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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen profilierter
absorbierender Einwegkerne ohne Ausschuss von absorbierendem Kernmaterial;
und auf eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens. Insbesondere
können
Windeln oder Übungshöschen mit
dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, die
absorbierende Kerne mit einer sanduhrförmigen Gestalt zum besseren Sitz
um die Beine des Trägers
herum haben, das Verfahren kann aber auch Frauen-Hygieneartikeln, Erwachsenen-Inkontinenzartikeln
und anderen absorbierenden Einwegartikeln angewendet werden.
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Absorbierende
Einwegartikel wurden auf dem heutigen Markt sehr populär. Viele
dieser Artikel umfassen Merkmale, wie absorbierende Kerne, die eine
Vielzahl von Funktionen bereit stellen, einschließlich verbesserter
Aufnahmeeigenschaften und eines besseren, komfortableren Sitzes.
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Eine
ganz wichtige Berücksichtigung
bei der Konstruktion eines absorbierenden Einwegartikels sind die
Kosten der Herstellung des Artikels, einschließlich der Materialkosten. Die
vorliegende Erfindung liefert die Verfahren zum Herstellen von absorbierende
Artikel mit wenig oder einem Ausschussmaterial. So können die
absorbierenden Kerne, die durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung
hergestellt werden, mit relativ geringeren Kosten als viele der
absorbierenden Kerne bereit gestellt werden, die gegenwärtig unter
Verwendung von Techniken hergestellt werden, in welchen Material
als Ausschuss anfällt.
Verfahren, welche einen Materialausschuss verringern oder vermeiden,
sind in den folgenden Druckschriften offenbart.
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Die
US-A-4,760,764, veröffentlicht
am 02. August 1988, bezieht sich Herstellungsverfahren für Einwegwindeln,
welche ein "Sanduhr"-Profil haben. Es
wird vorgeschlagen, die Produktionskosten zu verringern, indem der
absorbierende Kern effektiver genutzt wird und insbesondere durch
Vermeiden von Ausschuss, indem ein Teil des absorbierenden Kerns ausgeschnitten
und weg geworfen wird. Dies wird erreicht, indem "ineinander greifende
Felder" in einer einzelnen
Seitenfeldbahn bereit gestellt werden und dann die Felder neu angeordnet
werden, wie das zum Beispiel in 4 des Patents
gezeigt ist, um ein absorbierendes Pad zu bilden.
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Die
WO 96/21411, veröffentlicht
am 18. Juli 1996, offenbart ein Verfahren zum Herstellen geformter
oder konturierter absorbierender Kerne aus vielen Teilen oder Schichten.
In dieser werden die vielen Teile oder Schichten aus der gleichen
kontinuierlichen Bahn mit "Null-Ausschuss" ausgeschnitten.
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Das
US Patent 5,660,665 offenbart eine Vorrichtung mit einer drehenden
Basisrolle zum Aufbringen wenigstens eines gestreckten Streifens
eines ersten Materials auf eine Basisbahn, die ein zweites Material
aufweist und sich kontinuierlich in der ersten Richtung bewegt.
Der Streifen von diskreter Länge wird
auf der drehenden Rolle von einem kontinuierlichen Band abgeschnitten,
wird auf der Basisrolle in eine gewünschte Ausrichtung gedreht
und wird auf eine gewünschte
Länge gestreckt.
Die Vorrichtung umfasst die Drehrolle-Vorschubvorrichtung zum Vorschieben
des kontinuierlichen Bandes zu einer umfänglichen Anordnung an der Drehrolle,
eine Schneideeinrichtung zum Schneiden der Streifen mit diskreter
Länge von
dem kontinuierlichen Band, wenigstens eine drehende, erweiterbare
Platte, die auf der Drehrolle montiert ist und mit dieser dreht,
und einen Applikator, der zusammen mit der drehenden Basisrolle
dreht, um die geschnittenen, gedrehten und gestreckten Streifen
an der Basisbahn anzubringen.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein alternatives Verfahren
zum Erreichen von Ausschuss einsparenden Vorteilen und einer damit verbundenen
Verringerung von Materialkosten bereit zu stellen.
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Die
Erfindung liefert eine Verfahren und eine Vorrichtung für die Herstellung
absorbierender Einwegkerne aus einer kontinuierlichen Bahn, wobei eine
Mehrzahl von ersten und zweiten Kernelementen aus der gleichen kontinuierlichen
Bahn geschnitten werden.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
Aufgabe der Erfindung wird erreicht, indem jedes der ersten und
zweiten Kernelemente um Achsen senkrecht zu der Ebene des Kernelements gedreht
wird und nachfolgend ein erstes Kernelement und ein zweites Kernelement
in proximaler Beziehung kombiniert werden, um den absorbierenden Kern
zu bilden. Vorzugsweise wird jedes der ersten und zweiten Kernelemente
um 90° in
zueinander entgegen gesetzten Drehrichtungen gedreht.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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1 zeigt
eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung vor die Verwendung
in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung;
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2 zeigt
eine hervor gehobene Seitenansicht der Vorrichtung aus 1;
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3a und 3b zeigen
rückseitige
und vorderseitige hervor gehobene Ansichten der Vorrichtung aus 1;
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4 zeigt
eine schematische hervor gehobene Seitenansicht einer Produktionslinienanordnung
mit einer Vorrichtung der vorliegenden Erfindung;
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5a zeigt
eine Draufsicht von Kernelementen nach einem Schneiden, gemäß einer
Ausführungsform
des Verfahrens der vorliegenden Erfindung. 5b zeigt
eine Draufsicht eines absorbierenden Kerns, der durch Kombinieren
eines ersten Kernelements und eines zweiten Kernelements aus 5a hergestellt
wird.
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Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
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Inkontinenz-Handhabungsartikel,
wie textilfreie Einwegwindeln mit traditionell verwendeten absorbierenden
Strukturen; welche verhedderte Massen von Fasern umfassen, das heißt, nicht
gewebte Faserbahnen. Diese Bahnen saugen wässrige Fluide ein, einschließlich ausgeschiedener
Körperfluide, und
zwar sowohl durch einen Absorptionsmechanismus, bei welchem ein
Fluid durch das Fasermaterial selbst aufgenommen wird, als auch
insbesondere durch einen Saugmechanismus, bei welchem ein Fluid
durch die kapillaren Zwischenräume
zwischen den Fasern angenommen, in diesen verteilt und gespeichert
wird. Diese Bahnen umfassen häufig
lose kompaktierte Schichten geringer Dichte aus absorbierenden Fasern,
wie beispielsweise kardierte Baumwollbahnen, luftgelegte Zellulosefasern,
gemahlene Holzzellstofffasern und dergleichen. Faserige Bahnen,
die in solchen absorbierenden Artikeln verwendet werden, umfassen
häufig
auch bestimmte absorbierende Geliermaterialien, die üblicherweise als "Hydrogele", "superabsorbierende" oder "hydrokolloide" Materialien bezeichnet
werden, um große Mengen
der ausgeschiedenen Körperfluide
zu speichern. Eine bekannte Technologie zum Herstellen solcher Kerne
umfasst das Luftlegen der Fasern in geformten Hohlräumen auf
einer Siebtrommel, um die Gestalt des Kerns zu formen und die Materialmenge,
die pro Kern verwendet wird, zu steuern. Ein Überschuss in den geformten
Hohlräumen
wird entfernt und zu dem ankommenden Luftstrom durch eine Aufreißrolle zurückgebracht.
Die absorbierenden Geliermaterialien (AGM) werden zusammen mit den
Fasernmaterialien dem Luftstrom hinzu gegeben. Dieses Verfahren
erlaubt es, viele alternative Formen durch Veränderung der Sieb-, Ablege-, Trommelkonfiguration
herzustellen. Deshalb wird die Form des Materials auf dem Wege einer "Gießformung" der Fasern in die
geformten Hohlräume
erreicht. Dieses Verfahren liefert eine Form ohne Rand, was wiederum
zu einem minimalen Ausschuss führt. Beispiele
solcher Kerne sind offenbart in US-A-4,673,402, veröffentlicht
am 16. Juni 1987 und US-A-4,935,022, veröffentlicht am 19. Juni 1990.
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Ein
alternatives absorbierendes Material, das potentiell zum Bereitstellen
eines kapillaren Fluidtransports in der Lage ist, wären offenzellige
polymere Schäume.
Falls sie richtig hergestellt werden, könnten offenzellige polymere
Schäume
Merkmale einer kapillaren Fluidannahme, -beförderung und -speicherung bereit
stellen, die für
die Verwendung bei hochleistungsfähigen absorbierenden Kernen
für absorbierende
Artikel, wie Windeln, benötigt
werden. Absorbierende Artikel, welche solcher Schäume enthalten,
könnten
eine erwünschte
Nassintegrität
besitzen, könnten
ein geeigneten Sitz während
der gesamten Tragedauer des Artikels bereit stellen und könnten Veränderungen
in der Form während
der Benutzung vermeiden. Zudem könnten
absorbierende Artikel, welche solcher Schaumstrukturen enthalten, leichter
in wirtschaftlichem Maßstab
hergestellt werden. Zum Beispiel könnten absorbierende Windelkerne
einfach aus kontinuierlichen Schaumlagen ausgestanzt werden und
könnten
so gestaltet werden, dass sie eine beachtlich größere Integrität und Gleichförmigkeit
als luftgelegte faserige absorbierende Kerne haben, die teilchenförmige absorbierende
Geliermaterialien enthalten.
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Geformte
oder konturierte absorbierende Kerne, die aus offenzelligen Schaummaterialien
hergestellt sind, sind offenbart in der US-A-5,147,345, veröffentlicht
am 15. September 1992. Dieses Patent offenbart absorbierende Kerne
mit einer Fluidannahme/Verteilungs-Komponente, die auf Fasern oder Schaum
basieren kann sowie eine Fluidspeicherung/Neuverteilungs-Komponente,
welche einen hydrophilen, flexiblen, offenzelligen polymeren Schaum aufweist. 9 offenbart einen solchen geformten oder
konturierten Kern mit einer sanduhrförmig gestalteten Fluidneuverteilung/Speicherungs-Schicht, die
einen offenzelligen absorbierenden Schaum aufweist. Das Ausbilden
geformter oder konturierter absorbierender Kerne oder Schichten
aus Schaummaterialien ist nicht ohne Probleme. Die sanduhrförmig gestaltete
Schaumschicht wird typischerweise aus einem einzelnen rechtwinkligen
Schaumstück
hergestellt. Dieses rechtwinklige Schaumstück kann gekerbt sein, geschnitten
oder in anderer Weise aus dem sanduhrförmig geformten Stück abgetrennt sein.
Beim Ausführen
dieser Vorgänge
kann eine signifikante Menge unbrauchbaren Schaumabfalls erzeugt
werden. Tatsächlich
hat sich heraus gestellt, dass beim Ausbilden sanduhrförmig gestalteter Schaumstücke bis
zu 15% bis 25% des gesamten verwendeten Schaummaterials als unbrauchbarer Abfall
enden kann.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sieh auf ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Herstellen eines absorbierenden Kern mit "Null-Ausschuss", so dass die Schritte des Entsorgens
oder Wiederaufbereitens von Überschussmaterial
beseitigt werden.
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1 zeigt
eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung 38 gemäß der vorliegenden
Erfindung. Die Vorrichtung umfasst eine Drehtrommel 60. Die
Drehtrommel 60 bringt ein diskretes erstes und zweites
Kernelement 40a, 40b an einer Empfangsbahn 1 an.
In 1 wird eine ankommende Bahn 40 zu der
Vorrichtung 38 vorgeschoben und in ein ineinander greifendes
Muster geschnitten (siehe zum Beispiel 5), und
das diskrete erste und zweite Kernelement 40a, 40b der
ankommenden Bahnen werden auf Vakuum-Mantelflächen 80a, 80b gehalten, welche
um den Umfang der Drehtrommel 60 herum angeordnet sind.
Die Empfangsbahn, die ankommende Bahn 40 und die Schneiderolle
sind in 1 nicht dargestellt, um diese
Darstellung zu vereinfachen.
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Die
Trommel 60 wird um eine Hauptachse der Vorrichtung gedreht.
In der in den 1, 2, 3a und 3b dargestellten
Ausführungsform ist
die Hauptachse horizontal ausgerichtet, diese Hauptachse muss aber
nicht notwendigerweise in allen Fällen horizontal liegen.
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Die
Vakuum-Mantelflächen 80a, 80b sind
auf Drehwellen 81 montiert und sind um eine Achse A drehbar,
welche sich in Bezug auf die Trommel 60 radial erstreckt.
Sich abwechselnde Vakuum-Mantelflächen 80a, 80b sind
zueinander in entgegen gesetzten Drehrichtungen drehbar, vorzugsweise
Plus und Minus 90° ausgehend
von der Ausgangsposition. Das Mittel zum Bereitstellen der Drehung
jeder der Drehwellen 81 kann in geeigneter Weise durch
eine Zahnstangen- und Zahnrad-Anordnung
bereit gestellt werden, und durch ein Gleitstück, welches um eine Mantelfläche-Drehschulter
läuft.
Die Mantelfläche-Drehschulter
ist so geformt, dass die Zahnstange und das Zahnrad dahin gehend
wirken, die abwechselnden Vakuum-Mantelflächen 80b während eines
ersten Teils des Zyklusses, vor einer Übertragung des zweiten Kernelements 40b der
ankommenden Bahn auf die Empfangsbahn 1 um 90° zu drehen und
dann die Vakuum-Mantelflächen 80b in
ihre ursprüngliche
Ausrichtung zurückzubringen,
indem sie um Minus 90° während eines
zweiten Teils des Zyklusses nach der Übertragung gedreht werden.
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Zudem
wird während
des ersten Teils des Zyklusses eine Mantelfläche-Hebenocke so, dass sie die
Vakuum-Mantelfläche 80b von
der Trommel 60 radial nach außen "hebt".
Diese Aktion hilft, das zweite Kernelement 40b der ankommenden
Bahn 40 an der Empfangsbahn 1 am Übertragungsschritt
aufzubringen. Während
des zweiten Teils des Zyklusses, nachdem das geschnittene Kernelement 40b der
ankommenden Bahn auf die Empfangsbahn 1 übertragen
worden ist, werden die Vakuum-Mantelflächen 80b in
Bezug zu der Trommel 60 radial nach innen "zurückgezogen". Während des
zweiten Teils des Zyklusses oder nach dem zweiten Teil des Zyklusses werden
die Vakuum-Mantelflächen 80a (das
heißt, solche
Vakuum-Mantelflächen, während des
ersten Teils des Zyklusses nicht gedreht wurden) um Minus 90° gedreht
und von der Trommel 60 radial nach außen "angehoben". Diese Aktion hilft dabei, die ersten Bahnfelder 40a der
ankommenden Bahn auf der Empfangsbahn am Übertragungsschritt aufzubringen.
Schließlich
werden die Vakuum-Mantelflächen 80a in
Bezug zu der Trommel 60 radial nach innen "zurückgezogen" und ist der Zyklus
bereit, wiederholt zu werden.
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In
der in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsform
werden das erste und das zweite Kernelement 40a und 40b um
Plus 90° bzw.
Minus 90° gedreht,
um einen sanduhrförmig
gestalteten Kern zu schaffen, der für die Verwendung in einem absorbierenden
Artikel, wie einer Windel, geeignet ist.
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Typischerweise
wird ein absorbierender Artikel aus einem absorbierenden Padelement
oder einem Kern zusammengesetzt, welcher zwischen einer flüssigkeitsdurchlässigen Decklage
und einer flüssigkeitsundurchlässigen Außenlage
eingeschlossen ist. In einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die Kerne
einen Luftfilz oder einen Schaum innerhalb eines zellulosehaltigen
Tissueumschlags, um dem Kern bei der Benutzung eine Integrität zu verleihen.
Die Außenlage
ist auf ihrer inneren Oberfläche
mit Tröpfchen
oder Spiralen eines Haftmittels beschichtet, um die Außenlage
am Kern zu befestigen. Kontinuierliche Gummibänder werden von Dosierrollen
an einer Kleberdüse
vorbei geführt.
Eine S-förmige
Anordnung der die Gummibänder
zuführenden
Rollen minimiert eine Verformung des elastischen Bandes und erlaubt
eine genaue Steuerung der Geschwindigkeit des Gummis. Die elastischen Bänder werden
in der Transportrichtung mit einer geringeren Geschwindigkeit als
die Kerne, die Außenlage
und die Decklage vorgeschoben, so dass die elastischen Bänder gestreckt
werden.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung bewegt sich eine Empfangsbahn (welche
zum Beispiel entweder die Außenlage
oder die Decklage sein kann) in einer konstanten Transportgeschwindigkeit
zu der Zuführseite 4 einer
Anordnung 2 zur periodischen Veränderung der Bahngeschwindigkeit
(dargestellt in 4). In der Anordnung 2 kann
die Empfangsbahn 1 verlangsamt werden oder angehalten werden
und wird durch die Vorrichtung der Erfindung 38 berührt. Die Vorrichtung 38 umfasst
Mittel zum Bereitstellen der Kernelemente. Die Bahn 1 verlässt die
Ausgangsseite 6 der Anordnung 2 mit einer konstanten
Bahngeschwindigkeit. Die Geschwindigkeit der Empfangsbahnbereiche,
die stromaufwärts
und stromabwärts von
der Anordnung 2 entlang der stromaufwärts liegenden Bewegungsbahn 3 und
der stromabwärts
liegenden Bewegungsbahn 5 liegen, wird durch die Geschwindigkeitsveränderung
derjenigen Teile der Empfangsbahn 1, die durch die Anordnung 2 hindurch
gehen, nicht beeinflusst.
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4 zeigt
die Anordnung 2 zum Verändern der
Geschwindigkeit einer flexiblen Empfangsbahn 1 von relativ
geringer Reißfestigkeit.
Mit flexibel ist gemeint, dass die Empfangsbahn 1 entlang
einer kurvenlinearen Bewegungsbahn transportiert werden kann und
ihre Form so anpassen wird, dass sie sich an die Bewegungsbahn anlegt.
Die Empfangsbahn 1 ist aus einem flexiblen Material gebildet,
wie Papier, Luftfilz, Kunststoff etc., und kann die Decklage 121, die
Außenlage 123 oder
eine Kombination davon umfassen.
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Die
Empfangsbahn 1 wird entlang der stromaufwärts liegenden
Bewegungsbahn 3 mit der konstanten Transportgeschwindigkeit
V0 in der Maschinenrichtung F transportiert.
Die stromaufwärts
liegende Bewegungsbahn 3 wird durch die Länge der Empfangsbahn 1 gebildet,
welche sich zu der rechten Seite der ersten Führungsrolle 9 in 4 erstreckt und
welche sich in Richtung der Zuführseite 4 der
Anordnung bewegt. Nach dem Hindurchgehen durch die Anordnung tritt
die Empfangsbahn 1 an der Ausgangsseite 6 aus
und wird mit einer konstanten Geschwindigkeit V0 entlang
der stromabwärts
liegenden Bewegungsbahn 5 transportiert, welche sich zu
der linken Seite der Führungsrolle 11 erstreckt.
Die stromaufwärts
und stromabwärts
liegenden Bewegungsbahnen müssen
nicht mit der Maschinenrichtung übereinstimmen
und können
durch geradlinige oder kurvenlineare Wege gebildet werden.
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Die
Führungsrollen 9 und 11 sind
mit dem Rahmen 35 drehbar verbunden. Die Führungsrollen 9, 11 haben
eine fixierte Position. Die Empfangsbahn 1 ist um eine
stromaufwärts
liegende und eine stromabwärts
liegende Transportrolle 13, 15 gelegt, welche
auf einem Schlitten 41 montiert sind. Der Schlitten 41 wird
durch einen Antriebsmotor 36 zyklisch entlang des Armes 35 translatorisch
verschoben, im Allgemeinen parallel zur Maschinenrichtung F.
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Eine
Zwischen-Bewegungsbahn 7a, 7b, 7c der
Empfangsbahn 1 liegt zwischen der stromaufwärts liegenden
Führungsrolle 39 und
der stromabwärts
liegenden Führungsrolle 11 und
umfasst einen ersten Abschnitt 7a und einen dritten Abschnitt 7c variabler
Länge,
die zwischen der stromaufwärts
liegenden Führungsrolle 9 und
der stromabwärts
liegenden Transportrolle 13 bzw. der stromabwärts liegenden
Transportrolle und der stromabwärts
liegenden Führungsrolle 11 liegen.
Der zweite Abschnitt 7c der Zwischen-Bewegungsbahn 7 liegt
zwischen den Transportrollen 13 und 15 und hat
eine konstante Länge.
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Wegen
der Symmetrie der Zwischen-Bewegungsbahn 7a, 7b, 7c wird
die Längenzunahme
des ersten Abschnitts 7a bei Verschiebung des Schlittens 41 entgegen
ge setzt zur Maschinenrichtung F und weg von der Gleichgewichtsposition 39 durch
eine gleiche Längenabnahme
des dritten Abschnitts 7c kompensiert und umgekehrt. Da
die Länge
des zweiten Abschnitts 7b konstant ist, ist die gesamte
Zwischen-Bewegungsbahn 7a, 7b, 7c unabhängig von der
Position des Schlittens 41 mit Bezug auf den Rahmen 35.
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Wenn
der Teil der Empfangsbahn, der entlang des zweiten Abschnitts 7b der
Zwischen-Bewegungsbahn 7a, 7b, 7c liegt,
in Bezug zum Rahmen 35 stationär ist (oder wenigstens langsamer
ist als die Geschwindigkeit der Bahngeschwindigkeit V0)
wird die Bahn 1 durch die Applikatoreinrichtung 38 berührt, welche
in Bezug zu dem Rahmen 35 positionsmäßig stationär ist (oder wenigstens langsamer
ist). Nachdem die Vorrichtung 38 mit der Empfangsbahn 1 interagiert
hat, wird die Bahn des Abschnitts 7b der Zwischen-Bewegungsbahn
in Richtung der Ausgangsseite 6 der Anordnung 2 beschleunigt
und wird an die stromabwärts
liegende Bewegungsbahn 5 mit einer Bahngeschwindigkeit
V0 abgegeben.
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Die
Führungsrollen 9, 11 und
die Transportrollen 13, 15 werden durch Antriebselement
in Form einer geschlossenen Schleife 50 und Riemenscheiben 52, 53 und 54 angetrieben.
Die Schleife 50 ist teilweise parallel zur Zwischen-Bewegungsbahn 7a, 7b, 7c.
Die Schleife 50 wird durch einen einzelnen Antriebsmotor 51 mit
einer konstanten Geschwindigkeit angetrieben, welche gleich der
Transportgeschwindigkeit V0 ist. Das Antreiben
der Führungsrollen 9, 11 und
der Transportrollen 13, 15 wird die auf die Bahn 1 ausgeübte Spannung
minimiert und kann auf Beschleunigungskräfte begrenzt werden, welche dahin
gehend wirken, die Geschwindigkeit der Bahn zu verändern. Weitere
Einzelheiten einer geeigneten Anordnung sind offenbart in der EP-A-0
652 175, veröffentlicht
am 10. Mai 1995.
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5 zeigt
eine Bahn 40, welche in diskrete Kernelemente 40a, 40b geschnitten
wurde. Zweite Kernelemente 40b werden nacheinander um ihre Achse
A gedreht.
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Die
ersten und zweiten Kernelemente 40a, 40b sind
entweder aneinander angehaftet oder an der Empfangsbahn 1 oder
auf beide Weise angehaftet. Dies kann erfolgen, indem irgendein
herkömmliches
Verfahren angewendet wird, wie beispielsweise durch Kleben mit Haftmitteln,
wie Schmelz-Haftmitteln, oder die Verwendung von selbst haftenden Komponenten
oder durch Verwendung eines Ultraschall-Schweißverfahrens, einer Heiß-Dichtung
oder dergleichen.
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Die
Transportrollen (13, 15) werden. in Bezug zu den
Führungsrollen
(9, 11) um eine Übertragungsposition herum periodisch
verschoben, vorzugsweise mit einer Frequenz von zwischen 1 Hz und
100 Hz, ganz bevorzugt zwischen 1 Hz und 10 Hz.