DE2915832A1 - Gehoerschuetzer und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Gehoerschuetzer und verfahren zu seiner herstellung

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Description

Gehörschützer und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung betrifft allgemein Gehörschützer vom Typ der Ohrenstopfen, insbesondere Ohrenstopfen, die aus weichgemachtem thermoplastischem Schaumstoff bestehen.
Ohrenstopfen aus weichgemachtem thermoplastischem Schaumstoff sind aus der Literatur bekannt, beispielsweise aus der GB-PS 733 542 und aus der US-PS Re. 29 487. Die GB-PS 733 542 beschreibt Ohrenstopfen, die aus einem weichen schwammförmigen Material, das vorzugsweise aus weichem Vinylchloridpolymerisat oder -copolymerisat besteht, hergestellt sind. In der Patentschrift wird festgestellt, daß die Geräuschdämpfungswirkung der Ohrenstopfen durch Einstellung der Dichte und Porengröße des schwammförmigen Werkstoffs einstellbar ist.Die US-PS Re. 29 487 beschreibt Ohrenstopfen, die aus einem elastischen, weichgemachten polymeren Schaumstoff, z.B. Polyvinylchlorid oder Polyurethan, bestehen. Dieser Schaumstoff enthält einen organischen Weichmacher in einer genügend hohen Konzentration, um dem Material eine gewisse Erholungsgeschwindigkeit und Gleichgewichtsdruckeigenschaften zu verleihen. Auf Grund dieser Kombination von Eigenschaften lassen sich die Ohrenstopfen der genannten US-Patentschrift nach Zusammendrückung leicht in die menschlichen Gehörgänge einführen, worauf sie sich ausdehnen und einen bequemen und gleichmäßigen Verschluß der Gehörgänge bilden und als schalldämpfendes Material sehr wirksam sind.
Für die Verwendung in bestimmten Umgebungen ist es häufig erwünscht, Gehörschützer vom Typ der Ohrenstopfen mit geeigneten Mitteln zu versehen, die verhindern, daß sie verlorengehen, wenn sie sich lockern oder aus anderen Grün-,
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den aus dem Ohr fallen. Dies ist beispielsweise wichtig für Arbeiter in der Nahrungsmittelindustrie, wo mit größter Sorgfalt verhindert werden muß, daß Fremdstoffe in die Nahrungsmittelprodukte gelangen. Ebenso werden Arbeiter, die in erheblicher Höhe arbeiten, beispielsweise Arbeiter in der Eisen- und Stahlindustrie, zweckmäßig mit Gehörschützern versehen, die nicht zufällig verlorengehen können.
Bekannt ist eine GehörSchützerkonstruktion mit zwei Ohrenstopfen, die mit Abstand zueinander mit Hilfe einer Schnur, die am Benutzer oder an der Bekleidung gesichert wird, verbunden sind. Ohrenstopfenkonstruktionen dieser Art waren jedoch bisher im wesentlichen auf Ohrenstopfen begrenzt, die aus ungeschäumten polymeren oder elastomeren Materialien bestanden. Leider verleihen diese ungeschäumten Ohrenstopfen im allgemeinen nicht einen so gleichmäßigen und wirksamen Gehörschutz wie Ohrenstopfen aus weichem Schaumstoff, wie sie in der US-PS Re. 29 487 beschrieben werden. Es wurde vorgeschlagen, eine flexible thermoplastische Schnur thermisch an Ohrenstopfen aus weichem thermoplastischem Schaumstoff zu schweißen. Soweit der Anmelderin bekannt ist, wurde dies jedoch bisher nicht auf zweckmäßiger Fließbandbasis erreicht. Ferner wurde in der Technik allgemein angenommen, daß Ultraschallschweißen von Formteilen aus weichem Polyvinylchlorid normalerweise nicht möglich ist.
Beispielsweise wird in "The Encyclopedia of PVC", herausgegeben von Leonard I. Nass, Marcel Dekker, Inc., New York, 1977, auf Seite 1345 festgestellt: "Ultraschallschweißen ; ist bei Weich-PVC oder weichgemachtem PVC nicht anwendbar. Die Hochfrequenz-Schallschwingungen sind für die Erzeugung der Schmelzwärme bei weichen Stoffen unwirksam." Es zeigt sich ferner, daß ein Aspekt des Problems in der Neigung von thermoplastischen Schaumstoffen darin liegt, daß sie ; bei Einwirkung der Schweißhitze schnell zusammenfallen, j wodurch sich eine starke Deformierung des Ohrenstopfens und eine äußerst schwache Schweißverbindung zwischen dem Ohrenstopfen und der thermoplastischen Schnur ergeben. Ge-
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- 6 maß der Erfindung wird dieses Problem jedoch gelöst.
Gegenstand der Erfindung ist eine mit Verbindungsschnur versehene neue Gehörschützerkonstruktion, bei der zwei Ohrenstopfen aus thermoplastischem weichem Polymerschaumstoff mit einer oder mehreren flexiblen Schnüren aus v/eich em thermoplastischem Material miteinander verbunden sind, wobei die Schnur als Halsband, die um den Hals des Benutzers gelegt wird, ausgebildet ist.
Die Erfindung umfaßt ferner ein Verfahren zum thermischen Schweißen eines flexiblen Teils aus weichem thermoplastischem Material an ein Formteil aus thermoplastischem weichem Schaumstoff in einer solchen Weise, daß eine ausreichend starke Verbindung gebildet wird, während ein nachteiliges starkes Zusammenfallen der Zellstruktur des polymeren Schaumstoffs vermieden wird.
Gemäß der Erfindung weist die mit Verbindungsschnur versehene Gehörschützerkonstruktion wenigstens eine aus einem flexiblen, weichgemachten thermoplastischen Material bestehende Schnur auf, deren Enden durch Ultraschallschweißen mit zwei Ohrenstopfen verbunden sind, die aus einem thermoplastischen weichen polymeren Schaumstoff bestehen.
Das Verfahren gemäß der Erfindung besteht darin, daß man den zu verschweißenden Teil eines aus einem weichen thermoplastischen Schaumstoff bestehenden Formteils auf eine starre, unnachgiebige Unterlage legt, ein aus einem flexiblen weichgemachten thermoplastischen Material bestehendes Formteil an den unterlegten Teil des Schaumstoffs durch Anlegen eines Ultraschalltransducers oder -Wandlers hält und den Wandler in einen Abstand zur starren Unterlage bringt, um einen Zwischenraum zu bilden, in dem das Formteil gegen den unterlegten Teil des Schaumstoffs gedrückt wird, genügend Ultraschallenergie durch den Wandler während einer solchen Zeit zur Einwirkung bringt, daß die Werkstof-
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fe sowohl des Formteils als auch des unterlegten Teils des Schaumstoffs erweicht werden, und die hierbei gebildete verschweißte Einheit auf eine Temperatur unterhalb der Erweichungstemperatur kühlt, während sie in dem Zwischenraum zwischen dem Wandler und der Auflage gehalten wird.
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Abbildungen weiter beschrieben,
Fig. 1 ist eine schematische, perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der mit Verbindungsschnur versehenen Ohrenstopfenkonstruktion gemäß der Erfindung.
Fig. 2 ist eine schematische, perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform der mit Verbindungsschnur versehenen Ohrenstopfenkonstruktion, wobei die Verbindungsschnur als Halsband ausgebildet ist.
Fig, 3 ist eine schematische Seitenansicht, die eine Art der Verwendung der in Fig. 2 dargestellten, mit Verbindungsschnur versehenen Ohrenstopfen veranschaulicht.
Die in Fig. 1 dargestellte, mit Verbindungsschnur versehene Ohrenstopfenkonstruktion gemäß der Erfindung besteht aus zwei Ohrenstopfen 5, die beide aus einem thermoplastischen weichen polymeren Schaumstoff bestehen, und wenigstens einer Schnur 7, die aus einem flexiblen weichen thermoplastischen Polymerisat besteht. Jedes Ende 9 der Schnur 7 ist durch Ultraschallschweißung mit den beiden Ohrenstopfen 5 verbunden. Im allgemeinen können die Ohrenstopfen 5 aus einem beliebigen geeigneten thermoplastischen weichen PolymerSchaumstoff bestehen. Grundsätzlich können Schaumstoffe aus Polyäthylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, j Polyvinylacetat, Polydiisocyanat, Celluloseacetat oder PoIyisobutylen bestehen. Bevorzugt werden im allgemeinen Vinyl-j chloridhomopolymere und -copolymere, die wenigstens J-85 Gew.-% Vinylchlorid und bis zu 15 Gew.-% beispielsweise '
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der ,folgenden anderen Monomeren enthalten: Vinylidenchlorid, Vinylester von Carbonsäuren, z.B. Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinylbutyrat und Vinylbenzoat, Ester von ungesättigten Säuren, beispielsweise Alkylacrylate wie Methylacrylat, Äthylacrylat, Propylacrylat, Butylacrylat, Allylacrylat und die entsprechenden Ester der Methacrylsäure, vinylaromatische Verbindungen, beispielsweise Styrol, o-Chlorstyrol, p-Chlorstyrol, 2,5-Dichlorstyrol, 2,4-Dichlorstyrol, p-Äthylstyrol, Viny!naphthalin und a-Methylstyrol, Diene, beispielsweise Butadien und Chlorbutadien, ungesättigte Amide, beispielsweise Acrylsäureamid und Acrylsäureanilid, ungesättigte Nitrile, beispielsweise Acrylnitril, und Ester von α ,(3-ungesättigten Carbonsäuren, beispielsweise die Methyl-, Äthyl-, Propyl-, Butyl-., Amyl-, Hexyl-, Heptyl-, Octyl-, Allyl-, Methallyl- und Phenylester von Maleinsäure, Crotonsäure und Furmarsäure. Ferner bestehen die Ohrenstopfen 5 aus einem thermoplastischen weichen polymeren Schaumstoff, der einen organischen Weichmacher in einer solchen Konzentration enthält, daß er den Lehren der bereits genannten US-PS Re. 29 487 entspricht. Wegen weiterer Einzelheiten hinsichtlich der speziellen weichen thermoplastischen Massen und der Herstellung der Ohrenstopfen wird auf diese Patentschrift verwiesen.
Die Schnur 7 kann aus praktisch jedem beliebigen flexiblen weichgemachten thermoplastischen Material bestehen. Vorzugsweise besteht sie aus einem ungeschäumten, weichgemachten, thermoplastischen Polymerisat, das, wenn überhaupt, nur wenig Vakuolen enthält. Ferner wird für die Schnur 7 ein einsträngiger Aufbau im Gegensatz zu geflochtenen oder gedrallten mehrsträngigen Konstruktionen bevorzugt. Um Verträglichkeit zu gewährleisten, ist es im ' allgemeinen ferner zweckmäßig, daß das für die Schnur ge- ι maß der Erfindung verwendete thermoplastische Material mit j dem bei der Herstellung der Ohrenstopfen 5 verwendeten | Polymerisat chemisch verwandt ist. Wenn beispielsweise die !
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Ohrenstopfen 5 aus einem Polymerisat oder Copolymerisat oder einem Gemisch bestehen, in dem Vinylchlorid das überwiegende Monomere ist, ist es normalerweise zweckmäßig, daß das thermoplastische Material, aus dem die Schnur hergestellt wird, ebenfalls überwiegend aus einem Vinylchloridpolymerisat besteht. Es ist ferner zweckmäßig, daß " die Schnur 7 flexibel und schlaff ist, damit sie sich dicht an den Körper des Benutzers legt und die Schallübertragung durch die Schnur zum Ohrenstopfen abgeschwächt wird. Dies kann gewöhnlich durch Verwendung von genügend Weichmacher in der Formmasse erreicht werden. Schließlich sollte die Schnur 7 natürlich genügend Festigkeit aufweisen, um ihren vorgesehenen Zweck, die Ohrenstopfen am Träger zu befestigen, zu erfüllen. Sie darf jedoch nicht so stark sein, daß sie für den Träger eine Gefahr darstellt, wenn sie sich in Maschinen oder anderen Apparaturen verfängt. Diese Einstellung der Festigkeit der Schnur 7 läßt sich im allgemeinen leicht durch entsprechende Zusammensetzung der thermoplastischen Formmasse für die Herstellung der Schnur und/oder durch Wahl geeigneter Querschnittsdimensionen erreichen. Die Länge der Schnur 7 kann in weiten Grenzen liegen. Es genügt hier die Feststellung, daß die Schnur natürlich genügend Abstand zwischen den Ohrenstopfen für den Gebrauch lassen muß, während sie genügend weit durchhängt, um die Schnur an irgendeinem passenden Kleidungsstück des Trägers zu befestigen. Andererseits darf die Schnur 7 nicht so lang sein, daß sie eine Gefahr darstellt oder den Träger in seinen Tätigkeiten behindert.
Wie bereits erwähnt, soll die Schnur oder das Band 7 in beliebiger geeigneter Weise am Träger befestigt werden.
Wenn beispielsweise Schutzhelme im Betrieb verwendet v/erden, kann eine geeignete Klammer verwendet werden, um das ' Band am Schutzhelm zu befestigen. Es ist auch möglich, das Band 7 an andere Kleidungsstücke des Benutzers zu heften j oder es in anderer Weise daran zu befestigen. Bei der in j Fig. 2 und Fig. 3 dargestellten Ausführungsform der Er- j
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findung sind jedoch diese zusätzlichen Maßnahmen zum Befestigen des Bandes 7 nicht erforderlich. Wie diese Abbildungen zeigen, besteht diese Ausführungsform aus zwei Ohrenstopfen 10, die mit zwei Bändern 13 und 15, die die gleiche oder unterschiedliche Länge haben können, miteinander verbunden sind. Wie Fig. 3 deutlicher zeigt, kann diese Ausführungsform als Halsband getragen werden. Nach dem Einsetzen der Ohrenstopfen 10 in die Gehörgänge hängt das Band 15 vorn und das Band 13 hinten nach unten. Wenn einer der Stopfen 10 oder beide Stopfen aus dem Ohr fallen, sind sie durch diese Halsbandanordnung gegen Verlust gesichert.
Ein wichtiges Merkmal der miteinander verbundenen Ohrenstopfen gemäß der Erfindung liegt in der Anwendung von ültraschallenergie, um die Enden der aus weichgemachtem thermoplastischem Kunststoff bestehenden Schnüre oder Bänder mit den aus weichem thermoplastischem Schaumstoff bestehenden Ohrenstopfen zu verschweißen. Dies sei unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben. Die Ultraschallschweißung kann wie folgt durchgeführt werden: Ein Teil der Seitenwand 8 des Stopfens 5 wird gegen einen Metallamboß gelegt. Das Ende 9 des Bandes 7 wird gegen das Ende des Stopfens 5 gelegt, und ein Ultraschallwandler oder "Horn" wird so gegen das Ende 9 gedrückt, daß ein Zwischenraum gebildet wird, in dem das Ende 9 fest gegen den Schaumstoff des Ohrenstopfens gedrückt wird. Zweckmäßig sind die Berührungsflächen wenigstens des als Auflage dienenden Ambosses gerändelt oder gerieft oder in anderer Weise strukturiert, um die zu verschweißenden thermoplastischen Teile sicherer in ihrer Lage zu halten. Der Ultraschallwandler wird mit genügander Energie und während einer genügenden Zeit beaufschlagt, um das thermoplasti- : sehe Material des Endes 9 des Bandes 7 zusammen mit dem Schaumstoff des Ohrenstopfens 5 zu erweichen. Ultraschallfrequenzen von etwa 20 kHz/s oder mehr bei einer Energieleistung von etwa 380 mechanischen W erwiesen sich als · geeignet. Die Dauer der Einwirkung der Ultraschallenergie
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ist normalerweise sehr kurz und liegt im allgemeinen in der Größenordnung von etwa 0,3 Sekunden. Nach beendeter Betätigung des Ultraschallwandlers werden die verschweißten Teile im Zwischenraum zwischen Wandler und Amboß gehalten, bis die gebildete Schweißverbindung sich unter ihre Erweichungstemperatur abgekühlt hat. Normalerweise ist auch die notwendige Kühldauer bei der Umgebungstemperatur verhältnismäßig kurz.
Die durch Ultraschallschweißen der thermoplastischen Teile gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellten Schweißverbindungen zeichnen sich durch ihre relative Festigkeit und dadurch aus, daß der an der Schweißverbindung beteiligte Teil des weichen thermoplastischen Schaumstoffs nicht vollständig zu einer durchgehend massiven Masse erweicht oder geschmolzen wird. Das letztere wird für wichtig gehalten, da es erkennen läßt, daß eine deutliche, klare Trennungslinie zwischen thermoplastischem Schaumstoff und Schweißmaterial vermieden wird, wodurch sich eine gleichmäßigere Verteilung aller später auf die Schweißverbindung einwirkenden physikalischen Belastungen ergibt und übermäßige Spannungskonzentrationen darin vermieden werden -
Durch Anwendung des Ultraschallschweißverfahrens gemäß der Erfindung können Gehörschützerkonstruktionen aus miteinander verbundenen Ohrenstopfen unter Verwendung von Ohrenstopfen, die aus weichen Polyvinylchlorid-Schaumstoffen, die organische Weichmacher in wesentlichen Konzentrationen enthalten, und einer extrudierten, stark weichgemachten ; : flexiblen einsträngigen Polyvinylchloridschnur mit einem 30 Durchmesser von etwa 1,5 mm leicht hergestellt werden. Die .' j Festigkeiten der Verbindung bei.diesen Schweißungen liegen j im allgemeinen im Bereich von etwa 0,9 bis 1,3 kg. Dies j ist für die Zwecke der erfindungsgemäßen Gehörschützer aus ι miteinander verbundenen Ohrenstopfen völlig ausreichend.
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Claims (8)

VON KREISLER SCHÖNWALD EISHOLD FUES VON KREiSLER KELLER SELTING WERNER PATENTANWÄLTE Dr.-Ing. von Kreisler t 1973 Dr.-Ing. K. Schönwald, Köln Dr.-Ing. K. W. Eishold, Bad Soden Dr. J. F. Fues, Köln Dipl.-Chem. Alek von Kreisler, Köln Dipl.-Chem. Carola Keller, Köln Dipl.-Ing. G. Selting, Köln Dr. H-K. Werner, Köln Ke/Ax DEICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHOF D-5000 KÖLN 1 / 18. April 1979 CABOT CORPORATION, High Street, Boston, Massachusetts 02110 (V.St.A.) Patentansprüche
1.1 Gehörschützer, bestehend aus zwei Ohrenstopfen (5) aus einem weichen thermoplastischen Polymerschaumstoff, die mit Abstand zueinander durch wenigstens eine flexible Schnur (7) aus weichem thermoplastischem Material verbunden sind, wobei die Befestigung der Schnur an den Ohrenstopfen durch Ultraschallschweißen der Enden (9) der Schnur (7) mit dem Schaumstoff der Ohrenstopfen (5) vorgenommen worden ist.
2. Gehörschützer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei gesonderte Schnüre (13, 15), die an den beiden Ohrenstopfen (5) befestigt sind und zusammen ein Halsband bilden, das um den Hals getragen werden kann.
9098-45/0752
Telefon: (0221) 131041 · Telex: 8882307 dopa d · Telegramm: Dompatent Köln
3. Gehörschützer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der thermoplastische Schaumstoff der Ohrenstopfen (5) einen organischen Weichmacher in einer so hohen Konzentration enthält, daß der Schaumstoff sich in 1 bis 60 Sekunden von 60% Zusammendrückung auf 40% Zusammendrückung erholt und bei 40% Zusammendrückung einen Gleichgewichtsdruck von 0,014 bis 0,09 bar aufweist.
4. Gehörschützer nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaumstoff der Ohrenstopfen (5) aus einem Homopolymeren oder Copolymeren mit wenigstens 85 Gew.-% Vinylchlorid besteht.
5. Gehörschützer nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die flexible Schnur durch ausreichende Weichmachung des weichen thermoplastischen Werkstoffs schlaff gemacht worden ist.
6. Gehörschützer nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnur einsträngig aufgebaut ist.
7. Gehörschützer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnur aus einem Homopolymeren oder Copolymeren von Vinylchlorid besteht.
8. Verfahren zum thermischen Schweißen eines aus flexiblem, weichem thermoplastischem Material bestehenden Werkstücks an ein aus weichem thermoplastischem Polymerschaumstoff bestehendes Werkstück, dadurch gekennzeichnet, daß man den an der Schweißverbindung beteiligten Teil des Schaumstoffs auf eine starre Unterlage legt, das damit zu verbindende Werkstück gegen den unterlegten Teil des Schaumstoffs legt, : einen ültraschallwandler so an das Werkstück aus weichem thermoplastischem Material hält und den Wandler in einen solchen Abstand zur starren Unterlage bringt, daß zwischen . dem Wandler und der Unterlage ein feststehender Spalt gebildet wird, in dem das Werkstück gegen den unterlegten
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Teil des Schaumstoffs gedruckt wird, dem Wandler genügend Energie für eine genügende Zeit zuführt, um die weichen thermoplastischen Materialien des Werkstücks und den unterlegten Teil des Schaumstoffs zu erweichen, und die hierbei gebildete Schweißverbindung auf eine Temperatur unterhalb der Weichmachungstemperatur kühlt, während die Schweißverbindung innerhalb des Spalts gehalten wird.
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