DE10000505C1 - Silicone coating application on the inside of hollow cylinders using an inkjet printer head - Google Patents
Silicone coating application on the inside of hollow cylinders using an inkjet printer headInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Innensilikonisierung von hohlzylindrischen Körpern, bei dem Silikonöl berührungslos auf die Innenwand des Hohlraumes des Körpers niedergeschlagen wird.The invention relates to a method for the internal siliconization of hollow cylindrical bodies, with the silicone oil contactless on the inner wall of the cavity of the body is depressed.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention further relates to an apparatus for performing the method.
Hohlzylindrische Körper mit einer Innensilikonisierung sind bekannt, typischerweise als Pharmapackmittel, bestehend aus einem länglichen Kunststoff- Hohlkörper, der zumindest über einen Teil seiner axialen Länge zylindrisch ausgebildet, und in diesem zylindrischen Bereich mit einer Silikon-Gleitschicht versehen ist, sowie der durch dicht sitzende Stopfen verschließbar ist.Hollow cylindrical bodies with internal siliconization are known typically as pharmaceutical packaging, consisting of an elongated plastic Hollow body which is cylindrical at least over part of its axial length formed, and in this cylindrical region with a silicone sliding layer is provided, and can be closed by tightly fitting plugs.
Bei diesen Pharmapackmitteln ist es notwendig, daß der in den Hohlraum eingebrachte elastomere Verschluß, z. B. ein Kolbenstopfen, geschmeidig an der Innenwandung des Hohl-Körpers gleitet. Typische Beispiele sind Spritzenzylinder für vorfüllbare Spritzen, Spritzenkörper von Zylinderampullen und Karpulen, aber auch Kolbenbüretten in der chemischen Analytik.With these pharmaceutical packaging materials it is necessary that the in the cavity introduced elastomeric closure, e.g. B. a piston plug, smooth on the Inner wall of the hollow body slides. Typical examples are syringe barrels for prefillable syringes, syringe bodies of ampoules and cartridges, however also piston burettes in chemical analysis.
Um diesem Problem gerecht zu werden, wird typischerweise auf die Innenwandung des Hohlkörpers eine dünne Silikon-Gleitschicht aufgebracht. Dadurch ist es beispielsweise bei Spritzen möglich, daß der elastomere Kolbenstopfen beim Herunterdrücken durch die Kolbenstange mit geringen Kräften über die Zylinderwand gleitet. Dies ist notwendig, um es dem Arzt zu ermöglichen, eine langsame und genaue Dosierung des Medikamentes auszuführen. Das Innensilikonisieren von vorfüllbaren Spritzen ist beispielsweise durch die DE 44 38 360 C2 und die US 5 290 228 bekannt. In order to do justice to this problem, the A thin silicone sliding layer is applied to the inner wall of the hollow body. This makes it possible, for example in the case of syringes, for the elastomer Piston plug when pressed down by the piston rod with little Forces glide over the cylinder wall. This is necessary to make it clear to the doctor allow a slow and accurate dosage of the drug to execute. The internal siliconization of prefillable syringes is for example known from DE 44 38 360 C2 and US 5 290 228.
Es sind zahlreiche Verfahren bekannt geworden, um das für die Silikonisierung notwendige Silikonöl in das Innere des hohlzylindrischen Körpers einzubringen. So ist es bekannt, zerstäubtes Silikonöl in das Innere des Körpers einzusprühen. Das Sprühen hat den Nachteil, daß es eine sehr ungleichmäßige Schicht aufbringt, und daß bei Spritzen die Gefahr besteht, daß Silikonöl in den Nadelkanal gesprüht wird und ein Einkleben der Nadel unmöglich macht, bzw. daß die eingeklebte Nadel verstopft.Numerous processes have become known for this for siliconization Introduce the necessary silicone oil into the interior of the hollow cylindrical body. It is known to spray atomized silicone oil into the interior of the body. Spraying has the disadvantage of applying a very uneven layer, and that there is a risk of spraying that silicone oil is sprayed into the needle channel is and makes it impossible to glue the needle in, or that the glued in Needle clogged.
Analog sind die Verhältnisse beim Aufschleudern des Silikonöles bzw. beim Tauchverfahren.The situation is similar when the silicone oil is spun on or when Immersion process.
Es ist auch bekannt, ein Dorn in den Hohlraum einzubringen, welcher das Silikonöl eindosiert und beim Herausziehen zur Öffnung hin abzieht.It is also known to insert a mandrel into the cavity, which is the Silicone oil is metered in and pulls out towards the opening when it is pulled out.
Diese "Abzugsmethode" hat zwar den Vorteil, daß sie eine sehr gleichmäßige Schicht aufbringt, daß das Verfahren aber sehr langsam ist. Taktzeiten von Fertigungsautomaten sind nicht erreichbar. Dadurch ist in vielen Fertigungslinien die Silikonisierung der langsamte Verarbeitungs- bzw. Bearbeitungsschritt und verhindert damit Einsparung von Kosten. Ferner läuft das Verfahren nicht berührungslos ab. Es kann zur Partikelbildung kommen, was unter den geforderten Reinraumbedingungen unbedingt vermieden werden muß.This "deduction method" has the advantage that it is very uniform Layer, but the process is very slow. Cycle times of Manufacturing machines cannot be reached. This is in many production lines the siliconization of the slowest processing or processing step and thus prevents cost savings. Furthermore, the process is not running contactless. Particle formation can occur, which is among the required clean room conditions must be avoided.
Neben den Nachteilen dieser Verfahren, daß sie entweder zu langsam, nicht berührungslos mit der Gefahr der Partikelbildung, unsicher und unsauber sind bzw. zu ungleichmäßigen Schichten führen, haben sie den Nachteil, daß sie eine mechanische Mikrodosierpumpe benötigen, die anfällig gegen Störungen ist (was den Fertigungsablauf mit Nachteil verzögert), einem nicht unerheblichen mechanischen Verschleiß unterliegen und auch in der Dosierung nicht konstant sind.Besides the disadvantages of these procedures, they are either too slow or not are contactless with the risk of particle formation, are unsafe and unclean or lead to uneven layers, they have the disadvantage that they are mechanical microdosing pump that is susceptible to interference (which delays the production process with disadvantage), a not insignificant subject to mechanical wear and tear and not constant in dosage are.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs bezeichnete Verfahren zur Innensilikonisierung von hohlzylindrischen Körpern, bei dem Silikonöl berührungslos auf die Innenwand des Hohlraumes des Körpers niedergeschlagen wird, so zu führen bzw. die zugehörige Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens so auszubilden, daß auf einfache Weise eine schnelle, saubere, insbesondere partikelarme und präzise Innensilikonisierung möglich ist.The object of the invention is the method described at the outset for the internal siliconization of hollow cylindrical bodies with the silicone oil knocked down without contact on the inner wall of the cavity of the body is to lead or the associated device for performing this To design the process so that a quick, clean, in particular low-particle and precise internal siliconization is possible.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der Erfindung für das Verfahren dadurch, daß das Silikonöl mittels eines in den Hohlraum des Körpers im Abstand zur Innenwandung eingeführten Druckerkopfes nach der Tintenstrahltechnik aufgestrahlt wird.This object is achieved according to the invention for the method in that the silicone oil is spaced by means of a in the cavity of the body to the inner wall of the inserted printer head according to the inkjet technique is radiated.
Hinsichtlich der eingangs bezeichneten Vorrichtung gelingt die Lösung der Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß ein in den Hohlraum des hohlzylindrischen Körpers verfahrbarer Druckerkopf mit entsprechend kleinerem Durchmesser vorgesehen ist, der mehrere Kapillardüsen für den Austritt des Silikonöles aufweist, und der mit seinem Druckraum über mindestens ein Zuführ- Röhrchen mit einem Vorratsbehälter für das Silikonöl in Verbindung steht.With regard to the device described in the introduction, the solution of Task according to the invention in that a in the cavity of the hollow cylindrical body movable printer head with a correspondingly smaller Diameter is provided, the several capillary nozzles for the exit of the Has silicone oil, and which with its pressure chamber via at least one supply Tube with a reservoir for the silicone oil is in communication.
Die eingesetzte Tintenstrahltechnik erlaubt, wie von den Druckern von Personal Computern bekannt, ein schnelles Aufbringen des Silikonöles. Dadurch läßt sich mit Vorteil die Verarbeitungs- bzw. Bearbeitungszeit und damit die Taktfrequenz im Produktionsprozeß zum Herstellen der hohlzylindrischen Körper maßgebend erhöhen, was zu einer Einsparung von Kosten führt. Dadurch, daß das Aufstrahlen des Silikonöles berührungslos erfolgt, kommt es mit Vorteil nicht zu einer unerwünschten Partikelbildung. Die Tintenstrahltechnik erlaubt ferner eine sehr präzise Dosierung des Silikonöles. Da es Grenzwerte für die Menge des eingebrachten Silikons gibt, können diese daher um ein Vielfaches unterschritten werden bzw. zukünftige Vorschriften über die max. eingebrachte (kleinere) Menge könnten schon heute erfüllt werden. Ein weiterer Vorteil ist, daß keine mechanische Mikrodosierpumpe mit den vorstehend geschilderten Nachteilen benötigt wird, da deren Aufgabe direkt von dem Druckerkopf des Systems übernommen wird. The inkjet technology used allows, as from the printers of staff Computers known, a quick application of the silicone oil. This allows with advantage the processing or processing time and thus the clock frequency decisive in the production process for producing the hollow cylindrical body increase, which leads to cost savings. Because that Irradiation of the silicone oil takes place without contact, it is advantageous not to unwanted particle formation. Inkjet technology also allows one very precise dosing of the silicone oil. Since there are limits to the amount of introduced silicones there can therefore be many times less or future regulations about the max. brought in (smaller) Quantity could already be fulfilled today. Another advantage is that none mechanical microdosing pump with the disadvantages described above is needed because their task is directly from the printer head of the system is taken over.
Um ein gleichmäßiges Aufstrahlen über den Umfang des Hohlraumes im Körper zu erzielen, wird das Verfahren vorzugsweise so geführt, daß das Silikonöl umlaufend an die Innenwand aufgestrahlt wird.To give a uniform glow over the circumference of the cavity in the body To achieve, the process is preferably carried out so that the silicone oil is radiated all around the inner wall.
Ein schnelles und dennoch gleichförmiges Aufbringen der Innensilikonisierung läßt sich erzielen, wenn das Silikonöl in mehreren axial beabstandeten Reihen gleichzeitig umlaufend aufgestrahlt wird.Fast, yet uniform application of the inner siliconization can be achieved if the silicone oil in several axially spaced rows is simultaneously irradiated all around.
Das Aufstrahlen von Silikonöl kann am besten mit Silikonölen durchgeführt werden, deren Viskosität im Bereich von 350-20000 mm2/s liegt.The blasting of silicone oil can best be carried out with silicone oils whose viscosity is in the range of 350-20000 mm 2 / s.
Die vorgenannte erfindungsgemäße Vorrichtung ist gemäß einer Weiterbildung zweckmäßig so ausgebildet, daß die Kapillardüsen in mehreren axial beabstandeten Reihen umlaufend angeordnet sind. Durch eine gleichzeitige Beaufschlagung aller Kapillardüsen mit Silikonöl läßt sich eine schnelle und gleichmäßige Innenbeschichtung mit Silikonöl erzielen.The aforementioned device according to the invention is according to a further development Appropriately designed so that the capillary nozzles in several axially spaced rows are arranged circumferentially. By a simultaneous Applying all capillary nozzles with silicone oil can be a quick and Achieve even inner coating with silicone oil.
Der Druckerkopf kann dabei entweder nach der Bubble-Jet-Technik oder nach der Piezo Technik ausgebildet sein. Vorzugsweise ist dabei der Druckerkopf als "Einwegdruckerkopf" ausgebildet, wodurch eine komplizierte Reinigung des Systems vermieden werden kann.The printer head can either use the bubble jet technique or the Piezo technology can be formed. Preferably, the printer head is as "Disposable printer head" designed, which makes complicated cleaning of the System can be avoided.
Weitere ausgestaltende Merkmale der Erfindung ergeben sich anhand der Beschreibung von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung.Further design features of the invention result from the Description of embodiments shown in the drawings Invention.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 in einer prinzipiellen Längsschnitt-Darstellung den in einen Spritzenzylinder einer Spritze vertikal eingefahrenen Druckerkopf nach Art eines Tintenstrahl-Druckerkopfes mit in mehreren, axial beabstandeten Reihen von Kapillardüsen für den Austritt des Silikonöles, Fig. 1 in a schematic longitudinal sectional view of the vertically retracted in a syringe cylinder of a syringe type printer head according to an ink-jet printer head having several, axially spaced rows of capillary nozzles for the exit of the silicone oil,
Fig. 2 in einer schematischen Längsschnitt-Darstellung einen nach der Piezo-Technik ausgebildeten Druckerkopf nach Fig. 1, FIG. 2 shows a schematic longitudinal sectional illustration of a printer head according to FIG. 1 designed according to the piezo technique, FIG.
Fig. 3 und Fig. 4 in schematischen Darstellungen das Funktionsprinzip der Piezo- Technik, und Fig. 3 and Fig. 4 are schematic representations of the principle of operation of the piezo technique, and
Fig. 5 in schematischen Darstellungen das Funktionsprinzip der Bubble- Jet-Technik. Fig. 5 in schematic representations of the principle of operation of the bubble jet technology.
Die Fig. 1 zeigt am Beispiel der Innensilikonisierung einer schematisch dargestellten Spritze mit dem Spritzenzylinder 1, der Griffleiste 2 und dem Nadelteil 3 das Prinzip der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Fig. 1 shows the example of a syringe Innensilikonisierung schematically shown with the syringe barrel 1, the handle bar 2 and the needle part 3, the principle of the inventive device for carrying out the inventive method.
In das Innere des Spritzenzylinders 1 ist ein sich drehender Druckerkopf 4 eines Tintenstrahldruck-Systems eingebracht, der umlaufend in mehreren Reihen Kapillaröffnungen 5 aufweist, die mit einem Zuleitungsröhrchen 6 in Verbindung stehen, dem aus einem Vorratsbehälter in Pfeilrichtung Silikonöl zugeführt wird. Dadurch, daß die Kapillardüsen über den gesamten Druckerkopf verteilt sind, läßt sich eine schnelle und gleichmäßige Beschichtung erzielen. Dabei müssen die einzelnen Kapillardüsen, anders als bei dem Schriftkopf von Tintenstrahldruckern, nicht separat angesteuert werden, was auch den Konstruktionsaufwand und die Steuerungstechnik vereinfacht.In the interior of the syringe barrel 1 , a rotating printer head 4 of an ink jet printing system is introduced, which has circumferential, in several rows, capillary openings 5 , which are connected to a supply tube 6 , to which silicone oil is supplied from a reservoir in the direction of the arrow. Because the capillary nozzles are distributed over the entire printer head, a quick and uniform coating can be achieved. Unlike the letterhead of inkjet printers, the individual capillary nozzles do not have to be controlled separately, which also simplifies the design effort and the control technology.
Auch die Software kann relativ einfach aufgebaut sein, da außer der Drehbewegung keine Bewegungen des Druckerkopfes 4 ausgeführt werden und im Gegensatz zum Drucker eines PC kein Papiertransport benötigt wird. Alle mechanischen Bewegungen können von der vorhandenen Software des die Herstellung der Spritzen durchführenden Fertigungsautomaten übernommen werden. The software can also be of a relatively simple structure since, apart from the rotary movement, no movements of the printer head 4 are carried out and, in contrast to the printer of a PC, no paper transport is required. All mechanical movements can be carried out by the existing software of the production machine that carries out the production of the syringes.
Der Druckerkopf 4 mit den Kapillardüsen 5 ist vorzugsweise so ausgebildet, daß mit ihm, je nach Konstruktion, das Piezo-Verfahren oder das sogenannte Bubble- Jet-Verfahren der Tintenstrahltechnik ausgeführt werden kann.The printer head 4 with the capillary nozzles 5 is preferably designed such that, depending on the construction, the piezo process or the so-called bubble jet process of ink jet technology can be carried out with it.
In Fig. 2 ist in einer schematischen Darstellung der Druckerkopf für das Piezo- Verfahren gezeigt, wobei das Prinzip des Piezo-Verfahrens auch in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist. FIG. 2 shows a schematic illustration of the printer head for the piezo method, the principle of the piezo method also being shown in FIGS. 3 and 4.
Bei der Piezo-Technik besteht der Druckerkopf 4 prinzipiell aus einer Druckkammer 7, einem Piezo-Kristall 8, der über eine Vibrationsplatte 9 auf die Druckkammer 7 wirkt, dem Kanal 6 für die Zufuhr des Silikonöles 10 in die Druckkammer und den Kapillardüsen 5, durch die das Silikonöl abgegeben wird.In piezo technology, the printer head 4 basically consists of a pressure chamber 7 , a piezo crystal 8 , which acts on the pressure chamber 7 via a vibration plate 9 , the channel 6 for the supply of the silicone oil 10 into the pressure chamber and the capillary nozzles 5 which the silicone oil is released.
An den Piezo-Kristall 8 werden über die elektrischen Anschlüsse 8a positive und negative Spannungen angelegt, um die Abgabe des Silikonöles zu steuern. Liegt am Piezo-Kristall 8 keine Spannung an, so fließt das Silikonöl 10 in die Druckkammer 7. Wird nun an den Piezo-Kristall 8 eine positive Spannung angelegt, drückt der Kristall über die Vibrationsplatte 9 auf das Silikonöl in der Druckkammer und schleudert das Silikonöl 10 durch die Kapillardüse 5 hindurch als Tropfen 12 auf die Innenwand des Spritzenkörpers. Durch das Anlegen einer negativen Spannung an den Kristall, bewegt sich die Vibrationsplatte 9 schlagartig zurück, wodurch der Silikonfluß abrupt unterbrochen wird. Durch sehr schnelle Spannungswechsel (20 KHz) läßt sich die angegebene Menge sehr fein dosieren, ca. 10 Nanoliter pro Düse.Positive and negative voltages are applied to the piezo crystal 8 via the electrical connections 8 a in order to control the delivery of the silicone oil. If there is no voltage at the piezo crystal 8 , the silicone oil 10 flows into the pressure chamber 7 . If a positive voltage is now applied to the piezo crystal 8 , the crystal presses on the silicone oil in the pressure chamber via the vibrating plate 9 and throws the silicone oil 10 through the capillary nozzle 5 as drops 12 onto the inner wall of the syringe body. By applying a negative voltage to the crystal, the vibrating plate 9 suddenly moves back, as a result of which the silicone flow is abruptly interrupted. Due to very rapid voltage changes (20 KHz) the specified amount can be dosed very finely, approx. 10 nanoliters per nozzle.
Bei dem in Fig. 5 schematisch dargestellten Bubble-Jet-Verfahren wird das Silikonöl im Druckkopf 4 erhitzt, wodurch sich eine Blase 11 bildet. Diese dehnt sich aus und drückt so das Silikonöl als Tropfen 12 aus dem Druckerkopf. Durch eine anschließende Verringerung der Hitze sinkt die Blase wieder zusammen und erzeugt ein Vakuum, durch das neues Silikonöl in den Druckkopf gesogen wird. Anschließend beginnt der Vorgang von neuem. In the bubble jet method shown schematically in FIG. 5, the silicone oil is heated in the print head 4 , as a result of which a bubble 11 is formed. This expands and thus presses the silicone oil out of the printer head as drops 12 . Then, by reducing the heat, the bladder collapses again and creates a vacuum that draws new silicone oil into the printhead. Then the process begins again.
Als Silikonöle eignen sich vorzugsweise solche mit einer Viskosität zwischen 350 und 20000 mm2/s. Als Silikonöl können beispielsweise nicht reaktive Dimethylpolysiloxane Anwendung finden.Suitable silicone oils are preferably those with a viscosity between 350 and 20,000 mm 2 / s. Non-reactive dimethylpolysiloxanes can be used as silicone oil, for example.
Mit dem erfindungsgemäßen Prinzip können nicht nur Spritzenzylinder, wie dargestellt, sondern auch Fläschchen, Karpulen und dergleichen, d. h. Pharmaverpackungen mit einem zylindrischen Korpus, mit einer Innensilikonisierung versehen werden.With the principle according to the invention, not only syringe cylinders, such as shown, but also vials, cartridges and the like, d. H. Pharmaceutical packaging with a cylindrical body, with a Internal siliconization can be provided.
Neben dem Pharmaverpackungsgebiet eignet sich das erfindungsgemäße Prinzip
auch zum Innensilikonisieren von Lagerringen, Lagerschalen und dergleichen,
d. h. von allen zylindrischen Hohlkörpern, bei denen es auf gute Gleitfähigkeit
ankommt. Weitere Anwendungsmöglichkeiten sind:
In addition to the pharmaceutical packaging area, the principle according to the invention is also suitable for the internal siliconization of bearing rings, bearing shells and the like, ie of all cylindrical hollow bodies in which good sliding properties are important. Other possible uses are:
- - Silikonisieren des Verschlußstopfens (Tip Cap) von Luer-Lock und Luer- Konus Spritzen.- Siliconize the sealing cap (tip cap) of Luer-Lock and Luer- Cone syringes.
- - Silikonisieren des Konus des Spritzenzylinders, um das Entfernen des Tip Cap zu erleichtern. Auch hierbei ist eine sehr genaue und gleichmäßige Beschichtung nötig, da das Tip Cap entweder zu fest sitzt oder beim Autoklavieren durch den entstehenden Druck von allein abfällt.- Siliconize the cone of the syringe barrel to remove the tip Lighten cap. Again, this is a very accurate and even one Coating necessary because the tip cap is either too tight or when Autoclaving drops by itself due to the pressure generated.
- - Silikonisieren der Kanüle bei SN-Spritzen.- Siliconization of the cannula with SN syringes.
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