DE19613071C1 - Verfahren und Vorrichtung zum Umformen von Watteprodukten - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Umformen von WatteproduktenInfo
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Description
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 Watte
produkte, 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 Watte
produkts einer Ultraschallbearbeitung unterzogen wird.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Tampons
beschrieben, wobei die Erfindung nicht auf dieses Anwendungs
beispiel 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.
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.
Claims (15)
1. Verfahren zum Umformen von Watteprodukten, insbesondere
von Tampons, wobei
- - das vorgeformte Watteprodukt wenigstens abschnitts weise in ein Umformwerkzeug eingeführt, und
- - das Watteprodukt unter Druck im Werkzeug gehalten wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß der im Werkzeug sich befindende Abschnitt des
Watteprodukts einer Ultraschallbearbeitung unterzogen
wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
dem Abschnitt des Watteprodukts mittels Ultraschall die
Form des Ultraschallwerkzeugs angeformt wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß vor, während und/oder nach
der Ultraschallbearbeitung dem Watteprodukt Wärme
zugeführt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß während und/oder nach der
Ultraschallbearbeitung das Watteprodukt weiter in das
Werkzeug eingeführt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des mittels
Ultraschall bearbeiteten Abschnitts des Watteprodukts
während der Ultraschallbearbeitung geglättet wird.
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.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschallwellen in
Achsrichtung des Watteprodukts eingeleitet werden.
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 gewünsch
ten Formen der Spitze (18) des Watteprodukts entsprechen
de Ausnehmung (19) aufweist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
die Sonotrode (13) in Achsrichtung des Watteprodukts bzw.
orthogonal zum Öffnungsquerschnitt der Ausnehmung (19)
angeregt wird.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch
gekennzeichnet, daß der Führungshalter (12) in Richtung
der Sonotrode (13), und/oder umgekehrt, verfahrbar ist.
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.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die Sonotrode (13) beheizbar oder
kühlbar ist.
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 Ultraschall
schwingungen absorbierendes Element vorgesehen ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, daß die Sonotrode (13) mehrere
Ausnehmungen (19) aufweist.
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