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Verfahren und Vorrichtung zum Schneiden ins-
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besondere von Babywindeln.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schneiden
von Sanitärprodukten in Form einer Materialbahn, die eine Kunststoffolie und eine
ungewebte Schicht aufweist, insbesondere von Babywindeln, in einer Schneidstation
einer Herstellungsmaschine, in der die Materialbahn im wesentlichen kontinuierlich
an der Schneidstation vorbeigeführt wird und die seitlichen Randbereiche der Materialbahn
in die gewünschte Form geschnitten werden, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens.
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Das Verfahren und die Vorrichtung eignen sich besonders zur Herstellung
von absorbierenden sanitären Produkten, wie beispielsweise Wegwerf-Babywindeln,
Wegwerf-Einlagen für Erwachsene, die an Inkontinenz leiden, Monatsbinden und dgl.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich ganz speziell auf ein Verfahren und eine
Vorrichtung zum Ausbilden der Beinausschnitte des wasserdichten Kunststoffmaterials
des sanitären Produkts während der Herstellung des Produkts.
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Die Herstellung von einstückigen Wegwerf-Babywindein und Einlagen
für Erwachsene, die an Inkontinenz leiden, ist aus dem Stand der Technik wohlbekannt.
Insbesondere wird in diesem Zusammenhang auf die von der Firma Procter & Gamble
durchgeführten Entwicklungen verwiesen, insbesondere auf das US-Patent 3 180 335.
Die dort offenbarte Windel wurde "Pampers" genannt und sie ist vor ihrer Faltung
im
wesentlichen rechteckig , und obwohl diese Windel vom Markt sehr
gut angenommen wurde, brachte die Firma Procter & Gamble im Jahre 1975 eine
weitere Windel, "LUYS" genannt, auf den Markt, welche einen weiteren Fortschritt
bedeutete.
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Diese Windel ist im'U.S.-Patent 3 860 003 offenbart. Sie weist im
allgemeinen eine sanduhrförmige Form auf, wobei sowohl die mittlere, absorbierende
Schicht, als auch die darüberliegende Deckschicht aus non-woven-Material, die am
Körper des Babys anliegt, als auch die äußere Kunststoffolie, welche die flüssigkeitszurückhaltende
Außenschicht bildet, jeweils die vorgenannte sanduhrförmige Gestalt haben.
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Das Verfahren und die Vorrichtung zum kontinuierlichen Befestigen
von gedehnten elastischen Zügen an solche Produkte ist im US-Patent 4 081 301 der
Firma Procter & Gamble offenbart und eine große Vielzahl ähnlicher Strukturen
sind in US-Patenten der Riegel Company 3 984 272, 4 239 578, 4 261 782, 4 309 236
und 4 325 372 offenbart, sowie in US-Patenten 3 968 799, 4 050 462 und 4 300 967
der Kimberly-Clark Corporation. Zusätzlich werden auf diesem Gebiet US-Patente der
Firma Johnson & Johnson (4 240 866, 4 285 747 und 4 293 367), von der Weyerhaeuser
Company (4 297 157), von Joa (4 284 454), von Sabee (4 227 952), von Bouda (4 353
762) und von Molnlycke (4 323 070) gehalten.
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Die Anwendung dieser Art von Struktur bei Binden für Erwachsene, die
an Inkontinenz leiden, ist in Procter & Gamble US-Patent 4 253 461 gezeigt.
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Bei praktisch dem gesamten vorgenannten Stand der Technik wird das
Produkt in einem kontinuierlichen Prozeß auf einer großen, teueren und langen Maschine
hergestellt. Das Basismaterial ist eine Rolle aus Zellulose, welche dann in einzelne
Fasern zerkleinert wird und in eine kontinuierliche Bahn geformt wird. Diese Bahn
wird auf ein Transportsystem niedergelegt und in geeigneten Intervallen werden im
we-
sentlichen halbkreisförmige Abschnitte von den Seiten ausgestanzt
oder mittels eines Wasserstrom-Schneiders oder eines Luftstrom-Schneiders weggeschnitten.
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Hiernach wird die so geformte Bahn auf eine sich kontinuierlich bewegende
Bahn aus dünnem Film, beispielsweise aus Polyäthylenfilm, aufgelegt und auf die
Anordnung wird schließlich eine Bahn aus durchlässigem Material aufgelegt, um ein
Sandwich aus der undurchlässigen Plastikschicht, dem absorbierenden Kern und dem
durchlässigen Material zu bilden.
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Die einzelnen Bahnen können an den Kanten aneinander befestigt werden,
indem das durchlässige Material und die Plastikschicht verschweißt werden, oder
unter Verwendung eines Schmelzklebers oder in anderer an sich bekannter Weise.
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Zusätzlich werden während der Herstellung der Anordnung Streifen aus
elastischem Material an dem Sandwich nahe den Ausschnittsbereichen der absorbierenden
Zelluloseschicht befestigt, und diese Streifen bilden den bekannten Mechanismus,
mit dem die Beinausschnitte elastisch nachgiebig gemacht werden.
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Anschließend wird eine zweite Schneidoperation durchgeführt, um die
Kanten der Polyäthylenschicht und der durchlässigen Innenschicht so zu formen, daß
sie der jeweils zugeordneten Kante der saugfähigen Schicht folgen, von dieser jedoch
etwas beabstandet sind, so daß die gesamte Anordnung schließlich eine sanduhrförmige
Gestalt annimmt.
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Das vorgenannte Schneiden wurde üblicherweise mittels einer zusätzlichen
Vorrichtung ausgestanzt oder mittels eines Wasserstrahls geschnitten, was beides
aufwendig ist und teuer im Betrieb.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrun-
de,
ein einfaches und billiges Verfahren zu schaffen, um die Kanten der durchlässigen
Innenschicht und der undurchlässigen Kunststoff-Außenschicht zu formen, um die Kosten
des Endprodukts zu reduzieren.
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Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine zur
Durchführung des Verfahrens geeignete, kostengünstige und einfache Vorrichtung zu
schaffen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die zu entfernenden
Randbereiche der Materialbahn abgesägt werden. Zur Durchführung des Verfahrens ist
zum Sägen der gewünschten Form mindestens eine Bandsäge vorgesehen.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Sägeblatt kreisförmig geführt
ist, wodurch Materialermüdungserscheinungen vermieden werden.
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Vorzugsweise liegt die von der umlaufenden Bandsäge definierte Ebene
in etwa senkrecht zur Transportrichtung der Materialbahn, und zum Erzeugen des gewünschten
Kurvenverlaufs des Schnittes ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
die Antriebsscheibe der Bandsäge ortsfest angeordnet und die nicht angetriebene
Umlenkscheibe der Bandsäge quer zur Transportrichtung der Materialbahn bewegbar.
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Die erfindungsgemäße Anordnung stellt eine besonders einfache und
im Betrieb komplikationsfreie Anordnung zum Ererzeugen der Ausschnitte an den seitlichen
Randbereichen der Materialbahn dar.
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Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den
übrigen Ansprüchen im Zusammenhang mit der nachfolgenden Beschreibung, in der mehrere
Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert sind. In
der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf die Babywindel,
wobei die von der Materialbahn abzutrennenden Ausschnitte gezeigt sind, Fig. 2 eine
perspektivische Ansicht der Schneidstation der Babywindel-Herstellungsmaschine,
Fig. 3 eine Bandsäge der Schneidstation gemäß Fig. 1 in Seitenansicht quer zur Transportrichtung
der Materialbahn, Fig. 4 einen Ausschnitt aus der Bandsäge gemäß Fig. 3, Fig. 5
eine Ansicht der Bandsäge gemäß Fig. 3 in einer Richtung parallel zur Transportrichtung
der Materialbahn, und Fig. 6 eine weitere Seitenansicht der Bandsäge gemäß Fig.
5, wobei die verschiedenen Positionen der Bandsäge angedeutet sind.
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Fig. 7 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform einer Bandsägenanordnung,
wobei die verschiedenen Positionen der Bandsäge veranschaulicht sind, Fig. 8 eine
detaillierte Ansicht einer Bandsäge gemäß Fig.7, Fig. 9 einen Schnitt durch die
Bandsäge gemäß Fig. 8 entlang der Linie IX - IX, Fig.10 einen Schnitt durch die
Bandsäge gemäß Fig. 8 entlang der Linie X -Fig.11 Seitenansicht und Schnittansicht
einer Riemenscheibe gemäß Fig. 8, Fig.12 Seitenansicht und Schnittansicht einer
weiteren
Riemenscheibe gemäß Fig. 8, und Fig. 13 Seitenansicht
und Schnittansicht der Antriebsscheibe gemäß Fig. 8.
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Fig. 1 zeigt in schematischer Weise eine Draufsicht auf eine Babywindel.
Die Babywindel umfaßt eine untere Polyäthylenfolie sowie eine obere Schicht aus
hautverträglichem, durchlässigem non-woven-Material, wobei zwischen beiden Schichten
eine saugfähige, watteartige Zelluloseschicht 2 eingeschlossen ist. Die Zelluloseschicht
2 weist die dargestellte, etwa sanduhrförmige oder I-förmige Gestalt auf, und die
aus Polyäthylenfolie und non-woven-Material bestehende, die Zelluloseschicht 2 einschließende
Materialbahn 1 weist zunächst einen rechteckigen Querschnitt auf und wird in der
Schneidstation der Babywindel-Herstellungsmaschine durch Herstellen der Seitenausschnitte
3 ebenfalls auf die in Fig. 1 dargestellte, sanduhrförmige oder I-förmige Gestalt
gebracht. Die Seitenausschnitte 3 stellen dann die Beinausschnitte der Babywindel
dar.
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Das Herstellen der Beinausschnitte 3 erfolgt in der in Fig. 2 schematisch
dargestellten Schneidstation der im Ubrigen nicht näher dargestellten Herstellungsmaschine
kontinuierlich. Die Materialbahn 1 wird kontinuierlich in Pfeilrichtung A durch
die Schneidstation hindurchtransportiert. Die Schneidstation umfaßt zwei Bandsägen
4 und 5, die jeweils gegenüberliegend zu beiden Seiten der Materialbahn 1 angeordnet
sind. Die umlaufenden Sägeblätter 6 und 7 der Bandsägen 4 und 5 sind über jeweils
zwei Umlenkscheiben 8 bis 11 geführt, deren Achsen 12 bis 15 parallel zur Transportrichtung
A angeordnet sind.
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Die jeweils untenliegenden Umlenkscheiben 8 bzw. 10 der Bandsägen
4 bzw. 5 stellen die Antriebsscheiben der Band--
sägen dar und
sind über einen Antriebsmotor 16 angetrieben (s. Fig. 3). Die Achsen 13 bzw. 14
der oberen Umlenkscheiben 9 bzw. 11 der Bandsägen 4 bzw. 5 sind um die jeweils zugeordneten
unteren Achsen 12 bzw. 15 verschwenkbar ausgebildet, wobei zum Verschwenken der
oberen Achsen 13, 14 der Bandsägen jeweils geeignete Nockenscheibeneinrichtungen
17 (s. Fig. 5) vorgesehen sind. Die Nockenscheibeneinrichtungen 17 sind mit dem
Hauptantriebsmotor der Anlage synchronisiert.
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Durch geeignete Steuerung der Bewegung der Bandsägen 4, 5 quer zur
Transportrichtung A der Materialbahn lassen sich zu den gewünschten Zeitpunkten
die Seitenausschnitte 3 in der gewünschten Form während des Durchlaufs der Materialbahn
1 durch die Schneidstation kontinuierlich herstellen.
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Aus Fig. 6 ist die änderung der Sägeposition der Bandsäge bei unterschiedlichen
Positionen der verschwenkbaren oberen Umlenkscheibe ersichtlich. Mit der Bezugsziffer
18 ist in Fig. 6 ein Auflagetisch bezeichnet.
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'Wie aus Fig. 2 ersichtlich, werden die mittels den Bandsägen abgetrennten
Ausschnitte 19 über eine geeignete Auffangeinrichtung 20 aufgefangen und in nicht
näher dargestellter Weise von der Schneidstation weggeführt.
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Mit den Bezugsziffern 21 sind in Fig. 2 elastische Streifen bezeichnet,
die das saubere Anliegen der Beinabschlüsse bei angelegter Windel bewirken.
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Nachdem im Falle des vorbeschriebenen Ausführungsbeispiels der Durchmesser
der Umlenkscheiben 8 bis 11 ungefähr 50 cm beträgt und die Antriebsscheiben 8 und
10 mit 3.000 U/min.
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angetrieben werden, ergibt sich hieraus eine Bahngeschwindigkeit der
Bandsägeblätter 6, 7 von ungefähr 5.000 m/min.
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Die Transportgeschwindigkeit der Materialbahn 1 in Richtung A beträgt
zwischen 150 m/min. und 300 m/min. Hieraus folgt, daß in der beschriebenen Anlage
bis zu 600 Windeln pro Minute geschnitten werden können.
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Das Verhältnis der Geschwindigkeit der Sägeblätter der Bandsäge zur
Transportgeschwindigkeit der Materialbahn beträgt beim vorstehenden Ausführungsbeispiel
17. Das heißt, daß jeder Meter an Materialbahn 1 von 17 m Bandsäge geschnitten wird.
Es können daher trotz der hohen Produktionskapazität der Anlage sehr gute Schnitte
hergestellt werden.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
wird mit der vorstehend beschriebenen Bandsägeeinrichtung nicht die Materialbahn
1, sondern die Zelluloseschicht 2, d. h. die Beinausschnitte der Zelluloseschicht
2 geschnitten. Die hierfür verwendbare Schneideinrichtung entspricht im wesentlichen
der vorstehend beschriebenen Schneideinrichtung, so daß auf eine weitere eingehende
Diskussion verzichtet werden kann. Es sei lediglich angemerkt, daß die bei dem Zuschneiden
der Zelluloseschicht 2 anfallenden Ausschnitte von einer geeigneten Aufnahmevorrichtung
aufgenommen und der Anlage zur Wiederverarbeitung zugeführt werden.
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In den Fig. 7 bis 13 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung
beschrieben, wobei der wesentliche Unterschied zu den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen
darin besteht, daß die Bandsäge im Falle dieses Ausführungsbeispiels im wesentlichen
auf einer kreisförmigen Bahn geführt ist. Im Falle der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele
erfahren die umlaufenden Sägeblätter 6 und 7 der Bandsägen 4 und 5 bei jedem Obergang
von ihrem geraden Abschnitt zu ihrem gekrümmten Abschnitt und umgekehrt eine Beugung
im Bereich der Umlenkscheiben 8 bis 11, woraus insbesondere bei den hier vorherrschenden
hohen Um-
laufgeschwindigkeiten eine relativ schnelle Ermüdung
des Sägeblattmaterials zu befürchten ist. Bei dem anhand der Fig. 7 bis 13 bevorzugten
Ausführungsbeispiel wird daher das Sägeblatt über seine gesamte Umlaufbahn im wesentlichen
kreisförmig geführt, so daß ein mehrmaliges Biegen und Wieder-Strecken des Sägeblattes
während eines jeden Umlaufes vermieden wird.
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Wie in Fig. 7 schematisch dargestellt, sind die beiderseits der Materialbahn
1 angeordneten Bandsägen 104, 105 jeweils an einem Schwenkarm 106, 107 gehalten,
wobei die Schwenkarme 106, 107 mit Steuer- bzw. Nockenmechanismen 118, 117 zusammenarbeiten,
welche die Schwenkarme und damit die Bandsägen 104, 105 in der gewünschten Weise
aus der in Fig. 7 ausgezogen dargestellten Nicht-Eingriffsstellung in die in Fig.
7 gestrichelt dargestellte Eingriffs-bzw. Schneidstellung verschwenken. Wie aus
Fig. 7 ersichtlich, liegt der jeweilige Mittelpunkt der kreisförmigen Bandsägen
104, 105 sowie die beiden Ränder der Materialbahn 1 in der Darstellung gemäß Fig.
7 auf einem Kreisbogen, dessen Mittelpunkt mit der Schwenkachse 108 der beiden Schwenkarme
106, 107 zusammenfällt.
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Wie insbesondere aus den Fig. 8 bis 10 ersichtlich ist, umfaßt jede
der beiden Bandsägenanordnungen 104, 105 eine an einem der Schwenkarme befestigte
Trägerscheibe 110, die im wesentlichen kreisförmig ist und an einer Stelle einen
Ausschnitt 119 aufweist, der im Betrieb der Säge der Materialbahn zugewandt ist.
Am Randbereich der Trägerscheibe 110 ist eine Vielzahl von Riemenscheiben 111 derart
frei drehend angeordnet, daß ihre jeweilige Drehachse in der Darstellung gemäß Fig.
8 auf einem Kreis liegt, dessen Mittelpunkt mit dem Mittelpunkt der Trägerscheibe
110 zusammenfällt. Zwischen den in Fig. 8 jeweils obersten Riemenscheiben 111 sind
weitere Führungsscheiben 112 derart angeordnet, daß ihre Achsen ebenfalls auf dem
durch die Achsen der Riemenscheiben 111 definierten Kreis liegen.
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Weiterhin ist in der Trägerscheibe 110 eine Antriebsscheibe 113 dehrbar
gelagert, welche über eine Welle 120. mittels eines nicht näher dargestellten Antriebsmotors
angetrieben wird. Um die nicht-angetriebenen Riemenscheiben 111 sowie die Antriebsscheibe
herum ist ein Transportriemen 114 gespannt, welcher an der jeweils radial außenliegenden
Seite der Riemenscheiben 111 geführt ist, anschliessend über zwei weitere, innerhalb
des durch die Achsen lila der Riemenscheiben 111 definierten Kreises angeordnete,
frei drehbare Riemenscheiben 115 in das Innere der Anordnung geführt wird und schl-ießlich
über die Antriebsscheibe 114 läuft, wobei die Umlaufrichtung des Transportriemens
im Bereich der äußeren Riemenscheiben 111 und im Bereich der Antriebsscheibe 113
jeweils entgegengesetzt ist. Das Sägeblatt 116 ist im Bereich der Riemenscheiben
111 auf dem Transportriemen und im Bereich der weiteren Führungsscheiben 112 durch
diese Führungsscheiben geführt und beschreibt somit insgesamt eine kreisförmige
Bahn, wodurch vermieden wird, daß das Sägeblatt 116 bei dessen Umlauf stetig wiederkehrenden
Beuge- und Streckungsbewegungen unterworfen wird. Die Umlaufbewegung wird dem Sägeblatt
116 über den Transportriemen 114 mitgeteilt, wobei die Friktion zwischen dem Transportriemen
114 und dem Sägeblatt 116 für ein sicheres Mitnehmen des Sägeblattes 116 durch den
Transportriemen 114 sorgt.
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Fig. 11 zeigt zwei Ansichten der Riemenscheibe 111 mit Kugellager
lilb, Fig. 12 zeigt zwei Ansichten der weiteren freilaufenden Riemenscheiben 115
mit Kugellager 115b und Fig. 13 zeigt zwei Ansichten der Antriebsscheibe 113.
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Mit dem zuletzt beschriebenen Ausführungsbeispiel einer Bandsäge mit
kreisförmig verlaufender Sägeblattbahn sind sehr hohe Umlaufgeschwindigkeiten des
Sägebandes möglich.
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So treten beispielsweise bei Bahngeschwindigkeiten des Sägeblattes
von 3000 m/min keine nennenswerten Ermüdungserscheinungen des Sägeblattmaterials
auf.