwischen den Backen hindurchbewegt wird. Fig. 10 ist ein Querschnitt durch die Backen und zeigt die Zähne angrenzend an das Ausgangsende E der Backen.
Die Zähne 37 haben ihre maximale Höhe gemäss Fig. 10 zwischen dem Punkt A in Fig. 7 und dem Ausgangs- ende E der Backen. Die Zähne sind jedoch von der Stelle A bis zum Eingangsende M der Backen verjüngt, so dass die Zähne am Eingangsende vollständig verschwinden. Der Abstand zwischen den Backen 33 und 34 ist daher am Eingangsende M etwas grösser als der Aussendurchmesser der Stäbchen, so dass dieselben leicht in das Eingangs ende eintreten können und mit den verjüngten Spitzen der Zähne 37 erst ungefähr an der Stelle T in Berührung kommen, wie die Fig. 7 und 8 zeigen.
Die Backen 33, 34 und die Zähne 37 werden durch elektrische Heizkörper 38 auf eine Temperatur erhitzt, die oberhalb der Schmelztemperatur der Stäbchen 16 liegt, d. h. auf ungefähr 426-4820 C, wenn Polypropylenstäbchen mit einer Schmelztemperatur von ungefähr 1760 C verwendet werden. Die Berührung zwischen den heissen Zähnen 37 der Backen 33, 34 und den Stäbchen 16 beginnt daher an der Stelle T und endet an der Stelle E, wenn die Stäbchen zwischen den Backen hindurchbewegt werden. Die erhitzten Zähne schneiden in die Oberseite und Unterseite des Stäbchens zwischen den Stellen T und A ein, zwischen denen sie ihre maximale Höhe erreichen, und bleiben dann mit den erhitzten und genuteten Teilen des Endes des Stäbchens in Berührung, bis die Stelle E erreicht ist.
Die Stäbchen werden sehr rasch zwischen den Backen hindurchbewegt, so dass die Hitzeeinwirkung augenblicklich erfolgt, d. h. während einer sehr kurzen Zeitdauer. Für ein Polypropylenstäbchen der beschriebenen Grösse und Art beträgt beispielsweise die Zeit, die das Stäbchen braucht, um die Strecke von T bis E zwischen den Backen 33, 34 zurückzulegen, vorteilhaft ungefähr 9 s. Hierin ist die eingestellte Stillstandszeit von ungefähr t/I2 s bei der Drehung der Räder 29, 29a eingeschlossen.
Die Backen 33, 34 können so eingestellt sein, dass der Abstand zwischen den Spitzen der gegenüberliegenden Zähne 37 an den oberen und unteren Backen zwischen den Stellen A und E etwas grösser ist als der Innendurchmesser der Stäbchen 16, so dass die Zähne die Stäbchen nicht durchschneiden. Es ist wünschlens- wert, dass sich die Stäbchen nicht drehen, sondern in einer festgelegten Winkelstellung verbleiben, wenn sie auf diese Weise genutet werden, um sicherzustellen, dass die Enden der Stäbchen nicht verzogen werden und der Zusammenhang des Stäbchens aufrechterhalten wird.
Ein Teil des bei der Bildung der Rippen 19 auf dem Stäbchen verschobenen Materials bewegt sich nach aussen, um den Aussendurchmesser des Stäbchens quer zu den Spitzen der Rippen etwas zu vergrössern, wie Fig. 4 schematisch zeigt. Es ist jedoch anzunehmen, dass ein grosser Prozentsatz des verschobenen Materials das Stäbchen während der kombinierten Heiz- und Formwirkung der Backen 33, 34 in Form von Gasen verlässt. Da das saugfähige Fasermatierial rund um die Enden der Stäbchen gewickelt wird, während diese noch heiss sind und bevor sie Gelegenheit zum vollständigen Festwerden hatten, dringen die mit dem Stäbchen in Berührung sbehenden Fasern des Materials nicht nur in die Nuten 22 zwischen den Rippen 19 ein, sondern auch in das erweichte Material des Stäbchens, so dass sie in demselben fest eingebettet sind, wenn sich das Material abkühlt.
In den Fig. 11 und 12 ist ein saugfähiger Tupfer 41 gemäss einer etwas abgeänderten Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei welcher das Ende eines ähnlichen hohlen thermoplastischen Stäbchens 42 durch eine Flamme 43 erhitzt wird, die in axialer Richtung gegen das Ende des Stäbchens gerichtet ist, um einen Teil desselben zu erweichen. Das Stäbchenende wird der Flamme nur einen Augenblick ausgesetzt, so dass sein Zusammenhang nicht zerstört wird. Wenn die Flamme in der dargestellten und beschriebenen Weise während eines sehr kurzen Zeitraumes auf das Ende des Stäbchens gerichtet wird, wird auf demselben ein Flansch 44 gebildet, wie Fig. 11 zeigt.
Hierauf wird das Stäbchen, dessen mit einem Flansch versehenes Ende sich noch in teilweise erweichte Zustand befindet, mit dem saugfähigen Fasermaterial umwickelt, wie in Verbindung mit der in den anderen Figuren dargestellten Ausführungsform beschrieben wurde, um einen Pfropfen 45 zu bilden, der für einen Tupfer gemäss der Erfindung geeignet ist. Bei dieser Ausführungsform werden die mit dem in der Hitze erweichten Teil des Stäbchens in Berührung stehenden Fasern des Pfropfens in denselben eingebettet, und der Pfropfen wird auf dem Stäbchen durch die Einbettung dieser Fasern und durch mechanischen Eingriff zwischen dem Pfropfen 45 und dem Flansch 44 am Ende des Stäbchens befestigt.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen beispielsweisen Ausführungsformen be schränkt, die verschiedene Abänderungen erfahren können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Absorbent swab and process for its manufacture
The present invention relates to absorbent swabs of the type which consist of a plug of absorbent material at one or both ends of a stick and which are commonly used for cleaning the ear canal, nasal cavities and for cosmetic purposes or the like, and a method of making the same.
So far, swabs of this type have been produced in that a plug made of absorbent fiber material, such as. B. cotton, by means of an adhesive at the end of a stick made of wood or pressed board was made to adhere. Various problems have arisen in the manufacture of these swabs.
One of these problems has been that the absorbent plug slips off the stick or becomes dislodged in use due to failure of the adhesive. For example, a plug can get stuck in a body cavity and not reappear when the stick is pulled out. This, of course, can cause serious difficulties and, in any event, create a lack of confidence in the use of this type of swab.
Another problem has arisen in that the wooden or pressboard stick, which can be used under any circumstances if it is sufficiently strong, can be too brittle and break when bent, so that it is an obvious hazard.
Although barbed wooden sticks have been suggested to prevent the wad from sliding off, this does not solve the problem because the barb that helps hold the wad onto the stick usually has a sharp point which protrudes outward into the wad protrudes and is accordingly too dangerous for use in the ears, nose and other body cavities. Of course, providing the rod with barbs does not solve the problem of the rod's flexibility either.
Plastic molded rods have been proposed. which have teeth or flanges formed at each end to hold the plugs in place, but even with these sticks, more problems are posed than solved. For example, they are too expensive and usually do not have the desired flexibility. Although the proposed shaped teeth or flanges tend to hold the plug in place, they are generally insufficient to ensure that the plug does not move on the rod. Another problem arises because adhesives for attaching fiber material to plastic rods are not readily available. In addition, the teeth or flanges, as well as the barbs on the wooden sticks, can be dangerous in use.
The absorbent swab described herein solves all of these problems without the use of an adhesive and at the same time enables substantial savings due to a reduction in the cost of the stick and the lack of adhesive.
The invention relates to a swab which comprises a hollow thermoplastic rod which, in use under difficult conditions, can be bent without breaking, and which has at least at one end a part around which absorbent fiber material is tightly wrapped, forming a plug and extending beyond the end of the rod, the fibers of the plug abutting the rod being embedded in said portion of the rod by the action of heat, whereby the plug is secured to the rod.
This allows the wad to be held onto the stick without the need for glue. The rod itself is strong without being brittle and is highly flexible so that it can be bent without breaking when used in difficult conditions. The walls of the rod can preferably be kept thin in order to achieve the desired flexibility and to reduce the cost of the material of the rod to a minimum. At the same time, this requires the use of a fairly strong thermoplastic rod material. Polypropylene, high density polyethylene, and vinyl polymers are examples of materials that are suitable for this purpose and are inexpensive.
Polypropylene is preferred because it can be sterilized in the autoclave at 1150 C for a long period of time without being destroyed, and because it has ideal strength properties and flexibility when it is pressed into a hollow tube and cut into pieces. The other materials mentioned are suitable for gas sterilization.
In an embodiment of a swab which has the desired flexibility according to the invention, the rod should be able to be bent, without breaking, preferably by at least 600 around a curved surface with a radius of 4.8 mm; when a force is applied perpendicular to the rod axis at a point approximately 6 mm from the end of the rod while the other end of the rod is held in a straight position below the curved surface. Preferably, the stick can be shaped in such a way that a number of spaced apart longitudinal ribs is formed which, for a certain amount of the stick material, result in increased strength and a better gripping surface for holding the swab.
It is assumed that the longitudinal ribs provide a greater moment to resist the bending of the rod, which results in increased strength.
In the method for producing an absorbent swab according to the invention, an end part of the hollow thermoplastic stick is instantly heated to a temperature which is above the melting temperature of the stick, so that this part is softened without destroying the cohesion of the stick, whereupon a plug made of fiber material such. B. cotton, is applied to the heat-softened part of the rod before the same has completely set, the fibers of the plug in contact with the rod being embedded in the softened rod material.
These fibers also remain embedded and adhere to the rod as the rod cools and becomes completely solid. In this way it becomes practically impossible for the plug to slide off the end of the rod. The term instantaneously means a very short period of time, e.g. B. a fraction of a second. The connection of the rod would be destroyed if it were B. would be constantly bent, warped, seriously weakened or broken.
However, in order to obtain additional security that the plug is not displaced on the end of the rod, one or more radially directed surfaces can preferably be formed in the heat-softened part of the rod in order to permit direct mechanical engagement with the plug achieve. For example, a plurality of spaced apart transverse ribs can be formed on the top and bottom of each end of the rod. The radially directed surfaces can be formed on the rod, preferably while it is exposed to heat.
According to a preferred method for producing an absorbent swab, the stick can be heated by pulling the end of the stick between heated jaws which are at a distance from one another which is slightly smaller than the outer diameter of the stick, the surfaces of the The jaws touching the chopsticks are heated to a temperature above the melting temperature of the chopsticks. The jaws may have spaced apart teeth which are also heated to form spaced apart transverse ribs in the softened portion of the rod.
Through this process, heat is applied evenly to the top and bottom surfaces of the stick and the end of the stick is quickly shaped without twisting or otherwise disrupting its cohesion.
Further advantages of the invention emerge from the following description of an exemplary embodiment. In the drawing shows:
1 shows a perspective view of a swab according to an embodiment of the invention,
FIG. 2 shows, on a larger scale, a cross section along the line 2-2 of FIG. 1,
3 shows, on a larger scale, a longitudinal section along the line 3-3 in FIG.
4 shows, on a larger scale, a cross section along the line 4-4 in FIG. 3,
5 schematically, partly in section and partly in view, an apparatus for producing the swab according to FIGS. 1 to 4,
6 is a diagrammatic schematic view of part of the device according to FIG. 5 and illustrates a set of heating jaws for heating and shaping one end of the rods as they pass through the device;
Fig.
7 on a larger scale schematically one of the rods entering the space between a set of heating jaws,
8 shows, on a larger scale, a similar schematic view of a rod as it passes between the jaws,
9 shows, on a larger scale, a schematic view of a stick shortly before it leaves the jaws,
10 shows, on a larger scale, a cross-section along the line 10-10 in FIG. 9,
11 on a larger scale, partly in section and partly in view, shows a swab according to a modified embodiment of the invention,
FIG. 12 shows, on a larger scale, the heating of one end of the rod according to FIG. 11,
13 shows an experimental arrangement for measuring the flexibility of the plastic rods according to the invention.
1 to 10 show an absorbent swab 15 according to a preferred embodiment of the invention. The swab consists of a thin-walled hollow thermoplastic rod 16 and a plug 17 of absorbent fiber material attached to each end of the rod. The rod has a heat-softened portion 18 at each end and the plugs 17 cover the heat-softened portions and extend beyond each end of the rod. As will be explained in greater detail below, surface portions 18 of the length of the rod near each end thereof are softened by the instantaneous application of heat, and a plurality of transverse ribs 19 are formed on the rod.
The absorbent fiber material is made to adhere to the rod by wrapping it around the softened parts 18 of the rod in such a way that it comes into contact with the softened material thereof and with the ribs 19 before the softened material becomes completely solid. The side surfaces 21 of the ribs 19 extend relative to the rod axis on the opposite sides of the rod more or less in the radial direction in order to form grooves 22 between the adjacent ribs 19, into which the absorbent fiber material enters. As a result, the fibers of the plug 17, which are in contact with the heat-softened portion 18 of the rod, are embedded therein, and the plug is mechanically engaged with the side surfaces 21 of the ribs 19, whereby the plug is fixed on the rod becomes.
The stick 16 and the swab itself are structurally solid; H. they have considerable longitudinal strength, but they can also be easily bent under normal conditions of use without breaking. Under normal conditions of use, the stress that the rod tends to bend can increase from moderate to high stress. The rod according to the invention is easily flexible and can be bent in use under difficult conditions without breaking.
13, the rod 16 can, without breaking, be bent through a considerable angle of at least 600 about a curved surface C with a radius R of 4.8 mm when a force F perpendicular to the rod axis at about 6 mm from The end of the stick is applied while the other end of the stick is held in a straight position below the curved surface. Fig. 13 illustrates an experimental setup for measuring the flexibility of the rod in this way. One end 23 of the rod is located in an elongated groove or bore 24 that is wide enough to accommodate the diameter of the rod such that the end of the rod reaches the end of the bore. The bore 24 is 30 mm long for a rod with a length of 78 mm, so that in FIG. 13 D = 30 mm and L = 78 mm.
As indicated above, the radius R of the curved surface C around which the rod is bent is 4.8 mm.
The degree of deflection of the rod around area C is measured in the manner shown in FIG. This test is believed to be a reasonable measure of the flexibility of the rod for the purposes of the invention.
As indicated above, one of the main advantages of the invention is that it enables cost savings. because no glue is used and because a plastic stick can be used, which is cheaper than the sticks made of wood or pressboard previously used. However, this is only possible if the plastic is in the form of a relatively thin-walled hollow tube. From a cost standpoint, it is desirable to reduce the amount of plastic in the rod as much as possible; H. reduce the wall thickness of the tube to a minimum, if this can be done without giving up the functional advantages of this type of rod.
Fig. 2 shows a preferred cross-sectional shape of the rod according to the invention, which has a number of convex circumferential prongs, which represent protruding longitudinal ribs 25 which are formed on the outside of the rod during the pressing out. Longitudinal grooves are located between the ribs 25, so that the hollow rods 16 alternately have thick-walled or thin-walled parts which are formed by the ribs and the grooves. This cross-sectional shape gives maximum strength and flexural strength with a minimum of material because the increased thickness ribs 25 of the rod increase the flexural resistance. In addition, small sticks which have the special jagged cross-section according to FIG. 2 will not interlock and clog the device if they are fed from a supply in a funnel.
A swab capable of swab according to FIGS. 1 to 4, which has all the advantages of the invention, can advantageously be produced from polypropylene rods which are pressed out with a cross section similar to that of FIG 2 mm and an average wall thickness of approximately 0.375 mm.
The fibrous absorbent material is preferably wrapped around each end of the rod to form plugs about 18 mm in length which protrude beyond the ends of the rod by at least about 0.8 mm, usually a little less than about 3 mm. Propylene is preferred for the stick not only because it gives the desired strength and flexibility of the desired stick shape, but also because it enables the swab to be autoclaved in the manner indicated above. It is also highly desirable from a cost standpoint. Rod materials, such as B.
However, high density polyethylene, certain vinyl resins, and other appropriate thermoplastics can be used if the stick is to be sterilized other than in an autoclave. The plug itself is usually formed from long staple fibers of cotton or rayon.
According to the invention, however, other absorbent material can also be used in a satisfactory manner.
FIGS. 5 to 10 illustrate the production of swabs according to the embodiment shown in FIGS. 1 to 4. A supply of squeezed out sticks 16 with the cross-section according to FIG. 2 is fed from a funnel 26 through a horizontal passage 27 to a receiving point W, where they are intermittently picked up by conveyor fittings 28 which are spaced from one another on the circumference of twin carrier wheels 29 and 29a which move the chopsticks from one position to the other.
As shown in Fig. 6, the support wheels 29 and 29a are slightly apart, but rotate at the same speed around the same shaft 29b from position to position, as if they were made of one piece. The wheels are set so that at the end of each 450 rotation they will stand still for about 0.08 s, or about V19 of a second. In Fig. 5 the wheel 29a is removed for the sake of clarity, and the operation of the device is described below with reference only to the wheel 29 and the associated parts for applying the cotton plugs. The other plug is applied in the same manner by an identical device attached to wheel 29a.
The conveying fitting pieces 28 are arranged in axial grooves 31 which, for this purpose, lie on the circumference of the carrying wheel 29 at a distance from one another. Each fitting 28 is provided with a small groove 32 which is shaped so that it can receive and hold a rod 16 when the wheel 29 rotates. Two pairs of heated jaws 33 and 34 are arranged at a melting point X in the path of the rods 16 at the upper end of the carrying wheel 29. Each pair of jaws 33 and 34 lies in the path of one end of the chopsticks, as FIGS. 6 and 10 clearly show.
As the chopsticks 16 leave the heated jaws 33 and 34, they move down through a plug feed point Y where each end of the stick hits a plug (not shown) of absorbent material located in its path and takes it to a plug formation point Z, which is offset from the stick feed point W by about 1800. Guide shoes 35 and 36 are arranged between the hopper 26 and the heated jaws 33 and 34 on one side of the support wheel and between the heated jaws and the plug formation point Z on the other side of the support wheel, respectively, in order to hold the chopsticks in the conveyor fittings 28 when these move from position to position.
Referring particularly to Figure 10, it can be seen that each pair of heating jaws 33 and 34 has a series of spaced apart teeth 37 where the jaws contact each end of rod 16 as it passes between the jaws. The tips of the teeth 37 of the upper jaw 33 are spaced from the tips of the teeth of the lower jaw 34 by a distance which is slightly smaller than the outside diameter of the rod 16 so that the teeth cut into the rod as it moves between the jaws becomes. Figure 10 is a cross-section through the jaws showing the teeth adjacent the exit end E of the jaws.
The teeth 37 have their maximum height according to FIG. 10 between point A in FIG. 7 and the outlet end E of the jaws. However, the teeth are tapered from the point A to the entrance end M of the jaws so that the teeth at the entrance end disappear completely. The distance between the jaws 33 and 34 is therefore slightly larger at the input end M than the outer diameter of the rods, so that they can easily enter the input end and only come into contact with the tapered tips of the teeth 37 at approximately point T, as Figures 7 and 8 show.
The jaws 33, 34 and the teeth 37 are heated by electrical heating elements 38 to a temperature which is above the melting temperature of the rods 16, i.e. H. to about 426-4820 C when using polypropylene rods with a melting temperature of about 1760 C. The contact between the hot teeth 37 of the jaws 33, 34 and the rods 16 therefore begins at point T and ends at point E when the rods are moved through between the jaws. The heated teeth cut into the top and bottom of the stick between points T and A, between which they reach their maximum height, and then stay in contact with the heated and grooved parts of the end of the stick until point E is reached.
The chopsticks are moved very quickly between the jaws so that the heat is applied instantaneously; H. for a very short period of time. For a polypropylene stick of the size and type described, for example, the time which the stick needs to cover the distance from T to E between the jaws 33, 34 is advantageously approximately 9 seconds. This includes the set standstill time of approximately t / I2 s when the wheels 29, 29a rotate.
The jaws 33, 34 can be adjusted so that the distance between the tips of the opposing teeth 37 on the upper and lower jaws between points A and E is slightly larger than the inner diameter of the rods 16 so that the teeth do not cut through the rods . It is desirable that the chopsticks not rotate, but rather remain at a fixed angular position when grooved in this manner, to ensure that the ends of the chopsticks are not warped and the cohesion of the chopsticks is maintained.
A part of the material displaced on the rod during the formation of the ribs 19 moves outwards in order to enlarge the outer diameter of the rod somewhat transversely to the tips of the ribs, as FIG. 4 shows schematically. It can be assumed, however, that a large percentage of the displaced material leaves the rod during the combined heating and shaping action of the jaws 33, 34 in the form of gases. Since the absorbent fiber material is wrapped around the ends of the rods while they are still hot and before they have had the opportunity to fully solidify, the fibers of the material in contact with the rod not only penetrate into the grooves 22 between the ribs 19, but also into the softened material of the rod, so that they are firmly embedded in the same when the material cools.
11 and 12 show an absorbent swab 41 according to a somewhat modified embodiment of the invention, in which the end of a similar hollow thermoplastic rod 42 is heated by a flame 43 which is directed in the axial direction towards the end of the rod, to soften part of it. The end of the stick is exposed to the flame only for a moment so that its connection is not destroyed. When the flame is directed at the end of the rod as shown and described for a very short period of time, a flange 44 is formed thereon, as shown in FIG.
Then the rod, the flanged end of which is still in a partially softened state, is wrapped with the absorbent fiber material, as has been described in connection with the embodiment shown in the other figures, in order to form a plug 45 which is suitable for a swab is suitable according to the invention. In this embodiment, the fibers of the plug in contact with the heat-softened portion of the rod are embedded therein and the plug is terminated on the rod by the embedding of these fibers and mechanical engagement between the plug 45 and the flange 44 attached to the chopstick.
The invention is not limited to the illustrated and described exemplary embodiments, which can be modified in various ways without departing from the scope of the invention.