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Hintergrund der Erfindung
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1. Erfindungsgebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Verfahren zum Herstellen eines laminierten Gummielementes, nämlich eines
Gummiverschlusses, der in den Hals eines Behälters einzuführen ist,
und eines Kolbens, der in eine Spritze einzuführen ist, wobei die Außenfläche teilweise
mit einem Kunstharzfilm beschichtet ist. Die vorliegende Erfindung
betrifft außerdem
einen laminierten Gummiverschluss und einen laminierten Gummikolben,
der nach dem obigen Verfahren hergestellt ist.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Diese Art von laminiertem Gummiverschluss oder
Gummikolben wird herkömmlicherweise
in einer Presse hergestellt. Ein mastiziertes Gummimaterial wird
zu einer flachen Gummischicht vorgeformt, auf die ein Kunstharzfilm
aufgetragen wird, um als schichtförmiges Rohmaterial für das Formen
verwendet zu werden, und die Gummischicht wird zwischen obere und
untere Formen gebracht, die eine Vielzahl von Form-Aushöhlungen
haben, deren Gestalt der Gestalt eines zu formenden Gummiverschlusses
entspricht. Die obere und die untere Form werden zuvor auf eine
geeignete Temperatur erwärmt.
Die obere Form wird bewegt und auf die Gummischicht gepresst, um
das Gummimaterial im Inneren der Form-Aushöhlungen
der oberen und der unteren Form zu vulkanisieren und es in eine
vorbestimmte Form zu formen. Der Kunstharzfilm wird gebildet, während er
sich in Kontakt mit den Form-Aushöhlungen der unteren Form befindet.
Auf diese Weise wird ein laminierter Gummiverschluss oder ein laminierter Gummikolben
erhalten, dessen Außenfläche mit
dem Kunstharz beschichtet ist.
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Bei dem bekannten Produktionsprozess
des laminierten Gummielementes muss jedoch die Gummischicht, auf
die der Kunstharzfilm aufgebracht wird aus einem mastizierten Gummi
vorgeformt werden. Dieses Vorformen benötigt Zeit und es besteht die Möglichkeit,
dass Fremdstoffe in die vorgeformte Gummischicht während deren
Beförderung
gemischt wird. Insbesondere im Falle eines Gummiverschlusses, der
als Verschluss eines Medizinbehälters
in der pharmazeutischen Industrie zu verwenden ist, ist die Kontaminierung
durch das Mischen fatal und daher wird eine extrem vorsichtige Handhabung
benötigt, was
zu einer Erhöhung
der Herstellungskosten führt.
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FR-A-2 074 704 offenbart ein Verfahren
zur Herstellung eines laminierten Gummiverschlusselementes, das
einen hohlrohrartigen unteren Körperabschnitt
umfasst, der geeignet ist, in den Hals eines Behälters eingeführt zu werden,
und einen oberen Flanschabschnitt, der einen größeren Durchmesser hat als der
untere Körperabschnitt.
Eine Laminatschicht bedeckt die Innenwände des hohlen unteren Körperabschnittes
und erstreckt sich um dessen unteren Rand, während sie die äußere zylindrische Wand
des unteren Körperabschnitts
unbedeckt lässt. Die
Form zur Herstellung des Verschlusselementes umfasst eine untere
Form zum Formen der Flächen des
Verschlusselementes, die mit der Laminatschicht zu bedecken sind,
eine mittlere Form zum Formen der äußeren Wand des unteren Körperabschnittes und
eines Teils des Flanschabschnittes und eine obere Form zum Formen
des verbleibenden Teils des Flanschabschnittes. Die Laminatschicht
wird zwischen der unteren Form und der mittleren Form ausgestreckt
und durch eine eingreifende Form ("male mold") in die Aushöhlungen gepresst, die in der
unteren Form ausgebildet sind. Nachdem die Form durch die obere
Form geschlossen wurde, wird Gummimaterial von der oberen Form in
die Form eingespritzt und mit der Laminatschicht vulkanisiert.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht
darin, ein Herstellungsverfahren für einen laminierten Gummiverschluss
oder -kolben anzugeben, in dem keine Vorformung einer Gummischicht aus
einem mastizierten Gummimaterial benötigt wird.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung
besteht darin, einen laminierten Gummiverschluss oder -kolben anzugeben,
der nach dem Verfahren hergestellt ist.
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Gemäß der wie in Anspruch 1 definierten
Erfindung können
die oben genannten Nachteile des Standes der Technik, und insbesondere
das Problem der Kontamination, die durch das Einmischen von Fremdstoffen
hervorgerufen wird, beseitigt werden, indem das Formen des Gummimaterials
durch Pressen, wie es in dem herkömmlichen Prozess durchgeführt wird,
durch Einspritzen desselben ersetzt wird. Gemäß einem Aspekt der Erfindung
wird ein Verfahren zur Herstellung eines laminierten Gummiverschlusses
nach Anspruch 1 und ein Verfahren zur Herstellung eines laminierten
Gummikolbens nach Anspruch 2 angegeben.
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Gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird der Schritt des Streckens und Einführen des
Kunstharzfilms dadurch durchgeführt, dass
der Kunstharzfilm mit Hilfe eines Unterdrucks in die Aushöhlung der
unteren Spritzgussform gesaugt wird.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird der Schritt des Streckens und Einführens des
Kunstharzfilmes dadurch durchgeführt,
dass der Kunstharzfilm mit Hilfe eines Überdrucks in die Aushöhlung der
unteren Spritzgussform gedrückt
wird.
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Der Kunstharzfilm kann aus einem
oder mehreren der Materialien Tetrafluoroethylen, Ethylen-Tetrafluoroethylen
oder Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht ("ultra high molecular
weight polyethylene (UHMWPE)")
ausgewählt
sein.
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Die Erfindung gibt außerdem einen
laminierten Gummiverschluss und einen laminierten Gummikolben an,
der in dem oben erwähnten
Herstellungsverfahren hergestellt ist.
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Kurzbeschreibung
der Figuren
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Die Erfindung wird unten unter Bezugnahme auf
die beigefügten
Zeichnungen im Detail diskutiert, von denen
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1 eine
Schnittansicht eines laminierten Gummiverschlusses ist, die einen
Kunstharzfilm-Zufuhrschritt in einem Herstellungsprozess eines laminierten
Gummiverschlusses (Gummielementes) gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigt;
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2 eine
Schnittansicht eines laminierten Gummiverschlusses ist, die einen
Herstellungsprozess eines laminierten Gummiverschlusses zeigt, in dem
gemäß der vorliegenden
Erfindung ein Kunstharzfilm gestreckt und in die Aushöhlungen
einer unteren Form eingeführt
wird;
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3 eine
Schnittansicht eines laminierten Gummiverschlusses ist, die einen
Spritzgussprozess zeigt, bei dem eine obere Form und eine das Gummimaterial
pressende obere Form, die auf einer unteren Form angeordnet sind,
gezeigt sind;
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4 eine
Schnittansicht eines laminierten Gummiverschlusses ist, die einen
Spritzgussprozess in einer anderen Lage zeigt;
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S eine
perspektivische Ansicht einer Mehrzahl von laminierten Gummielementen
ist, die integral durch Spritzguss geformt wurden;
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6 eine
Schnittansicht eines laminierten Gummielementes ist, das in dem
in den 1 bis 4 gezeigten Herstellungsprozess
hergestellt ist und in einen Hals eines Behälters eingepasst ist;
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7 eine
Schnittansicht eines laminierten Gummielementes ist, die einen Herstellungsprozess eines
laminierten Gummiverschlusses nach einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt, bei dem ein Kunstharzfilm gestreckt
und in Aushöhlungen
einer unteren Form eingeführt
wird;
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8 eine
Schnittansicht eines laminierten Gummiverschlusses ist, die einen
Herstellungsprozess eines laminierten Gummiverschlusses zeigt, bei dem
ein Kunstharzfilm gemäß noch einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gestreckt und in Aushöhlungen einer unteren Form
eingeführt
wird;
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9 eine
Schnittansicht einer weiteren Spritzgussvorrichtung zum Herstellen
eines laminierten Gummiverschlusses gemäß der vorliegenden Erfindung
ist; und
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10 eine
Schnittansicht von Formen ist, die dazu bestimmt sind, einen laminierten
Gummikolben herzustellen, der beispielsweise in eine Spritze einzuführen ist,
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsform
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1 bis 6 zeigen eine erste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, die auf die Herstellung eines laminierten
Gummiverschlusses angewendet ist. Eine untere Form 20,
die zum Spritzguss dient, ist mit einer Mehrzahl von Aushöhlungen 21 für Verschlüsse versehen,
die jeweils an ihren Böden
mit Vakuumsauglöchern
22 versehen sind. Die Sauglöcher 22 sind
mit einer Vakuumquelle 24 über ein Steuerventil 23 verbunden.
Eine obere Form 50, die zum Spritzguss dient, die Aushöhlungen 51 hat,
die mit den Aushöhlungen 21 der
unteren Form 20 korrespondieren, wird auf die untere Spritzgussform 20 gesetzt,
und eine obere Form 60 zum Pressen eines Gummimaterials
als Rohmaterial wird auf die obere Spritzgussform 50 gesetzt.
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Die zum Pressen bestimmte obere Form 60 ist
auf die obere Spritzgussform 50 zu und von dieser weg bewegbar
und mit einem Einführloch 62 versehen,
durch das ein flüssiges
Gummimaterial aus einer Spritzgussvorrichtung 61 eingeführt wird.
Das Einführloch 62 ist
mit einer Aufnahme-Ausnehmung 52 für Gummimaterial verbunden,
die in der oberen Spritzgussform 50 ausgebildet ist. Die
Aufnahme-Ausnehmung 52 für Gummimaterial
ist mit jedem der Einspritzlöcher 53 verbunden,
die sich in die Aushöhlungen 51 öffnen. Die
untere Spritzgussform 20, die obere Spritzgussform 50 und
die pressende obere Form 60 bilden eine Spritz-Druckgussvorrichtung ("injection compression
molding machine"),
wie sie bekannt ist.
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Ein Kunstharzfilm (Laminatfilm) 11 wird
zwischen die untere Spritzgussform 20 und die obere Spritzgussform 50 gelegt.
In diesem Zustand, in dem der Film 11 zwischen der oberen
und der unteren Form 50 und 20 gehalten wird,
wird der flexible Laminatfilm 11, wenn Luft innerhalb der
Aushöhlungen 21 von
einer Vakuumquelle 24 durch das Steuerungsventil 23 angesaugt
wird, infolge des Saugens in die Aushöhlungen 21 gezogen,
und im wesentlichen entlang der Form der Aushöhlungen 21 ausgestreckt (2).
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Beim Einspritzen des Gummimaterials
ist die obere Spritzgussform 50 korrekt auf die untere Spritzgussform 20 gesetzt,
und die obere pressende Form 60 ist von der oberen Spritzgussform 50 beabstandet,
um einen großen
Aufnahmeraum 52' für das Gummimaterial
zwischen der das Gummimaterial pressenden oberen Form 60 und
der das Gummimaterial aufbewahrenden Ausnehmung 52 (bzw.
der oberen Spritzgussform 50) zu bilden.
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In diesem Stadium wird das flüssige Gummimaterial
durch die Spritzgussvorrichtung 61 und das Einführloch 62 in
den großen,
das Gummimaterial aufnehmenden Raum 52' eingeführt. Danach wird die das Gummimaterial
pressende obere Form 60 nach unten auf die obere Spritzgussform 50 bewegt, um
das Gummimaterial in den das Gummimaterial aufnehmenden Raum 52' zu pressen,
so dass das Gummimaterial durch die Einspritzlöcher 53 in die Ausnehmungen 51 gespritzt
wird. Die untere Spritzgussform 20, die obere Spritzgussform 50 und
die pressende obere Form 60 sind zuvor auf eine geeignete
Temperatur erwärmt
worden. Demzufolge wird das Gummimaterial, das in die Aushöhlungen 51 gespritzt
wurde, auf den Laminatfilm 11 vulkanisiert und mit diesem
integral ausgebildet, um einen Gummiverschlusskörper 12 zu bilden.
Das einzuspritzende Gummimaterial kann beispielsweise aus den Materialien
Butylkautschuk (eng.: IIR), Nitrilbutadienkautschuk (eng.: NBR),
Butadienkautschuk (eng.: BR) und Ethylen-Propylen-Terpolymeren (eng:.
EPDM) usw. ausgewählt
werden. Der Laminatfilm 11 besteht aus einem oder mehreren
Kunstharzmaterialien mit hoher chemischer Resistenz, die aus einer
Gruppe ausgewählt
sind, die Tetrafluoroethylen, Ethylen-Tetrafluoroethylen oder supermakromolekulares
Polyethylen umfasst.
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5 zeigt
ein Beispiel eines Endprodukts des Formens, das eine Mehrzahl von
laminierten Gummiverschlüssen 10 hat
(von denen jedes den Laminatfilm 11 und den Gummiverschlusskörper 12 hat),
das in dem oben erwähnten
Prozess hergestellt wurde. Da die laminierten Gummiverschlüsse 10 durch
den Laminatfilm 11 verbunden sind, wird dieser geschnitten,
um einzelne laminierte Gummiverschlüsse 10 zu bilden.
Der laminierte Gummiverschluss 10 kann in einen Hals eines
Behälters 18 eingeführt werden,
wie in 6 gezeigt. Der
laminierte Gummiverschluss 10 weist eine hohe chemische
Resistenz auf, da der Laminatfilm 11 vollständig mit
der inneren Umfangsfläche
des Halses des Behälters 18 in
Kontakt ist.
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Die Aushöhlung 21 der unteren
Einspritzform 20 (und entsprechend der laminierte Gummiverschluss 10)
in der gezeigten Ausführungsform
ist an ihrem Mittelabschnitt mit einem Vorsprung 21a versehen
(Ausnehmung 10a des laminierten Gummiverschlusses 10).
Wenn alternativ der Verschluss 10 keine Ausnehmung 10a hat,
hat die Aushöhlung 21 keinen
Vorsprung 21a. Die Form des laminierten Gummiverschlusses 10 ist
optional, solange er mit dem Laminatfilm 12 versehen ist,
der dessen Außenfläche ausgesetzt
ist.
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7 und 8 zeigen unterschiedliche
Ausführungsformen
der Formen, in denen der Laminatfilm 11 gestreckt und in
die Aushöhlungen 21 der
unteren Form 20 eingeführt
wird. In 7 ist die obere
Form 50 mit Überdruckleitungen 54 versehen,
so dass der Laminatfilm 11, wenn Überdruck auf die Außenfläche des
Laminatfilms 11 ausgeübt
wird, gestreckt und in und entlang der Aushöhlungen 21 verformt
wird. In 8 wird eine
spezielle Form 30 verwendet, um den Laminatfilm 11 in
und entlang der Aushöhlungen 21'' einzuführen. In der ersten Ausführungsform,
bei der der Laminatfilm 11 durch das Unterdrucksaugen in
die Aushöhlungen 21'' gezogen wird, ist es möglich, die
untere Form 20'' aus einem gesinterten
Metall (luftdurchlässigen
Metall) herzustellen, anstatt Vakuumlöcher 22 in der unteren
Form 20'' auszubilden,
wobei die untere Form 20'' an ihrer Unterseite vollständig dem
Unterdruck ausgesetzt ist. In jedem Fall muss der Laminatfilm 11 gespannt
werden, wenn er in die Aushöhlungen 21'' eingeführt wird, um keine Falten zu
bilden.
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In einer Spritzgussvorrichtung, die
in den 1 bis 4 schematisch gezeigt ist,
wird die pressende obere Form 60 auf die obere Spritzgussform 50 zu oder
von dieser fort bewegt. Alternativ ist es möglich, den laminierten Gummiverschluss 10 unter
Verwendung einer normalen Spritzgussmaschine zu formen, wie in 9 gezeigt, die deren Konzept
zeigt. Die obere Spritzgussform 50 beinhaltet eine erste
und eine zweite obere Form 50a und 50b, die nicht
relativ zueinander bewegt werden. Die erste obere Form 50a ist
mit Aushöhlungen 51 und
Einspritzlöchern 53 versehen,
und die zweite obere Form 50b ist mit einem Einführloch 62 versehen.
Die Aushöhlungen 51 und
die Einspritzlöcher 53 sind über eine
Verbindungsleitung 55, die in der ersten oberen Form 50a anstelle
der das Gummimaterial aufnehmenden Ausnehmung 52 ausgebildet
ist, mit dem Einführloch 62 verbunden.
Es wird darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung auf eine
normale Spritzgussmaschine wie oben angewendet werden kann.
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10 zeigt
ein Beispiel für
Formen, die verwendet werden, um einen laminierten Gummikolben herzustellen,
der in eine Spritze einzuführen
ist. Die untere Spritzgussform 20' ist mit einer Mehrzahl von Aushöhlungen 21' versehen, die
Kolben entsprechen. Eine obere Spritzgussform 50', die eine Mehrzahl
von Einführlöchern 51' hat, die mit
den Kolbenaushöhlungen 21' korrespondieren,
und eine gummi materialpressende obere Form 60 werden auf
die untere Spritzgussform 20' gesetzt.
Die obere Spritzgussform 50' ist
mit Außengewinden
("male screws") 66 versehen, die
von ihr abstehen und in die Kolbenaushöhlungen 21' einzuführen sind,
die geeignet sind, Innengewinde ("female screws") in den Schaftabschnitten der Gummikolben
zu bilden, so dass zugehörige
Stößel in die
Innengewinde geschraubt werden können.
Mit diesem Aufbau kann die vorliegende Erfindung auch auf die Herstellung
von laminierten Gummikolben angewendet werden. Es versteht sich
von selbst, dass die in den 7 bis 9 gezeigten Strukturen verwendet
werden können,
um die laminierten Gummikolben zu formen.
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Wie der obigen Diskussion zu entnehmen, kann,
da anders als im herkömmlichen
Herstellungsprozess für
laminierte Gummielemente keine Formung durch Pressen oder keine
Vorformung des mastizierten Gummimaterials verwendet wird, nicht nur
die Befürchtung
entkräftet
werden, dass Fremdstoffe eingemischt werden, sondern es können auch die
Herstellungskosten aufgrund des Wegfalls des Vorformschrittes des
mastizierten Gummimaterials reduziert werden.
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Offensichtliche Änderungen können in den spezifischen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung, wie sie in den Ansprüchen beschrieben sind, vorgenommen
werden. Es wird betont, dass der ganze vorliegende Inhalt illustrativer
Natur ist und nicht den Schutzbereich der Ansprüche beschränkt.