EP2129254B1 - Verfahren zum herstellen eines haftverchlussteils nebst vorrichtung - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Haftverschlussteils, bestehend aus mindestens einem Kunststoffmaterial, bei dem ein Trägerteil mit einer Vielzahl an vorstehenden Stielteilen mit einzelnen Kopfteilen derart verbunden wird, dass zumindest bei einem Teil der genannten Stielteile deren freie Enden in berührende oder eintauchende Anlage mit einer Anlageseite des jeweils zuordenbaren Kopfteils kommen, wobei beim Verbindungsvorgang von Stielteilen und zuordenbaren Kopfteilen diese noch zumindest im teilflüssigen oder teilplastifizierten Zustand vorliegen und die Kopfteile erst nach der Verbindung vollständig ausgehärtet werden. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Vorrichtung zum Herstellen eines Haftverschlussteils mit dem Verfahren.
• Dahingehende Haftverschlussteile, die man auch den mechanischen Befestigungselementen zurechnet, bilden mit komplementär ausgebildeten Haftverschlussteilen einen immer wieder neu zu öffnenden und zu schließenden Verschluss aus, wobei Haken oder pilzkopfartige Verschlußteile mit schlingenartigen Verschlusselementen eines anderen Haftverschlussteils unter Bildung des Haftverschlusses zusammenwirken. Auch sind Lösungen bekannt, bei denen gleiche Haftverschlusselemente zweier verschiedener Haftverschlussteile miteinander zusammenwirken (hermaphroditischer Verschluss). Die US 2003/0126724 A1 offenbart ein Haftverschlussteil mit einem flächenartigen Trägerteil und einer Vielzahl von Stielteilen, welche als Vorsprünge auf dem Trägerteil angeordnet sind und jeweils aus einem weichen, elastisch-flexiblen Harzmaterial und einem harten, festen Harzmaterial zusammengesetzt sind. Hierbei können jeweils der Schaft des Stielteils aus dem harten Harz- bzw. Kunststoffmaterial und sein Oberteil aus dem weichen Harz- bzw. Kunststoffmaterial ausgebildet sein.
• Ferner ist es durch die DE 699 22 264 T2 bekannt, ein bandartiges Trägerteil mit einer Vielzahl an vorstehenden Stielteilen einem Formgebungsspalt zwischen beheizbaren Formwalzen zuzuführen, in den über eine Extrudereinrichtung ein zusätzliches Formgebungsband aus Kunststoffmaterial zuführbar ist, das als eigentliches Formwerkzeug mit Formausnehmungen die warmen Stielenden der Stielteile zu Kopfteilen umformt, um dergestalt ein pilzkopfartiges Haftverschlussteil zu erhalten. Da die genannten Kopfteile bei der bekannten Lösung aus dem Kunststoffmaterial der Stielteile gebildet werden, fallen insoweit die Kopfteile wegen des geringen Materialeintrages in der zur Verhakung zur Verfügung stehenden freien und mithin überstehenden Kopffläche gering aus, was sich nachteilig auf die benötigten Haftkräfte auswirkt.
• Demgegenüber schlägt die US 6 180 205 B1 ein Herstellverfahren vor unter Einsatz einer Formgebungswalze, bei der ein bandartiges Trägerteil mit einer Vielzahl an relativ groß dimensionierbaren Hakenverschlusselementen verbindbar ist. Hierzu weist die Formgebungswalze an ihrem Außenumfang hakenförmige Formausnehmungen auf, in die über eine erste Extrudereinrichtung Kunststoffmaterial formausfüllend hineingedrückt wird. Überschüssiges Kunststoffmaterial auf der Außenumfangsseite der Formgebungswalze wird mittels einer Schneidabtrageinrichtung, die man fachsprachlich als Doktor-Blade bezeichnet, abgetragen. Mittels einer in Herstellrichtung nachgeordneten zweiten Extrudereinrichtung wird dann das Trägerteilmaterial aufgebracht und mit den hakenförmigen Verschlussteilen während des Abkühlprozesses der Walze fest verbunden. Eine Abziehwalze entfernt dann das fertige Verschlussteil von der Formgebungseinrichtung. Aufgrund der Hakengeometrie kann es hierbei zu Schwierigkeiten während des Entformungsvorganges kommen und des Weiteren entsteht beim Herstellvorgang ein relativ hoher Anteil an Kunststoffabfall bedingt durch den Einsatz der genannten Doktor-Blade.
• Durch die WO 2006/099000 A2 ist es weiter bekannt, eine bandartige Fördereinrichtung auf ihrer Obertrumseite mit Tröpfchen aus Kunststoffmaterial zu besprühen, wobei das Kunststoffmaterial sich aufgrund seiner Oberflächenspannung zu halbkugelförmigen Schalenkörpern formt, die dann an ihrer Wölbungsoberseite mit einem bandartigen Trägerteil unter Bildung des Haftverschlussteils fest verbunden werden. In Fortgestaltung dieser Lösung ist es auch möglich, in der Art von verdickten Stielteilen ein bandartiges Trägerteil zuzuführen, das auf seiner Oberseite bereits körnchenförmige Agglomerate als Stielteile trägt, auf die dann die halbschalenförmigen Kopfteile aufsetzbar sind. Das derart hergestellte Haftverschlussteil, das insbesondere als Verschluss für Baby- und Inkontinenzwindeln dienen soll, ist jedoch relativ steif ausgebildet und läßt insoweit noch Wünsche im Hinblick auf die Verschlusscharakteristik offen. Durch die US 2006/0220271 A1 ist eine vergleichbare Lösung bekannt, die jedoch zur Herstellung der halbschalenförmigen Verschlusselemente ein Formwerkzeug in Form einer Formwalze mit entsprechenden Formausnehmungen anstelle eines Bandes vorsieht. Ein Herstellen von Stielteilen zwischen Kopfteilen und Trägerteil erfolgt mit dieser bekannten Lösung insoweit nicht.
• Durch das amerikanische Patent 5 785 784 ist ein Herstellverfahren bekannt zum Herstellen eines bandartigen Trägerteils, auf dem sich eine Vielzahl an vorstehenden Stielteilen befindet. In einem nachgeordneten Herstellschritt werden die freien Stielenden erwärmt, die sich dann aufgrund der Oberflächenspannung des Kunststoffmaterials zu einem insbesondere halbkugelförmigen Kopfteil verdicken. Sofern in Fortsetzung der bekannten Lösung die derart herstellbaren Kopfteile mittels eines sog. Kalanderwalzverfahrens nachverformt werden, entstehen insoweit zwar verbreiterte Kopfteilgeometrien; die im Hinblick auf den geringen Materialeintrag aber immer noch relativ klein dimensioniert sind und nur in Richtung der früheren Walzrichtung verbreitert sind.
• Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist aus US 2004/0134045 A1 bekannt geworden. Bei dem bekannten Verfahren zur Herstellung eines Haftverschlussteils mit einer Vielzahl von einstückig mit einem Träger ausgebildeten Verhakungsmitteln in Form von endseitig Verhakungsköpfe aufweisenden Stielteilen werden die Verhakungsköpfe zumindest teilweise mit jeweils einem zusätzlichen Kopfteil aus einem Zusatzwerkstoff versehen. Dadurch, dass das jeweilige zusätzliche Kopfteil aus einer duroplastischen Formmasse als Zusatzwerkstoff gebildet wird, ist ein Haftverschlusssystem geschaffen, das zum einen hohen Temperaturen und mechanischen Beanspruchungen standhalten kann und zum anderen bei entsprechender Ausgestaltung zu besseren Haft- und Schälfestigkeitswerten führt.
• Die in herkömmlicher Weise hergestellten Verhakungsmittel bestehen aus einzelnen Stielteilen, an deren freie Enden plattenartige Verhakungsköpfe vorhanden sind. Die die zusätzlichen Kopfteile bildenden Werkstoffe werden über eine Auftragswalze auf die Verhakungsköpfe aufgebracht. Der typischerweise eingesetzte Acrylatwerkstoff weist eine ähnliche Konsistenz und Viskosität wie Honig auf und bildet eine Art Auftragsbad zwischen der Auftragswalze und einer Gegenwalze aus und kann von dort sukzessive von der Auftragswalze an das Haftverschlussteil weitergegeben werden. Die Oberflächenspannung, des Acrylatmaterials ist derart gewählt, dass eine Art Tropfenbildung erreicht wird mit der Folge, dass die Kopfteile halbkugelförmige Kappen auf den Verhakungsköpfen ausbilden. Zum Aushärten des die zusätzlichen Kopfteile bildenden Zusatzwerkstoffes wird zweckmäßigerweise den Verhakungsköpfen Energie zugeführt, beispielsweise in Form von UV-Strahlung und/oder in Form von Wärme.
• Ausgehend von diesem Stand der Technik stellt sich die Erfindung die Aufgabe, die bekannten Lösungen unter Beibehalten ihrer Vorteile weiter zu verbessern, insbesondere bei geringen Herstellkosten einen funktionssicheren Haftverschluss zu schaffen, der in weiten Bereichen von seinem Verschlussverhalten her einstellbar ist. Eine dahingehende Aufgabe löst ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 4.
• Das erfindungsgemäße Verfahren dient dem Herstellen eines Haftverschlussteils, vorzugsweise bestehend aus mindestens einem Kunststoffmaterial, das dadurch charakterisiert ist, dass Kopfteilmaterial in einem Formwerkzeug mit einer Vielzahl von einzelnen, entsprechend der jeweiligen Kopfgeometrie ausgestalteten Formausnehmungen bereitgestellt wird, und dass die freien Enden der Stielteile bei Heranführung an oder bei Einführung in die Formausnehmungen die noch zumindest teilflüssigen bzw. teilplastifizierten Anlageseiten der Kopfteile berühren und/oder in das Kopfteilmaterial eintauchen.
• Durch das nachträgliche Aufsetzen von separat hergestellten Kopfteilen auf die freie Endseite der zuordenbaren Stielteile lassen sich in sehr weiten Bereichen verschiedene Materialkomponenten von Stielteilen mit Kopfteilen kombinieren und ebenso lassen sich verschiedene Geometrien für Kopfund/oder die Stielteile definieren. Aufgrund der Vielzahl an Kombinationsmöglichkeiten läßt sich somit bei dem derart hergestellten Haftverschlussteil eine Vielzahl von technischen Parametern einstellen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist darüber hinaus funktionssicher in der Anwendung und kostengünstig realisierbar.
• Als besonders wirtschaftlich zum Durchführen des Verfahrens hat sich dabei eine Vorrichtung erwiesen, bei der für die einzelnen Kopfteile ein Formwerkzeug vorhanden ist mit einer Vielzahl an Formausnehmungen, die der jeweiligen Kopfgeometrie entsprechen und mit einer Zuführeinrichtung für das bereits fertige Trägerteil mit den Stielteilen, deren freie Enden mittels der Zuführeinrichtung in die Formausnehmungen einführbar sind.
• Ein besonders funktionsgerechtes und mechanisch robustes Haftverschlussteil ergibt sich dann, sofern Stiel- und Kopfteile aus voneinander verschiedenen Kunststoffmaterialien bestehen, insbesondere die Stielteile aus einem thermoplastischen Kunststoff gebildet sind und die Kopfteile aus Acrylatmaterial bestehen. Das relativ harte Acrylatmaterial für das jeweilige Kopfteil erlaubt eine widerstandsfähige Unterhakungsmöglichkeit für die Schlingen eines korrespondierenden Haftverschlussteils, so dass ein derart aufgebauter Haftverschluss sehr große Haft- und Schälfestigkeitswerte ermöglicht.
• Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Lösung sind Gegenstand der sonstigen Unteransprüche.
• Im Folgenden wird die erfindungsgemäße Lösung anhand eines Ausführungsbeispiels nach der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen in prinzipieller und nicht maßstäblicher Darstellung die

Fig. 1

einen Teil der erfindungsgemäßen Herstellvorrichtung; und

Fig. 2 und 3

in Seitenansicht verschiedene Ausführungsformen des herstellbaren Haftverschlussteils.

• Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand der Herstellvorrichtung nach der Fig. 1 näher erläutert. Das erfindungsgemäße Verfahren dient dem Herstellen eines als Ganzes mit 10 bezeichneten Haftverschlussteils, bei dem ein bandförmiges Trägerteil 12 mit einer Vielzahl an vorstehenden Stielteilen 14 mit einzelnen Kopfteilen 16 derart verbunden wird, dass zumindest bei einem Teil der genannten Stielteile 14 deren freie Enden 18 in berührende oder eintauchende Anlage mit einer Anlageseite 20 des jeweils zuordenbaren Kopfteils 16 kommen. Beim Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass beim eigentlichen Verbindungsvorgang von Stielteilen 14 mit den zuordenbaren Kopfteilen 16 diese noch zumindest in teilflüssigem oder teilplastifiziertem Zustand vorliegen und die Kopfteile 16 erst nach der Verbindung vollständig ausgehärtet werden. Die freien Enden 18 der Stielteile 14 berühren also die noch zumindest teilflüssigen Anlageseiten 20 der Kopfteile 16 oder tauchen gar bevorzugt in das Kopfteilmaterial hinein, um dergestalt die Verbindung dann im später ausgehärteten Zustand der Kopfteile 16 sicherstellen zu können.
• Für die Formgebung der einzelnen Kopfteile 16 ist ein als Ganzes mit 22 bezeichnetes Formwerkzeug vorgesehen mit einer Vielzahl an einzelnen Formausnehmungen 24, die von ihrer Ausgestaltung her der jeweiligen Kopfgeometrie entsprechen. Die Formausnehmungen 24 sind Bestandteil eines in der Art eines Transportbandes umlaufenden Formgebungsbandes 26, wobei die Formausnehmungen 24 des Obertrums mit Kunststoffmaterial befüllt werden und das Untertrum im wesentlichen die leeren Formausnehmungen 24 führt. Die Formausnehmungen 24 sind wiederum in Querund Längsrichtung des Formgebungsbandes 24 - in regel-oder unregelmäßiger Verteilung - mehrfach vorhanden.
• Ferner ist eine als Ganzes mit 28 bezeichnete Zuführeinrichtung vorgesehen für das bereits fertige Trägerteil 12 mit den Stielteilen 14, deren freie Enden 18 mittels der Zuführeinrichtung 28 in die Formausnehmungen 24 einführbar sind. Hierfür weist die Zuführeinrichtung 28 eine Art Vorratsrolle 30 auf, von der das Stielteil-Verschlussmaterial abwickelbar ist. Über entsprechende Umlenkrollen 32 läßt sich das Bandmaterial dem Formwerkzeug 22 zuführen und das komplette Haftverschlussprodukt ist am Ende auf eine mit 34 bezeichnete Transportrolle zum Weitertransport aufwickelbar. Der einfacheren Darstellung wegen wurde auf die einzelnen Transport- und Führungseinrichtungen verzichtet; ebenso sind die Heiz- und Kühleinrichtungen für die Herstellvorrichtung nicht aufgezeigt. Die Transportrichtung von Formwerkzeug 22 und Zuführeinrichtung 28 ist jedoch mit dem Pfeil 36 wiedergegeben.
• Wie die Darstellung nach der Fig. 1 weiter zeigt, sind die Formausnehmungen 24 nach außen hin offen, also von dort aus frei zugänglich, wobei zum Befüllen der Formausnehmungen 24 des Formwerkzeuges 22 eine Fülleinrichtung 38 dient, die, ohne näher spezifiziert zu werden, eine übliche Extruderauftrageinrichtung sein kann; bevorzugt jedoch eine Tröpfchenauftragvorrichtung darstellt, die die Formausnehmungen 24 nicht ganz bis zum freien Rand mit Kunststoffmaterial befüllt, ohne dass die Formausnehmungen 24 überlaufen. Die Fülleinrichtung 38 kann jedoch auch in der Art einer Aufrakelvorrichtung für das Kunststoffmaterial ausgebildet sein, wobei überschüssiges Kunststoffmaterial von der Bandoberseite mittels der sog. Doktor-Blade-Einrichtung (nicht dargestellt) entfernbar ist.
• Zum Herstellen der festen Verbindung zwischen den Stielteilen 14 und den Kopfteilen 16 dient wiederum eine nicht näher spezifizierte Aushärteinrichtung 40, die vorzugsweise am Ende des Verbindungsvorganges angeordnet ist, und zwar kurz vor der Stelle, bevor in Richtung des Pfeiles 36 gesehen, das fertige Haftverschlussprodukt aus dem Formwerkzeug 22 entfernt in Richtung der Transportrolle 34 abtransportiert wird. In Abhängigkeit des jeweils eingesetzten Kunststoffmaterials kann die Aushärteinrichtung 40 eine übliche Wärmequelle sein, aber auch ein UV-Strahler und dergleichen mehr. Sofern für die Kopfteile 16 ein Acrylatwerkstoff eingesetzt ist, ist die Aushärteinrichtung 40 bevorzugt eine UV-Strahlungsquelle.
• Haftverschlussteile, hergestellt nach dem aufgezeigten Verfahren unter Einsatz der beschriebenen Vorrichtung, sind vergrößert in den Fig. 2 und 3 wiedergegeben, wobei die Kopfteile 16 gemäß der Darstellung nach der Fig. 2 zu ihrer freien Endseite hin im wesentlichen eben ausgebildet sind, was es erlaubt, diese betreffend ihren Umgebungsrand sehr schmal- oder dünnlippig auszubilden; im Gegensatz zu der Verschlusslösung nach der Fig. 3, bei der die Oberseite des gezeigten Kopfteils 16 konvex gekrümmt ist, so dass dieses Kopfteil 16 zum Umfassungsrand 42 hin dickwandiger ausläuft als die vorstehend beschriebene Lösung nach der Fig. 2. Beiden Lösungen ist gemein, dass der Kopfteil 16 aus einem Acrylatwerkstoff besteht, wohingegen das Stielteil bevorzugt aus einem thermoplastischen Kunststoffwerkstoff besteht, insbesondere aus Polyamid, Polypropylen oder Polyethylen. Andere Werkstoffkombinationen sind hier möglich.
• Es ist für einen Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet der Verschlusstechnologie überraschend, dass er hier für Pilzkopfverschlusssysteme beliebige Kopfteile 16 mit beliebigem Stielteilmaterial 14 verbinden kann, um so in einem weiten Anwendungsbereich funktionale Haftverschlüsse anbieten zu können. Wie insbesondere die Fig. 2 zeigt, brauchen auch nicht alle Stielteile 14 mit einem Kopfteil 16 versehen zu sein und in besonderen Anwendungsfällen wäre es auch möglich, zwei und mehr Stielteile 14 mit nur einem Kopfteil 16 endseitig zu versehen (nicht dargestellt). Des Weiteren wäre es möglich, in Abhängigkeit der Ausbildung der Formausnehmungen 24 Verschlusssysteme zu schaffen, die beispielsweise die Kopfgeometrien der Verschlusselemente von Fig. 2 und Fig. 3 nach vorgebbaren Mustern miteinander kombinieren. Im Übrigen hat es sich gezeigt, dass sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sehr glatte und harte Kopfteile 16 erhalten lassen, was den Verschluss als Ganzes schont und zu sehr langlebigen Haftverschlussteilsystemen führt.
• In Abhängigkeit der Tiefe der zum Einsatz gebrachten Formausnehmungen 24 des Formwerkzeuges 22 lassen sich gegebenenfalls auch unterschiedlich hohe Längen für die Stielteile 14 realisieren, so dass dann die Kopfteile 16 in unterschiedlichen Niveauhöhen bezogen auf das bandartige Trägerteil 12 enden. Das Trägerteil 12 selbst kann auch aus einer Mehrextrusionslagenanordnung bestehen oder folienartigen, elastisch dehnbaren Charakter haben. Die genannten Kopfteile 16 können von oben her gesehen sphärische, nach außen hin glatte Schalenkörper ausbilden; es sind hier aber auch Realisierungen in Mehreckform, insbesondere in Sechseckform möglich. Durch Einsatz von Acrylatmaterial für die Kopfteile 16 bilden diese auch zu ihrem Umgebungsrand 42 hin eine Art Kantenschutz aus, was wiederum der Langlebigkeit des Gesamtverschlusses zugute kommt.

Claims (5)

1. Verfahren zum Herstellen eines Haftverschlussteils (10), bestehend aus mindestens einem Kunststoffmaterial,

   - bei dem ein Trägerteil (12) mit einer Vielzahl an vorstehenden Stielteilen (14) mit einzelnen Kopfteilen (16) derart verbunden wird, dass zumindest bei einem Teil der genannten Stielteile (14) deren freie Enden (18) in berührende oder eintauchende Anlage mit einer Anlageseite (20) des jeweils zuordenbaren Kopfteils (16) kommen,

   - wobei beim Verbindungsvorgang von Stielteilen (14) und zuordenbaren Kopfteilen (16) diese noch zumindest im teilflüssigen oder teilplastifizierten Zustand vorliegen und die Kopfteile (16) erst nach der Verbindung vollständig ausgehärtet werden,

   - dadurch gekennzeichnet, dass Kopfteilmaterial in einem Formwerkzeug (22) mit einer Vielzahl von einzelnen, entsprechend der jeweiligen Kopfgeometrie ausgestalteten Formausnehmungen (24) bereitgestellt wird, und

   - dass die freien Enden (18) der Stielteile (14) bei Heranführung an oder bei Einführung in die Formausnehmungen (24) die noch zumindest teilflüssigen bzw. teilplastifizierten Anlageseiten (20) der Kopfteile (16) berühren und/oder in das Kopfteilmaterial eintauchen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Stielteile (14) und Kopfteile (16) aus voneinander verschiedenen Kunststoffmaterialien bestehen.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stielteile (14) aus einem thermoplastischen Kunststoff gebildet sind und die Kopfteile (16) aus Acrylatmaterial bestehen.
4. Vorrichtung zum Herstellen eines Haftverschlussteils mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Trägerteil (12) mit einer Vielzahl an vorstehenden Stielteilen (14) mit einzelnen Kopfteilen (16) derart verbindbar ist, dass zumindest bei einem Teil der genannten Stielteile (14) deren freie Enden (18) in berührende oder eintauchende Anlage mit einer Anlageseite (20) des jeweils zuordenbaren Kopfteils (16) kommen, und wobei beim Verbindungsvorgang von Stielteilen (14) und zuordenbaren Kopfteilen (16) diese noch zumindest im teilflüssigen oder teilplastifizierten Zustand vorliegen und die Kopfteile (16) erst nach der Verbindung mit einer Aushärteinrichtung (40) vollständig aushärtbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass Kopfteilmaterial in einem Formwerkzeug (22) mit einer Vielzahl von einzelnen, entsprechend der jeweiligen Kopfgeometrie ausgestalteten Formausnehmungen (24) mit einer Fülleinrichtung (38) bereitstellbar ist, dass mit den freien Enden (18) der Stielteile (14) bei Heranführung an oder bei Einführung in die Formausnehmungen (24) die noch zumindest teilflüssigen bzw. teilplastifizierten Anlageseiten (20) der Kopfteile (16) berührbar sind und/oder die freien Enden (18) der Stielteile (14) in das Kopfteilmaterial eintauchbar sind, und dass für die einzelnen Kopfteile (16) das Formwerkzeug (22) vorhanden ist mit der Vielzahl an Formausnehmungen (24), die der jeweiligen Kopfgeometrie entsprechen, und mit einer Zuführeinrichtung (28) für das bereits fertige Trägerteil (12) mit den Stielteilen (14), deren freie Enden (18) mittels der Zuführeinrichtung (28) in die Formausnehmungen (24) einführbar sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Formwerkzeug (22) aus einem umlaufenden Formgebungsband (26) gebildet ist, das die Formausnehmungen (24) beinhaltet, die von außen her frei zugänglich sind.

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