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Die
vorliegende Patentanmeldung hat ein Verfahren sowie eine spezielle
Tablettiermaschine zur Herstellung von Tabletten zum Gegenstand.
Beschrieben werden insbesondere Tablettierverfahren, bei denen überschüssiges pulverförmiges Vorgemisch
nach dem Eindosieren aus einer Dosiervorrichtung in die Matrize
eines Matrizentisches mittels einer Saugförderung entfernt und in die
Dosiervorrichtung zurückgeführt wird.
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Wasch-
oder Reinigungsmitteltabletten sind im Stand der Technik breit beschrieben
und erfreuen sich beim Verbraucher wegen der einfachen Dosierung
zunehmender Beliebtheit. Tablettierte Wasch- oder Reinigungsmittel
haben gegenüber
pulverförmigen
eine Reihe von Vorteilen: Sie sind einfacher zu dosieren und zu
handhaben und haben aufgrund ihrer kompakten Struktur Vorteile bei
der Lagerung und beim Transport.
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Die
Wasch- oder Reinigungsmittel können als
ein, zwei- oder mehrphasige Tabletten vorliegen. Die Einzelphasen
dieser Tabletten sind beispielsweise schichtweise angeordnet, allerdings
werden auch alternative Angebotsformen wie Manteltabletten oder Ring-Kerntabletten
vertrieben.
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Unabhängig von
ihrer exakten Angebotsform erfolgt die Herstellung dieser Tabletten
durch Verpressung eines teilchenförmigen Vorgemischs. Hierzu
wird das Vorgemisch in eine Form (Matrize) gefüllt und nachfolgend zwischen
den Prägeelementen
eines Stempelpaares aus Ober- und Unterstempel (Bodenfläche der
Matrize) zu einer Tablette verpresst. Die hohe Geschwindigkeit industrieller
Fertigungsverfahren bringt dabei die Notwendigkeit exakt aufeinander
abgestimmter Verfahrensabläufe
und Schrittfolgen mit sich, wobei bei Tablettierverfahren u. a.
die Schwierigkeit einer exakten Dosierung des teilchenförmigen Vorgemisches
in die Matrize besteht.
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Weiterhin
werden bei der Durchführung
von Tablettierverfahren aufgrund der hohen mechanischen Beanspruchung
des zu verpressenden teilchenförmigen
Vorgemisches Stäube
freigesetzt, die häufig,
insbesondere nach längerer
Verweilzeit außerhalb
eines schützenden
Behältnisses
einer gesonderten Entsorgung zugeführt werden müssen.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Anmeldung bestand demnach in der Bereitstellung
eines Tablettierverfahrens zur Herstellung ein- oder mehrphasiger
Tabletten, durch dessen Einsatz die Menge der während der Tablettierung anfallenden
Stäube
reduziert, Partikelabrieb im zu verpressenden Vorgemische verhindert
und die Herstellung homogener Wasch- und Reinigungsmitteltabletten
gewährleistet wird.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe ist ein Tablettierverfahren geeignet, bei welchem überschüssiges pulverförmiges Vorgemisch
nach dem Eindosieren aus einer Dosiervorrichtung in die Matrize
eines Matrizentisches mittels einer Saugförderung entfernt und in die
Dosiervorrichtung zurückgeführt wird.
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Ein
erster Gegenstand dieser Anmeldung ist daher ein Verfahren zur Herstellung
von Tabletten in einer Tablettiermaschine, vorzugsweise einer Rundläufertablettenpresse,
umfassend die Schritte:
- a) Bereitstellen einer
mit einem pulverförmigen Vorgemisch
befüllten
Dosiervorrichtung
- b) Eindosieren des in der Dosiervorrichtung befindlichen pulverförmigen Vorgemisches
in die Matrize eines Matrizentisches
- c) Verpressen des pulverförmigen
Vorgemischs in der Matrize,
dadurch gekennzeichnet, dass überschüssiges,
den Matrizentisch verschmutzendes pulverförmiges Vorgemisch mittels einer
Saugförderung
entfernt und in die Dosiervorrichtung zurückgeführt wird.
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Zur
Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
werden partikelförmige
Vorgemische in einer so genannten Matrize zwischen zwei Stempeln zu
einem festen Komprimat verdichtet. Dieser Vorgang, der im Folgenden
kurz als Tablettierung bezeichnet wird, gliedert sich in vier Abschnitte:
Dosierung, Verdichtung, plastische Verformung und Ausstoßen.
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Zunächst wird
das Vorgemisch mittels einer Dosiervorrichtung in die Matrize eingebracht,
wobei die Füllmenge
und damit das Gewicht und die Form des entstehenden Formkörpers durch
die Stellung des unteren Stempels und die Form des Presswerkzeugs
bestimmt werden. Die gleich bleibende Dosierung auch bei hohen Formkörperdurchsätzen wird vorzugsweise über eine
volumetrische Dosierung des Vorgemischs erreicht. Im weiteren Verlauf
der Tablettierung berührt
der Oberstempel das Vorgemisch und senkt sich weiter in Richtung
des Unterstempels ab. Bei dieser Verdichtung werden die Partikel
des Vorgemisches näher
aneinander gedrückt,
wobei das Hohlraumvolumen innerhalb der Füllung zwischen den Stempeln
kontinuierlich abnimmt. Ab einer bestimmten Position des Oberstempels
(und damit ab einem bestimmten Druck auf das Vorgemisch) beginnt
die plastische Verformung, bei der die Partikel zusammenfließen und
es zur Ausbildung des Formkörpers
kommt. Je nach den physikalischen Eigenschaften des Vorgemisches
wird auch ein Teil der Vorgemischpartikel zerdrückt und es kommt bei noch höheren Drücken zu
einer Sinterung des Vorgemischs. Bei steigender Pressgeschwindigkeit,
also hohen Durchsatzmengen, wird die Phase der elastischen Verformung
immer weiter verkürzt,
so dass die entstehenden Formkörper
mehr oder minder große Hohlräume aufweisen
können.
Im letzten Schritt der Tablettierung wird der fertige Formkörper durch
den Unterstempel aus der Matrize herausgedrückt und durch nachfolgende
Transporteinrichtungen wegbefördert.
Zu diesem Zeitpunkt ist lediglich das Gewicht des Formkörpers endgültig festgelegt,
da die Presslinge aufgrund physikalischer Prozesse (Rückdehnung,
kristallographische Effekte, Abkühlung
etc.) ihre Form und Größe noch ändern können.
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Die
Tablettierung kann in handelsüblichen Tablettenpressen
erfolgen, die prinzipiell mit Einfach- oder Zweifachstempeln ausgerüstet sein
können.
Im letzteren Fall wird nicht nur der Oberstempel zum Druckaufbau
verwendet, auch der Unterstempel bewegt sich während des Pressvorgangs auf
den Oberstempel zu, während
der Oberstempel nach unten drückt.
Für kleine
Produktionsmengen können
statt der bevorzugten Rundläufertablettenpresse
auch Exzentertablettenpressen verwendet werden, bei denen der oder
die Stempel an einer Exzenterscheibe befestigt sind, die ihrerseits
an einer Achse mit einer bestimmten Umlaufgeschwindigkeit montiert
ist. Die Bewegung dieser Pressstempel ist mit der Arbeitsweise eines üblichen
Viertaktmotors vergleichbar. Die Verpressung kann mit je einem Ober-
und Unterstempel erfolgen, es können
aber auch mehrere Stempel an einer Exzenterscheibe befestigt sein,
wobei die Anzahl der Matrizenbohrungen entsprechend erweitert ist.
Die Durchsätze
von Exzenterpressen variieren ja nach Typ von einigen hundert bis
maximal 3000 Tabletten pro Stunde.
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Bei
Exzenterpressen wird der Unterstempel während des Pressvorgangs im
Regelfall nicht bewegt. Eine Folge hiervon ist, dass die resultierende Tablette
einen Härtegradienten
aufweist, d. h. in den Bereichen, die dem Oberstempel näher lagen,
härter ist
als in den Bereichen, die dem Unterstempel näherlagen.
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Bei
den Rundlauftablettenpressen sind auf einem so genannten Matrizentisch
eine größere Anzahl
von Matrizen kreisförmig
angeordnet ist. Die Zahl der Matrizen variiert je nach Modell zwischen
6 und 55, wobei auch größere Matrizen
im Handel erhältlich
sind. Jeder Matrize auf dem Matrizentisch ist ein Ober- und Unterstempel
zugeordnet, wobei wiederum der Pressdruck aktiv nur durch den Ober-
bzw. Unterstempel, aber auch durch beide Stempel aufgebaut werden
kann. Der Matrizentisch und die Stempel bewegen sich um eine gemeinsame
senkrecht stehende Achse, wobei die Stempel mit Hilfe schienenartiger
Kurvenbahnen während
des Umlaufs in die Positionen für
Befüllung,
Verdichtung, plastische Verformung und Ausstoß gebracht werden. An den Stellen,
an denen eine besonders gravierende Anhebung bzw. Absenkung der
Stempel erforderlich ist (Befüllen,
Verdichten, Ausstoßen),
werden diese Kurvenbahnen durch zusätzliche Niederdruckstücke, Nierderzugschienen
und Aushebebahnen unterstützt.
Die Befüllung
der Matrize erfolgt vorzugsweise über eine starr angeordnete
Dosiervorrichtung, beispielsweise den so genannten Füllschuh,
der mit einem Vorratsbehälter
für das
Vorgemisch verbunden ist. Der Pressdruck auf das Vorgemisch ist über die Presswege
für Ober-
und Unterstempel individuell einstellbar, wobei der Druckaufbau
durch das Vorbeirollen der Stempelschaftköpfe an verstellbaren Druckrollen
geschieht.
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Zur
Verminderung von Stempelanbackungen bieten sich sämtliche
aus der Technik bekannte Antihaftbeschichtungen an. Besonders vorteilhaft
sind Kunststoffbeschichtungen, Kunststoffeinlagen oder Kunststoffstempel.
Auch drehende Stempel haben sich als vorteilhaft erwiesen, wobei
nach Möglichkeit Ober- und Unterstempel
drehbar ausgeführt
sein sollten. Bei drehenden Stempeln kann auf eine Kunststoffeinlage
in der Regel verzichtet werden. Hier sollten die Stempeloberflächen elektropoliert sein.
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Die
Beschichtung der Grundfläche
des Prägeelements
sollte folglich zugleich hart und widerstandsfähig gegen hohe Flächenbelastungen
sein, zum anderen aber auch eine reibungsmindernde oder schmierende
Eigenschaft aufweisen. Hierzu haben sich nickelhaltige Oberflächenbeschichtungen als
sehr geeignet erwiesen, in denen feinste PTFE-Partikel (Teflon)
eingeschlossen sind. Diese verleihen dem Überzug anhaftverhütende und
materialfressen-verhütende
Eigenschaften. Alternativ dazu hat sich auch eine Ausführungsform
für die
adhäsionsreduzierende
Beschichtung bewährt,
bei der das Grundbeschichtungsmaterial statt aus Nickel aus einer
Nickel-Phosphor-Legierung besteht. Erfindungsgemäß bevorzugte Verfahren sind
dadurch gekennzeichnet, dass die Pressfläche des Pressstempels adhäsions-reduzierend beschichtet
ist.
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Als
weitere Alternative für
die Oberflächenbeschichtung
mit zumindest adhäsions-reduzierender
Wirkung, die aber auch ansonsten die Anforderungen an Härte und
Beständigkeit
erfüllt,
hat sich eine Beschichtung aus Diamantpartikel enthaltendem Graphit
bewährt.
Dabei wird die Oberfläche
des Zapfens mit einer Graphitlage beschichtet, die als schmierend
oder gleitfördernd
bekannt sind, und die hier gleichzeitig als Binder zur Fixierung
von Diamantpartikeln dient, die ihrerseits der Oberfläche die erforderliche
Härte verleihen.
Versuche mit diesen Oberflächenbeschichtungen
der Erhebungen für
die Verstärkungsvertiefungen
haben gezeigt, dass auch bei sehr langen Standzeiten der Werkzeuge
keine Materialanhaftungen zu beobachten waren. Es ist daher bevorzugt,
dass die zumindest adhäsionsreduzierende
Beschichtung im wesentlichen aus Kohlenstoff besteht.
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Nach
dem Verpressen weisen die Wasch- und Reinigungsmittelformkörper eine
hohe Stabilität auf.
Die Bruchfestigkeit zylinderförmiger
Formkörper kann über die
Messgröße der diametralen
Bruchbeanspruchung erfasst werden. Diese ist bestimmbar nach
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Hierin
steht ☐ für
die diametrale Bruchbeanspruchung (diametral fracture stress, DFS)
in Pa, P ist die Kraft in N, die zu dem auf den Formkörper ausgeübten Druck
führt,
der den Bruch des Formkörpers verursacht,
D ist der Formkörperdurchmesser
in Meter und t ist die Höhe
der Formkörper.
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Das
erfindungsgemäße Tablettierverfahren ist
dadurch gekennzeichnet, dass überschüssiges pulverförmiges Vorgemisch
nach dem Eindosieren in Schritt b) mittels einer Saugförderung
entfernt und in die Dosiervorrichtung zurückgeführt wird.
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Das
pulverförmige
Material kann dabei sowohl aus der Matrize selbst als auch von der
Oberseite des die Matrize umgebenden Matrizentisches entfernt werden.
Während
durch das Absaugen des Vorgemisches aus der Matrize eventuelle Fehldosierungen
korrigiert werden können,
dient das Absaugen des Vorgemisches von der die Matrizenöffnungen aufweisenden
Oberseite des Matrizentisches insbesondere der Vermeidung von Staubbelastung
im Arbeitsraum, der Verringerung der bei der Produktion anfallenden
Abfallmengen und der Vermeidung von Korrosionserscheinungen auf
dem Matrizentisch. Da die letztgenannten technischen Vorteile gegenüber der
Vermeidung von Fehldosierungen die weitaus größere Bedeutung besitzen, sind
erfindungsgemäß bevorzugte
Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass das überschüssige Vorgemisch mittels einer
Saugförderung
von der die Matrizenöffnungen
aufweisenden Oberseite des Matrizentisches entfernt wird.
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Die
pneumatische Förderung
des teilchenförmigen
Vorgemisches hat gegenüber
der mechanischen Förderung
den Vorteil der geringeren mechanischen Belastung des pulverförmigen Vorgemisches durch
Stoß-
oder Scherkräfte.
Gleichwohl sind im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens auch mechanische
Fördermittel
einsetzbar, wobei diese mechanischen Fördermittel insbesondere die
Zuführung
des auf der Oberseite des Matrizentisches befindlichen pulverförmigen Materials
auf die Saugförderung
betrifft. Das pulverförmige
Material wird dabei in einer ersten bevorzugten Ausführungsform
in Richtung auf die Saugförderung,
vorzugsweise direkt auf die Ansaugöffnung der Saugförderung
abgelenkt. Erfindungsgemäße Verfahren,
dadurch gekennzeichnet, dass das überschüssige pulverförmige Vorgemisch
mittels eines Ablenkmittels in Richtung auf die Saugförderung
abgelenkt wird, werden bevorzugt.
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In
einer alternativen Ausführungsform
wird das pulverförmige
Vorgemisch mittels des mechanischen Ablenkmittels in einem Aufnahmebehälter abgelenkt,
aus welchem das Vorgemisch nachfolgend durch die Saugförderung
entfernt und in die Dosiervorrichtung zurückgeführt wird. Erfindungsgemäß bevorzugt
werden daher weiterhin solche Verfahren, bei denen das überschüssige pulverförmige Vorgemisch
mittels eines Ablenkmittels in einen Aufnahmebehälter abgelenkt wird.
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Der
Abstand zwischen dem Ablenkmittel und dem Matrizentisch ist neben
anderen Faktoren u. a. auch von der Partikelgröße des zu fördernden pulverförmigen Vorgemisches
abhängig
und beträgt
bevorzugt weniger als 2 mm, besonders bevorzugt weniger als 1 mm
und insbesondere weniger als 0,5 mm. Vorzugsweise liegt das Ablenkmittel
plan auf dem Matrizentisch der Tablettenpresse auf. Als Ablenkmittel sind
eine Vielzahl der dem Fachmann bekannten Vorrichtungen einsetzbar.
Geeignet sind beispielsweise Prallbleche, Schienen oder Stege oder
ebenso wie Bürsten
oder Schwämme.
Die Ablenkmittel können
aus Metall und/oder Kunststoff gefertigt sein. Bevorzugte erfindungsgemäße Verfahren
sind dadurch gekennzeichnet, dass das Ablenkmittel aus einem Material
gefertigt ist, welches eine geringe Härte aufweist als die Oberfläche des
Matrizentisches bildende Material.
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Selbstverständlich ist
es auch möglich,
das mechanische Ablenkmittel mit einer Glasvorrichtung zu kombinieren
und das durch die Einwirkung dieser beiden Mittel abgelenkte pulverförmige Vorgemisch mit
Hilfe einer Saugvorrichtung in die Dosiervorrichtung zurückzuführen.
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Der
vorgenannte Aufnahmebehälter
ist vorzugsweise entweder in den Matrizentisch integriert (die Öffnung des
Aufnahmebehälters ähnelt in
einer solchen Ausführungsform
in gewisser Weise den Öffnungen
der Matrizen) oder schließt
in einer alternativen Ausführungsform
an den Außenrand
des Matrizentisches an. Bevorzugt werden erfindungsgemäße Tablettierverfahren,
bei denen das überschüssige Vorgemisch
mittels einer Saugförderung
aus einem in den Matrizentisch integrierten oder an den Außenrand
des Matrizentisches anschließenden
Aufnahmebehälter
entfernt wird.
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Wird
in dem erfindungsgemäßen Verfahren eine
Saugvorrichtung eingesetzt, so wird der zur Durchführung des
Saugverfahrens notwendige Unterdruck vorzugsweise mittels einer
Injektorpumpe oder mittels einer Venturi-Düse erzeugt.
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In
einer Injektorpumpe wird durch Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit
eines Treibmediums ein Unterdruck erzeugt, mit dessen Hilfe umgebende Fluide,
beispielsweise Luft, angesaugt werden können. Eine Venturi-Düse besteht
aus einem glattwandigen Rohrstück
mit zwei gegeneinander gerichteten Konen, deren jeweilige Enden
mit dem geringsten Durchmesser miteinander verbunden sind, sowie
einem an diesem Verbindungspunkt ansetzenden Abnahmerohr. Wird das
glattwandige Rohr von einem Fluid, beispielsweise Luft, durchströmt, steigt
mit abnehmendem Rohrdurchmesser die Fließge schwindigkeit des Fluids,
wodurch gleichzeitig der Druck in dem Abnahmerohr sinkt und ein äußeres Fluid
durch das Abnahmerohr in das glattwandige Rohrstück eingesogen wird.
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Alternativ
lässt sich
die Saugförderung selbstverständlich auch
mit einfachen Gebläsen
auf Grundlage ein- oder zweistufiger Radialverdichter realisieren,
wie sie beispielsweise in handelsüblichen Staubsaugern eingesetzt
werden.
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Bevorzugte
erfindungsgemäße Verfahren sind
dadurch gekennzeichnet, dass das Vorgemisch mittels einer Saugvorrichtung
entfernt wird, die eine Injektorpumpe oder eine Venturi-Düse umfasst.
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Das
auf diese Weise pneumatisch geförderte pulverförmige Vorgemisch
wird in diese Dosiervorrichtung zurückgeführt. Dabei hat es sich als
für Verfahrensführung vorteilhaft
erwiesen, wenn das pulverförmige
Vorgemisch vor der Rückführung in
die Dosiervorrichtung wenigstens anteilsweise von dem als Trägermedium
dienenden Gasstrom (Luft) abgetrennt wird. Durch eine solche Abtrennung
wird eine Aufwirbelung und eventuelle Entmischung des in der Dosiervorrichtung
befindlichen teilchenförmigen
Vorgemisches vermieden.
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Als
zur Abtrennung des teilchenförmigen Vorgemisches
aus dem Gasstrom besonders geeignet haben sich Fliehkraftabscheider
erwiesen. Diese, auch als Zyklonabscheider, bezeichneten Vorrichtungen,
diesen der Abtrennung von in Gasen enthaltenen festen oder flüssigen Partikeln.
Hierzu wird das Luft/Partikelgemisch durch tangentiales Einblasen
in einen Einlaufzylinder auf eine kreisförmige Bahn gebracht. Durch
eine Verjüngung
in dem an den Einlaufzylinder anschließenden Kegel nimmt die Drehgeschwindigkeit
des Luft/Partikelgemisches derart zu, dass die Partikel durch die
Fliehkraft an die Kegelwände
geschleudert werden. Während
die Luft den Kegel durch ein mittig angebrachtes Tauchrohr nach oben
verlässt,
werden die abgeschiedenen Partikel nach unten in einen hierfür vorgesehen
Auffangbehälter
gedrückt.
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Eine
weitere zur Abtrennung des teilchenförmigen Vorgemisches aus dem
Gasstrom besonders geeignete Verfahrensführung umfasst den Einsatz eines
Filters
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Erfindungsgemäße Verfahren,
dadurch gekennzeichnet, dass das Vorgemisch nach dem Entfernen mittels
einer Saugförderung
mittels eines Fliehkraftabscheiders oder eines Filters aus dem Gasstrom
abgesondert wird, werden bevorzugt.
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In
einer alternativen bevorzugten Ausführungsform wird das Vorgemisch
nach dem Entfernen durch die Saugförderung mittels einer Zellenradschleuse
aus der Saugförderung
ausgetragen.
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Selbstverständlich können der
Fliehkraftabscheider und die Zellenradschleuse oder der Filter und
Zellenradschleuse auch miteinander kombiniert werden. So ist die
Zellenradschleuse beispielsweise geeignet, das in dem Auffangbehälter des
Fliehkraftabscheiders oder des Filters befindliche teilchenförmige Vorgemisch
in die Dosiervorrichtung zurückzuführen.
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Die
Saugförderung
kann kontinuierlich oder diskontinuierlich, also mittels eines kontinuierlichen oder
mittels eines diskontinuierlichen Luftstroms erfolgen.
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In
der kontinuierlichen Verfahrensvariante wird das teilchenförmige Material
mittels eines kontinuierlichen Luftstroms gefördert und nachfolgend beispielsweise
mittels eines Fliehkraftabscheiders oder eines Filters aus dem Luftstrom
abgesondert und in die Dosiervorrichtung zurückgeführt. Für die kontinuierliche Verfahrensführung hat
sich dabei der Fliehkraftabscheider als besonders vorteilhaft erwiesen.
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In
der diskontinuierlichen Verfahrensvariante wird das teilchenförmige Material
mittels eines diskontinuierlichen Luftstroms gefördert. Bei dieser diskontinuierlichen
Verfahrensführung
hat sich der Einsatz eines Filters zur Abtrennung des teilchenförmigen Materials
aus dem Gasstrom bewährt.
In einer besonders bevorzugten Verfahrensvariante der diskontinuierlichen
Saugförderung
wird das teilchenförmige
Material in einem ersten Verfahrensschritt zunächst während einer Zeitspanne t1 mit
Hilfe eines Luftstroms gefördert
und mittels eines Filters aus diesem Luftstrom abgetrennt. In einem
zweiten Verfahrensschritt wird die Strömungsrichtung des Luftstroms
für eine
Zeitspanne t2 < t1
umgekehrt. Durch diese Luftstromumkehr kann beispielsweise eine Reinigung
des Filters oder eine Beseitigung von Partikelablagerungen in den
Leitungen der Saugförderung
erreicht werden. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform
dieser diskontinuierlichen Verfahrensvariante wird der Luftstrom
zwischen dem ersten und zweiten Verfahrenschritt vollständig unterbunden
und das geförderte
teilchenförmige
Material wird aus der Saugförderung,
beispielsweise einen unterhalb des Filters angebrachten Aufnahmebehälter, ausgetragen.
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Die
in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte
Dosiervorrichtung umfasst vorzugsweise einen für die Dosierung des teilchenförmigen Vorgemisches
in die Matrize eingesetzten Füllschuh,
sowie einen oberhalb des Füllschuhs
befindlichen Füllbehälter. In
dieser bevorzugten Anordnung fließt das teilchenförmige Vorgemisch
durch Einwirkung der Schwerkraft aus dem Füllbehälter durch den Füllschuh
in die Matrize.
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Füllschuh
und Füllbehälter sind
vorzugsweise mittels einer lösbaren
Kupplung miteinander verbunden. Durch den Einsatz einer solchen
lösbaren Kupplung
wird der Wechsel des zu verpressenden teilchenförmigen Vorgemisches erheblich
erleichtert, da für
einen solchen Wechsel lediglich der Füllbehälter und nicht Füllbehälter und
Füllschuh
ausgetauscht werden müssen.
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Das
in die Dosiervorrichtung zurückgeführte teilchenförmige Vorgemisch
kann auf die Oberfläche des
in dem Füllbehälter befindlichen
Gehäufs
teilchenförmigen
Materials aufgefüllt
oder in den Volumenstrom innerhalb des Dosiervorrichtung, also unterhalb
der Oberfläche
des zuvor genannten Gehäufs,
eingespeist werden.
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Die
Auffüllung
des rückgeführten Materials auf
das in dem Füllbehälter befindliche
teilchenförmige
Vorgemisch ist dabei zwar in einfacher Weise realisierbar, hat jedoch
den technischen Nachteil, dass das rückgeführte Material nicht homogen
in dem teilchenförmigen
Vorgemisch innerhalb des Füllbehälters verteilt
wird, sondern auf dessen Oberseite aufkonzentriert wird. Sofern
die Rückführung jedoch trotz
der oben beschriebenen Vorkehrungen zu einer Schädigung des rückgeführten Materials
führt,
bedingt eine solche Hufkonzentration zwangsweise eine Qualitätsminderung
der resultierenden Tabletten bei gleichzeitig starker Schwankung
der Tablettenqualität über eine
in einer Kampagne, das heißt
mit einer Füllung
der Dosiervorrichtung, hergestellten Charge. Vorzugsweise wird das
teilchenförmige
Material aus diesem Grunde in den Volumenstrom innerhalb der Dosiervorrichtung
eingespeist, wobei es sich für
die Verfahrensführung
und die Produktqualität
als besonders vorteilhaft erwiesen hat, diese Einspeisung an der
Schmittstelle zwischen Füllschuh
und Füllbehälter, vorzugsweise
unterhalb einer etwaigen lösbaren
Kupplung zwischen Füllschuh
und Füllbehälter in
den Füllschuh
zurückzuführen.
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Erfindungsgemäß bevorzugte
Verfahren sind daher dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiervorrichtung
einen Füllschuh
und einen mit dem Füllschuh
mittels einer lösbaren
Kupplung verbundenen Füllbehälter umfasst,
aus welchem das pulverförmige
Vorgemisch durch den Füllschuh
in die Matrize dosiert wird und das mittels einer Saugförderung
entfernte Vorgemisch innerhalb des Füllschuhs in das aus dem Füllbehälter in
den Füllschuh
und die Matrize nachfließende
Vorgemisch eingetragen wird.
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Wie
eingangs erwähnt
lassen sich die Tabletten im Rahmen der vorliegenden Erfindung ebenfalls mehrphasig,
insbesondere mehrschichtig, ausgestalten. Die Formkörper können dabei
in vorbestimmter Raumform und vorbestimmter Größe gefertigt werden. Als Raumform
kommen praktisch alle sinnvoll handhabbaren Ausgestaltungen in Betracht,
beispielsweise also die Ausbildung als Tafel, die Stab- bzw. Barrenform,
Würfel,
Quader und entsprechende Raumelemente mit ebenen Seitenflächen sowie
insbesondere zylinderförmige
Ausgestaltungen mit kreisförmigem
oder ovalem Querschnitt. Diese letzte Ausgestaltung erfasst dabei
die Darbietungsform von der Tablette bis zu kompakten Zylinderstücken mit
einem Verhältnis
von Höhe
zu Durchmesser oberhalb 1.
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Zur
Herstellung zwei- und mehrschichtiger Formkörper werden mehrere Füllschuhe
hintereinander angeordnet, ohne dass die leicht angepresste erste
Schicht vor der weiteren Befüllung
ausgestoßen
wird. Durch geeignete Prozessführung
sind auf diese Weise auch Mantel- und Punkttabletten herstellbar,
die einen zwiebelschalenartigen Aufbau haben, wobei im Falle der
Punkttabletten die Oberseite des Kerns bzw. der Kernschichten nicht überdeckt wird
und somit sichtbar bleibt. Auch Rundlauftablettenpressen sind mit
Einfach- oder Mehrfachwerkzeugen ausrüstbar, so dass beispielsweise
ein äußerer Kreis
mit 50 und ein innerer Kreis mit 35 Bohrungen gleichzeitig zum Verpressen
benutzt werden. Die Durchsätze
moderner Rundlauftablettenpressen betragen über eine Million Formkörper pro
Stunde.
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Erfindungsgemäß bevorzugte
Verfahren sind dementsprechend dadurch gekennzeichnet, das in diesem
Verfahren eine zur Herstellung einer Zwei- oder Mehrschichttablette
geeignete Rundläufertablettenpresse
mit mindestens einer Saugförderung
zur Materialrückführung eingesetzt
wird.
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Zur
Herstellung zwei- und mehrschichtiger Formkörper werden mehrere Füllschuhe
hintereinander angeordnet, ohne dass die leicht angepresste erste
Schicht vor der weiteren Befüllung
ausgestoßen
wird.
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In
diesen Verfahren zur Herstellung zwei- oder mehrschichtiger Tabletten
wird die Matrize vor dem Ausstoß der
Tabletten naturgemäß mit zwei oder
mehr teilchenförmigen
Vorgemischen befüllt, womit
prinzipiell zwei oder mehr Verfahrensstufen existieren an denen überschüssiges teilchenförmiges Material
mittels einer Saugförderung
entfernt und in die Dosiervorrichtung zurückgeführt werden kann.
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Erfindungsgemäß bevorzugte
Verfahren zur Herstellung von zweischichtigen Tabletten in einer Tablettiermaschine,
umfassen demnach die Schritte:
- a) Bereitstellen
einer mit einem pulverförmigen Vorgemisch
befüllten
Dosiervorrichtung
- b) Eindosieren eines ersten in einer ersten Dosiervorrichtung
befindlichen pulverförmigen
Vorgemisches in die Matrize eines Matrizentisches
- c) optional Verpressen des pulverförmigen Vorgemischs in der Matrize,
- d) Eindosieren eines zweiten in einer zweiten Dosiervorrichtung
befindlichen pulverförmigen
Vorgemisches in die Matrize aus Schritt b)
- e) Verpressen des pulverförmigen
Vorgemischs in der Matrize,
dadurch gekennzeichnet, dass überschüssiges pulverförmiges Vorgemisch
nach dem Eindosieren in Schritt b) und/oder in Schritt e) mittels
einer Saugförderung
entfernt und in die Dosiervorrichtung zurückgeführt wird.
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Bei
der Herstellung zwei- oder mehrphasiger Tabletten hat das erfindungsgemäße Verfahren
neben den weiter oben genannten Vorteilen den weiteren Vorteil,
dass durch eine separate Entfernung der zu unterschiedlichen Zeiten
in die Matrize eingefüllten
teilchenförmigen
Vorgemische eine Vermischung dieser Vorgemische unterbunden werden
kann.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
werden in dem erfindungsgemäßen Verfahren
Oberstempel mit einer Vorwölbung
eingesetzt. Die resultierenden ein-, zwei- oder mehrschichtigen
Tabletten weisen in ihrer Oberseite eine der Vorwölbung des Oberstempels
entsprechende Mulde auf, die beispielsweise in einem nachfolgenden
Verfahrensschritt befüllt
werden kann.
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Außer zur
Herstellung zwei- oder mehrphasiger Tabletten können Rundlaufpressen auch zur
Erhöhung
des Durchsatzes mit zwei Füllschuhen
versehen werden, wobei zur Herstellung einer Tablette nur noch ein
Halbkreis durchlaufen werden muss. In derartigen Verfahrensanordnungen
ist es erfindungsgemäß bevorzugt,
jedem der Füllschuhe
jeweils eine Saugförderung
zuzuordnen.
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Verfahren,
dadurch gekennzeichnet, das die Rundläufertablettenpresse zwei oder
mehr Dosiervorrichtungen für
pulverförmiges
Vorgemisch aufweist, aus denen pulverförmige Vorgemische gleicher
oder unterschiedlicher Zusammensetzung in die Matrizen des Matrizentisches
eindosiert werden und mindestens eines dieser pulverförmigen Vorgemische
getrennt von dem oder den übrigen
pulverförmigen
Vorgemischen über
eine Saugförderung
in die Dosiervorrichtung zurückgeführt wird,
werden erfindungsgemäß bevorzugt.
Vorzugsweise ist in diesen Verfahren jeder der Dosiervorrichtungen,
also beispielsweise jedem der Füllschuhe,
auch eine Saugförderung
zugeordnet.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
eignet sich insbesondere für
die Tablettierung mechanisch empfindlicher Partikel, beispielsweise
beschichteter Partikel, die nicht allein durch eine Zerstörung der Kornstruktur
sondern zusätzlich
auch durch Abrieb der Partikelbeschichtung geschädigt werden können. Bevorzugte
Verfahren sind demnach dadurch gekennzeichnet, dass das pulverförmige Vorgemisch beschichtete
Partikel enthält.
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Da
die Freisetzung von aktivsubstanzhaltigen Stäuben bei Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens
kontrolliert und reduziert werden kann, eignet sich dieses Verfahren
weiterhin in besonderer Weise für
die Tablettierung reizender und/oder allergener Wirkstoffe, wie
Bleichmitteln oder Enzymen. Bevorzugte Verfahren sind demnach außerdem dadurch
gekennzeichnet, dass das pulverförmige
Vorgemisch Bleichmittel und/oder Enzyme enthält.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
eignet sich damit in besonderer Weise zur Herstellung von Wasch- und Reinigungsmitteltabletten.
Derartige Tabletten können
neben den zuvor genannten Bleichmitteln und/oder Enzymen weiterhin
wasch- oder reinigungsaktive Substanzen, beispielsweise wasch- und
reinigungsaktive Substanzen aus der Gruppe der Gerüststoffe,
Tenside, Polymere, Bleichaktivatoren, Desintegrationshilfsmittel,
Duftstoffe oder Parfümträger.
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Selbstverständlich ist
das erfindungsgemäße Verfahren
auch für
die Herstellung kosmetischer oder pharmazeutischer Tabletten geeignet.
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Als
für die
Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens,
insbesondere die pneumatische Förderung
durch Saugförderung
besonders vorteilhaft haben sich pulverförmige Vorgemische mit einer mittleren
Teilchengröße zwischen
100 und 900 μm, vorzugsweise
zwischen 200 und 800 μm
und insbesondere zwischen 300 und 700 μm erwiesen. Der Einsatz entsprechender
Vorgemische ist dementsprechend erfindungsgemäß bevorzugt.
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Ein
zweiter Gegenstand dieser Anmeldung ist eine Tablettiermaschine,
umfassend
- – eine
Dosiervorrichtung für
pulverförmiges
Vorgemisch
- – einen
unterhalb der Dosiervorrichtung angeordneten Matrizentisch mit wenigstens
einer Matrize
- – eine
Saugförderung
dadurch
gekennzeichnet, dass die Saugförderung eine
Rückführung für pulverförmiges Material
aus der Saugförderung
in die Dosiervorrichtung aufweist.
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Mit
besonderem Vorzug handelt es sich bei der Tablettiermaschine um
eine Rundläufertablettenpresse.
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Während der
Matrizentisch bevorzugter Tablettiermaschinen um eine Drehachse,
vorzugsweise eine vertikale Drehachse, antreibbar ist, ist die Saugförderung
vorzugsweise statisch. Die statische oder bewegliche Saugförderung
schließt
in einer besonders bevorzugten Ausführungsform an den Außenrand
des Matrizentisches an.
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Bevorzugte
Tablettiermaschinen verfügen über zwei
oder mehr voneinander getrennte Dosiervorrichtungen, wobei in einer
besonders bevorzugten Ausführungsform
jeder dieser Dosiervorrichtungen eine eigene Saugförderung
zugeordnet ist.
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Bevorzugte
Tablettiermaschinen weisen wenigstens einen Ablenkmittel auf, das
oberhalb des Matrizentisches zwischen der Dosiervorrichung und der
Saugförderung
angebracht ist und geeignet ist, auf dem Matrizentisch befindliches
Vorgemisch und/oder aus der Matrize über den Matrizentisch herausragendes
Vorgemisch abzulenken.
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Das
Ablenkmittel liegt vorzugsweise plan auf dem Matrizentisch der Tablettenpresse
auf. Als Ablenkmittel sind eine Vielzahl der dem Fachmann bekannten
Vorrichtungen einsetzbar. Geeignet sind beispielsweise Prallbleche,
Schienen oder Stege oder ebenso wie Bürsten oder Schwämme. Die
Ablenkmittel können
aus Metall und/oder Kunststoff gefertigt sein. Bevorzugte erfindungsgemäße Verfahren
sind dadurch gekennzeichnet, dass das Ablenkmittel aus einem Material
gefertigt ist, welches eine geringe Härte aufweist als die Oberfläche des
Matrizentisches bildende Material.
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Die
Saugförderung
erfindungsgemäßer Tablettiermaschinen
weist vorzugsweise weiterhin einen für die Aufnahme teilchenförmigen Vorgemisches
geeigneten Aufnahmebehälter
und ein an den Aufnahmebehälter
anschließendes
Leitungsrohr auf.
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Die
für die
erfindungsgemäße Tablettiermaschine
kennzeichnende Saugvorrichtung umfasst zur Erzeugung eines für die pneumatische
Förderung
eines teilchenförmigen
Vorgemisches geeigneten Unterdrucks vorzugsweise eine Injektorpumpe
und/oder eine Venturi-Düse.
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Zur
Abtrennung eines mittels der Saugförderung geförderten Partikel-haltigen Luftstroms
weist die Saugförderung
vorzugsweise einen Fliehkraftabscheider auf. Dieser Fliehkraftabscheider
ist vorzugsweise derart mit der Dosiervorrichtung der Tablettiermaschine
verbunden, dass ein in dem Fliehkraftabscheider anfallendes teilchenförmiges Material
unter Schwerkrafteinwirkung in die Dosiervorrichtung abfließt. Alternativ
oder in Ergänzung
zu dem Fliehkraftabscheider weist die Saugförderung gleichfalls bevorzugter
Tablettiermaschinen eine Zellenradschleuse auf, die zur Weiterbeförderung
eines mittels der Saugförderung
geförderten
Materials aus der Saugvorrichtung in die Dosiervorrichtung geeignet
ist.
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Schließlich sind
erfindungsgemäß bevorzugte
Tablettiermaschine dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiervorrichtung
einen Dosierschuh und einen oberhalb des Dosierschuhs befindlichen
und mit dem Dosierschuh mittels einer lösbaren Kupplung verbundenen
Dosierbehälter
umfasst, aus welchem das zu verpressende Vorgemisch durch den Dosierschuh
in die Matrize dosiert wird und die Saugvorrichtung eine Rückführung für pulverförmiges Vorgemisch
in den Dosierschuh aufweist.