半球形压缩吸湿塞的制作方法

专利名称：半球形压缩吸湿塞的制作方法
发明的
背景技术：
本发明涉及用于提供形状稳定的含有纤维素纤维的吸收体的装置和方法，并且特别涉及这种压制成具有圆形或半球形头部的圆筒形吸湿塞的吸收体。尤其是，本发明还提供了用于制造这种形状稳定的有光滑表面的半球形头部的吸湿塞的方法和装置。
圆柱形吸湿性的吸湿塞目前正在广泛用于医疗和牙科领域中的多种吸湿目的，但是，主要在妇女卫生领域中被用作月经吸湿塞。在这后一个领域中，存在两种基本类型用手指插入的指式插入型吸湿塞，和借助于敷贴器插入的敷贴器型吸湿塞。这两种类型通常都是通过将通常本质上为纤维性的和纤维素的松散结合的吸收性材料(大致为长方形)的条折叠或卷成半成品，然后，将该半成品压制成圆筒形产品。在指式吸湿塞的情况下，则将该产品封好并包装，而在敷贴器吸湿塞的情况下，要先将该产品插到敷贴器中，然后再封好并包装。
在两种情况下，最好能使吸湿塞保持其最终的压缩形状，并在头部呈现出光滑的外表面，从而既便于从敷贴器中取出和/或包装又便于将其插入阴道中。为此，已有技术提供了许多为保持其形状的稳定性以及头部表面的光滑性的建议。例如，在美国专利4,081,884中，提出了首先将吸湿塞半成品径向压缩，然后再沿轴向压缩，同时，在轴向压缩状态下加热以便使被压缩体定型。轴向压缩进行到使沿轴向压缩后的吸湿塞的长度达到最终状态所希望的长度的约90％-98％的程度。据认为，由于利用在此所描述的热定型技术，吸湿塞只适度地“长大”到最终长度的2-10％。同时，这项技术的确制成了形状相对稳定的吸湿塞，但是，遗憾的是，所需的加热步骤需要昂贵的设备并且很难在实际的商业化所需的高速生产速度下(高达每分钟1500个吸湿塞)进行。
已有技术还就吸湿塞的光滑推进或插入端部，特别是使吸湿塞带有锥度的、圆顶形的或半球形的端部以便于插入，提出了建议。在美国专利第3,738,364中可以找到这样一种建议，其中描述了一种带有一种使吸湿塞半成品具有锥度的凹槽的柱塞。最近，在1994年2月14日申请的第94/102244.4号欧洲专利申请中，描述了一种吸湿塞半成品，该半成品在位于两个柱塞之间的圆筒内被沿轴向压缩，使插入端具有一个像凹槽一样的凹座，以便使吸湿塞的插入端形成半球形的形状。据认为，这样一个装置在中等程度的轴向压缩中可以很好地工作。另一方面，正如将要在这里作更详细描述的那样，这些装置具有一些固有缺陷。上述结论在试图不用加热定型步骤而同时又使吸湿塞的插入端部形成半球形以获得形状的稳定性的方法时尤为正确。
发明概要因此，本发明涉及提供一种改进的将一个圆筒形的半成品压制成为一个形状稳定且具有一个半球形插入端的吸湿塞的装置和方法。尤其是，本发明包括将一个圆筒形半成品引入到一个带有插入端和一个相对的取出端以及在此两端之间具有圆筒形侧壁的圆筒形轴向压缩腔中。压缩腔的取出端是敞开的，并且适合于将圆筒形半成品引入其中并适合于容纳一个往复运动的压缩柱塞。压缩柱塞适于轴向往复进入压缩腔并对于引入的圆筒形半成品的取出端施加轴向压力。当将一个圆柱形半成品引入到压缩腔内时，压缩腔的插入端为圆筒形半成品提供了一个不可移动的封闭的插入端壁。在将半成品引入到压缩腔内并向其插入端推动轴向压缩柱塞以便在柱塞和压缩腔之间轴向压缩该半成品时，该半成品的插入端被顶在压缩腔插入端的封闭的内表面上并呈现与该内表面相同的形状；最好使光滑表面呈圆拱形，例如，一个半球形。
根据本发明，并不是像已有技术那样通过少量过压缩并结合加热定型进行恢复，而是通过一种极度的轴向过压缩步骤来获得形状的稳定性的。在本发明的一个实施例中的轴向压缩步骤中，所述半成品被从其初始长度压缩到初始长度的约15-30％。将半成品以约50-80％的初始长度的恢复长度制成成品的压缩吸湿塞。半成品的长度以便制造出具有所需要的成品长度，例如约45毫米的成品吸湿塞。
已经发现，高度的轴向过度压缩会产生一个形状稳定和吸湿塞而无需加热定型。尽管对于吸湿塞的意想不到的稳定性的准确的原因尚不完全清楚，但据信是由于在压缩步骤过程中半成品的圆柱形表面上形成皱褶造成的。这些皱褶倾向于在圆柱形表面上折叠。当这些皱褶受到开口处的约束力时，例如当成品棉塞被包装和/或置于敷贴器内时，这些皱褶阻止其轴向扩大。然而，已经发现，高度压缩与传统的形成半球形技术和装置相结合，并不能形成具有光滑表面的半球形插入端。因此，只有根据本发明设计的压缩腔的封闭的插入端才能可靠保证形成这样的光滑表面。尤其是，在压缩腔的封闭端的壁上包括一个通孔。该孔通常与压缩腔同轴，并且在插入端壁上具有一个直径小于圆筒形压缩腔直径的圆周。该孔用于接收一个表面对着压缩腔的往复出入的柱塞。该柱塞可以通过与插入端壁相邻接的柱塞表面固定在第一位置上。此外，该柱塞可以轴向往复地通过通孔和压缩腔而离开该第一位置以便将轴向压缩的半成品顶出。当柱塞位于该第一位置时，柱塞表面和压缩腔的插入端壁一起构成了一个光滑的半球形表面，以便当半成品通过压缩柱塞的作用被压缩时，使插入端形成一个具有光滑表面的半球形。当使柱塞与通孔在圆周处紧密配合以便在通孔的圆周处与柱塞表面之间基本上没有间隙的时候，就可以形成所述的光滑的半球形表面。可以通过使柱塞就位而对插入端壁进行加工，并通过获得连续光滑的半球形表面的方式来获得半球形状。由于柱塞在通孔内与其紧密接触，所以，如果不进行高度的轴向压缩，则在吸湿塞插入端的表面上就不会形成凸缘。所以柱塞在通孔内不是紧密配合，因为通孔的圆周具有比压缩腔乃至与压缩腔侧壁的径向间隔更小和直径，柱塞具有足够的裕度在压缩腔内移动，并将吸湿塞顶出而不受压缩腔侧壁的干扰。
附图的简要说明

图1是本发明的一个具有近似半球形插入端的圆顶形吸湿塞的透视图；图2是本发明的一个具有近似锥形端的圆顶形吸湿塞的透视图；图3示意性地表示了根据本发明的一种制造压缩半成品的方法的透视图；图4a示意性地表示了在用于径向压缩半成品的方法中的第一个步骤的剖面端部示意图；图4b示意性地表示了在用于径向压缩半成品的方法中的第二个步骤的剖面端部示意图；图4c示意性地表示了在用于径向压缩半成品的方法中的第三个步骤的剖面端部示意图；图5a示意性地表示了在部分地采用已有技术的教导对吸湿塞半成品进行径向压缩和形成半球形的方法中的第一个步骤的纵向剖面示意图；图5b示意性地示了在部分地采用已有技术的教导对吸湿塞半成品进行径向压缩和形成半球形的方法中的第二个步骤的纵向剖面示意图；图5c表示由图5a和b所示的方法得到的压缩半成品；
图6a示意性地表示了在包括本发明教导的用于径向压缩吸湿塞半成品并使之成为圆顶形的装置以及方法中的第一个步骤的纵向剖面示意图；图6b为图6a所示的装置的插入端的部分放大的剖面图；图6c示意性地表示了本发明的方法中的第二个步骤的纵向剖面示意图；图6d示意性地表示了本发明的方法中的第三个步骤的纵向剖面示意图；图7示意性地表示了被限定在圆筒形侧壁内的带皱褶的轴向压缩半成品的纵向部分剖面示意图。
发明的详细描述现在参照附图，图1表示一个具有其最终所要求的形状的圆顶形吸湿塞10，该吸湿塞呈现出一个光滑的半球形插入端12和一个后面的拉出端14。在拉出端14上固定有一个取出绳16，用于在使用后将吸湿塞拉出。图2表示一个特征在于一个锥形插入端20的吸湿塞18的另一种设计方案。应该指出的是，此后的描述将主要是针对图1的吸湿塞实施例进行的，但是，这些描述对于如图2所示的吸湿塞以及其它在形状或尺寸方面有各种变化的吸湿塞将同样适用。
图3示意性地表示了为制造出图1和图2的吸湿塞而制备未被压缩的半成品的一种方法。将一个长方形的吸收性材料垫22卷成螺旋形以形成一个大致为圆筒形的半成品24。该垫22可以包括多种吸收性材料中的任何一种或者其组合。然而，通常这种吸收性材料垫包括纤维状的纤维素材料，且尤其是例如木浆，棉或人造丝的纤维素纤维。其它纤维状的或非纤维状的材料(例如颗粒状的、粉末状的、泡沫状以及类似性状的材料)均可以加入以提高吸湿性能或提供其它一些如气味控制活性或抗菌活性功能。当吸湿性材料基本上为纤维材料时，这些纤维构成的长方形垫一般能充分保持加工成为半成品所需要的整体性。这种吸收性垫将具有例如范围在约0.04到约0.07克/cc内的密度。另一方面，当材料为粉末状时，它们可以与纤维相结合形成吸收性垫或可以通过粘合剂或类似物彼此保持在一起。例如，可以把纤维和颗粒的混合物形成无纺布，并将该无纺布用作一种吸湿材料。应该指出的是，将吸湿垫卷成一个螺旋形的半成品并不是本发明唯一可以采用的制备半成品的方式。例如，可以通过将吸收性材料封装在一个大致圆筒形的防水无纺布罩中并且也可在这种状态下使用。此外，半成品还可以具有一个多孔膜或纺织的或无纺织物的覆盖膜，这些织物材料可以是，如，聚酯，聚乙烯，聚丙烯，人造丝或类似物。
不管采用什么材料或采用什么方法形成半成品，该半成品都应具有超过成品吸湿塞的所希望的长度和超过成品吸湿塞所希望的直径。优选地，应首先进行径向压缩。在已有技术中已知有几种用于这种径向压缩的方法。例如，美国专利US2,798,260；3,422,496；3,845,520；和4,081,884均描述了径和径向压缩方法。图4a-4c示意性地表示了结合本发明所采用的径向压缩图解。在图中示出了采用剖面端部示意图的方式显示的被卷好的半成品24。在图4a中，半成品已经被插入到吸湿塞装置27中的径向压缩腔26内。压缩腔26具有至少与半成品24的纵向长度相同的长度(在图中的平面之外)。在图4a所示的打开状态下，压缩腔包括一个不可移动的平坦的侧壁28和一个可移动的内凹形的端壁30，一个可枢轴转动的平坦的侧壁32以及一个往复移动的内凹形的端壁34。如图4b所示，在将半成品24插入到压缩腔26内之后，枢轴转动的平坦侧壁32向着半成品转动，以便与相对的不可移动的平坦侧壁26平行并对半成品进行第一次径向压缩。然后，如图4c所示，往复运动的内凹形的端壁34向着不可移动的内凹形的端壁30往复移动以便在所述端壁34与端壁30之间对半成品进行进一步的径向压缩并使其具有一个圆柱形的形状。
现在，将径向压缩的半成品36送到一个轴向压缩腔中。如前所述，在已有技术，如美国专利US 3,738,364和US 4,081,884中已经描述了用于进行这种压缩操作的轴向压缩技术和装置。图5a-5c示意性地表示了这种已有技术的方法和装置。参照图5a，已有技术中的轴向压缩腔38被表示为具有一个由不可移动的侧壁40、一个往复运动的插入端壁42和一个往复运动和取出端壁44构成的圆筒形腔。插入端壁42的向内的表面球面形的凹槽以便使吸湿塞的插入端具有半球形的端部。一般来说，可以通过将径向压缩腔和轴向压缩腔轴向对齐和将径向压缩的半成品36推出到径向压缩腔外并进入到轴向压缩腔内的方式径向压缩的半成品36从径向压缩腔26送到轴向压缩腔。所述的顶出的操作可以通过，例如，利用往复移动的取出端壁44迫使半成品从径向压缩腔出来而进入轴向压缩腔来完成。或者，可以利用其它的顶出装置(未示出)，实际上，可以采用一个中间传输腔或运输腔径向压缩的半成品传输和运输到轴向压缩腔中。
不管采用何种传输装置，图5a表明，径向压缩的半成品36在进行任何轴向压缩之前位于已有技术中的轴向压缩腔内。参照图5b，轴向压缩操作是通过迫使往复移动的端壁彼此向一起移动进而在其间对半成品进行压缩，并且使插入端形成半球形的拱形形状。这种压缩可以通过移动两个往复移动的端部，或者，通过固定一端，例如，插入端，并向着固定端移动另一端的方式来完成。压缩操作完成之后，插入壁往复移动以将成品顶出。
如果例如按照在美国专利US 4,081,884中所采用的方法只采用相对中度的压缩，则上述轴向压缩方法和装置在提供拱形吸湿塞方面已经非常令人满意。例如，在上述专利中，压缩操作足以使吸湿塞半成品被压缩成一个长度约为吸湿塞最终所要求的长度的90-98％。为了防止吸湿塞“长大”并且使其长度稳定，当采用这种中度压缩时，还必需利用热定型，因此这种方法已经被证明在商业上是不实用的。
根据本发明的教导，利用轴向压缩技术来提供一个长度稳定的成品吸湿塞而不需热定型步骤。正如在此所讲述的，这是通过远远大于在此之前已有技术中所提出的轴向压缩程度来实现的。尤其是，将半成品从其初始长度压缩至其初始长度的约15-30％。通过这种方式，长大则被限制在半成品初始长度的约65％。当然，要选择半成品的初始长度，以便在进行了极度压缩和再长大过程之后，半成品能够达到所希望的长度。例如，为了制造出一个长度为45毫米的吸湿塞，轴向压缩操作要在一个70毫米的半成品上进行，它被轴向压缩至16毫米(半成品初始长度的23％)且随后允许“长大”到45毫米(半成品初始长度的64％)。
已经证明，图5a和5b中所示的已有技术的方法和装置不适用于本发明的方法。特别是，参照图5a和5b，需要指出的是，为了往复移动端壁42和44，而必需在侧壁40和端壁42和44之间提供一个间隙或松配合(用尺寸T表示)。当在中等条件下对半成品进行轴向压缩时，尚未证明这种做法在制作过程中是一个不利因素。另一方面，当采用本发明的教导，以在此所述的极度条件下进行压缩时，我们发现，已有技术的方法和装置产生了灾害性的后果。在极度压缩条件下，半成品中的纤维被迫进入到如图5c所示的产生最终成品的间隙内。与所希望的光滑的表面相反，在成品吸湿塞48的半球形端部附近形成了环状凸缘46，这显然是一个不能容忍的结果。
现在参照图6a-6d，图中表示的是采用了本发明的教导并避免了前面所述的已有技术的缺陷的方法和装置。图6a表示的是一个以纵向剖面视图表示的径向压缩的半成品36，该半成品36在径向压缩腔26中的位置恰好是在端壁34已经往复移动(沿箭头所示方向)从而完成了径向压缩之后的状态。紧邻径向压缩腔26并与其轴向对中的是轴向压缩腔50。轴向压缩腔50包括圆柱形侧壁52和一个不可移动的插入端壁54。正如从图6b中可以很好地看出的，插入端壁54被加工成或制作成具有一个向内凹的半球形状以便使成品吸湿塞形成半球状的拱形。在端壁54中设有一个通孔56，该通孔56与轴向压缩腔50共轴，但是，直径小于压缩腔50。在通孔56内与之配合的是一个具有头部60的往复移动的弹出柱塞58。柱塞头部60的朝内的表面62与插入端壁一起被加工成或制作成光滑的内凹半球形表面以便形成拱形的吸湿塞半成品36。柱塞头部在插入端54的通孔56的圆周处与通孔紧配合。
往复移动的取出端柱塞64与两个压缩腔36和64共轴。在操作中，往复移动的取出端柱塞64向着径向压缩的半成品36的取出端往复移动以迫使半成品36共轴地离开径向压缩腔26并进入轴向压缩腔50。如图6c所示，随后，柱塞进一步或继续朝着压缩腔50的插入端54的方向向轴向压缩半成品36往复移动。通过利用包括插入端部54的向内的表面以及弹射柱塞头部60的表面62在内的内凹半球形表面而使半成品的插入端获得所希望的半球状的拱顶形状。由于在表面62和端壁54的通孔56的周边之间基本上不存在空隙，所以，半成品中的任何纤维均不会被聚集而产生不希望有的已有技术中的凸缘；根据本发明在此的教导，不对半成品进行过度压缩就会产生这样的结果。
如图6d所示，尽管没有间隙，但弹射柱塞仍可以平滑地朝着轴向压缩腔的取出端往复移动以便将已经轴向压缩的吸湿塞顶出。基本上不必要求在端壁上存在间隙，因为柱塞头部以及柱塞的主杆部分具有小于轴向压缩腔的直径，由此，当柱塞自由地通过轴向压缩腔(在所示的实施例中通过径向压缩腔)时，不会受到任何摩擦阻力。与柱塞头部紧密配合的光滑通道还便于为通孔56和柱塞提供一个锥形形状，即，沿着轴向远离插入壁54的方向直径逐渐减小。以此方式，在使弹射柱塞58往复移动之前，柱塞与通孔周边处的端壁之间基本上保持线性接触。因此，不会存在摩擦接触，所以，基本上不需要有间隙。锥形的另一个优点就是可以更好地抵抗来自本发明的压缩步骤中的力。锥形形状可以在通孔的侧壁上产生分力，以增加对柱塞的阻力。应该使锥形具有一个至少10°的夹角。
柱塞头部60的表面62的直径基本上小于压缩腔的直径，并且只需大到足以保证稳定地将轴向压缩的半成品弹出而不会造成损坏。其优选的直径为压缩腔直径的约40％-95％，且更优选地为约70％-90％。如果直径过大，则除了产生摩擦力之外，从设计的几何形状来看，需要锥形的柱塞头部过尖，并且极端情况下相当于在周边形成一个薄刀刃。如果直径过小，则头部将会不稳定并且还会损伤吸湿塞。
现在参照附图7，其中以部分剖面示意图表示的是一个轴向压缩的半成品70。根据本发明的教导，轴向压缩的半成品70已经被压缩至一定程度，以使得在压缩的半成品的圆柱形表面上形成环形皱褶72。这些皱褶是由于当限定壁76作为压缩腔的壁时，在限定壁76和半成品之间产生的磨擦力的作用而产生的。此外，施加轴向压缩的程度应使皱褶72沿着朝向半成品的取出端的方向在朝向半成品的圆柱形壁的相邻部分74的方向的上方打褶。据认为这种结构将提供轴向的稳定性。有人提出，当这种具有压缩皱褶的半成品被置于包装材料或吸湿塞施放器的限定壁内时，会出现这种情况。为了描述这种建议，图7中的壁76可以被视为这种限定壁。对于吸湿塞来说，似乎随后要轴向“长大”，则皱褶必需打开，并且皱褶78会沿着径向远离吸湿塞圆柱形壁的部分74立起。而且显然，只需很小的限定力，限定壁76即可阻止皱褶的立起，并且进而阻止吸湿塞的轴向扩大。
上述说明的目的在于完整地，且并非限定性地理解在此公开的本发明。因为在不违背本发明的精神实质和脱离保护范围的条件下可以对本发明做出许多改进和实施方式，因此，本发明的范围由随后所附的权利要求所限定。
权利要求
1.一种用于将一个圆柱形半成品轴向压缩成一个具有半球形插入端的吸湿塞的装置，所述装置包括一个具有圆筒形侧壁、一个插入端、和一个相对的取出端的圆筒形压缩腔；所述取出端是敞开的，以用于将圆柱形半成品引入到所述压缩腔内，并用于接收一个在如此引入的半成品上施加压力的往复移动的柱塞；所述的插入端包括一个具有一个通孔的不可移动的插入端壁；所述的通孔与压缩腔共轴并在插入端壁上具有一个直径小于圆筒形压缩腔直径的周边；所述通孔适于接收一个往复移动的的顶出柱塞，所述顶出柱塞能够往复通过所述的通孔和所述的压缩腔以便将轴向压缩的半成品顶出；所述的顶出柱塞具有一个朝向所述的压缩腔的柱塞表面；所述的柱塞表面和所述的压缩腔的所述插入端壁一起构成了一个平滑的半球形表面，当通过压缩柱塞的作用对所述半成品进行压缩的时候，该表面可以使半成品的插入端形成具有平滑表面的半球形。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述通孔的直径是约40-95％的压缩腔直径。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述通孔的直径是约70-90％的压缩腔直径。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述的顶出柱塞终止于一个具有所述的柱塞表面的柱塞头部；所述柱塞头部沿着轴向远离所述压缩腔的方向呈锥形。
5.一种用于将一个具有一个插入端、一个取出端、和两者之间的圆柱形壁的圆柱形半成品轴向压缩成一个形状稳定的吸湿塞的方法；同轴地将所述半成品引入到一个具有一个封闭的插入端，一个取出端和一个位于其间的圆形壁的圆筒形压缩腔内，其中所述半成品的所述圆柱形壁与压缩腔的圆筒形壁之间保持摩擦接触；对所述半成品进行轴向过压缩，通过磨擦接触的作用施加所述的过压缩直到在轴向压缩的半成品周围产生许多环形皱褶为止，所述的压缩应足以使所述皱褶沿着轴向压缩的半成品的取出端的方向，向着轴向压缩半成品的圆柱形壁的下一个相邻部分的上方折叠。
6.如权利要求5所述方法，其特征在于所述的过压缩应施加到半成品被轴向压缩至其压缩前长度的约15-30％的程度。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于应允许轴向压缩的半成品在被轴向压缩之后扩大至其轴向压缩前长度的50-80％。
8.一种开头尺寸稳定的吸湿塞，包括一个具有一个插入端，一个取出端和一个位于其间的圆柱形侧壁的圆柱形纤维体，所述吸湿塞是由一个半成品轴向压缩而成，所述吸湿塞具有多个在轴向压缩的半成品周围形成的环形皱褶，所述的皱褶向着吸湿塞的圆柱形壁的下一个相邻部分的上方折叠。
全文摘要
一种改进的装置和方法将一个圆柱形半成品(24)压缩成为一个形状稳定并且具有一个半球形插入端的吸湿塞。将一个圆柱形半成品(24)径向压缩,然后将其引入到一个圆筒形轴向压缩腔(50)中。随后,对半成品(24)进行轴向过压缩。压缩腔的封闭的插入端具有一个通孔,该通孔大致与腔体共轴,并且适于接收一个具有柱塞表面朝向腔体内的往复移动的顶出柱塞(58)。当柱塞(58)位于第一位置时,柱塞表面与压缩腔的插入端壁一起构成了一个光滑的半球形表面。通孔周边的直径小于压缩腔的直径,因此与压缩腔的侧壁之间具有径向间隔,以及柱塞具有足够的裕度,以便能在压缩腔内移动,并将吸湿塞顶出而不受压缩腔侧壁的干扰。
文档编号A61F13/22GK1257417SQ98803817
公开日2000年6月21日 申请日期1998年3月25日 优先权日1997年3月31日
发明者小R·J·胡尔, G·R·雷克斯, W·贝尔, 笠原正已, 园田俊雄 申请人:麦克尼尔-Ppc公司