Mundstück und Verfahren zur Herstellung

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Mundstück mit einem Abbeissschutz sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Mundstücks.

Stand der Technik

Mundstücke für Babys und Kleinkinder, wie beispielsweise Flaschensauger und Schnuller, sind üblicherweise aus einem weichen elastischen Grundmaterial gefertigt. Beispielsweise werden hierfür Elastomere wie Silikon oder Silikonkautschuk verwendet.

Diese Mundstücke müssen hohen Qualitätsanforderungen genügen, da sie erheblichen mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt werden. Um ein unerwünschtes Verschlucken von Kleinteilen zu verhindern, müssen die Mundstücke grundsätzlich so gefertigt sein, dass ein Abbeissen von Teilstücken durch das Kind nicht möglich ist. Dies stellt hohe Ansprüche an die Reissfestigkeit. Zudem müssen sämtliche Inhaltsstoffe strengen toxikologischen Anforderungen genügen, und eine Migration und Freisetzung von Inhaltsstoffen muss ausgeschlossen sein. Es sind zwar in der Polymerchemie allgemein Zusatzstoffe bekannt, welche die Festigkeit erhöhen. Ihre Beimischung in Elastomere ist für derartige Mundstücke jedoch oft nicht erlaubt.

DE 20 2005 011 043 schlägt deshalb vor, derartige Saug- und Kauartikel aus einem elastomeren Material zu fertigen, welchem zur Verstärkung mindestens ein flüssigkristallines Pigment (LC-Pigment) eingearbeitet ist.

WO 2007/005427 schlägt vor, netzförmige Verstärkungsmittel in den Sauger einzuarbeiten.

In EP 1 666 534 wird ein Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Silikonkautschukformkörpern beschrieben, bei welchem Flüssigsilikone in Gegenwart von Kurz- und/oder Langfasern vulkanisiert werden. Als Fasern werden Natur-, Aramid-, Kohleoder synthetische Fasern oder Mischungen davon verwendet. Als synthetische Fasermaterialien werden Acetat-, Polyamid-, Polyester-, Polyolefin-, Polyvinylalkohol- und Po- lyurethanfasern genannt. Diese Formkörper eignen sich als Membrane oder Dichtungskörper, für Ummantelungen und als Abdeckungen, jedoch nicht für den erwähnten Einsatz im Baby- und Kleinkinderbereich. Auch die in US 6 010 656 vorgeschlagene Beimischung von Glasfasern ist zur Herstellung von Mundstücken nicht geeignet.

EP 1 293 323 offenbart ein Verfahren zum Spritzgiessen von Flüssigsilikonkautschuk zur Herstellung von Babyflaschensaugern und Mundstücken von Narkosegeräten, bei welchem eine verbesserte Durchmischung der Komponenten erzielt werden soll. Dies wird erreicht, indem eine mehrfache Menge des benötigten Materials durch den Mischer in ein Reservoir geführt wird und vom Reservoir nach und nach in die Einspritzeinheit der Spritzgiessmaschine abgegeben wird.

Darstellung der Erfindung

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, ein Mundstück mit einem Abbeisschutz zu schaffen, welches die Qualitätsanforderungen für den Baby- und Kleinkindbereich erfüllt und deren Herstellung rationell und kostengünstig ist.

Diese Aufgabe lösen ein Mundstück mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Mundstücks mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13.

Das erfindungsgemässe Mundstück mit einem Abbeissschutz weist ein elastomeres Grundmaterial aus mindestens einer ersten Komponente auf, wobei der Abbeissschutz durch eine im Grundmaterial eingebettete Verstärkungskomponente gebildet ist, welche aus der gleichen Stoff- oder Materialgruppe wie die erste Komponente stammt.

Unter Stoff- oder Materialgruppe werden hier beispielsweise Elastomere oder Thermoplaste verstanden.

Unter Komponente wird hier ein Material verstanden, welches aus einer der obigen Stoff- oder Materialgruppe stammt.

Da die Verstärkung aus demselben Material wie eine der Komponenten, insbesondere eine der Hauptkomponenten des Grundmaterials, besteht, werden keine bedenklichen Zusatzstoffe eingebracht. Zudem ist für das Einbringen der Verstärkungskomponente kein separater Verfahrensschritt notwendig, so dass sich das Mundstück einfach, kostengünstig und zeitsparend herstellen lässt. Zur Herstellung eignen sich insbesondere Spritzgussverfahren, insbesondere einstufige Spritzgussverfahren, Kompressionspressverfahren und Transferpressverfahren.

Vorzugsweise wird die Verstärkungskomponente durch Fasern gebildet, welche insbesondere richtungsorientiert im Grundmaterial angeordnet sind, wobei sie vorzugsweise so ausgerichtet sind, dass sie das Mundstück in bevorzugten Reissrichtungen verstärken.

Gute Resultate werden mit makroskopischen Fasern erzielt, welche vorzugsweise eine Länge von 2 bis 3 mm aufweisen. Vorzugsweise beträgt das Verhältnis der Breite der

Fasern zu ihrer Länge 1:4 bis 1:5.

Anstelle der Fasern oder zusätzlich zu diesen lassen sich auch plättchenförmige Teilchen verwenden. Diese können eine beliebige Form aufweisen. Vorzügsweise sind sie jedoch quadratisch.

In einer Ausführungsform ist das gesamte Mundstück mit der Verstärkungskomponente

versehen. Dadurch lässt sich das Mundstück einfach und insbesondere in einem einzigen Fertigungsschritt fertigen.

In einer weiteren Ausführungsform weist das Mundstück mindestens eine erste Zone auf, welche mit der Verstärkungskomponente versehen ist, und mindestens eine zweite Zone, welche verstärkungskomponentenlos ist. Diese mindestens eine erste Zone liegt insbesondere in bevorzugten Reisszonen bzw. Durchbeisszonen des Mundstücks. Dadurch lässt sich der Materialbedarf der Verstärkungskomponente optimieren und zudem wird erreicht, dass die übrigen Zonen äusserst flexibel und weich ausgestaltet werden können.

Vorzugsweise ist das Grundmaterial ein Mehrkomponentenmaterial, wobei die erste Komponente eine Hauptkomponente ist. Vorzugsweise ist diese erste Komponente Silikon, insbesondere Flüssigsilikon oder Festsilikonkautschuk.

Die erste Komponente weist vorzugsweise eine Härte von 15 bis 50 Shore A, insbesondere 20 Shore A, auf. Die Verstärkungskomponente weist eine Härte von 50 bis 90 Shore A, insbesondere 70 Shore A, auf.

Das Mundstück ist vorzugsweise ein Saug- und Kauartikel für Babys und Kleinkinder oder ein Bestandteil davon. Es ist insbesondere ein Flaschensauger, ein Schnuller, eine Trinktülle, ein Beissring oder ein anderer Kaugegenstand. Es kann aber auch ein Mundstück eines Narkosegeräts oder Beatmungsgeräts oder ein Mundstück eines Atmungsgeräts, beispielsweise eines Tauchgeräts, sein.

Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung eines Mundstücks mit einem elasto- meren Grundmaterial und einem Abbeissschutz, umfasst die Schritte:

- Verwendung einer ersten Komponente zur Bildung des elastomeren Grundmaterials,

- Verwendung einer Verstärkungskomponente zur Einbettung in das Grundmaterial, wobei die Verstärkungskomponente aus derselben Stoff- oder Materialgruppe wie die erste Komponente stammt,

- Mischen der ersten Komponente und der Verstärkungskomponente und

- Zufuhren der ersten Komponente und der Verstärkungskomponente in ein Formgebungswerkzeug zwecks Formen des Mundstücks.

Dabei können die erste Komponente und die Verstärkungskomponente vor oder wäh- rend dem Zuführen in das Formgebungswerkzeug gemischt werden.

Vorzugsweise wird die Verstärkungskomponente beim Mischen oder in der Mischung mindestens teilweise ausgerichtet. Im Formgebungswerkzeug wird die Verstärkungskomponente annähernd vollständig ausgerichtet.

Zur Herstellung des Grundmaterials kann mindestens eine weitere Komponente verwendet werden.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Varianten des Verfahrens gehen aus den abhängigen Patentansprüchen hervor.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Im folgenden wird der Erfindungsgegenstand anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen, welche in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind, erläutert. Es zeigen:

Figur 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemässes Mundstück, hier ein

Flaschensauger;

Figur 2 eine schematische Darstellung einer Spritzgiessanlage zur Herstellung des erfindungsgemässen Mundstücks gemäss einer ersten Variante des

Verfahrens;

Figur 3 eine schematische Darstellung einer Spritzgiessanlage zur Herstellung des erfindungsgemässen Mundstücks gemäss einer zweiten Variante des Verfahrens;

Figur 4 eine schematische Darstellung einer Spritzgiessanlage zur Herstellung des erfindungsgemässen Mundstücks gemäss einer dritten Variante des Verfahrens;

Figuren 5a bis 5c eine schematische Darstellung einer Kompressionspressanlage zur Herstellung des erfindungsgemässen Mundstücks gemäss einer vierten Variante des Verfahrens in einem ersten bis dritten Verfahrensschritt;

Figuren 6a bis 6c eine schematische Darstellung einer Kompressionspressanlage zur Herstellung des erfindungsgemässen Mundstücks gemäss einer fünften Variante des Verfahrens in einem ersten bis dritten Verfahrens- schritt und

Figur 7 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemässen Flaschensauger in einer zweiten Ausführungsform.

Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Wege zur Ausführung der Erfindung

In Figur 1 ist stellvertretend für alle weiteren oben beschriebenen Mundstücke ein Flaschensauger 7 dargestellt. Er weist eine übliche Form auf. Diese besteht aus einem im wesentlichen stumpfkegelförmigen hohlen Grundkörper 71 mit einem unten angrenzenden umlaufenden Flansch 70 und einem am anderen oberen Ende des Grundkörpers 71 anschliessenden verjüngten Hals 72, welcher an seinem freien Ende mindestens eine Säugöffnung 73 aufweist.

Das Mundstück 7 ist aus einem elastomeren Grundmaterial 100 gefertigt, in welchem eine Verstärkungskomponente 20 eingebettet ist. Vorzugsweise besteht die Verstärkungskomponente 20 aus Fasern, welche richtungsorientiert ausgerichtet sind. Wie in der Figur 1 erkennbar ist, verlaufen sie vorzugsweise annähernd parallel zur Mantel- Oberfläche des Mundstücks bzw. zur Falllinie des Nippels und bilden so einen Durch- beissschutz gegen ein Durchbeissen der Mundstückwandung. Anstelle der Fasern oder zusätzlich zu diesen lassen sich auch Plättchen verwenden. Diese können rund, oval, rechteckig oder dreieckig sein oder eine beliebige Form aufweisen. Die Plättchen können alle dieselbe Grosse und Form aufweisen oder in Grosse und Form variieren. Vor- zugsweise sind die Plättchen quadratisch.

In einer anderen, in Figur 7 dargestellten Ausführungsform weist das Mundstück mindestens eine erste Zone auf, welche mit den Verstärkungsfasern verstärkt ist, und mindestens eine zweite Zone, welche verstärkungskomponentenfrei ist. Die verstärkte Zone ist vorzugsweise der Hals 72 des Mundstücks 7 und zumindest der übergangsbereich vom Hals 72 zum Grundkörper 71. Der Flansch 70 ist nicht verstärkt. Somit befindet sich die Verstärkung mindestens im „beisskritischen" Bereich des Mundstücks.

Das Grundmaterial 100 besteht aus mindestens einer Komponente. Vorzugsweise be- steht sie jedoch aus zwei oder mehr Komponenten, insbesondere um bei der Herstellung die Vernetzungsgeschwindigkeit zu erhöhen und die Alterungsbeständigkeit zu verbessern. Als Grundmaterial eignen sich die bekannten Elastomere, insbesondere Silikon, vorzugsweise Flüssigsilikon oder Festsilikonkautschuk, Latex, Festgummimischungen oder thermoplastische Elastomere. Es wird ferner auf die im oben zitierten Stand der Technik beschriebenen elastomeren Materialien verwiesen, welche, sofern für derartige

Mundstücke zulässig, ebenfalls verwendet werden können. Das Grundmaterial weist vorzugsweise eine Härte von 15 bis 50 Shore A, vorzugsweise 20 Shore A, auf.

Die mindestens eine Verstärkungskomponente stammt aus derselben Material- oder Stoffgruppe wie die oben genannte erste Komponente des Grundmaterials. Sie ist vorzugsweise ausrichtbar. Beispielsweise besteht sie aus länglichen Elementen, wie beispielsweise Fasern. Wird beispielsweise als Grundmaterial somit Silikon oder ein ande-

res thermoplastisches Elastomer verwendet, ist auch die Verstärkungskomponente Silikon.

Vorzugsweise besteht die Verstärkungskomponente aus Kurzfasern mit einer Länge zwischen 2 bis 3 mm. Das Verhältnis ihrer Breite zu ihrer Länge ist vorzugsweise 1 :4 bis 1:5. Die Verstärkungskomponente weist vorzugsweise eine Härte von 50 bis 90 Sho- re A, insbesondere 70 Shore A, auf.

Derartige Mundstücke lassen sich auf verschiedene Art und Weise herstellen, insbeson- dere Spritzgiessverfahren, Kompressionspressverfahren und Transferpressverfahren sind möglich. Es werden im wesentlichen die bekannten, insbesondere die im oben erwähnten Stand der Technik beschriebenen Ein- und Mehrkomponentenverfahren verwendet, indem je nach Bedarf geeignete Zusatzstoffe beigemischt werden.

In Figur 2 lässt sich eine erste Variante eines Herstellungsverfahrens anhand einer schematisch dargestellten Spritzgiessanlage beschreiben. In einer ersten Dosiereinheit 1 befindet sich die erste Komponente 10, welche vorzugsweise eine Hauptkomponente des resultierenden Grundmaterials 100 bildet. Eine zweite Dosiereinheit 1' weist eine zweite Komponente 10' auf. Diese zwei Komponenten 10, 10' werden über je eine separate Leitung, hier Komponentenleitung 11, 11' genannt, einer Mischkammer 3 zugeführt. In mindestens einer weiteren Dosiereinheit 2 befindet sich mindestens eine Verstärkungskomponente 20. Diese wird über eine weitere Leitung, hier Verstärkungskomponentenleitung 21 genannt, der Mischkammer 3 zugeführt.

Die Mischkammer 3 ist ein Ventilblock, in welchem das Verhältnis der einzelnen zugeführten Komponenten zueinander gesteuert wird. In einer weiteren Leitung, hier erste Mischleitung 31 genannt, werden die einzelnen Komponenten im gewünschten Verhältnis einem statischen Mischer 4 zugeführt. Der statische Mischer 4 enthält mechanische Vermischungselemente wie beispielsweise Rührer und Schnecken. Hier werden die ein- zelnen Komponenten vollständig miteinander durchmischt, bevor sie gemeinsam über eine zweite Mischleitung 41 der Spritzgiessmaschine 5 zugeführt werden.

Die Spritzgiessmaschine 5 weist die üblichen Bereiche bzw. Elemente wie Kolben 50, Angusskanal 51, Schnecke 52, thermische Elemente 53 und eine Spritzgussform 54 auf. Hier wird das Mundstück vorzugsweise in einem einstufigen Spritzgussverfahren gefertigt.

In Figur 3 ist eine zweite Variante des Herstellungsverfahrens dargestellt. Auch hier wird ein Spritzgiessverfahren angewandt. Gleiche Teile sind deshalb mit gleichen Bezugszeichen versehen. Hier werden die mindestens eine erste und die mindestens eine zweite Komponente 10, 10' jedoch zuerst über die Mischkammer 3 und den statischen Mischer 4 vermischt und die Verstärkungskomponente 20 erst nachträglich dieser Mischung zugeführt. Gemeinsam gelangen sie anschliessend wieder in die Spritzgiessmaschine 5.

In der Variante gemäss Figur 4, welche ebenfalls ein Spritzgiessverfahren zeigt, werden nur die erste Komponente 10 und die Verstärkungskomponente 20 miteinander vermischt bzw. in der zweiten Dosiereinheit 2 befindet sich nicht nur die Verstärkungskomponente 20 sondern auch noch eine Komponente des Grundmaterials. Ist dies die erste Komponente, so ist in der anderen Dosiereinheit, welche in der Figur mit 1 bezeichnet ist, eine andere oder die gleiche Komponente vorhanden.

In all diesen Varianten findet bereits beim Mischen der Verstärkungskomponente 20 und der ersten Komponente 10 eine Teil- oder Vorausrichtung der Verstärkungskomponente 20 statt. Eine weitere bzw. die endgültige Ausrichtung erfolgt beim Einspritzen in die Spritzgussform bzw. während des Spritzgiessens.

Werden nur einzelne Teilbereiche des Mundstücks verstärkt, so erfolgt dies, indem der Rohling bereits Zonen mit weniger oder keinen Fasern aufweist.

In den Figuren 5a bis 5c ist eine Kompressionspressform 6 dargestellt. Hier wird zur Herstellung des Mundstücks 7 ein Rohling T verwendet, welcher vorgängig extrudiert wurde. Dieser Rohling 7' besteht bereits aus dem Grundmaterial mit der mindestens einen ersten Komponente 10 und der mindestens einen Verstärkungskomponente 20.

Durch das Extrudieren wurde die Verstärkungskomponente 20 im Rohling bereits mindestens teilweise ausgerichtet.

Der Rohling 7' weist je nach gewünschter Endform des Mundstücks 7 eine geeignete Form auf. Hier ist er ein Hohlzylinderabschnitt. Er kann aber auch kegelförmig sein oder eine andere Form aufweisen. Dieser Rohling wird auf die gewünschte Länge gekürzt. Der so abgelängte Rohling ist in der Figur 5a mit dem Bezugszeichen 7" bezeichnet. Der abgelängte Rohling 7" wird nun zwischen zwei Werkzeugplatten 60, 61 der Kompressionspressform 6 gelegt, welche gemeinsam einen inneren Hohlraum in der gewünschten Form des Mundstücks 7 bilden. Die zwei oder mehr Backen 60, 61 werden zusammengepresst, wie dies in Figur 5b dargestellt ist. Durch den Druck auf den Rohling 7" wird dieser einerseits in die gewünschte Form gepresst und andererseits wird durch die Materialverschiebung und den äusseren Druck die Verstärkungskomponente ausgerichtet. Wie in Figur 5 c dargestellt ist, kann anschliessend das Mundstück 7 zwischen den Backen 60, 61 entnommen werden.

In der Variante gemäss den Figuren 6a bis 6c wird anstelle eines hohlzylinderförmigen Rohlings T ein vorgeformter Rohling 7'" verwendet. Dieser lässt sich beispielsweise durch Extrusionsverfahren fertigen. Auch hier sind die erste Komponente und die Ver- Stärkungskomponente sowie allfällige weitere Komponenten bereits miteinander vermischt. Zudem ist auch hier die Verstärkungskomponente vorzugsweise mindestens teilweise ausgerichtet. Des weiteren folgen die bereits anhand der Figuren 5a bis 5c beschriebenen Verfahrensschritte, welche somit nicht mehr detailliert wieder gegeben werden.

Im folgenden werden drei Beispiele angegeben:

Beispiel 1: Silikonsauger Härte Shore A 37 / 60

Eine 2-Komponentenmischung Flüssigsilikonkautschuk (Elastosil LR 3043, Härte Sho- re A 37, Wacker-Chemie GmbH) wird mit ausvulkanisierten Silikonkautschukfasern (Elastosil LR 3043, Härte Shore A 60, Wacker-Chemie GmbH) homogen vermischt.

Aus dieser Mischung werden im Kompressionspressverfahren bei einer Werkzeugtemperatur von 165°C erfindungsgemäss Sauger hergestellt.

Beispiel 2: Silikonsauger Härte Shore A 20 / 70 Eine 2-Komponentenmischung Flüssigsilikonkautschuk (Med-4970, Härte Shore A 20, NuSiI Technology - Europe) wird mit ausvulkanisiertem Silikonkautschuk (Med-4920, Härte Shore A 70, NuSiI Technology - Europe) homogen vermischt.

Aus dieser Mischung werden im Kompressionspressverfahren bei einer Werkzeugtem- peratur von 165 °C erfindungsgemäss Sauger hergestellt.

Beispiel 3: Silikonsauger Härte Shore A 40 / 70

Eine 2-Komponentenmischung-HTV-Silikonmischung (Elastosil R plus 4000, Härte Shore A 40, Wacker-Chemie GmbH) wird mit einem Vernetzungskatalysator (PT 2) und mit ausvulkanisierten Silikonkautschukfasern (Med-4920, Härte Shore A 70, NuSiI Techno logy-Europe) homogen auf einem Mischwalzwerk vermischt.

Aus dieser Mischung werden im Extrusionsverfahren Rohlinge gefertigt, die in Form eines zylindrischen Rohres im Kompressionsverfahren bei einer Werkzeugtemperatur von 165°C erfindungsgemäss zu Saugern weiter verarbeitet werden.

Das erfϊndungsgemässe Mundstück und das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung eines Mundstücks ermöglichen auf einfache Art und Weise einen Durchbeiss- schütz, ohne dass das Herstellungsverfahren stark verteuert bzw. die Materialwahl stark eingeschränkt wird.

Bezugszeichenliste

1 Dosiereinheit der ersten Komponente

10 erste Komponente

11 erste Komponentenleitung r Dosiereinheit der zweiten Komponente

10' zweite Komponente

11' zweite Komponentenleitung

100 elastomeres Grundmaterial

2 Dosiereinheit der Verstärkungskompon

20 Verstärkungskomponente

21 Verstärkungskomponentenleitung

3 Mischkammer

31 erste Mischleitung

4 Statischer Mischer

41 zweite Mischleitung

5 Spritzgiessmaschine

50 Kolben

51 Angusskanal

52 Schnecke

53 thermische Elemente

54 Spritzgussform

6 Kompressionspressform

60 erste Werkzeugplatte

61 zweite Werkzeugplatte

7 Mundstück

T extrudierter Rohling

7" abgelängter Rohling

7'" vorgeformter Rohling

70 Flansch

71 Grundkörper

72 Hals

73 Saugöffnung