DE102011013623A1

DE102011013623A1 - Verfahren zur Herstellung einer für die Fertigung von Ampullen und Fläschchen geeigneten, verbesserten Glasröhre, Vorrichtung zur Herstellung sowie Rohrhalbzeug

Info

Publication number: DE102011013623A1
Application number: DE102011013623A
Authority: DE
Inventors: Kai Wissner; Albert Schmid; Klaus Schuller; Stefan Schwarz; Franco Tassi
Original assignee: Schott AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2011-03-02
Filing date: 2011-03-02
Publication date: 2012-09-06
Anticipated expiration: 2031-03-03
Also published as: DE102011013623B4

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer für die Fertigung von Ampullen und Fläschchen geeigneten, Glasröhre, umfassend folgende Verfahrensschritte: – es wird ein Rohrhalbzeug in Form einer Rohrlänge mit zwei Enden, einem ersten Ende (9.1, 9.2) und einem zweiten Ende (7.1, 7.2) zur Verfügung gestellt, wobei das erste Ende (9,1, 9.2) entweder offen oder verschlossen ausgestaltet sein kann. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass – das erste Ende (9.1, 9.2) gegen ein Formwerkzeug (50), insbesondere ein beheizbares Formwerkzeug (50) mit Löchern beziehungsweise Öffnungen (104) für den Austritt eines Gases, insbesondere Blasluft gedrückt wird, insbesondere derart, das erste Ende (9.1, 9.2) des Rohrhalbzeuges, insbesondere als Boden und/oder als Ende geformt wird

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer für die Fertigung von Ampullen und Rohrfläschchen geeigneten, verbesserten Glasröhre sowie eine Vorrichtung zur Herstellung einer für die Fertigung von Ampullen und Fläschchen verbesserten Glasröhre und eine Glasröhre.
Ampullen und Fläschchen, insbesondere für medizinische pharmazeutische Zwecke, werden überwiegend aus Glasröhren hergestellt. Die Glasröhren werden kontinuierlich erzeugt, beispielsweise indem auf einer leicht geneigten Rohrziehvorrichtung die Glasschmelze auf einen rotierenden Dorn gegeben wird und Druckluft über die den Dorn tragende, durchbohrte Welle ins Innere des sich bildenden Glasschlauches eingeblasen wird. Das Rohr wird gezogen und auf einer Rollbahn zu einer Schneidvorrichtung gefördert, wo Rohrlängen von im allgemeinen 1,50 m abgetrennt und seitlich abgerollt gelassen werden. Aus derartigen Rohrlängen werden dann die Ampullen und Fläschchen hergestellt. Die Fläschchenfertigung erfolgt vorwiegend auf Karussellmaschinen bei senkrechter Rohrstellung, und zwar in intermittierender oder kontinuierlicher Arbeitsweise oder aber seltener auf Horizontalmaschinen.
Aus der DE 33 41 313 ist ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Glasröhre bekannt geworden, bei dem von einem kontinuierlichen Glasrohrstrang eine Rohrlänge abgetrennt, eine der beiden offenen Enden dieser Rohrlänge erweicht und mittels einer in axialer Richtung wirkenden Kraft ausgezogen wird, bis das Rohr zusammenfällt und ein erster Boden entstanden ist. Das Verschließen der Glasröhren zur Fertigung von Ampullen wird insbesondere zur Vermeidung von Beschädigungen beim Transport und zur Erhöhung ihrer Widerstandskraft gegen Bruch vorgenommen. Bei der DE 33 41 313 sind sowohl das obere Ende als auch die abgetrennte Rohrlänge verschlossen. Werden diese Rohrenden zur Weiterverarbeitung zu Ampullen oder Spritzen in einen Karussellautomaten eingesetzt, so wird zunächst am unteren Ende der Glasröhre das Rohr thermisch durchtrennt, wobei sich zwei Böden bilden, von denen der untere zusammen mit dem kurzen Rohrendstück verworfen wird, während der obere Boden mittels einer Stichflamme geöffnet und an dieser Stelle die Mündung eines ersten Fläschchens geformt wird. Danach wird in einer der Länge des Fläschchens entsprechenden Höhe das Rohr stark eingeschnürt und durchschmolzen, wobei gleichzeitig Böden am nunmehr abgetrennten ersten Fläschchen und an dem restlichen Rohr entstehen. Mittels eines Stichbrenners wird der Boden am Restrohr geöffnet, worauf die vorstehend geschilderten Arbeitsschritte an diesem restlichen Glasrohr erneut durchgeführt werden.
Um den Nachteil dieses Verfahrens zur Fläschchenfertigung, der darin lag, dass beim Öffnen eines Bodens mittels einer Stichflamme Verbrennungsgase, Dämpfe und leicht flüssige Glaskomponenten ins Innere des Glasbehälters oder des Glasrohrs geblasen wurden, zu vermeiden, schlägt in einer Weiterbildung die EP 011710 A1 vor, dass eine Rohrlänge verwendet wird, bei der bei allen Verfahrensschritten ein leichter Überdruck in dem Glasrohr aufrecht erhalten wird. Aufgrund des inneren Überdrucks können dann Rohrfläschchen hergestellt werden, die eine für pharmazeutische Anwendungen geeignete Sauberkeit aufweisen. Die Herstellung der Glasrohrfläschchen aus einem Glasrohrhalbzeug, d. h. einer vorbekannten Rohrlänge, ist detailliert in der EP 1369389 A2 beschrieben.
Nachteilig an den zuvor beschriebenen Verfahren aus der DE 33 41 313 oder EP 011710 A1 war, dass die Rohrenden der abgetrennten Rohrlängen nicht als Boden für die aus den Rohrlängen hergestellten Ampullen bzw. als Enden für die aus den Rohrlängen hergestellten Fläschchen verwendet werden konnten. Es wurden daher die Rohrenden von den abgetrennten Rohrlängen abgetrennt und verworfen, bevor aus der Rohrlänge einzelne Ampullen oder Fläschchen, wie beispielsweise in der EP 1 369 389 A1 beschrieben, gefertigt wurden. Sowohl der Offenbarungsgehalt der DE 33 41 313 wie der EP 011710 A1 oder der EP 1 369 389 A2 werden in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung voll umfänglich mit eingeschlossen.
Beispielsweise muss bei einer abgetrennten Rohrlänge von 1,5 m für die Ampullenfertigung etwa ein bis zwei Zentimeter des Glasrohrs am oberen Ende entsorgt werden, da der Verschluss des oberen Rohrendes nicht als Ampullenboden geeignet ist. Die Folge hiervon ist eine verminderte Ausbeute bei der Herstellung von Ampullen, da der entstehende Glasabfall nicht für die Ampullenherstellung zur Verfügung steht und somit verloren geht. Dasselbe gilt für die Fertigung von Fläschchen, bie denen beide Rohrenden offen sind. Auch hier müssten einige Zentimeter am oberen Ende entsorgt werden, da das obere Rohrende nicht als Ende für ein Fläschchen zur Verfügung steht.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und ein Verfahren und eine Vorrichtung sowie eine Glasröhre bzw. Rohrlänge anzugeben, bei denen die Rohrenden der abgetrennten Rohrlänge bzw. der abgetrennten Glasröhre als Boden beziehungsweise Ende für die nachfolgende Herstellung von Ampullen und/oder Fläschchen verwendet werden kann.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 eine Vorrichtung gemäß Anspruch 7 und eine Glasröhre gemäß Anspruch 10 gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer für die Fertigung von Ampullen und Rohrfläschchen geeigneten verbesserten Glasröhre umfasst die nachfolgend dargestellten Verfahrensschritte. Zunächst wird ein Rohrhalbzeug mit zwei Enden, einem ersten, unteren Ende und einem zweiten oberen Ende zur Verfügung gestellt, wobei das erste, untere Ende entweder offen oder verschlossen ausgestaltet ist. Bei dem Rohrhalbzeug handelt es sich bevorzugt um eine von einem kontinuierlichen Glasstrang abgetrennte Rohrlänge. Wird das Rohrhalbzeug für die Herstellung von Ampullen verwandt, so wird wenigstens eines der beiden offenen Enden mit einem Verschluss, beispielsweise einem Glasboden, der sich durch Kollabieren ergibt, verschlossen. Erfindungsgemäß wird wenigstens das erste Ende des Rohrhalbzeuges gegen ein Formwerkzeug, insbesondere ein beheizbares Formwerkzeug mit Einblaslöchern gedrückt, derart, dass das erste Ende des Rohrhalbzeuges bzw. der Rohrlänge geformt wird. Insbesondere wird ein Boden bei einer Rohrlänge die zur Fertigung von Ampullen eingesetzt wird geformt, wobei das mit einem Verschluss versehene erste Ende des Rohrhalbzeuges auf das Formwerkzeug gedrückt wird. In der Folge wird das Rohrende plan gedrückt und das überschüssige Glas verteilt sich gleichmäßig über das Rohrende.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird wenigstens das erste Ende vor dem formen durch das Formwerkzeug erwärmt, so dass das erste Ende erweicht wird.
Besonders bevorzugt ist es, wenn das bzw. der durch das Formwerkzeug hergestellte Ende oder Boden für die Herstellung von Fläschchen oder Ampullen CpK-Werte über 1,33 für den Planlauf und/oder die Konkavität und/oder die Mindestbodendicke aufweist bzw. der Boden für Ampullendie geometrischen Toleranzen der ISO 9187, insbesondere der ISO 9187-1:2006 erfüllt. Die Durchmesser des erfindungsgemäßen Bodens, der bevorzugt die Geometrie eines ISO 9187-Ampullenbodens aufweist, sind je nach Ampullendurchmesser unterschiedlich, ebenso wie die Toleranzen hierzu.
Im Gegensatz zu dem erfindungsgemäßen Boden, der einen Boden mit einer bestimmten Formung aufweist, ist der Boden, wie er aus der EP 01171081 oder DE 33 41 313 bekannt ist, lediglich ein Rohrverschluss, der konkav ausgebildet ist und einen vorgegebenen Falltest besteht. Wie beschrieben, dient er lediglich als Schutz vor Verunreinigung und wird daher bei der endgültigen Formung der Ampullen verworfen. Insbesondere weist der Rohrverschluss gemäß dem Stand der Technik keine definierte Dicke bzw. definierte Radien auf.
In einer besonders bevorzugten Verfahrensführung wird durch das Andrücken an das Formwerkzeug der Planlauf und die Glasverteilung an den Rohrenden verbessert, wobei insbesondere bei einem Rohrdurchmesser von 5 mm bis 20 mm, insbesondere 10 mm bis 11 mm ein Boden mit einer Planlaufgenauigkeit von 0,1 mm bis 0,3 mm zur Verfügung gestellt wird.
Um nicht nur den Planlauf zu verbessern, sondern auch den Boden auszuformen, d. h. vorgegebene Radien zur Verfügung zu stellen, wird bevorzugt Luft auf den zu bildenden Boden, beispielsweise durch Blaslöcher, gegeben bzw. geleitet. Hiermit wird dann die Bodenkonkavität zur Verfügung gestellt. Bevorzugt sind hierzu im Formwerkzeug sogenannte Blaslöcher angeordnet, die es erlauben, die Bodenkavität definiert einzustellen.
Das Anpressen mit einer axialen Kraft an das Formwerkzeug geschieht bevorzugt dadurch, dass die Rohrlänge mit einer Symmetrieachse in einer Förderrichtung im Wesentlichen senkrecht zur Symmetrieachse der Rohrlänge bewegt wird und mit Hilfe eines Antriebs, insbesondere eines Obertriebs, die Rohrlänge entweder in Rotation versetzt wird oder die Rotationsgeschwindigkeit eines drehenden Rohres vergrößert wird. Aufgrund der Anstellung des Antriebs, insbesondere Obertriebs unter einem Winkel α gegenüber der Förderrichtung wird der in Rotation versetzten Rohrlänge eine axiale Bewegungskomponente und damit Kraft aufgeprägt. Der Winkel α, unter dem beispielsweise der Obertrieb gegenüber der Förderrichtung angeordnet ist, liegt im Bereich von beispielsweise 2° bis 8°, bevorzugt im Bereich von 4° bis 6°. Dadurch, dass der Antrieb, wie beschrieben, unter einem Winkel α gegenüber der Förderrichtung angeordnet ist, wird der Rohrlänge eine axiale Bewegungskomponente aufgeprägt. Der Winkel α ist einstellbar und damit auch die Kraft und die Rotationsgeschwindigkeit, mit der die Rohrlänge auf das Formwerkzeug gedrückt wird. Für die Stärke der Verformung ist neben der Kraft, mit der das Rohrende gegen das Formwerkzeug gedrückt wird, auch der Abstand von Formwerkzeug und Rohrende wichtig. Generell gilt, dass je geringer der Abstand von Rohrende und Formwerkzeug ist, die Verformung umso stärker ist. Um eine plastische Verformbarkeit des auf das Formwerkzeug gedrückten ersten Endes der Rohrlänge zur Verfügung zu stellen, wird das erste Ende, das geformt werden soll, auf eine Temperatur von Tg + 200 bis Tg + 600°C im Bereich des ersten Endes der Rohrlänge gebracht, beispielsweise durch Erwärmen mit einer Vorwärmeinrichtung. Tg bezeichnet die Transformationstemperatur bzw. den Transformationsbereich eines Glasmaterials gemäß Heinz G. Pfaender: Schott Guide to Glass, Chapman & Hall, 1996, Seiten 18–20. Tg ist die Temperatur, bei dem das Glas vom elastischen in den viskosen Zustand überführt wird. Am Erweichungspunkt E_w, bei dem sich das Glas unter dem Eigengewicht deformiert, beträgt die Viskosität n = 10^7.6 dPas; d. h. Tg ist die Temperatur eines Glases bei der die Viskosität n = 10^7.6 dPas, unter Normaldruck ist. Der Bereich der Rohrlänge in dem die Temperatur Tg + 200°C bis Tg + 600°C beträgt, betrifft das erste Ende und die anschließenden 2 mm bis 6 mm der Rohrlänge. Die Temperatur in diesem Bereich wird beispielsweise mittels eines Pyrometers bestimmt. Bevorzugt beträgt die Rotationsgeschwindigkeit, mit der die Rohrlänge auf dem Förderband rotiert, 80 bis 200 U/min, bevorzugt 120 bis 160 U/min.
Neben dem erfindungsgemäßen Verfahren stellt die Erfindung auch eine Vorrichtung zur Herstellung eines für die Fertigung von Ampullen und Fläschchen geeigneten Glasrohres zur Verfügung. Die Vorrichtung umfasst eine Fördereinrichtung zum Fördern von Rohrhalbzeugen in Form von Rohrlängen mit einem ersten Ende in einer Förderrichtung im Wesentlichen senkrecht zur Symmetrieebene der Rohrlänge. Die Vorrichtung umfasst ein Formwerkzeug, gegen das erste Ende zur Formung mit einer Kraft gedrückt wird. Um bei Ampullen die ersten Enden als Böden entsprechend zu formen, insbesondere eine langsamere und spannungsarme Ausformung des Bodens zu erreichen und die Bodenkonkavität einzustellen, kann vorgesehen sein, dass das Formwerkzeug wenigstens ein Blasloch, bevorzugt eine Vielzahl von Blaslöchern, umfasst, aus dem beziehungsweise denen Blasluft austritt, bevorzugt in Form von Pressluft. Um unerwünschte Spannungen im Material zu reduzieren, kann vorgesehen sein, dass das Formwerkzeug des Weiteren oder optional mit einer Heizeinrichtung versehen ist. Um einen definierten Bogenradius des Bodens einzustellen, kann vorgesehen sein, dass das Formwerkzeug als eine Platte L-förmig mit einem Anschlag ausgebildet ist. Die Ausformung des Bodens kann dann im Allgemeinen durch den rechten Winkel der L-förmigen Platte erfolgen. Durch die L-förmige Ausgestaltung des Formwerkzeugs wird darüber hinaus eine Planlaufverbesserung erreicht.
Das Formwerkzeug kann in einer vereinfachten Ausführungsform auch nur als einfache Platte ausgeführt sein.
Die Vorrichtung kann des Weiteren eine Vorwärmeinrichtung zur Erwärmung des ersten Endes des Rohrhalbzeugs umfassen. Dies ist beispielsweise dann vorteilhaft, wenn die Vorrichtung als Nachbearbeitungsvorrichtung zu einer Abtrennvorrichtung von Rohrlängen wie in der DE 33 41 313 beschrieben eingesetzt wird.
Ist die erfindungsgemäße Vorrichtung hingegen Teil der Abtrennvorrichtung, so sind die Rohrenden noch so heiß, dass eine separate Vorwärmeinrichtung nicht erforderlich ist. Bevorzugt ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Antrieb, der die Rohrlängen in Rotation versetzt bzw. bei bereits in Rotation befindlichen Rohren die Rotationsgeschwindigkeit erhöht unter einem Winkel α zu einer Förderrichtung angeordnet. Die Rohrlänge weist dann eine axiale Bewegungskomponente auf. Neben dem Verfahren und der Vorrichtung stellt die Erfindung aber auch eine Glasröhre bzw. eine Rohrlänge zur Verfügung, das nach einem Verfahren, wie zuvor beschrieben, hergestellt wurde bzw. sich mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung herstellen lässt.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, eine Glasröhre bzw. Rohrlänge zur Verfügung zu stellen, die bei Glasröhren für Ampullen am Ende einen Boden einer definierten Formgebung, wobei der Boden bevorzugt eine Ausformung umfasst, deren geometrische Toleranzen der ISO 9187 entspricht.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Ausführungsbeispiele ohne Beschränkung hierauf und gemäß den folgenden Figuren beschrieben werden. Es zeigen:
1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
2 eine Ansicht des Formwerkzeugs mit darauf angeordneter Rohrlänge;
3a–3b Vergleich eines Ampullenbodens gemäß dem Stand der Technik und gemäß der Erfindung;
4 Zeichnung zur Definition des Planlaufs.
In 1 ist eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung gezeigt, mit deren Hilfe Rohrlängen 3.1, 3.2 nach Abtrennen der Rohrlänge aus einem Glasrohrstrang als Glasrohrhalbzeug auf einer Fördereinrichtung 5 gefördert und einer Nachverarbeitung unterzogen werden. Die Rohrlängen 3.1, 3.2 weisen ein erstes, unteres Ende 9.1, 9.2 auf und ein zweites, oberes Ende 7.1, 7.2. Sowohl das obere Ende 7.1, 7.2 wie das untere Ende 9.1, 9.2 können gemäß beispielsweise den in der EP 011710 A1 beschriebenen Verfahren mit einem Verschluss in Form eines Glasbodens, der durch Kollabieren des Glasrohres beim Erwärmen und anschließendes Abkühlen ausgebildet, versehen. Die Ausbildung mit einem Verschluss ist insbesondere bei Rohrlängen vorgesehen, die zur Fertigung von Ampullen eingesetzt werden. Für die Fertigung von Fläschchen können das erste und/oder das zweite Ende der Rohrlänge unverschlossen, d. h. offen sein. Obwohl nachfolgend die Herstellung von Glasröhren geeignet für die Herstellung von Ampullen beschrieben wird, ist die Erfindung hierauf nicht beschränkt, sondern die Beschreibung beispielhaft.
Durch die Antriebe 20.1, 20.2, die vorliegend als Obertrieb ausgebildet sind, werden die Rohrlängen 3.1, 3.2 in Rotation um die Symmetrieachsen 11.1, 11.2 versetzt oder bei bereits vorliegenden rotierenden Rohrlängen beschleunigt und gleichzeitig, da die Antriebe, hier die Obertriebe 20.1, 20.2 um einen Winkel α gegenüber der Förderrichtung 13 geneigt sind, mit einer axialen Bewegungskomponente versehen, die wiederum zu einer axiale Kraftkomponente 22 führt. Das Versehen des unteren Endes 9.1 mit einem Verschluss aufgrund eines kollabierenden Glasrohrendes gemäß den herkömmlichen Herstellverfahren von Rohrlängen für Ampullen erfolgt im Bereich der Brenner 30.1, 30.2, 30.3. Bei 30.1 handelt es sich um einen Vorerwärmungs-Brenner, der mit O₂ und Erdgas arbeitet. 30.2 und 30.3 sind Brenner, die mit O₂ und Erdgas arbeiten und den Verschluss des Rohrendes 9.1 gemäß dem Stand der Technik erzielen. Nachdem das Rohrende 9.1 mit Hilfe des Vorerwärmungs-Brenners 30.1 und der Brenner 30.2, 30.3 verschlossen ist, wird das Rohrende 9.1 mit Hilfe einer weiteren Vorerwärmungsvorrichtung 40, die der erfindungsgemäßen Vorrichtung, insbesondere in Form einer Nachverarbeitungsvorrichtung zugeordnet ist, zugeführt und erneut erwärmt. Die Vorerwärmvorrichtung 40 ist Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung eines Bodens mit einer definierten Formung. Im Bereich der Vorwärmvorrichtung 40 wird das Rohrende 9.1, 9.2 auf Temperaturen zur Formung im Bereich Tg + 200°C bis Tg + 600°C vorerwärmt und hierdurch formbar bzw. plastisch. Sobald die Glasrohre 3.1, 3.2 in den Bereich der Antriebe 20.1, 20.2 gelangen, werden sie in Rotation um ihre Symmetrieachse 11.1, 11.2 versetzt. Bevorzugt rotieren die Rohrlängen bzw. Rohrgläser mit einer Umdrehungsgeschwindigkeit von 80 bis 200 U/min, bevorzugt im Bereich von 120 bis 160 U/min, im vorliegenden Ausführungsbeispiel mit 140 U/min. Da die Antriebe 20.1, 20.2 unter einem Winkel α gegen die Förderrichtung geneigt sind, entstehen axiale Bewegungskomponenten der Rohre 3.1, 3.2 und eine axiale Kraftkomponente 22. Bei Förderung entlang der Förderrichtung 13 mit Hilfe der Fördereinrichtung 5, die bevorzugt Förderbänder 5,1, 5.2 umfasst, wird das Rohr 3.1 aufgrund der unter einem Winkel α angeordneten Antrieb in axialer Richtung 24 nach unten gegen das Formwerkzeug 50 bewegt, das bevorzugt mit wenigstens einem, bevorzugt mehreren Einblaslöchern versehen ist. Das Formwerkzeug 50 ist detaillierter in 2 dargestellt. Durch die Vorerwärmung im Bereich der Vorerwärmungsvorrichtung 40 ist es möglich das verschlossene Ende am Rohrende 9.1 mit Hilfe des Formwerkzeuges 50 zu formen, so dass bei der Glasröhre 7.2 am Rohrende 9.2 nach der Formung mit dem Formwerkzeug der Boden in einer vorbestimmten Form vorliegt. Der Winkel α, unter dem der Antrieb gegenüber der Förderrichtung 13 angeordnet ist, beträgt zwischen 2 und 8°, bevorzugt zwischen 4 und 6°, ganz bevorzugt beträgt der Winkel 5°. Durch die Einstellung des Winkels α kann sowohl wie die Kraft, mit der das Rohr, dessen Rohrende geformt werden soll, auf das Formwerkzeug 50 gedrückt wird, und/oder die Rotationsgeschwindigkeit eingestellt werden. Vorrangig wird mit dem Antrieb die axiale Kraft bzw. axiale Bewegung beeinflusst und nachrangig die Rotationsgeschwindigkeit. Wird das Rohrende 9.1 über das Formwerkzeug 50 geführt, so wird das Rohrende 9.1 plan gedrückt, wobei sich das überschüssige Glas gleichmäßig über das Rohrende verteilt. Das Formwerkzeug 50 umfasst des Weiteren wenigstens ein Blasloch, bevorzugt mehrere feine Löcher, die dazu dienen, mit Hilfe beispielsweise eines Gases, insbesondere Blasluft, eine langsame und spannungsarme Ausformung des Bodens zu erreichen. Mit Hilfe mehrerer Blaslöcher kann der Boden des Weiteren mit der erforderlichen Bodenkonkavität versehen werden. Ohne Blaslöcher wäre es lediglich möglich, Planlauf und Glasverteilung der Rohrenden zu verbessern, nicht jedoch die notwendige Bodenkonkavität zur Verfügung zu stellen.
Bei der Formung von Rohrlängen für die Herstellung von Fläschchen, ist kein Einsatz von Blasluft erforderlich, da hier duch die Formung nur eine gleichmässige Verteilung des Glasmaterials am ersten Ende erreicht werden muss.
Besonders bevorzugt ist es, wenn das Rohrende 9.2 nach Formen mit Hilfe des Formwerkzeugs 50 eine Geometrie aufweist, die einen Prozessfähigkeitsindex CpK für den Planlauf der oberhalb 1,33 liegt, d. h. ein CpK über 1,33 aufweist und/oder der Prozessfähigkeitsindex CpK für die Konkavität oberhalb 1,33 liegt, d. h. ein CpK über 1,33 aufweist und/oder der Prozessfähigkeitsindex CpK für die Mindestbodendicke oberhalb 1,33 liegt, d. h. einen Wert über 1,33 aufweist. Ein Prozessfähigkeitswert CpK von 1,33 für den Planlauf ist gleichbedeutend mit einem Ausschuss von 60 ppm. Ein CpK-Wert bei dem die Konkavität über 1,33 erreicht wird, bedeutet weniger als 60 ppm Ausschuss.
Der Prozessfähigkeitsindex CpK ist eine Kennzahl zur statistischen Bewertung eines Prozesses in der Produktionstechnik. Der Prozessfähigkeitsindex CpK gibt an, wie sicher die laut Spezifikation vorgegebenen Ziele erreicht werden.
Der Prozessfähigkeitsindex CpK bzw. der CpK-Wert wird aus dem Mittelwert und der dazugehörigen Standardabweichung S und der oberen (OSG) beziehungsweise unteren (USG) Spezifikationsgrenze definiert. CpK = (min(u-USG; OSG-u)/3 s). Je höher der Wert ist, desto sicherer befindet sich die Produktion innerhalb der Spezifikation.
Die Spezifikation führt z. B. zur entsprechenden ISO für Ampullen (OSG, USG), z. B. zur ISO-9187, insbesondere ISO-9187-1:2006 für Ampullenböden.
Beim Planlauf wurde gemäß dem Stand der Technik nur ein CpK-Wert zwischen 0 bis 0,1 erreicht, d. h. eine zufällige Gutformung. Dies trifft auch auf die Konkavität zu, auch hier wurde im Stand der Technik nur ein Wert von o bis 0,1 erreicht, d. h. eine zufällige Gutformung.
Das Rohr 7.2, das nach dem Formwerkzeug 50 vorliegt, weist an seinem Ende 9.2 einen Boden mit einer Geometrie, beispielsweise wie mit dem Prozessfähigkeitsindex CpK, wie beschrieben, oder gemäß ISO 9187 auf. Je nach Ampullendurchmesser sind die entsprechenden Geometrien sowie Toleranzen unterschiedlich in der ISO 9187 beschrieben.
In 2 ist eine Ansicht einer Rohrlänge 3.3 gezeigt, mit einem verschlossenen oberen Ende 7.2, das eine Entlüftungsbohrung 60 aufweist sowie einem unteren Ende 9.2, das oberhalb des Formwerkzeugs 50 angeordnet ist. Das Formwerkzeug 50 ist L-förmig ausgebildet mit einem Anschlag 52, an dem das Rohr 3.3 anliegt. Im Formwerkzeug 50 ist eine Sammelleitung 100 für Blasluft angeordnet, die die einzelnen Düsen 102 mit Blasluft versorgen. Die Düsen 102 weisen eine Öffnung 104 auf, aus denen beispielsweise Blasluft auf den Boden 9.3 des Rohrendes geleitet werden kann, so dass der mit dem Formwerkzeug hergestellte Boden eine vorbestimmte Formung beispielsweise gemäß ISO 9187 aufweist.
Beispielhaft ist das Formwerkzeug 50 als Quader mit Abmessungen von 170 × 40 × 40 mm ausgebildet. Auf den ersten 100 mm der 170 mm des Formwerkzeuges längs zur Förderrichtung 30 sind gleichmäßig verteilt Düsen beziehungsweise Öffnungen für Blasluft vorgesehen. In einer Ausgestaltung der Erfindung beträgt der Durchmesser der Löcher 0,5 mm. Die Löcher liegen in einer Nut von 100 × 2 × 2 mm. Zur Druckgleichrichtung sind die 0,5 mm Bohrungen beziehungsweise Löcher 20 mm tief in den Quader eingebracht und über eine 3 mm Querbohrung miteinander verbunden. Diese zentrale 3 mm Bohrung wird über einen Druckregler zur Erzielung eines konstanten Druckes mit Pressluft gespeist.
Des Weiteren ist, wie in 2 eingezeichnet, der Antrieb 20.2 in Form eines Obertriebs ausgelegt, der die Rohrlänge 3.3 in Rotation versetzt und eine axiale Bewegungs- und Kraftkomponente in Richtung des Formwerkzeugs 50 bewirkt. Das Formwerkzeug 50 ist mit Halterung 110.1, 110.2 versehen, die thermisch vom Rest der Vorrichtung entkoppelt ist.
Die 3a und 3b zeigen das Rohrende 9.1, das lediglich verschlossen wurde (3a) und das Rohrende 9.2 in 3b, das gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren geformt wurde.
Das Rohr bzw. die Rohrlänge weist in der Regel einen kreisrunden Querschnitt 200 auf. Der Durchmesser d des Rohres beziehungsweise die Rohrlänge 200 liegt bevorzugt im Bereich 5 mm bis 50 mm, bevorzugt im Bereich 10 mm bis 25 mm. Wie in 3a dargestellt, wird bei dem herkömmlichen Verfahren lediglich das Ende 9.1 der Rohrlänge 3.1 verschlossen. Wie in 3a zu erkennen, weist der Verschluss bzw. der Boden bzw. das Ende 9.1 eine sehr ungleichmäßige Dicke D auf. Auch die Radien des Bodens beziehungsweise Endes 9.1 sind nicht definiert.
Durch die erfindungsgemäße Formung in der Nachbearbeitung gelingt es, einen Boden herzustellen, der der ISO 9187 entspricht, wie in 3b dargestellt. Für einen Durchmesser von 10 bis 25 mm beträgt der Radius r des Boden 0.2 der Rohrlänge 3.2 gemäß ISO 9187 1 mm bis 2,5 mm und die Toleranz ±0,5 mm, die Tiefe der Basis B zwischen 1 mm und 1,5 mm mit einer Toleranz von ±0,5 mm bis ±1 mm und die Dicke D des Bodens 0,3 mm bis 0,5 mm.
Bevorzugt wird als Material der Rohrlänge Fiolax (Marke der SCHOTT AG) oder das Borosilikatglas Duran (Marke der SCHOTT AG) verwandt. Fiolax (klar) ist ein Kalk-Natron-Glas mit 75% SiO₂, 10,5% B₂O₃, 5% Al₂O₃, 7% Na₂O, 1,5% CaO. Fiolax (grün) ist ein Kalk-Natron-Glas mit 70% SiO₂, 7% B₂O₃, 6% Al₂O₃, 7% Na₂O, 1% K₂O, 2% BaO, weniger als 1% CaO, 5% TiO₂, 1% Fe₂O₃. Alle %-Angaben zuvor sind Gew.-%.
Des Weiteren zeichnen sich die Böden durch einen hohen Planlauf aus. In 4 ist die Definition des Planlaufs erläutert. Gemäß Definition ist der Planlauf eines Glasrohrs der Abstand der Ebene 1000 vom Abstand der Ebene 2000 und somit die Höhe der Unebenheiten des Bodens 3000 einer Rohrlänge 3.1 an. Ebenfalls in 4 gezeigt ist die Symmetrieachse 11.1 der Rohrlänge 3.1.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, ein Rohrende einer Rohrlänge so nachzubearbeiten, dass ein Ende bzw. ein Boden erhalten wird, der sich durch eine definierte Formung auszeichnet und insbesondere den Anforderungen an einen Boden für beispielsweise eine Ampulle entspricht, so dass Abfall bei der Verarbeitung von Rohrlängen zu Ampullen oder Glasfläschchen vermieden werden kann. Insbesondere werden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung Rohrlängen bzw. Rohrhalbzeuge zur Verfügung gestellt, die einen CpK-Wert von über 1,33 für die Planlauffähigkeit und/oder die Konkavität und/oder die Mindestbodendicke aufweisen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 3341313 [0003, 0003, 0005, 0005, 0012, 0018]
EP 011710 A1 [0004, 0005, 0005, 0026]
EP 1369389 A2 [0004, 0005]
EP 1369389 A1 [0005]
EP 01171081 [0012]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

ISO 9187 [0011]
ISO 9187-1:2006 [0011]
ISO 9187-Ampullenbodens [0011]
Heinz G. Pfaender: Schott Guide to Glass, Chapman & Hall, 1996, Seiten 18–20 [0015]
ISO 9187 [0020]
ISO-9187 [0032]
ISO-9187-1:2006 [0032]
ISO 9187 [0034]
ISO 9187 [0034]
ISO 9187 [0035]
ISO 9187 [0040]
ISO 9187 [0040]

Claims

Verfahren zur Herstellung einer für die Fertigung von Ampullen und Fläschchen geeigneten, Glasröhre, umfassend folgende Verfahrensschritte: – es wird ein Rohrhalbzeug in Form einer Rohrlänge mit zwei Enden, einem ersten Ende (9.1, 9.2) und einem zweiten Ende (7.1, 7.2) zur Verfügung gestellt, wobei das erste Ende (9,1, 9.2) entweder offen oder verschlossen ausgestaltet sein kann, das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass – das erste Ende (9.1, 9.2) gegen ein Formwerkzeug (50), insbesondere ein beheizbares Formwerkzeug (50) mit Löchern beziehungsweise Öffnungen (104) für den Austritt eines Gases, insbesondere Blasluft gedrückt wird, insbesondere derart, das erste Ende (9.1, 9.2) des Rohrhalbzeuges, insbesondere als Boden und/oder als Ende geformt wird
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (9.2) bei einem Rohrdurchmesser von 5 mm bis 15 mm, insbesondere 10 mm bis 11 mm eine Planlaufgenauigkeit von 0,1 mm bis 0,3 mm aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrlänge (3.1, 3.2) eine Symmetrieachse (11.1, 11.2) aufweist und auf einer Fördereinrichtung (5) in einer Förderrichtung (13) im Wesentlichen senkrecht zu der Symmetrieachse (11.1, 11.2) bewegt wird, wobei mit Hilfe wenigstens eines Antriebs (20.1, 20.2), insbesondere eines Obertriebes, die Rohrlänge (3.1, 3.2) in Rotation mit einer Rotationsgeschwindigkeit versetzt wird und der Antrieb (20.1, 20.2), insbesondere der Obertrieb unter einem Winkel α gegenüber der Förderrichtung (13) angeordnet ist, derart, dass die Rohrlänge (3.1, 3.2) eine axiale Bewegungskomponente erfährt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrhalbzeug im Bereich des ersten Endes (9.1) auf eine Temperatur von Tg + 200°C bis Tg + 600°C erwärmt wird, bevor das erste Ende gegen das Formwerkzeug (50) gedrückt wird.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel α, unter dem der Antrieb (20.1, 20.2) gegenüber der Förderrichtung (13) angeordnet ist, im Bereich von 2° bis 8°, bevorzugt im Bereich von 4° bis 6° liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsgeschwindigkeit mit der die Rohrlängen (3.1, 3.2) sich um ihre Symmetrieachse drehen im Bereich 80 bis 200 U/min, bevorzugt im Bereich von 120 bis 160 U/min liegt.
Vorrichtung zur Herstellung einer für die Fertigung von Ampullen und Fläschchen geeigneten, Glasröhre, umfassend eine Fördereinrichtung (5) zum Fördern von Rohrhalbzeugen in Form von Rohrlängen (3.1, 3.2) mit wenigstens einem ersten Ende (9.1) in einer Förderrichtung (13) im Wesentlichen senkrecht zur Symmetrieachse (11.1, 11.2) der Rohrlänge (3.1, 3.2), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung wenigstens ein Formwerkzeug (50), insbesondere in Form einer Platte mit Anschlag, bevorzugt einer L-förmigen Platte zur Formung des ersten Endes (9.1) der Rohrlänge (3.1, 3.2) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Formwerkzeug (50) Düsen (102) mit Öffnungen (104) und/oder eine Heizeinrichtung umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Vorwärmeinrichtung (40) zur Erwärmung des verschlossenen Endes (9.1) umfasst und/oder einen Antrieb (20.1, 20.2), der die Rohrlänge (3.1, 3.2) in Rotation versetzt und unter einem Winkel α zur Förderrichtung (13) angeordnet ist, derart, dass der Rohrlänge (3.1, 3.2) eine axiale Bewegungskomponente aufgeprägt wird
Glasröhre für Fläschchen oder Ampullen, hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 oder mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das als Ende oder Boden ausgebildete erste Ende (9.1) des Rohrhalbzeuges (3.1) geformt wird derart, dass das Ende oder der geformte Boden (9.2) einen Prozessfähigkeitsindex CpK von über 1,33 für den Planlauf und/oder die Konkavität und/oder die Mindesbodendicke aufweisen und/oder der geformte Boden (9.2) eine geometrische Toleranz gemäß ISO 9187 aufweist.