DE10040732A1 - Geschlitzter Kolben - Google Patents
Geschlitzter KolbenInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Behältnis mit einem in diesem verschiebbar gelagerten Kolben, umfassend einen Kolbenkörper mit einer flachen Stirnfläche, wobei an den Kolbenkörper mindestens zwei umlaufende Dichtlippen angeformt sind, die jeweils an mindestens einer Stelle nutenförmige Einschnitte aufweisen, die sobald der Kolben in das Behältnis eingebracht ist, einen Gasaustausch des Behältnisinneren mit der äußeren Atmosphäre ermöglichen und die Verwendung des Behältnisses und des Kolbens zum Lagern und Ausbringen insbesondere von Dentalmaterialien.
Description
Die Erfindung betrifft einen geschlitzten Kolben, ein diesen enthaltendes
Behältnis und dessen Verwendung zum Verschließen von Dentalmaterial
enthaltenden Behältnissen und zum Ausbringen des Dentalmaterials aus
diesen Behältnissen.
Aus US-5,129,825 ist eine Kapsel zur Lagerung von Dentalmaterial bekannt,
in der ein Kolben verschiebbar angeordnet ist. Zur Stabilisierung der Kapsel
beim Ausbringen von hochviskosem Dentalmaterial ist diese mit Außen
rippen verstärkt. Der Innenraum der Kapsel wird auf einer Seite durch den
Kolben abgedichtet.
Kolben zum Abdichten und Ausbringen von Dentalmaterial aus Kapseln
werden auch in der US-5,083,921 beschrieben. Es wird ausgeführt, dass der
Kolben ein weitgehend restloses Ausbringen des Dentalmaterials sicher
stellen soll, wobei das Eindringen von Luft vermieden werden soll.
US-5,322,440 beschreibt ein Behältnis zum Lagern und Ausbringen von
Dentalmaterial, mit einem in dem Behältnis verschiebbar angeordneten
Kolben. An den Kolben ist eine elastische Dichtlippe angeformt, die
gleichsam einem Wischerblatt sicherstellen soll, dass beim Vorwärts
bewegen des Kolbens sämtliches Dentalmaterial ausgebracht wird.
All diesen Druckschriften ist gemeinsam, Mittel bereitzustellen, die es
ermöglichen, die in den Behältnissen verpackten Massen weitgehend restlos
auszubringen.
Im Gegensatz dazu betrifft die DE-C1-39 15 268 einen Verschlussstopfen mit
Dichtlippen für die Öffnung eines an einem bewegbaren Gehäuses gelager
ten Flüssigkeitsbehälters. Die Dichtlippen weisen wechselseitig um 180° auf
dem Umfang versetzt nutenförmige Einschnitte auf. Der Verschlussstopfen
verhindert einerseits, dass Flüssigkeit aus dem Behältnis austreten kann,
ermöglicht aber andererseits das ungehinderte Einströmen von Luft in das
Behälterinnere.
Aufgrund seiner Ausgestaltung als Verschlussstopfen mit einem
deckelartigen oberen Abschlussteil eignet sich dieser Stopfen nicht zum
Ausbringen von der in dem Behältnis gelagerten Flüssigkeit.
Schließlich wurde in der US-5,624,260 gefunden, dass wasserhaltige,
pastöse Dentalmaterialien in Behältnissen gelagert werden sollen, deren
Material eine hinreichend hohe Sauerstoffdurchlässigkeit und eine geringe
Wasserdampfdurchlässigkeit aufweisen. Es wird hervorgehoben, dass
insbesondere der Dichtungsring, der an dem Kolben angebracht werden
kann, diese Vorgaben zu erfüllen hat.
Die in der Schrift genannten Parameter stellen sicher, dass das gelagerte
Dentalmaterial weder austrocknet, noch vorzeitig polymerisiert, da bei
Inkontaktbringen von radikalisch härtbaren Dentalmaterialien mit Luftsauer
stoff eine beginnende Polymerisation an der Oberfläche des Materials durch
den Luftsauerstoff inhibiert wird.
Die genannten Parameter für die Sauerstoff- und die Wasserdampf
durchlässigkeit engen allerdings die zur Verfügung stehenden Materialien zur
Herstellung von Kolben zur Lagerung und zum Ausbringen von
Dentalmaterial aus patronenförmigen Behältnissen ein.
Folglich ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kolben
bereitzustellen, der einerseits das Ausbringen insbesondere von Dental
material aus Behältnissen ermöglicht und andererseits sicherstellt, dass sich
die Eigenschaften des gelagerten Materials während des Lagervorgangs
nicht verändern.
Diese Aufgabe wird durch die Bereitstellung eines Kolbens und eines diesen
Kolben enthaltenden Behältnisses und dessen Verwendung zur Lagerung
und zum Ausbringen insbesondere von Dentalmaterial gelöst, wie es in den
Ansprüchen beschrieben ist.
Die Erfindung weist dabei folgende Vorteile auf:
Das Vorhandensein der Dichtlippen am Kolben führt durch die reduzierte Berührungsfläche zwischen Kolben und Innenwand des Behältnisses zu einer Minimierung der beim Ausbringvorgang aufzuwendenden Kraft.
Das Vorhandensein der Dichtlippen am Kolben führt durch die reduzierte Berührungsfläche zwischen Kolben und Innenwand des Behältnisses zu einer Minimierung der beim Ausbringvorgang aufzuwendenden Kraft.
Die in die Dichtlippen eingebrachten nutenförmigen Einschnitte ermöglichen
einerseits durch den verbesserten Gasaustausch mit der umgebenden
Atmosphäre eine Stabilisierung der Paste und erleichtern andererseits durch
Entlüftung das Einbringen des Kolbens nach Befüllen des Behältnisses.
Überraschenderweise dringt trotz der nutenförmigen Einschnitte in die
Dichtlippen beim Ausbringvorgang keine Masse über die Stirnfläche des
Kolbens aus, obwohl der Kolben in diesem Bereich über keine zusätzlichen
Dichtungsmittel verfügt.
Die Anformung von mindestens zwei Dichtlippen an den Kolben verhindert
zudem ein Verkanten des Kolbens beim Ausbringvorgang.
Die flache Stirnfläche stellt eine gleichmäßige Kraftübertragung eines an
einer Ausbringvorrichtung angebrachten Stempels beim Ausbringvorgang auf
den Kolben sicher.
Die Begriffe umfassen und enthalten leiten eine nichtabschließende Auf
zählung von Merkmalen ein.
Unter Kolben im Sinne der vorliegenden Erfindung ist jede Form zu
verstehen, die in ein Behältnis verschiebbar eingebracht werden kann und
geeignet ist, durch Verschieben, Material, das sich in dem Behältnis befindet,
über eine Öffnung aus dem Behältnis auszubringen.
Der Begriff Kolben impliziert in diesem Zusammenhang einen hinreichend
dichten Randschluss zwischen äußerer Oberfläche des Kolbens und der
Innenwand des Behältnisses, zumindest in dem Bereich, in dem der Kolben
verschiebbar ist.
Dieser Randschluss wird im vorliegenden Fall überwiegend durch das
Vorhandensein von Dichtlippen erreicht, die beispielsweise an den Kolben
körper angeformt sind.
Der Kolben kann grundsätzlich jede beliebige Form aufweisen, ist aber
vorzugsweise zylinderförmig oder fassförmig ausgebildet. Möglich ist auch
eine Form mit einem zylinderförmigen Grundkörper, an den ein Kegelstumpf
angeformt ist.
Unter den Begriff fassförmig fallen alle geometrischen Formen, deren Front-
und Endbereich einen kleineren Kreisquerschnitt aufweisen als der Mittel
bereich, wobei die Querschnittsänderung kontinuierlich oder stufenförmig er
folgen kann. Umfasst sind somit auch Formen, die durch Anfügen zweier
Kegelstümpfe an einen Zylinder erhalten werden. Die zwei angeformten
Kegelstümpfe müssen dabei nicht notwendigerweise gleiche Abmessungen
aufweisen.
Der Neigungswinkel der gegebenenfalls angeformten Kegelstümpfe liegt
üblicherweise im Bereich von 70 bis 88°, vorzugsweise im Bereich von 80 bis
etwa 85°. Die Höhe dieser Kegelstümpfe liegt üblicherweise im Bereich von
0,3 bis 2,0 mm, vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 1,5 mm.
Hinreichend dichter Randschluss bedeutet dabei, dass sichergestellt ist, dass
das im Behältnis gelagerte Material bei der Vorwärtsbewegung des Kolbens
während des Ausbringvorgangs nicht entgegen der Vorwärtsbewegung über
die Stirnfläche des Kolbens austritt.
Unter flacher Stirnfläche des Kolbens ist die Fläche zu verstehen, auf die
üblicherweise mit Hilfe eines Stempels Druck ausgeübt wird, der den Kolben
im Behältnis vorwärts bewegt. Diese Fläche entspricht üblicherweise im
wesentlichen der Innenquerschnittsfläche des Behältnisses an der Stelle, in
die der Kolben in das Behältnis eingeführt wird. Die Stirnfläche ist im
wesentlichen rechtwinklig zur Innenwand des Behältnisses orientiert.
Der Begriff Behältnis umfasst jede geometrische Form mit einem Innen
volumen, wobei das Innenvolumen überwiegend eine Form aufweist, in die
ein Kolben verschiebbar eingebracht werden kann. Vorzugsweise ist das
Innenvolumen zylinderförmig ausgebildet.
Die Behältnisse verfügen über eine vordere und eine hintere Öffnung, wobei
das Verhältnis von Durchmesser der vorderen Öffnung zur hinteren Öffnung
vorzugsweise im Bereich von 1 : 10 bis 1 : 2 liegt, besonders bevorzugt im
Bereich von 1 : 8 bis 1 : 5. Die vordere Öffnung weist üblicherweise eine
rüsselartige Form mit einem vorzugsweise konstanten Innendurchmesser
auf.
Die vordere Öffnung des Behältnisses ist gegebenenfalls mit einer Kappe
oder einem Verdrängungsstopfen versehen, der eine Codierung vorzugs
weise eine Farbe aufweist. Als günstig hat es sich erwiesen, diesen Bereich
in der Farbe einzufärben, die die auszubringende Masse aufweist.
Im Dentalbereich werden derartige Behältnisse üblicherweise als Compules
bezeichnet und weisen ein Volumen im Bereich von 0,1 bis 2 cm3,
vorzugsweise im Bereich von 0,2 bis 1,5 cm3 auf.
Unter Dichtlippen sind Anformungen an den oder Ausbuchtungen am Kolben
zu verstehen, die einen hinreichend dichten Randschluss zwischen Kolben
und Innenwand des Behältnisses sicherstellen sollen.
Bevorzugt ist eine Querschnittsform der Dichtlippen, die eine minimale
Kontaktfläche zwischen Dichtlippe und Innenfläche des Behältnisses sicher
stellt. Als günstig haben sich hierbei keilförmige Querschnittsformen erwie
sen, die in eine schmale Plateaufläche münden, wobei das keilförmige
Zulaufen auf die Plateaufläche von beiden Seiten der Dichtlippe,
vorzugsweise aber nur von einer Seite her erfolgt.
Die keilförmigen Bereiche weisen üblicherweise eine Steigung im Bereich
von 20 bis 50°, vorzugsweise im Bereich von etwa 30 bis 40° auf.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die der Frontfläche nächstliegende Dicht
lippe im Querschnitt zunächst senkrecht ansteigt, sich über eine
Plateaufläche erstreckt und dann keilförmig abfällt.
Folgende Möglichkeiten zur Anformung der Dichtlippen sind möglich:
Die Dichtlippen können nach Fertigung des zentralen Kolbenkörpers beispielsweise durch Aufkleben oder Aufschrumpfen angeformt werden.
Die Dichtlippen können nach Fertigung des zentralen Kolbenkörpers beispielsweise durch Aufkleben oder Aufschrumpfen angeformt werden.
Vorzugsweise werden die Dichtlippen bei der Fertigung des Kolbens, insbe
sondere durch Spritzgießen, durch Ausnehmungen in der Spritzgießform an
den zentralen Kolbenkörper angeformt.
Möglich ist aber auch die nachträgliche Bearbeitung des Kolbens durch
spanabhebende Verfahren, wie Fräsen oder Hobeln, wobei durch Material
abtragung die Dichtlippen herausgearbeitet werden.
Die Dichtlippen sind vorzugsweise aus einem flexiblen Material gefertigt, das
die Anpassung an Unebenheiten der Innenfläche des Behältnisses erleich
tert.
Üblicherweise ist dabei der Außendurchmesser des Kolbens gemessen im
Bereich der Dichtlippen etwas größer als der Innendurchmesser des Behält
nisses, um ein gleichmäßig enges Anliegen der Berührungsflächen zu
gewährleisten.
Der Begriff nutenförmige Einschnitte umfasst alle Unterbrechungen in der
Dichtlippe, die einen dichten Randschluss zwischen Dichtlippe und Innen
wand des Behältnisses in diesem Bereich verhindern. Hierbei kann es sich
um Einkerbungen, Einbuchtungen oder Ausnehmungen handeln.
Unter pastösen Massen sind beispielsweise Materialien zu verstehen, deren
Viskosität so beschaffen ist, dass zum Ausbringen der Masse aus einem mit
dieser Masse zur Hälfte gefüllten Edelstahlröhrchen (Länge 20 mm, Durch
messer 2 mm) auf einen massiven Kolben eine gemittelte Kraft im Bereich
von 20 bis 300 N, vorzugsweise 50 bis 150 N ausgeübt werden muss.
Solche Massen sind hinreichend standfest, so dass sie unter ihrer eigenen
Schwerkraft auf einer Oberfläche nicht zerfließen. Erst durch Einwirkung von
äußerem Druck lassen sich diese Massen plastisch verformen und durch
eine Öffnung pressen.
Beispiele für solche Massen im Dentalbereich sind insbesondere dentale
Füllungsmaterialien, wie Composite, Compomere und pastöse Glasionomer
zemente.
Vorzugsweise werden in den erfindungsgemäßen Behältnissen Massen
gelagert, die weitgehend wasserfrei sind und/oder unter Normalbedingungen
nur schwerflüchtige Bestandteile enthalten.
Der Begriff pastöse Massen umfasst alle härtbaren Materialien auf Acrylat-
und/oder Epoxidbasis.
Das Verhältnis von Länge des Kolbens zum über die Kolbenlänge
gemittelten Durchmesser liegt üblicherweise im Bereich von 1 : 1 bis 2 : 1,
vorzugsweise im Bereich von 1,5 : 1 bis 1,7 : 1. Der Kolben weist
üblicherweise eine Gesamtlänge im Bereich von 3 bis 15 mm, vorzugsweise
5 bis 10 mm auf.
Der Abstand der mindestens zwei Dichtlippen voneinander liegt üblicher
weise im Bereich von 1 bis 7 mm, vorzugsweise im Bereich von 2 bis 5 mm.
Gegebenenfalls kann der Kolben auch drei, vier oder fünf Dichtlippen
aufweisen. Die Dichtlippen sind vorzugsweise gleichmäßig über die Länge
des Kolbens verteilt angeordnet.
Als günstig hat es sich erwiesen, wenn der Kolbenkörper fassförmig
ausgebildet ist. Dies erleichtert das Einbringen des Kolbens in das Behältnis.
Die aufzubringenden Ausbringkraft, d. h. die Kraft, die aufgewandt werden
muss, um die pastöse Masse aus dem Behältnis auszubringen, ist
insbesondere von folgenden Faktoren abhängig:
Viskosität der auszubringenden Masse, Volumenmenge der auszu bringenden Masse, Querschnitt der vorderen Öffnung des Behältnisses, Innendurchmesser des Behältnisses im Bereich des verschiebbaren Kolbens und Krümmungsradius bzw. Geometrie beim Übergang vom zylinderförmigen Innenbereich des Behältnisses zur vorderen Auslassöffnung.
Viskosität der auszubringenden Masse, Volumenmenge der auszu bringenden Masse, Querschnitt der vorderen Öffnung des Behältnisses, Innendurchmesser des Behältnisses im Bereich des verschiebbaren Kolbens und Krümmungsradius bzw. Geometrie beim Übergang vom zylinderförmigen Innenbereich des Behältnisses zur vorderen Auslassöffnung.
Mit der Anzahl der in den Dichtlippen vorhandenen nutenförmigen
Einschnitten verbessert sich der Gasaustausch des Behältnis-Innenraums
mit der äußeren Atmosphäre. Dichtlippen mit jeweils zwei, drei oder vier
nutenförmigen Einschnitten haben sich als besonders günstig erwiesen,
wenn einerseits ein hinreichender Gasaustausch sichergestellt werden soll,
andererseits der Kolben das Behältnis zur hinteren Öffnung hin noch
ausreichend abdichten soll. Gegebenenfalls können aber auch mehr als vier
nutenförmige Einschnitte in der Dichtlippe vorhanden sein.
Die Gefahr des Austretens von auszubringender Masse über die Stirnfläche
des Kolbens während des Ausbringvorgangs kann zusätzlich vermindert
werden, wenn die nutenförmigen Einschnitte der einen Dichtlippe um 180°
versetzt zu den nutenförmigen Einschnitten der anderen Dichtlippe
angeordnet sind.
Eine Anpassung der Gestalt der Frontfläche des Kolbens an die Stirnfläche
des Innenraums des Behältnisses ermöglicht ein weitgehend vollständiges
Ausbringen der Masse. Konus-, stufen- oder eiförmige Frontflächen haben
sich hierbei als günstig erwiesen.
Falls eine weitgehend optimale Kraftübertragung vom Stempel, der auf die
Stirnfläche des Kolbens drückt, auf die im Behältnis enthaltende Masse ge
währleistet werden soll, ist es günstig, wenn die Frontfläche des Kolbens
weitgehend flach ausgebildet ist und die Querschnittsfläche im wesentlichen
dem Innendurchmesser des Behältnisses an seiner Eintrittsöffnung
entspricht.
Der Kolben und das Behältnis sind vorzugsweise aus spritzgießfähigen
Materialien, wie PE, PP, POM, PA, PET, PBT, PTFE bzw. fluorhaltige
Polyolefine oder Mischungen dieser Polymere gefertigt.
Das Material ist vorzugsweise der im Behältnis zu lagernden Masse bzw. der
darin enthaltenden Monomere angepasst. Unpolare Polyolefine werden
verwendet, wenn die Diffusion von polaren Monomeren aus der zu lagernden
Masse in das Behältnis oder den Kolben bzw. durch das Behältnis hindurch
behindern werden soll. Polare Polyolefine finden vorzugsweise Verwendung
zur Lagerung von Massen, die unpolare flüchtige Bestandteile enthalten.
Vorteilhaft kann es auch sein, den Kolben mit die Gleiteigenschaften
verbessernden Substanzen, wie fluorierten Polyolefinen, zu beschichten oder
den Kolben und/oder das Behältnis aus diesen Materialien zu fertigen.
Die Stirnfläche des Kolbens kann auch farblich markiert werden, um die
Identifizierung der sich im Behältnis befindlichen Masse zu erleichtern
Das erfindungsgemäße Behältnis wird nach Befüllen mit der zu lagernden
und auszubringenden pastösen Masse zum Gebrauch vorzugsweise in eine
pistolenartige Ausbringvorrichtung eingelegt (beispielsweise Fig. 1 von US-
5,083,921). Während des Ausbringens wird dabei über einen Stempel der
Ausbringvorrichtung Kraft auf die Kolbenstirnfläche übertragen, was zu einer
Vorwärtsbewegung des Kolbens im Behältnisinnenraum und einer
Verdrängung der pastösen Masse durch die vordere Öffnung des
Behältnisses führt.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden nachstehend anhand der
Zeichnungen erläutert.
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht des Kolbens.
Fig. 2 zeigt den Kolben in Seitenansicht.
Fig. 3 zeigt ein erfindungsgemäßes Behältnis, enthaltend den Kolben.
Gemäß Fig. 1 umfasst der Kolben einen zentralen Kolbenkörper (1), eine
flache Stirnfläche (2), auf die der Stempel einer Ausbringvorrichtung auf
setzen kann, zwei Dichtlippen (3) mit jeweils zwei nutenförmigen Einschnitten
(4). Die nutenförmigen Einschnitte der einen Dichtlippe sind versetzt zu den
nutenförmigen Einschnitten der zweiten Dichtlippe angeordnet.
Fig. 2 zeigt den Kolben im Querschnitt, wobei die keilförmige Form (3a) der
Dichtlippen (3), die in eine Plateaufläche (3b) mündet, zu erkennen ist.
Angedeutet ist auch die fassförmige Ausbildung des Kolbenkörpers, der im
vorliegenden Fall aus einem vorderen und hinteren Kegelstumpf und einem
mittleren Zylinder gebildet ist.
Fig. 3 zeigt ein Beispiel für ein erfindungsgemäßes Behältnis, wie es im
Dentalbereich zur Lagerung und zum Ausbringen von Füllungsmaterialien
üblich ist. Der Kolben berührt im vorliegenden Fall nur über die beiden
Dichtlippen (3) die Innenwand (6) des Behältnisses. Da der Kolben im
Bereich der Stirnfläche über keine zusätzlichen Dichtungselemente verfügt,
ist ein ausreichender Gasaustausch zwischen Innenraum des Behältnisses
und umgebender Atmosphäre sichergestellt.
1
Kolbenkörper
2
Stirnfläche
3
Dichtlippe
3
a keilförmiger Bereich
3
b plateauförmiger Bereich
4
nutenförmiger Einschnitt
5
Frontfläche
6
Innenwand des Behältnisses
7
vordere Öffnung des Behältnisses
8
Stirnfläche des Innenraums
Claims (11)
1. Kolben, umfassend einen Kolbenkörper mit einer flachen Stirnfläche,
wobei der Kolbenkörper mindestens zwei umlaufende Dichtlippen
umfasst, die jeweils an mindestens einer Stelle nutenförmige Einschnitte
aufweisen, die sobald der Kolben in ein passendes Behältnis eingebracht
ist, einen Gasaustausch des Behältnis-Innenraums mit der äußeren
Atmosphäre ermöglichen.
2. Kolben nach Anspruch 1, wobei der Kolbenkörper fassförmig ausgebildet
ist.
3. Kolben nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Dichtlippen
jeweils zwei nutenförmige Einschnitte aufweisen.
4. Kolben nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der oder die
nutenförmigen Einschnitte der einen Dichtlippe versetzt zu dem oder den
nutenförmigen Einschnitten der anderen Dichtlippe angeordnet sind.
5. Kolben nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Frontfläche
des Kolbens mit der Stirnfläche des Innenraums des Behältnisses
weitgehend korrespondiert.
6. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Frontfläche des
Kolbens weitgehend flach ausgebildet ist und die Querschnittsfläche im
wesentlichen dem Innendurchmesser des Behältnisses entspricht.
7. Behältnis mit einem in diesem verschiebbar gelagerten Kolben,
umfassend einen Kolbenkörper mit einer flachen Stirnfläche, wobei der
Kolbenkörper mindestens zwei umlaufende Dichtlippen umfasst, die
jeweils an mindestens einer Stelle einen nutenförmigen Einschnitt
aufweisen, die sobald der Kolben in das Behältnis eingebracht ist, einen
Gasaustausch des Behältnisinneren mit der äußeren Atmosphäre
ermöglichen.
8. Behältnis nach Anspruch 7, enthaltend ein Dentalmaterial.
9. Behältnis nach Anspruch 8, wobei das Dentalmaterial gewählt ist aus
pastösen Glasionomerzementen, Compositen, Compomeren.
10. Verwendung eines Kolbens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zum
Verschließen von pastöse Massen enthaltenden Behältnissen und Aus
bringen der Massen aus diesen Behältnissen.
11. Verwendung nach Anspruch 10, wobei das Behältnis einen überwiegend
zylinderförmigen Innenraum aufweist.
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