DE1752695A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Tabletten aus einem waesserigen Brei von Fasermaterial,insbesondere Nitrocellulosefaserbrei - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Tabletten aus einem waesserigen Brei von Fasermaterial,insbesondere Nitrocellulosefaserbrei

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Description

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

Patentansprüche
1. J Verfahren zum Herstellen von Tabletten aus einem Brei aus Pasermaterial, dadurch gekennzeichnet, daß der Brei in eine mit Verdichtungsmitteln versehene Preßform regeben wird, der Fasergehalt des Breis in der Form durch Entziehen von Flüssigkeit erhöht wird, der verbleibende Faserkörper auf ein bestimmtes Volumen gebracht wird, welches anschließend zu einem zusammenhaltenden Körper bestimmter Dichte gepreßt wird, wobei weitere Flüssigkeit entweicht.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brei eine wässerige Suspension von Nitrocellulosefasern ist.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Brei 5 bis 12 Gewichtsteile Wasser auf 1 newichtsteil Mitrocellulosefasern enthält.
4. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Brei ein Stabilisiermittel enthält.
5. Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Stabilisiermittel Diphenylamin ist.
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6. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Flüssigkeit durch in der Wand der Preßform gelegene und an
eine Vakuumquelle angeschlossene Leitungen entzogen wird.
7. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Form verbleibende Faserkörper von einem V/asserstrahl auf ein bestimmtes Volumen gebracht wird,
8. Vorrichtung zum .Herstellen gepreßter Tabletten aus einem
Brei aus Fasermaterial nach dem in Anspruch 1 bis 7 beschriebenen Verfahren, bestehend aus Preßformen mit Preßmitteln und Mitteln zum Einstellen des Faserkörpervolumens in der Preßform auf eine bestimmte Größe vor dem Pressen, dadurch gekennzeichnet, daß die Formen (18, 19) über in ihren Wenden gelegene Rohrungen (9^) an eine Vakuumquelle (9*0 angeschlossen sind.
9. Vorrichtung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
die Preßmittel aus in den Preßformen (IP, 19) axial miteinander ausgerichteten und gegenläufigen Stempeln (20, 22) bestehen.
10. Vorrichtung gemäß Anspruch R und 9, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Stempel (22) in seiner Preßstellung die Bohrungen (98) in der Form (18, 19) abschließt.
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11. Vorrichtung ^em'iß Anspruch R bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein zwischen den Wänden der Formen (1^, 19) und den Stempeln (20, 22) bestehender Zwischenraum pcerine;fügip: größer ist als das kleinste Ausmaß einer Paser.
KHH:IES
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DE1752695A 1967-07-13 1968-07-03 Verfahren zum Herstellen von Tabletten aus einem Brei und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Expired DE1752695C3 (de)

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