Wattestäbchen

Hintergrund

Ein Wattestäbchen ist eine kurze Spindel, die an einem oder beiden Enden mit einem saugfähigen Wattepad beschichtet ist. Solche Tupfer werden seit langem für verschiedene kosmetische und persönliche Hygieneaufgaben verwendet, insbesondere zur Reinigung des Ohrs. Das Wattestäbchen wurde in den 1920er Jahren von einem in Polen geborenen Amerikaner namens Leo Gerstenzang erfunden. Leo hatte beobachtet, dass seine Frau einen Zahnstocher benutzte, der in ein Stück Watte gesteckt wurde, um die Ohren ihres Babys beim Baden zu reinigen. Leo befürchtete, der hölzerne Zahnstocher könnte splittern und das Ohr des Babys zerschneiden oder die Watte könnte sich vom Stäbchen lösen und im Ohr stecken bleiben. Er beschloss, ein vorgefertigtes Wattestäbchen zu entwickeln, das bei Babys mit geringerem Verletzungsrisiko verwendet werden kann. In der Annahme, dass ein solches Produkt viele Eltern ansprechen würde, gründete Leo die Leo Gerstenzang Infant Novelty Company, um seinen Tupfer und andere Babyprodukte zu vermarkten. Er brauchte mehrere Jahre, um bestimmte Designprobleme zu lösen, wie zum Beispiel, wie man gleiche Mengen Watte an jedem Ende des Tupfers anbringt. Schließlich entwickelte er nicht nur ein erfolgreiches Produkt, sondern kreierte sogar spezielle Verpackungen für seine Tupfer. Die Verpackung wurde so konzipiert, dass sie mit einer Hand geöffnet werden kann, sodass ein Elternteil, der ein Kind mit einer Hand hält, die Schachtel leicht öffnen und mit der anderen einen Tupfer entnehmen kann. Nachdem Leo sein Produkt perfektioniert hatte, suchte er nach einem kommerziell tragfähigen Namen. Da er sein Produkt so entwickelt hat, dass es Babys glücklich macht, wenn ihre Ohren sicher gereinigt werden, wählte er den Namen Baby Gays. 1926 änderte er den Namen in Q-Tips Baby Gays und behauptete, dass das "Q" für Qualität stehe. Schließlich wurde Baby Gays aus dem Namen gestrichen und die Tupfer wurden einfach als Q-Tips bekannt. Heute ist Q-Tips ein eingetragenes Warenzeichen von Chesebrough-Ponds, Inc.

Design

Das Design von Wattestäbchen hat sich seit den 1920er Jahren stark weiterentwickelt. Für die meisten Anwendungen wurden Holzstäbchen durch Papierspindeln ersetzt, die weniger wahrscheinlich splitterten und empfindliches Ohrgewebe durchbohrten. Die dünnen Papierstangen wurden durch Rollen eines dicken Papiers hergestellt. In jüngerer Zeit ist Kunststoff zu einer beliebten Wahl als Spindelmaterial geworden, da es eine verbesserte Flexibilität und Undurchlässigkeit gegenüber Wasser bietet. Allerdings muss darauf geachtet werden, dass der Kunststoffschaft so gestaltet ist, dass er am Ende des Sticks nicht durch die Wattemasse sticht. Um dies zu verhindern, wurden Tupfer mit einer Reihe von Sonderfunktionen ausgestattet. Einige Tupfer sind beispielsweise mit einer schützenden Plastikkappe am Ende der Spindel unter der Baumwollbeschichtung versehen. Andere verwenden ein dämpfendes Element, wie einen Tupfer aus weichem Schmelzkleber, um das Ende des Sticks zu schützen, falls es während der Manipulation durch den Körper der Spitze ragt. Eine dritte Möglichkeit, dieses Problem zu umgehen, beinhaltet ein Verfahren, das zu einem Tupfer mit einer ausgestellten Spitze führt. Diese ausgestellte Spitze kann aufgrund ihres größeren Durchmessers nicht zu tief in das Ohr eindringen.

Während die Säuglingspflege eine der beliebtesten Anwendungen für Wattestäbchen ist, werden sie auch in anderen Bereichen häufig verwendet. Diese anderen Anwendungen haben ihre eigenen speziellen Designanforderungen. So können beispielsweise Tupfer zum Auftragen von Farbkosmetik mit speziellen Flockspitzen aus Vliesfasern hergestellt werden. Neben der Körperpflege werden Tupfer für industrielle Zwecke verwendet. Holztupfer mit langem Griff sind beispielsweise für die Probenahme mikrobiologischer Kulturen bestimmt. Dies ist die Art von Tupfer, die von einem Arzt verwendet wird, um eine Halskultur zu entnehmen. Andere Industrie Eine typische Maschine zur Herstellung von Wattestäbchen. Tupfer können speziell für die Reinigung elektronischer Teile ausgelegt sein; diese können besondere Anforderungen an die Fusselfreiheit stellen.

Rohstoffe

Bei der Tupferherstellung sind drei Hauptkomponenten beteiligt:​​die Spindel oder der Stab, der den Körper des Tupfers bildet; das absorbierende Material, das auf die Spindelenden aufgetragen ist; und die Packung, die verwendet wurde, um die Tupfer zu enthalten.

Spindel

Spindeln können Stäbe aus Holz, gerolltem Papier oder extrudiertem Kunststoff sein. Sie können je nach Verwendungszweck mit unterschiedlichen Spezifikationen hergestellt werden. Körperpflegeprodukte sind relativ klein und leicht und nur etwa 75 mm lang. Für industrielle Zwecke hergestellte Tupfer können mehr als doppelt so lang sein und bestehen in der Regel aus Holz für eine höhere Steifigkeit.

Absorbierendes Endmaterial

Baumwolle wird aufgrund ihrer absorbierenden Eigenschaften, Faserfestigkeit und geringen Kosten am häufigsten als Endabdeckung für Tupfer verwendet. Auch Mischungen aus Baumwolle mit anderen Faserstoffen können verwendet werden; Rayon wird manchmal in dieser Hinsicht verwendet.

Verpackung

Die Verpackungsanforderungen variieren je nach Anwendung des Tupfers. Einige Hygienetupfer, wie Wattestäbchen, sind in einer durchsichtigen Plastikhülle (bekannt als Blisterpackung) verpackt. Herstellungsprozesse, die für die Wattestäbchenproduktion unerlässlich sind. Eine schematische Zeichnung einer typischen Verpackungsmaschine, die in der Wattestäbchenproduktion verwendet wird. die auf einem Faserplattenträger befestigt ist. Chesebrough-Ponds hält ein Patent auf das Design einer selbstspendenden Verpackung für seine Q-Tip-Produkte. Dieses Patent beschreibt eine Verpackung aus einem Kunststoffblasenkörper mit kleinen Vorsprüngen, die in den Kunststoff eingeformt sind, um die Abdeckung wieder auf dem Körper zu befestigen. Andere Verpackungen für Tupfer sind Papierhüllen. Diese Art der Verpackung ist bei Tupfern für mikrobiologische Anwendungen üblich, die vor der Verwendung steril gehalten werden müssen.

Der Herstellungsprozess
Prozess

Bei der Tupferherstellung kommen je nach Ausführung des Tupfers unterschiedliche Verfahren zum Einsatz. Im Allgemeinen lässt sich der Prozess in drei Hauptschritte beschreiben:Spindelherstellung, Baumwollauftrag und Verpackung der fertigen Tupfer.

Spindelfertigung

• 1 Spindeln werden je nach Materialzusammensetzung auf verschiedene Weise hergestellt. Holzspindeln werden durch verschiedene Drehverfahren geformt. Papierspindeln werden durch Stanzen eines schweren Papiers und anschließendes festes Rollen des Papiers zu einem Stift hergestellt. Kunststoffspindeln werden im Extrusionsverfahren hergestellt. In diesem Fall werden das Kunststoffharz und andere Zusatzstoffe miteinander vermischt, erhitzt und durch eine Düse extrudiert, ähnlich wie eine Nudelmaschine einen Spaghettistrang auspresst. Nach der Herstellung werden die Spindeln zur Vorbereitung des Baumwollauftrags in einen Trichter der Fertigungslinie geladen.

Baumwollapplikation

• 2 Ein US-Patent beschreibt einen komplexen Vorgang, der eine Reihe von Workstations umfasst. An der ersten Station wird ein Trichter voller Spindeln in Schwingung versetzt, damit diese durch einen langen, dünnen Schlitz am Boden des Trichters auf einen Drehstabträger fallen. Dieser Träger ist ein Trommelmechanismus mit Kreuzschlitzen, die um seinen äußeren Rand herum angeordnet sind. Die Stöcke dringen nacheinander in diese Schlitze ein und werden zur nächsten Station getragen.
• 3 Während das Rad die Stäbchen bewegt, berühren sie ein rotierendes Reibrad, das an den Tupferspindeln reibt, wodurch sie sich drehen. Der Träger befördert die Sticks durch eine Leimtopfstation, wo Klebstoff auf die gegenüberliegenden Enden der Sticks aufgetragen wird.
• 4 An der nächsten Station wird die ankommende Baumwolle in Form eines Seils auf ein weiteres rotierendes Rad geführt, von dessen Nabe eine Reihe von Metallfingern ausgeht. Diese Finger führen das Baumwollseil zu den mit Klebstoff beschichteten Enden der Stäbchen, während sie sich entlang des Rades bewegen. Bei den Q-Tips von Chesebrough Pond haben die Spindeln eine Reihe von vier bis acht Vertiefungen oder flachen Einschnitten entlang ihrer Ober- und Unterseite. Vermutlich helfen diese dem Schaft, die Baumwolle zu greifen und festzuhalten, während sie auf die Schäfte zugeführt wird. Die Watte haftet dann an der Spindel und wird von den Spinnstäben fest aufgewickelt. Nachdem ungefähr 0,05–0,1 g Baumwolle auf der Spindel abgelegt wurden, trennt eine Reihe rotierender Klingen die Baumwolle vom Rest des Seils.
• 5 Die Enden der Tupfer passieren dann eine Reihe von schmalen Kanälen, während sie sich noch drehen. Diese Kanäle komprimieren und formen die Baumwolle am Ende des Sticks und verleihen ihr eine glatte Form. Chemische Beschichtungsmittel können in die Baumwolle eingebracht werden. Diese Beschichtungsmittel, zu denen auch Cellulose-Polymerlösungen gehören, tragen dazu bei, dass die Spitze ihre Form behält und hilft, Flecken und Schimmel zu vermeiden. Ein Hemmungsrad leitet die Sticks schließlich vom Träger auf ein geschlitztes Transfer-Trägerband und dann zu einem Verpackungsautomaten.

Verpackung

• 6 Auf dem Weg zur Verpackungseinheit durchlaufen die fertigen Tupfer ein Zählrad. Eine Führungsschiene hält die Tupfer in Position, während das Zählrad die Anzahl der Tupfer für eine Tablettlage zählt. Während die Tupfer gezählt werden, werden sie gegen eine schiefe Ebene geschoben. Wenn das Zählrad signalisiert, dass genügend Tupfer gesammelt wurden, sendet es ein Signal an eine Kolbenanordnung, die die Tupfergruppe auf einen Papierteiler schiebt. Der Teiler und die Tupfer werden dann in die Plastikverpackung fallen gelassen. In weiteren Arbeitsgängen wird ein Kartonträger über den befüllten Kunststoffbehälter geklebt und die gesamte Baugruppe für den Versand verpackt.

Nebenprodukte/Abfälle

Bei der Tupferherstellung können Abfälle in Form von loser Baumwolle sowie Plastik-, Papier- oder Holzabfällen entstehen, je nachdem, aus welchem ​​Material die Spindeln hergestellt werden. Ein Teil der Baumwolle kann wiedergewonnen und entweder wieder in den Zufuhrweg eingearbeitet oder an anderer Stelle als Abfall verwendet werden. Der in Spindeln verwendete Kunststoff ist thermoplastisch, kann also nachgeschliffen und für eine spätere Verwendung wieder eingeschmolzen werden.

Qualitätskontrolle

Eine Reihe von Qualitätskontrollen wird angewendet, um sicherzustellen, dass Wattestäbchen akzeptabel sind. Die Spindeln sind auf Geradlinigkeit und Fehlerfreiheit wie Spannungsrisse oder sonstige Formfehler zu prüfen. Die zum Beschichten der Enden verwendete Baumwolle muss eine bestimmte Reinheit, Weichheit und Faserlänge aufweisen. Die fertigen Tupfer müssen frei von losem Kleber und scharfen Kanten sein und die Spitzen müssen fest umwickelt sein. Diese Maßnahmen sind besonders wichtig für Tupfer, die für den Gebrauch bei Säuglingen bestimmt sind. Bei Tupfern, die für andere Anwendungen bestimmt sind, können andere Qualitätsanforderungen wichtiger sein. Beispielsweise müssen Tupfer für biologische Zwecke bis zur Verwendung steril bleiben. Für einige Anwendungen ist das Fehlen von losen Flusen möglicherweise zwingend erforderlich. Die besonderen Anforderungen an die Qualitätskontrolle variieren mit der Anwendung. Natürlich muss jede Tupferschachtel gewogen werden, um sicherzustellen, dass die richtige Anzahl Tupfer in jeder Schachtel verpackt ist.

Die Zukunft

Eine neuere Innovation, die verwendet wird, um zu verhindern, dass der Tupfer das Ohrgewebe beschädigt, ist ein Tupfer mit zusätzlicher Wattefüllung der Hohlspindel. Um den Effekt zu erzielen, wird der Tupferapplikator hergestellt, indem ein Kunststoffschlauch über eine elastische Baumwollmasse extrudiert wird. Ein Ende des Sticks ist mit einer Kappe versehen und das andere Ende hat einen eher traditionellen Wattebausch. Die Kappe kann abgenommen und der Faserkern mit einer beliebigen Flüssigkeit gefüllt werden, die ausgegeben werden soll. Diese Technik könnte zum Auftragen einer Vielzahl von Reinigungsflüssigkeiten oder topischen Arzneimitteln nützlich sein. Zukünftige Entwicklungen in der Tupfertechnologie könnten in der Raumfahrttechnik wohl eine Rolle spielen. Die Micro Clean Company hat unter einer Technologielizenz der National Aeronautics and Space Administration (NASA) kürzlich das erste Wattestäbchen perfektioniert, das die Absorptionseigenschaften von Baumwolle aufweist und dennoch die fussel- und klebstofffreien Anforderungen der NASA für die Verwendung in Reinräumen erfüllt. Dieser Tupfer ist von einer Nylonhülle umgeben und der Holzgriff ist von einer Schrumpffolie umschlossen, um ein Ablösen von Fasern oder andere Verunreinigungen zu verhindern. Durch die Schrumpffolie kann der Dübel mehr Belastungen aufnehmen, wodurch er einfacher zu handhaben ist und weniger leicht in der Hand verrutscht. Die Ummantelung und Schrumpffolie können für spezielle Anwendungen oder spezielle Lösungsmittelverträglichkeit maßgeschneidert werden.