DE1752695A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Tabletten aus einem waesserigen Brei von Fasermaterial,insbesondere Nitrocellulosefaserbrei - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Tabletten aus einem waesserigen Brei von Fasermaterial,insbesondere NitrocellulosefaserbreiInfo
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Description
Patentanwalt
8034 Unferpfaffenhofen b. MGndiM ι 7 ς ο c a c
Beschreib unr zum Patentpesuch
der ^irma UNITED SHOE MACHINERY CORPORATION in pleninp-ton,
New Jersey, und Boston, Massachusetts, Y.St .ν..Amerika
betreffend:
Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Tabletten aus
einem wSsserii^en Brei von ^asermaterial, insbesondere Nitrocellulose
faserbrei
Priorität: 13. Juli 1967 - V.St.v.Amerika
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum
Herstellen von Tabletten aus einem Brei aus pasermaterial, insbesondere
von Schießtabletten aus Nitrocellulosefaserbrei.
Tablettenpressen zur Herstellung von Tabletten aus nulverförmipen
Substanzen sind in Vielfältiger Ausführunp;sform, meistens als
Exzenterpressen" bekannt. Sie besitzen als wesentliche Teile eine im Tisch der Presse befindliche Matrize mit mindestens einem
Loch, einem oder mehreren in der Matrize pefilhrten Unterstempeln
und gleichfalls in der Matrize geführten und am StöAel der Presse
befestigten überstempeln. Das Einbringen der zu pressenden Pulversubstanz
in die Matrize geschieht mittels eines herkömmlichen
Fülltrichters, der auf dem Pressentisch ilber der Matrize lapert,
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so daß das Material von selbst In die Matrize hineinfallt. Nach
dem Einbringen des Materials in die Matrize erfolgt die Pressung
durch den Oberstempel oder Unterstempel oder durch beide rremeinsam,
und anschließend wird die gepreßte Tablette von einem der beiden Stempel aus der Matrize geschoben, nachdem der andere
Stempel aus der Matrize entfernt worden ist.
Sofern Schießtabletten aus Mitrocellulosefasern bekannt sind, werden sie entweder nur in kleinen Menrren zu Versuchszwecken in
Handpressen gepreßt, oder sie enthalten Bindemittel zum Zusammenhalten der Pasern. Die bekannten Tablettenpressen sind nicht
geeignet, Schießtabletten aus trockenen Nitrocellulosefasern zu pressen, da trockene Mitrocellulosefasern bei zu schnellem und
starkem Pressen in eine zusammenhangende pnrm zur Explosion kommen
können und weil der Nitrocellulosestaub, der bei solchen pressen
auftreten würde, für die Bedienungsperson überaus unsichere W Arbeitsbedingungen schaffen würde. Darüber hinaus ist es schwierig,
die trockene Fasermasse so zu dosieren, daß die p-epre^ten
Tabletten von stets gleichbleibendem Volumen und von einheitlicher Explosionsstärke sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Tabletten aus einem wässerigen
Brei aus Mitrocellulosefasern zu schaffen, die ein gefahrloses Tablettenpressen erlauben und die es ermöglichen, Tabletten gleichbleibenden
Volumens und gleicher Explosionsstflrke in wirtschaftlich
tragbaren Mengen herzustellen.
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Die Aufgabe wird dadurch frelöst, daß nach dem
Verfahren der Brei in eine mit Verdichtunp-smitteln versehene Pressform rereben wird, daß der ^aserpiehalt des Hreis in der
rorn durch Entziehen von flüssigkeit erhöht wird, daß der verbleibende
^aserkörper auf ein bestimmtes Volumen rebracht wird,
welches im Anschluß daran durch Pressen zu einem zusammenhaltenden Körper bestimmter Dichte ^epreßt wird, wobei weitere ^lüssi^keit A
entweicht. Der dabei verwendete Erei ist eine w^sserire Suspension
von Nitrocellulosefasern mit einem Stabilisatorzusatz.
Die Vorrichtung zum Ausführen dieses Verfahren besteht aus einer
17OrHi mit Preßrliedern und rütteln zum Einstellen des volunens
des ^aserkörpers auf eine bestimmte f^-röße vor dem Dressen, wobei
erfindunp-sfremnß die Form über eine von ihren Seitenwinden ausrehende
Leitung an eine Vakuumquelle angeschlossen ist.
Die mit den erfinclunp-sremäßen Verfahren und der Vorrichtung erzielbaren
Vorteile liefen insbesondere darin, daß Schie^tabletten
bleicher Dichte und "euerst^rke aus einem verh-'iltnJ smä'ßir ungefährlichen
iTitrocellulosefaserbrei schnei] und refahrerlos hergestellt
vjerden können, wobei auf die sonst üblichen bindemittel
zum Zusammenhalten der Tabletten verzichtet v/erden kann, nindemittel
freie Schießtabletten sind insofern vorteilhaft, als daß sie in den Abschußbereiten keine pückst^nde hinterlassen.
Eine Ausführung der Erfindung ist in der 7eichnuno· dnrreste] ] t.
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Es zeigen:
Fig. 1 einen Frontalaufriß der erfindungsgemäßen Maschine zum
Herstellen von Schießtabletten;
Fig. 2 einen Schnitt entlang Linie II-II in Fig. 1;
Fig. 3 den Oberbau der erfindungsgemflßen Maschine in vergrößerter
perspektivischer Darstellung;
Fig. 1J einen Schnitt durch die Preßform in Ladestellung;
Fig. 5 einen Schnitt durch die Preßform in der zum Einstellen des
Faserkörpervolumens vor dem Pressen nötigen Stellung einschließlich
einer Flüssigkeitsdüse zum Einstellen des Volumens;
Fig. 6 einen Längsschnitt in vergrößertem Maßstab durch die Preßform einschließlich der Preßstempel;
Fig. 7 eine mit der erfindunp-sgemäßen Maschine hergestellte
Tablette, zum Teil im Schnitt;
Fig. 8 eine liniare Projektion der höhenmttßigen Stellungen der
beiden Preßstempel während eines Arbeitsspieles der Maschine;
Fig. 9 ein der Fig. P entsprechendes Schema eines Arbeitsspieles
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der Maschine;
Fip;. 10 eine Draufsicht auf die Drucknockenscheibe für den unteren
Preßstempel;
Fig. 11 einen Querschnitt durch einen Teil des Oberbaues, in dem
einige Preßformen in ihrer Lage bezüglich der Arbeitsstellen der Maschine dargestellt sind.
Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Maschine ruht auf einem Ständer 10, auf dem eine Säule 12 steht. Die Säule 12 trägt auf einem
Axialdrucklager 16 einen Drehtisch 14 (Fig. 2). In dem Drehtisch
I^ befinden sich mehrere - in der dargestellten Ausführungsform
vierundzwanzig - zylindrische Bohrungen 17, in welchen gleichgroße röhrenförmige Druckformen oder Matrizen lfl stecken. Die
Matrizen 18 sind im gleichen Abstand voneinander kreisförmig auf dem Drehtisch I1J angeordnet. Sie dienen zur Aufnahme des
Tablettenbreis, der vorzugsweise aus 1 Oewichtsteil Nitrocellulosefasern,
5 bis 12 Oewichtsteilen Wasser und einer geringen Menge eines Stabilisiermittels, wie Diphenylamin,besteht und
dessen Feuchtigkeitsgehalt in noch zu beschreibender Weise in der Matrize zunächst vermindert wird, worauf der verbleibende
Paeerkörper auf ein bestimmtes Volumen gebracht und anschließend
von unteren und oberen Preßstempeln 20 und 22 in eine bestimmte Form (Fig. 7) gepreßt wird.
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Zum Treiben des Drehtisches 14 dient ein Motor 22J, der über einen
Keilriemen 26 und eine Riemenscheibe 28 eine VFelle 30 dreht.
Am anderen Ende dieser Welle ist ein Kegelrad 31 befestigt, welches
über ein weiteres Kegelrad 32 eine senkrechte Welle 34
treibt. Die Drehung der Welle 34 wird über ein Stirnrad 36, das
mit einem am Drehtisch I1J befestigten Innenrad 3^ kfimmt, auf den
fc Drehtisch 14 übertragen.
Die Senkrechtbewegung wird den oberen Preßstempeln 20 bei der Drehung des Tisches 14 von einer oberen Druckrolle 40 und einer
Nockenscheibe 42 erteilt, gegen die an den oberen Enden der Stempel 20 liegende Nockenstößel 44 anliegen. Auch die unteren
Druckstempel 22 haben Stößel 46, die gegen eine in mehrere Abschnitte
unterteilte Nockenscheibe anliegen. Die Bewegung dieser Stempel wird von einer mit der Druckrolle 40 zusammenwirkenden
Druckrolle 48 bei der Drehung des Tisches 14 ausgelöst. Die untere Nockenscheibe ist in die folgenden Punktionen auslösenden
Abschnitte unterteilt (Fig. 10): Abschnitt 50 wirft die Tabletten
aus der Matrize aus, Abschnitt 52 zieht die Stempel in die Matrizen zurück, Abschnitt 53 hält die Stempel in ihrer unteren Lage,
Abschnitt 54 dient zum Anheben des· Paserkörpers in eine Lage,
in der sein Volumen auf eine bestimmte Oröße gebracht werden kann und Abschnitt 56 dient zum Zusammenpressen der Fasern. Die obere
Nockenscheibe 42 wird von einer an der Säule 12 befestigten
Halterung 58 getragen, welche zusammen mit einem hinteren Teil 60
des Ständers 10 auch eine die untere Druckrolle 40 tragende Welle
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— 7 —
62 aufnimmt.
62 aufnimmt.
Um den Preßdruck zwischen den Pollen 1IO und 1^ verändern zu können,
wird die untere Polle *JB verstellbar an einem im Ständen 10 verschwenkbar
f?;elafferten Hebel 6*4 fretrap;en. Das andere Ende des
Hebels 6>\ ist an einem Lenker 66 befestigt, der mit einem Hebel
verbunden ist, dessen eines Fnde bei 70 am Ständer 10 schwenkt und dessen anderes Ende von einer auf einer Druckfeder I^ lastenden
Spindel 72 p;etrap;en wird. Die Feder 7^ lagert in einem
zylindrischen Gehäuse 76. Mittels eines Handrades 7fi läßt sich
die Spindel höhenmäßip; ^enau verstellen, wodurch der Oependruck
des zum Zusammenpressen der Tabletten nötigen Druckes verändert
werden kann.
Der Brei wird in einem Vorratsbehälter aufbereitet und fiber eine Leitung 82 einer Füllvorrichtung 84 zugeführt, die über einem
Teil 80 der Platte 86 des Tisches I2J liept. Aus der Füllvorrichtunn
kann der Brei durch eine Leitung 92 in den Vorratsbehälter zurückfließen, wobei dieser Kreislauf von einer peeirneten Pumpe
bei einem bestimmten Druck aufrechterhalten wird. Die Matrizen 18 werden von Stellschrauben 88 so im Tisch I^ gehalten, daß sie
mit dessen Platte ^6 abfluchten. In der ^iillvorrichtunr PJi befindet
sich eine ttffnunr; 90, die Ausnehmungen 1° vorzugsweise '
mehrerer, z.B. von drei, Matrizen 18 überlagert. An der anstelle
8o befinden sich die oberen Preßstempel 20 außerhalb der Matrizen 18 und über der Ladevorrichtunr 8Ί; ^leicbzeitip· liefen
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-R-
die unteren Preßstempel 22 wegen des Nockenscheibenabschnittes
52 in einer bestimmten Tiefe in den Ausnehmungen 19.
Im Bereich der Ladestelle Ro sind die Ausnehmungen IP an eine
Saugvorrichtung angeschlossen. Außerdem ist der Durchmesser der Preßstempel 20 und 22 so bemessen, daß zwischen ihnen und der
^ Wand der Ausnehmung 19 ein Zwischenraum besteht, der prroß penur·
ist, daß Flüssigkeit ohne nennenswerte Mengen von Nitrocellulosefasern aus der Ausnehmung 19 entweichen kann. Zum Pressen von
Tabletten einheitlicher Dichte und nröße muß vor dem Pressen in den Ausnehmungen 19 ein <?enau bemessenes Volumen von Fasermaterial
enthalten sein. Aus diesem Grunde werden die Vasern in der Ausnehmung
19 von der Saugvorrichtung über dem durch den Hocken ^J
gehaltenen Preßstempel 22 in Form eines nassen Pfropfens S zusammengeballt
und teilweise entfeuchtet. Die Saugvorrichtung besteht aus einer auf einer Platte II6 befestigten Kammer °'l,
ψ die mit den gerade beschickten Formaushöhlungen in in verbindung
steht. Da gleich mehrere Formaushöhlungen 19 unter die Füllvorrichtung 84 geraten und der Saugvorrichtung ausgesetzt werden,
wird wegen der verminderten Spitze der Saugwirkung eine einheitliche Füllung gewährleistet. Vorzugsweise steht ein Teil der
Kammern 9^ (Fig. 3 und 11) auch noch mit wenigstens eine^ schon
vorher gefüllten Ausnehmung 19 in Verbindunr, so daß deren Füllung der Trockenwirkung des anfallenden Vakuums weiter ausgesetzt
bleibt. Wie sich herausgestellt hat, können ohne die Hilfe dieser Saugvorrichtung die Ausnehmunr-on 19 nicht zuverlässig
BAD ORiGlNAL
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gleichmäßig gefüllt werden. Die Ausnehmungen IQ stehen mit der
Kammer 94 über Ablaßleitungen 96 und Bohrungen 9$ in Verbindung.
Der Durchmesser der radial zu den Ausnehmungen I^ verlaufenden
Bohrungen 9$ beträgt etwa 1 mm, wodurch aus den Matrizen lp zunächst
Feuchtigkeit und Pasern entweichen können, bis sich vor den Bohrungen 98 soviel Pasern angesammelt haben, daß sie als
Filter für v/eitere Pasern wirken und danit ein Zusammenballen der Λ
Fasern in den Ausnehmungen 19 bewirken.
Bei abwärts geneigten Bohrungen 9^ (pig. 4 und 5) können längere
Pfropfen S gebildet werden, als bei waagerechten oder aufwärts geneigten Bohrungen 9^. Die Ablaßleitungen 96 münden in einen
ringförmigen Kanal 100 in der Seite des Tisches 14 ein, wobei an
der Kammer 94 vorhandene Abdichtmittel das den Kanal 100 anfallende
Vakuum aufrechterhalten. An die Kammer 94 sind Saugleitungen 104
angeschlossen, die in ein Verbindungsstück 106 (Fig. 2) am Rahmen 60 einmünden.
Nachdem die Matrizen lR aus der Füllvorrichtung R4 herauskommen,
sind sie mit feuchten und zu Pfropfen S zusammengeballten Fasern gefüllt, die, wie schon erwähnt, der Trockenwirkung der Kammer 94
noch ausgesetzt bleiben. Die mit den Pfropfen gefüllten Matrizen lfi laufen dann in eine Vorrichtung 108 ein, in der die Pfropfen
auf ein einheitliches Volumen gebracht werden. Zunächst werden die unteren Preßstempel 22 von dem Nocken 94 nacheinander angehoben,
wobei die Stempel die Bohrungen 9R versperren und einen Teil des
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- ίο -
Pfropfens über die Platte 86 des Tisches I1I anheben. Diese
"KSpfe" des Pfropfens werden entfernt; folrrlich erhalten die in
den Matrizen verbleibenden ein gleiches Volumen.
Die Vorrichtung ist ein Block 110 mit einer Düse 114, die an eine
Wasserleitung 112 angeschlossen ist und die fortwährend einen feinen Wasserstrahl parallel zur Fläche 86 und quer zur Bewegunrrsrichtung
der Matrizen Iß verspritzt. Dieser Strahl schneidet die "Köpfe" der Pfropfen ab. Mechanische Beschneide- oder Abstreichvorrichtungen
eignen sich für diese Arbeit nicht, da sie weder genau noch sicher genug arbeiten. Zum Abfangen des aus der Düse
114 austretenden V/assers sowie des von den Pfropfen abgenommenen
Fasermaterials dient eine Saugleitung 118 im Block 110, die an
das Verbindungsstück 106 angeschlossen ist. Das zurückfließende Fasermaterial kann für weiteren Gebrauch wieder aufgearbeitet
P werden.
Nachdem die Pfropfen S auf ein gleiches Volumen gebracht worden sind (Fig. 8), fahren die oberen Preßstempel 20 in die Matrizen
18 ein, wobei die Bohrungen 98 verschlossen bleiben. Die unteren
Druckstempel 22 bewegen sich dabei aufwärts. Zu Anfang ihrer gegenläufigen
Bewegung werden die Stempel 20 und 22 durch eine Vorverdichtungszone gefahren, in der die Pfropfen allmählich zusammendrücken
und geformt werden. Eine zu schnelle Verdichtung kann selbst bei noch feuchten Fasern zu Explosionen führen, da diese
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Pasern in einer in wesentlichen geschlossenen Kammer zwischen
den Wänden der Ausnehmungen 19 und den Stirnflächen der Stempel 20 und 22 zusammengepreßt werden. Vorzugsweise sind die Stempel
mit ringförmigen VorSprüngen 120 versehen, welche in den Tabletten
P (Fir:. 7) eine verdünnte Schicht 122 pressen. Erst wenn die
Stempel unter den Rollen *<0 und *)R durchlaufen, werden die
Tabletten endgültig Repreßt, wobei der Preßdruck jedoch nur geringfügig über dem Höchstdruck der Vorverdichtunttszone liepit.
Gegebenenfalls kann das endgültige Pressen der Tabletten in einer
weiteren Maschine ausgeführt werden. Zum Pressen einer Tablette
mit einem Durchmesser von ^,5 ran hat sich ein Preßdruck von etwa
2250 kp als ausreichend erwiesen.
Nachdem die Stempel 20 unter der Rolle ^O durchgelaufen sind,
werden sie aus den Matrizen 1P> herausgezogen, und die unteren
Stempel 22 werden nacheinander angehoben, wobei die geformten Tabletten P aus den Ausnehmungen 1° ausgeworfen werden, nieich
nachdem die Stempel 22 die Tabletten ausgeworfen haben, werden sie von dem Nocken 52 sofort in die Ausnehmungen IQ zurückgezogen
und geben dabei die radialen Bohrungen 9^ frei, wobei Luftdruck
aus einer Leitung 126 in die Ausnehmungen IQ einströmt. Dieser
Luftstoß hebt die Tablette soweit an, daß sie von einem aus einem Rohr I2R kommenden V/asserstrahl in ein Abnahmerohr 130 getragen
wird. Das Rohr 130 trägt die Tablette in ein Sieb bzw. auf eine
Fördervorrichtung, auf der die Tablette abgelagert wird. Die
Formen I^ können dann an der Ladestellung Po erneut refillIt werden.
009887/0063 ·
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es, sicher und
auf wirtschaftlich tragbare Weise aus einem Brei Tabletten aus Nitrocellulosefasern von bestimmter Dichte und Oröße ohne wesentliche
Abweichungen herzustellen. Zum Beispiel sind in der Maschine Schießtabletten aus Nitrocellulosefasern mit Nettogewichten von
etwa 115 mg bis etwa 230 mg hergestellt worden, wobei die Gewichtsdifferenzen von Tabletten einzelner Mengerr zwischen — 5 bis 10 mg
pro Tablette lagen.
BAD ORIGINAL
009887/0063
Claims (11)
1. J Verfahren zum Herstellen von Tabletten aus einem Brei aus Pasermaterial, dadurch gekennzeichnet, daß der Brei in eine mit
Verdichtungsmitteln versehene Preßform regeben wird, der Fasergehalt des Breis in der Form durch Entziehen von Flüssigkeit erhöht
wird, der verbleibende Faserkörper auf ein bestimmtes Volumen gebracht wird, welches anschließend zu einem zusammenhaltenden
Körper bestimmter Dichte gepreßt wird, wobei weitere Flüssigkeit entweicht.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brei eine wässerige Suspension von Nitrocellulosefasern ist.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Brei 5 bis 12 Gewichtsteile Wasser auf 1 newichtsteil Mitrocellulosefasern
enthält.
4. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
der Brei ein Stabilisiermittel enthält.
5. Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
das Stabilisiermittel Diphenylamin ist.
009887/0063
6. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Flüssigkeit durch in der Wand der Preßform gelegene und an
die Flüssigkeit durch in der Wand der Preßform gelegene und an
eine Vakuumquelle angeschlossene Leitungen entzogen wird.
7. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Form verbleibende Faserkörper von einem V/asserstrahl auf
ein bestimmtes Volumen gebracht wird,
8. Vorrichtung zum .Herstellen gepreßter Tabletten aus einem
Brei aus Fasermaterial nach dem in Anspruch 1 bis 7 beschriebenen Verfahren, bestehend aus Preßformen mit Preßmitteln und Mitteln zum Einstellen des Faserkörpervolumens in der Preßform auf eine bestimmte Größe vor dem Pressen, dadurch gekennzeichnet, daß die Formen (18, 19) über in ihren Wenden gelegene Rohrungen (9^) an eine Vakuumquelle (9*0 angeschlossen sind.
Brei aus Fasermaterial nach dem in Anspruch 1 bis 7 beschriebenen Verfahren, bestehend aus Preßformen mit Preßmitteln und Mitteln zum Einstellen des Faserkörpervolumens in der Preßform auf eine bestimmte Größe vor dem Pressen, dadurch gekennzeichnet, daß die Formen (18, 19) über in ihren Wenden gelegene Rohrungen (9^) an eine Vakuumquelle (9*0 angeschlossen sind.
9. Vorrichtung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
die Preßmittel aus in den Preßformen (IP, 19) axial miteinander ausgerichteten und gegenläufigen Stempeln (20, 22) bestehen.
die Preßmittel aus in den Preßformen (IP, 19) axial miteinander ausgerichteten und gegenläufigen Stempeln (20, 22) bestehen.
10. Vorrichtung gemäß Anspruch R und 9, dadurch gekennzeichnet,
daß einer der Stempel (22) in seiner Preßstellung die Bohrungen (98) in der Form (18, 19) abschließt.
BAD ORIGINAL
009887/0063
11. Vorrichtung ^em'iß Anspruch R bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß ein zwischen den Wänden der Formen (1^, 19) und den Stempeln
(20, 22) bestehender Zwischenraum pcerine;fügip: größer ist als das
kleinste Ausmaß einer Paser.
KHH:IES
009887/0063 ·
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