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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Hygieneartikeln mit jeweils einem ober- und unterseitig jeweils mit einer oder mehreren Lagen von Materialbahnen, beispielsweise Gewebelagen und/oder Lagen aus Kunststoff, versehenen Absorberkern, bei dem zunächst ein erster Materialstrom, vorzugsweise aus Zellstofffasern, mit einem zweiten Materialstrom aus einem superabsorbierenden Material vermischt wird, und bei dem anschließend ein aus dem Gemisch gebildeter dritter Materialstrom zur Bildung der Absorberkerne portioniert und einer Formgebung unterzogen wird, so dass die Absorberkerne nachfolgend jeweils mit den Lagen der Materialbahnen versehen werden können. Sie betrifft weiter eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens.
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In allen Produkten in denen faserige oder rieselfähige Materialien verwandt werden, ist es notwendig, zur Verbesserung von Wirtschaftlichkeit und Qualität in den Produktionsmaschinen während des Produktionsprozesses, kontinuierlich die jeweiligen Massen der zur Herstellung des Produkts erforderlichen Stoffe zu messen und durch eine spezielle Regelung in einem optimalen Bereich zu halten.
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Hygieneprodukte wie beispielsweise Damenbinden oder Windeln sind üblicherweise zur Aufnahme und zumindest vorübergehenden Speicherung von Körperflüssigkeiten ausgelegt. Dazu umfassen derartige Hygieneprodukte einen beispielsweise zwischen geeigneten Materiallagen angeordneten Absorberkörper oder Absorberkern, der als wesentliche Komponenten insbesondere saugfähiges Material, üblicherweise in Form von Fasern, enthält. Im Hinblick auf die gewünschten Eigenschaften hinsichtlich der Aufnahmefähigkeit von Flüssigkeiten kommen dabei zur Bildung des Absorberkerns geeignet gewählte Materialmischungen zum Einsatz, die zusätzlich zu Zellstofffasern oder dergleichen so genannte superabsorbierende Materialien enthalten.
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Das superabsorbierende Material kann dabei als Pulver oder auch, wie beispielsweise aus der
DE 10 2006 000 779 bekannt, als Faserkomponente vorliegen und wird bei der Herstellung des Absorberkerns zunächst den Zellstofffasern beigemischt. Die dabei entstehende Materialmischung dient als Basismaterial zur Herstellung des Absorberkerns und wird in Form eines Materialstroms einer Weiterverarbeitung zugeführt. Dabei wird die Materialmischung zunächst geeignet portioniert und einer Formgebung unterzogen, so dass der eigentliche Absorberkörper entsteht. Dieser wird in einem anschließenden Verarbeitungsschritt beidseitig mit den geeignet gewählten Gewebelagen versehen, und das dadurch entstehende fertige Hygieneprodukt wird anschließend geeignet verkaufsfähig verpackt.
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Die Herstellungsprozesse werden dabei üblicherweise in geeignet automatisierten, für hohe Stückzahlen ausgelegten Anlagen durchgeführt. Im Hinblick auf die hohen Stückzahlen und die gemessen am Endprodukt vergleichsweise hohen Anteile an Materialkosten ist dabei eine effiziente und ressourcenschonende Prozessführung besonders bedeutsam.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Hygieneprodukten der oben genannten Art anzugeben, das eine derartige ressourcenschonende Prozessführung besonders begünstigt. Weiter soll eine zur Durchführung des Verfahrens besonders geeignete Anlage angegeben werden.
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Bezüglich des Verfahrens wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst, indem für mindestens einen der Materialströme ein für einen Ist-Wert seines Massenstroms charakteristischer Messwert erfasst und anhand des Messwerts ein Stellsignal zur Steuerung des Prozessablaufs erzeugt wird.
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Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass eine besonders ressourcenschonende Betriebsweise bei der Herstellung der Hygieneprodukte gerade im Hinblick auf die hohen Stückzahlen und den vergleichsweise hohen Materialanteil an den Gestehungskosten erreichbar ist, indem der auftretende Ausschuss konsequent besonders gering gehalten wird. Um den Ausschuss gering zu halten und dennoch die vorgegebenen Qualtitätskriterien zuverlässig einhalten zu können, wird bei herkömmlichen Anlagen in der Art einer Sicherheitstoleranz mit erhöhtem Materialeinsatz gearbeitet, um eine „Unterversorgung” mit Material auszuschließen. Um dies im Hinblick auf die benötigten Ressourcen zu vermeiden, sollten zur Verbesserung von Wirtschaftlichkeit und Qualität in den Produktionsmaschinen während des Produktionsprozesses kontinuierlich die jeweiligen Massen der zur Herstellung des Produkts erforderlichen Stoffe gemessen und durch eine geeignete Regelung in einem optimalen Bereich gehalten werden.
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Bezüglich der Anlage zur Herstellung von Hygieneartikeln wird die genannte Aufgabe gelöst mit einer Regeleinheit, die signleingangsseitig mit einer Anzahl von jeweils einem der Materialströme zugeordneten, zur Erfassung von für den Ist-Wert des Massenstroms des jeweiligen Materialstroms charakteristischen Messwerten ausgelegten Sensoren verbunden ist, und die anhand dieser Messwerte Stellsignale zur Steuerung des Prozessablaufs erzeugt.
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Als zu überwachende Massenströme können dabei die Massenströme der zur Bildung des Absorberkerns vorgesehenen Materialien vor ihrer Mischung, alternativ oder zusätzlich aber auch der Massenstrom des gemischten Materials, also im Vorfeld der Portionierung und Formgebung der einzelnen Absorberkerne, vorgesehen sein. Damit kann insbesondere sichergestellt werden, dass die Massenströme (einzeln oder in Kombination miteinander) jederzeit ausreichend hoch sind, um eine Unterversorgung mit Material in den einzelnen Verfahrensschritten bei der Herstellung auszuschließen. Vorteilhafterweise ist dazu die Erfassung und Überwachung von Absolutwerten der Massenströme vorgesehen.
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In alternativer oder zusätzlicher Weiterbildung können aber auch Verhältnisse der Massenströme überwacht und ausgewertet werden, beispielsweise um in jedem Fall ein korrektes Mischungsverhältnis zwischen den Komponenten, gerade bei der Herstellung des Materials für den Absorberkern, zu gewährleisten. Gerade da nämlich die genannten Produkte verschiedene Stoffe beinhalten können, kann auch die Masseverteilung im Endprodukt von großer Bedeutung sein. Die beschriebene Regelung soll auch die Masseverteilung unterschiedlichster Stoffe optimieren.
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Bei der Verwertung der erfassten Messwerte im Steuerungssystem der Anlage können geeignete Stellsignale in vielfältiger Weise erzeugt werden. Beispielsweise können zur Erkennung und Vermeidung von Ausschuss anhand der Messwerte für den Fall, dass eine Unterversorgung an Material vor oder nach Herstellung der Materialmischung erkannt wird, Not-, Alarm- oder Stopsignale für die Anlage als Stellsignale erzeugt werden. Diese können dann dem Bedienpersonal bedarfsgerecht die Möglichkeit geben, prozessbegleitende Maßnahmen wie beispielsweise Nachfüllen von Material oder Wartungsarbeiten einzuleiten. In alternativer oder zusätzlicher vorteilhafter Ausgestaltung kann aber auch vorgesehen sein, in der Art einer aktiven Regelung und unter Berücksichtigung eines Soll-Ist-Vergleichs anhand der Messwerte Stellwerte für die eigentliche Prozessführung zu erzeugen, mit denen beispielsweise Förderraten oder dergleichen automatisiert nachgeführt werden.
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Die der Erfindung zu Grunde liegende Vorrichtung umfasst einen oder mehrere Sensoren, die die Massen von Stoffströmen in einer zur Herstellung genannten Produkte geeigneten Maschine erfassen und ein masse- und stoffspezifisches Signal erzeugen. Dieses Signal wird als Eingangsgröße einer Regeleinrichtung benutzt, um mit Hilfe geeigneter Aktoren die Stellgrößen der Maschine so zu verändern, dass die gewünschte Optimierung der Produktparameter erreicht wird.
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Besonders geeignete Stellgrößen der Maschine können sein: Mühlendrehzahl, Drücke, Leitungs- oder Kanalquerschnitte, Materialzuführgeschwindigkeiten, Füllhöhen in Zuführbehältern (Trichtern) usw..
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Sensoren zur Ermittlung der für die Massenströme charakteristischen Messwerte können vorzugsweise sein: Waagen, z. B. Bandwaagen oder Prallplattenwaagen, optische oder elektromagnetische Strahlen, z. B. Lichtstrahlen im sichtbaren wie auch nicht sichtbaren Bereich (z. B. Infrarotstrahlen) oder ionisierende Strahlung.
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Besonders geeignete und damit bevorzugte Orte zur Anbringung der Sensoren sind im Bereich aller Komponenten der Maschine, die zur Leitung oder Führung der Stoffströme dienen (u. a. z. B. sog. Schuten) oder die Bauteile, die Stoffe oder Produkte sowie deren Zwischenstufen transportieren (Transportbänder jeglicher Art).
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt die Figur schematisch eine Anlage zur Herstellung von Hygieneartikeln.
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Bei der Herstellung von Hygieneartikeln in der in der Figur dargestellten Anlage 1 wird in einer Mischvorrichtung 2 ein erster Materialstrom aus Zellstofffasern mit einem zweiten Materialstrom aus einem superabsorbierenden Material vermischt. In einem vorgelagerten Behandlungsschritt wird zur Bereitstellung des ersten Materialstroms eine Materialbahn von einer Materialtrommel 4 abgewickelt und in einer Mühle 6 zerkleinert, so dass das Material als faseriges, rieselfähiges Grundmaterial vorliegt. Der zweite Materialstrom aus superabsorbierendem Material wird hingegen aus einem Vorlagebehälter 8, im Ausführungsbeispiel ein Fülltrichter, entnommen und der Mischvorrichtung 2 zugeführt.
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Aus der Mischvorrichtung 2 wird das Gemisch entnommen und als dritter Materialstrom zur Bildung der Absorberkerne einer Portionier- und Formgebungseinheit 10 zugeführt.
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Die geformten Absorberkerne werden anschließend in einer Kompressionseinheit 12 geeignet komprimiert. Anschließend sind die Absorberkerne für die Aufbringung der Gewebelagen 13 in der nachfolgend angeordneten Aufbringungseinheit 14 vorbereitet. Im Ausführungsbeispiel sind dabei Gewebelagen 13 vorgesehen; alternativ oder zusätzlich können als so genanntes „Top-Sheet” und/oder „Back-Sheet” aber auch ein- oder mehrlagige Materialbahnen anderer Materialien wie beispielsweise Kunststoffe vorgesehen sein.
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Die durch die mit den aufgebrachten Gewebelagen 13 versehenen Absorberkerne gebildeten Hygieneprodukte werden anschließend in einem nachfolgenden Verpackungssystem 16 verkaufsfertig verpackt. Dazu umfasst das Verpackungssystem 16 eine erste Packeinheit 18, eine Prägeeinheit 20, eine Schneideinheit 22, eine Faltstation 24 sowie ein nachgeschaltetes Verpackungssystem 26 zur Herstellung der Umverpackung, bevorzugt durch einzelnes oder stapelweises Einschlagen in eine PE-Folie 28.
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Die Anlage 1 ist gezielt für eine besonders ressourcen- und materialschonende Betriebsweise bei der Herstellung der Hygieneprodukte ausgelegt. Um dabei bei gering gehaltenem Materialeinsatz die vorgegebenen Qualitätsstandards zuverlässig einhalten zu können, ist eine kontinuierliche Überwachung und Auswertung der Materialströme vorgesehen, um zuverlässig und bedarfsgerecht geeignete Gegenmassnahmen bei einer Systemstörung oder dergleichen einleiten zu können. Hierzu umfasst die Anlage 1 eine Regeleinheit 30, die – ggf. zusätzlich zu ohnehin vorgesehenen weiteren Steuer- und Regelungsfunktionen, bei denen wie durch die Pfeile 32 angedeutet Stellsignale an die einzelnen Systemkomponenten übermittelt werden – signaleingangsseitig mit jeweils einem der Materialströme zugeordneten, zur Erfassung von für den Ist-Wert des Massenstroms des jeweiligen Materialstroms charakteristischen Messwerten ausgelegten Sensoren 34 verbunden ist, und die anhand dieser Messwerte Stellsignale zur Steuerung des Prozessablaufs erzeugt.
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Im Ausführungsbeispiel sind dabei Sensoren 34 zur Erfassung und Überwachung der der Mischvorrichtung 2 zugeführten Materialströme und des aus der Formgebungseinheit 12 entnommenen Materialstroms (in diesem Fall gegeben durch die Vorprodukte der Absorberkerne) vorgesehen. Weitere Sensoren 34 sind zur Erfassung des Materialstroms an Hygieneprodukten nach dem Platzieren des Absorberkerns zwischen die beiden Gewebelagen 13 sowie nach der Schneideinheit 22 vorgesehen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Anlage
- 2
- Mischvorrichtung
- 4
- Materialtrommel
- 6
- Mühle
- 8
- Vorlagebehälter
- 10
- Portonier- und Formgebungseinheit
- 12
- Kompressionseinheit
- 13
- Gewebelagen
- 14
- Aufbringungseinheit
- 16
- Verpackungssystem
- 18
- Packeinheit
- 20
- Prägeeinheit
- 22
- Schneideeinheit
- 24
- Faltstation
- 26
- Verpackungssystem
- 28
- PE-Folie
- 30
- Regeleinheit
- 32
- Pfeile
- 34
- Sensoren
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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