DE2018323A1 - Plastic filter cup with filter paper bottom - for automatic chemical analysis apparatus - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur Die Erfindung betritft ein Vorfahren und eine Vorrichtung zur Heratellung eines Filterbechers, und im besonderen ein derartiges Verfahren, bei welchem ein poröser Papierfilter zur Herstellung eines einstückigen Fil;berbechere in die Grundfläche eines Bechers eingeformt wird.
• Kleine Kunststoffbecher mit einem Boden aus Filterpapier finden im chemischen Analyseautomaten Anwendung. Der Becher wird dabei in Verbindung mit chemischen oder klinischen Naßprobenbehältern zum Filtern der in den Behältern enthaltenen Flüssigkeit verwendet. Bei der Behandlung der ru analysierenden Proben in dem Analyseautomaten werden häufig Reagenzien der Probe zur Ausfällung von Niederschlägen sugesetzt. Vor der Fortsetzung der Analyse müssen zunächst diese Niederschläge von der Probe abgetrennt werdent um eine Beeinflussung der nachfolgenden Analyse zu vermeiden.
• Zum Abtrennen der Niederschläge wird der Filterbecher ver wendet; der Becher wird in den Probenbehälter eingesetzt und die Probenflüssigkeit wird durch den Filterboden in den Becher hineingedrückt, in dem man eine Druckdifferenz Uber dem Filter erzeugt. Die in den Becher gedrückte Probenflüesigkeit wird hierbei gefiltert und von den Niederschlägen abgetrennt. Mach Beendigung der Analyse werden die Filterbecher weggeworfen.
• Die bekannten Verfahren zur Herstellung derartiger Becher sind teuer und führen häufig zu Filterbechern mit mangel haften Filtereigenschaften. Nach einem bekannten Verfahren tuß der Filter über der offenen Grundfläche des vorgeformton Bechers aufgeklebt werden Bei diesem Verfahren kommt es häufig zu einer schlechten Haftung und Abdichtung des Filters an der Grundfläche des Bechers derart, daß zunge filterte Probenflüssigkeit zwischen den unvollkommen miteinander verbundenen Flächen des Filters und des Bechers in den Becher einsickern kann. Außerdem sind die verwendeten Klebstoffe eine Quelle für potentielle Kontaminationen der Probenflüssigkeit1 wodurch die nachfolgende Analyse beeinträchtigt werden kann.
• Nach eine anderen, vorteilhafteren bekannten Verfahren erfolgt die dichtschließende Verbindung des Filters mit dem Becher in der Weise, daß man den Filter über die offene Grundfläche des Bechers legt und auf den Filter Wäre und mechanischen Druck ausübt. Die Hitsotnwendung bewirkt, daß der Becher im Bereich der Beruhrung mit dem Filter schmilzt.
• Die mechanische Preßkraft bewirkt, daß das geschmolzene Material des Bechers in die Poren des Filters unter Bildung eines dichtschließenden Verbunds eindringt. Anschließend werden die Hitze und der Preßdruck aufgehoben und der Filterbecher wird gekühlt. Die Schwierigkeit dieses Verfahrens besteht darin, gerade genügend Hitze anzuwenden, daß einer seite der Becher zur Herstellung eines ausreichenden, dlohten Verbunds mit dem Filter schmilzt, daß Jedoch andererseits der Becher nicht verformt wird. Die Abwägung bzw. der Kompromiß zwischen diesen beiden Faktoren kann dazu führen, daß nur ine unvollkommene Dichtung zwischen dem Becher und dem Filter erhalten wird was wiederum eine anvolkommenene Filtration der Probenflüssigkeit zur Folge hatte.
• Ein weiterer Nachteil der bekannten Verfahren besteht in der Vielzahl der zur Verbindung des Filters mit der Becher grundfläche erforderlichen Verfahrensschritte0 Diese Vielzahl von Verfahrensschirritten führt zu hohen Gestehungskostern für den Filterbecher, was wiederum eine wesentliche Verteuerung der chemischen Analyse bedeutet, wenn der Filterbecher nach der Ausführung der Analyse weggeworfen werden soll.
• Durch die vorliegende Erfindung soll daher ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verbindung eines gesonderten Teils aus einem porösen Filtermaterial mit einem Formkörper eschaffen werden, wobei die Verbindung im Zuge der Herstellung des Formkörper erfolgt. Insbesondere soll sich das Vertahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung zur Herstellung von Filterbrechern eignen und einen gleichmäßigen, dichten Verbund zwischen dem Becher und dem Filter gewährleisten. Die Herstellung der Filterbecher soll mit einer möglichst geringen Zahl von Verfahrensschritten erfolgen, um die Gestehungskosten des Filterbechers gegenüber den bekannten Verfahren herabzusetzen. Insgesamt soll durch die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines im Forinpreß-, bzw. Spritzgußverfahren hergestellten Pilterbechers geschaffen werden, bei welchem eine poröse Filtergrundfläche im Verlauf des Formgebungsprozestes einstückig und dichtschließend mit dem Becher verbunden wird.
• Zu diese. Zweck ist nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, daß der dichte Verbund im Zuge der Herstellung des Bechers im Formpreßverfahren gemäß folgenden Verfahrensschritten erzeugt wirds Einbringen des Filters in die Formhöhlung einer zur Herstellung des Bechers dienenden Preß- bzw. Spritzgußform; Festhalten des Filters in solcher Lage, daß das Filter mit einem Teil seiner Fläche entlang dem Umfangsrand bezüglich der Formhöhlung des Preß- bzw. Sprizgußferzeugs freiliegt; Einpressen bzw.
• Einspritzen einer Formmasse in das Pr-ß- bzw. Spritzgußwerkzheug, derart, daß die Formasse die Leerräume der Forihöhlung ausfüllt und in den freiliegenden Umfangsrandbereich der Filteroberfläche eindringt; Ausstoßen des auf diese Weise als Forikörper erhaltenen Filterbechers aus dem Preß- bzw. Spritzgußwerkzeug.
• Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist folgende Teile auf: ein erstes stempelartiges Formwerkzeug mit einer Stanzfläche; ein zweites, gesenkeartiges Formwerkzeugteil, das gegenüber dem ersten Formwerkzeugteil zwischen einer Öffnunge und einer Schli-ßstellung verschiebbar ist, wobei in der geschlossenen Stellung der beiden Formwerkzeugteile eine Öffnung des zweiten Formwerkzeugteils in Eingriff mit der Stanzfläche des ersten Formwerkzeugteils steht und in der Öffnungsstellung der beiden Formwerkzeugteile ein Abstand zwischen ihnen besteht; Vorspannmlttel, welche das zweite Formwerkzeugteil in die Öffnungsetellung vorspannen; Vorschubmittel zum Vorschub eines Filtermaterialstreifens zwischen den beiden Formwerkzeugteilen in deren Öffnungsstelung; ein dritteig, stempelartiges Formwerkzeugteil, das gegenüber den beiden ersten Formwerkzeugteilen zwischen einer Öffnungs-und einer Schließstellung verstellbar ist, wobei die drei Formwerkzeugteile in ihren Jeweiligen Schließstellungen gemeinsam eine Formhöhlung bilden und ein Teil des drittan Forwwerkzeugs in der Schließstellung auf die Stanzfläche des ersten Formwerkzeugteils ausgerichtet' ist und dieser gegenübersteht; Mittel zur Verstellung des dritten Formwerkzeugteils zwischen seiner Öffnungs- und seiner Schließstellung, wobei das dritte Formwerkzeugteil bei seiner Verstellung in die Schließstellung das zweite renc werkzeugteil zur Verstellung in dessen Schließstellung bezüglich dem ersten Formwerkzeug mitnimmt, derart, daß aus dem Filtermaterialstreifen ein Filterabschnitt ausgestanzt und zwischen der Stanzfläche des ersten Formwerkzeugteile und der auf es gegenüberstehend ausgerichteten Fläche des dritten Formwerkzeugteils festgehalten ist; sowie mit einem der Formwerkzeugteile verbundene Mittel zum Auswerfen eines formgepreßten Filterbechers aus dem Formwerkzeug, während sich das drette $Formwerkzeugteil in seiner Öffnungsstellung befindet.
• Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert; in dieser zeigen: Fig. 1 in Schnittansicht einen gemäß der Erdindung hergestellten Filterbecher; Fig. 2 in Detailschnittansicht die Verbindung zwischen dem Filter und der Bodenfläche des Bechers bei" dem Filterbecher aus Fig. 1'1 Fig. 3 eine Vorrichtung zur' Durchftlhrung des erfindungsgemäßen Verfahrens; Fig. 4 ein Fließschema zur Veranschaulichung der aufeinanderfolgenden Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung des Preß-Filterbechers aus Fig. 1.
• In Fig. 1 ist im Schnitt ein Exemplar eines Filterbechers 20 gemäß einer bavorzugten Ausführungsform der Erfindung dargestellt; der Becher hat insgesamt kogelstumpfförmige Gestalt mit einem an der Oberseite angesformten Rindgflansch 16, einer Schulter 14 und einer unteren kogelestumpförmigen Wandung 18. Dieser untere Wandungsteil endet in einer weiteren Schulter 24, die eine untere Ringfläche mit einer Öffnung 10 bildet. Mit dieser unteren Ringfläche 24 ist eine poröse Filterschicht 12 nach dem erfindungsgemäßen Verfahren unter Erzeugung eines gleichmäßigen und zuverlässigen Verbunds und Dichtungsverschlusses verbunden. Der Becher ist so geformt, daß die zur Herstellung verwendete Formmasso in die Poren des an der unteren Ringfläche anliegenden Filtermaterials eindringt und sich mit diesem unter Bildung eines homogenen Verbunde mit hervorragender Dichtigkeit vermengt. Zur weiteren Veranschaulichung des Verbunds zwischen dem Becher und dem Filmaterial ist in Fig. 2 in vergrößerter Schnittansicht die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergesttellte Verbindungsstelle im einzelnen dargestellt.
• Die Formmasse durchdringt das Filtermaterial in dem durch die enge Schraffierung angedeuteten Bereich 22. In Fig. 2 ist eine vollständige Durchdringung dargestellt, jedoch häangt die Eindringtiefe im Einzelfall von der Viskosität der Formmasse und von dem Druck, mit welchem die Formmasse in die Preß- bzw. Spritzgußform gepreßt wird, sowie von der Porosität des Filters ab. Die Schulter 24 und das Filter 12 vermengen sich in dem Bereich 22 unter Bildung einer aus dem Becher- und dem Filtermaterial zusammengesetzten Verbindungsetelle von ausgezeichneter Verbundfestigkeit und flichtigkei t.
• Die. in Fig. 3 dargestellte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens für die Herstellung des Filterbechers weist ein erstes Formwerkzeug 32, ein Zweites, verschiebbares Formwerkzeug 34 und ein verschiebbares drittes Foriiiwerkzeug 38 auf. Das Gesenk 34 ist durch eine Feder 36 in eine Öffnungsstellung bezüglich dem Gesenkstempel 32 vorgespannt, derart, daß zwischen den beiden Formteil 34 und 32 ein Raum verbleibt, durch welchen der Filterpapierstreifen 50 von einer Filterrolle 30 zugeführt werden kann.
• Ein in einem Zylinder 40 vorgesehener Kolben 42 wird durch ein geeignetes Druckströmungsmittel, wie beispielsweise von einer Vorrichtung 41 gelieferte Druckluft, zur Verstellung des Stempels 38 aus einer geöffneten in eine geschlossene Stellung beaufschlagt, wobei der Stempel 38 zunächst in Eingriff mit dem Gesenkteil 34 durch Eintritt in die Foswhhlung 44 gelangt und sodann einen Eingriff zwischen einer Öffnung in dem Gesenk 34 mit einer Stanzfläche 46 an dem Stempelwerkzeug 32 bewirkt, wodurch ein Filterabchnitt aus dem Filterpapierstreifen ausgestanzt wird Das Filter kommt dabei zwischen die Stnzfläche 46 und den darauf ausgerichteten Teil 48 des Stempels 38 zu liegen und wird zwischen diesen Teilen festgehalten, derart, daß eine Filterfläche entlang dem Umfangsrand frei bezüglich der Formhöhlung liegt.
• Durch den Anguß 39 wird eine Formmasse in die Formhöhlung eingepreßt; die Formmasse füllt die leeren Teile der Formhdhlung aus und dringt in die Filterporen des freiliegenden Teils der Filteroberfläche ein, wodurch ein gleichmäßiger und zuverlässiger Verbund mit Abdichtung zwischen dem Becher und dem Filter zustande kommt. Sodann wird der Kolben 42 in dem Zylinder 40 durch Druckluft oder anderweitiges von der Vorrichtung 41 geliefertes Druckströmungsmittel im Sinne einer Verstellung des Stempels 38 in die Öffnungsstellung angetrieben; hierdurch wird die Spritzgußvorrich tung geöffnet und der geformte Filterbecher ausgeworfen.
• Die Auswerfkraft kann von d r Vorrichtung 41 etwa durch' Zufuhr von Druckluft über eine biegsame Leitung 4, geltefort werden, die gegen den Filterbecher strömt und diesen von dem Gesenk 34 wegdrückt. Eine Zahnstangenvorrichtung mit einer Zahnstange 46 und einem Ritzel 54 bewirkt, daß ein Rollenpaar 52 sich nur in der durch die Pfeile angedeuteten Richtung dreht und so beim ÖfFnen der Spritzguß form den Vorschub des Filterpapiers bewirkt. Durch den Zahnstangenantrieb ist gewährleistet, daß die beiden Rollen sich nicht drehen, wenn die Form 38 geschlossen ist. Der durch das Einpressen der Formmasse durch die Ausnehmung 39 gebildete Anguß wird mittels nicht dargestellter geeigneter Vorrichtungen entfernt. Die Vorrichtung ist nunmehr für einon weiteren Zyklus in Bereitschaft.
• Das in dem Fließschema von Fig. 4 nochmals veranschaulichte erfindungsgemäße Verfahren kennzeichnet sich somit durch die folgenden Schritte Zunächst Schließen der Spritzguß form; sodann Einspritzen der Formmassen und schließlich Öffnen der Spritzgußform. Beim Schließen der Spritzgußform werden außer dem Schließen der Form zur Bildung der Formhöhlung noch die folgenden Verfahrensschritte ausgeführt: Ausstanzen, Zurechtlegen und Festhalten des Filterpapiere.
• Nach dem Schließen der Spritzgußform wird die Formmasse ein gepreßt, die sämtliche leeren Teilq der Formhöhlung ausfüllt und in die Poren des Filtermaterials eindringt1 unter Erzeugung einer homogenen und gleichförmigen Verbunddichtung zwischen dem Becher und dem Filter. Beim Öffnen der Spritzgußform werden gleichzeitig die abschließenden Sohritte: Ausstoßen dos geformten Filterbechers aus der Form Abscheren des Angusses und Vorschub des Filterpapiers, Sung..
• führt. Sodann wiederholt sich das Verfahren.
• Durch die Erfindung wird somit ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Formkörpers geschaffen. wobot der Formkörper einen gesonderten, während der Formung einstückig mit ihm verbundenen porösen Teil aufweist. Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung wurden zwar vorstehend anhand eines die Herstellung eines Filtert bechers betreffenden speziellen Beispiels erläutert; selbstverständlich können jedoch nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auch anderweitige Erzeugnisse hergestellt werden.
• Außerdem ist das beschriebene Ausführungsbeispiel hinsichtlich mannigfacher Einzelheiten im einzelnen abwandelbar, ohne daß hierdurch der Rahmen der Erfindung verlassen wird.
• Patentansprüche:

Claims (3)

1. Patentansprüche 1. Verfahren zur dichten Verbindung eines porösen Filters mit der Grundfläche eines Bechers, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der dichte Verbund im Zuge der Herstellung des Bechers im Formpreßverfahren gemäß folgenden Verfahrensschritten erzeugt wird: Einbringen des Filters (30, Fig. 3) in die Formhöhlung (44, 46) einer zur Herstellung des Bechers (20, Fig. 1) dienenden Preß- bzw. Spritzgußform (32, 34, 38, Fig. 3); Fethalten des Filters in solcher Lage, daß das Filter (12, Figuren 1 und 2) mit einem Teil seiner Fläche entlang dem Umfangsrand bezüglich der Formhöhlung des Preß- bzw. Spritzgußwerkzeugs freiliegt; Einpressen bzw. Einspritzen einer Formmasse in das Preß-bzw. Spritzgußwerkzeug, derart, daß die Formmasse die Leerräume der Formhöhlung ausfüllt und in den freiliegenden Umfangsrandbereich der Filteroberfläche (22, Fig. 2) eindringt; Ausstoßen des auf diese Weise als Formkörper erhaltenen Filterbechers (Fig. 1) aus dem Preß- bzw. Spritzgußwerkzeug.
2. 2. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie folgende Teile aufweist: ein erstes stempelartiges Formwerkzeug (32, Fig. 3) mit einer Stanzfläche (46); ein zweites, gesenkeartiges Formwerkzeugteil (34), das gegenüber dem ersten Formwerkzeugteil (32) zwischen einer Öffnungs- und einer Schließstellung verschiebbar ist, wobei in der geschlossenen Stellung der beiden Formwerkzeugteils (32, 34) eine Öffnung (44) des zweiten Formwerkzeugteils (34) in Eingriff mit der Stanzfläche (46) des ersten Formwerkzeugteils (32) steht und in der Öffnungsstellung der beiden Formwerkzeugteile (32, 34) ein Abstand zwisch ihnen besteht; t; Vorspannmittel (36), welche das zweite Formwerkzeugteil (34) in die Öffnungsstellung vorsp nen; Vorschubmittel (30, 32. 34, 56) zum Vorschub eines Filtermaterialstreifens (50) zwischen den beiden Formwerkzeugteilen (32, 34) in deren Öffnungsstellung ein drittes, stempelartiges Formwerkzeugteil (38), gegenüber den beiden ersten Formwerkzeugteilen (32, 34) zwischen einer Öffnungs- und einer Schließstellung ve stellbar ist, wobei die drei Formwerkzeugteile (32, 34, 38) in ihren Jeweiligen Schließstellungen gemeinsam eine Formhöhlung bilden und ein Teil (48) des dritten Formwerkzeugs (38) in der Schließstellung auf die Stanzfläche (46) des ersten Formwerkzeugteils (32) ausgerichtet ist und dieser gegenübersteht; Mittel (40 bis zur Verstellung des dritten Formwerkzeugteils (38) zwi schein seiner Öffnünge und seiner Schlisßstellung, wobei das dritte Formwerkzeugteil (38) bei seiner Verstellung in die Schließstellung das zweite Formwerkzeugte (34) zur V.rstellung.in dessen Schließstellung bezüglich dem ersten Formwerkzeug (32) mitnimmt, derart, daß aus dem Filtermaterialatreifen (50) ein Filterabschnitt (12) ausgestanzt und zwischen der Stanzfläche (46) des ersten Fcrmwerkzeugteils (32) und der auf es gegenüberstehend ausgerichteten Fläche (48) des dritten Formwerkzeugte (38) festgehalten ist; sowie mit einem der Formwerkzeug teile (38) verbundene Mittel (41, 43) zum Auswerfen eines formgepreßten Filterbechere aus dem em Formwerkzeug, während sich das dritte te Formwerkzeugteil (38) in seiner Öffnungss tellung befindet.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Vorschub des Filtermaterialstreifens (30) vorrichtungen (30, 52) nur Halterung und Führung des Filtermaterialstreifens (30) zwischen den beiden ersten Formwerkzeugteilen (32, 34) aufweisen, sowie eine mit einem der verstellbaren Formwerkzeugteile (38) verbundene Vorrichtung (56, 54) zum Vorschub des Filtermaterialstreifens (30) zwischen den beiden ersten Formwerkzeugteilen (32, 34) während der Verstellung des einen Formwerkzeugteils (38) aus seiner Schließ. in die Öffnungsstellung.