DE3781520T2

DE3781520T2 - Verfahren zum formen einer feinpipette.

Info

Publication number: DE3781520T2
Application number: DE8787310114T
Authority: DE
Inventors: Baba Masahiro
Original assignee: Mochida Pharmaceutical Co Ltd
Current assignee: Mochida Pharmaceutical Co Ltd
Priority date: 1986-11-27
Filing date: 1987-11-16
Publication date: 1993-02-04
Anticipated expiration: 2007-11-17
Also published as: DK620287D0; KR900007329B1; DK620287A; KR880006027A; NO874931D0; PT86221A; ATE80086T1; AU7996487A; PT86221B; ES2035083T3; EP0269345A2; DE3781520D1; FI875175A; EP0269345A3; JPS63135225A; JPH0375016B2; EP0269345B1; NZ222707A; NO874931L; CA1280863C

Description

Die Erfindung betrifft ein Spritzgußverfahren zur Herstellung einer Feinpipette, die zum Messen von kleinen Flüssigkeitsmengen in Tropfen verwendet wird.
Gemäß einem herkömmlichen Spritzgußverfahren zur Herstellung einer Feinpipette (JP-A-59-24 665), bei welchem eine Spritzgußform mit einem innerhalb ihres pipettenförmigen Hohlraums vorhandenen Kernstift verwendet wird, wird schmelzflüssiges Gußmaterial, dessen Gewicht gleich dem Gesamtgewicht der herzustellenden Pipette entspricht, durch eine ununterbrochene Bewegung eines Druckkolbens unter Druck durch einen Hohlraumeinlaß, der sich an dem dem hinteren Ende der Pipette entsprechenden Ende des Hohlraums befindet (das heißt jenes hintere Ende, an dem später eine Hohlgummiküvette befestigt wird), in den relativ kühlen Hohlraum gedrückt, in dem sich das solchermaßen eingespritzte schmelzflüssige Gußmaterial abkühlt und zur Bildung einer geformten Pipette wieder verfestigt.
Bei diesem Verfahren muß das schmelzflüssige Material über die gesamte Länge der Pipette hin zu der Spenderöffnung am Ende fließen, deren Genauigkeit für die Tropfenbildung entscheidend ist. Aus Gründen, die nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen noch näher erläutert werden, besteht eine Tendenz zu überfließendem Material oder einem Gußgrat, das heißt einem dünnen, unerwünschten Vorsprung verfestigten Polymers, der sich zumindest um einen Teil der Spenderöffnung herum bildet.
Dieses überfließende Material kann zu einer Ungenauigkeit der gespendeten Tröpfchengröße führen. Wie ebenfalls nachstehend noch im Einzeinen erläutert wird, hängt dieses in großem Maße mit dem auf das Polymer ausgeübten Druck zusammen, wodurch der Hersteller arbeiten muß zwischen Hochdruckbetrieb einerseits, der verbunden ist mit eventuell überfließendem Gußmaterial, mit zusätlicher Abnutzung der Präzisionsform und der Notwendigkeit der visuellen Überprüfung und Auswahl geeigneter Produkte, und Niederdruckbetrieb andererseits, bei dem zwar das Risiko überfließenden Materials geringer, die Gefahr einer unvollständig gefüllten Form jedoch größer ist. Weitere Nachteile sind eine Blasenbildung im Polymer und gelegentlich hoher Druckaufbau wegen der vorhandenen Tendenz zur verfrühten Verfestigung entlang der Länge der Form, was zu Spannungen und Verwerfungen im Endprodukt führt.
Diese Probleme sollten durch konstruktive Abwandlugen der Pipette beseitigt werden, zum Beispiel gemäß der japanischen Patentveröffentlichung Sho 59-24665. Diese beschriebt eine Pipette, die anstatt in einer simplen transversalen, die Spenderöffnung definierenden Kante zu enden, an diesem konisch zulaufenden Ende mit einem koaxialen zylindrischen Hohlraum versehen ist, der die Spenderöffnung selbst definiert. Wie nachstehend noch näher erläutert, kommt es zumindest zu Beginn in diesem zylindrischen Hohlraum zur Bildung eines Gußgrats oder zu überfließendem Material, was in erster Linie ein Phänomen ist, das an der sich verjüngenden Innenfläche der Pipette auftritt. Ist der Gußgrats oder das überfließende Material kurz genug, so wird die Tropfenbildung nicht beeinträchtigt, die vorwiegend eine Funktion der externen Randstruktur ist. Ist dieser Gußgrat jedoch zu lang, so springt er immerhin weit genug vor, daß er für die genaue Tropfenbildung nachteilig ist.
Die Aufgabe vorliegender Erfindung gilt der Vermeidung oder Minimierung der Gußgratbildung entweder bei der einfachen oder modifizierten Ausbildung der vorstehend beschriebenen Pipette, und zwar durch eine Änderung der Spitzgußverfahren.
Die Erfindung besteht in einem Spritzgußverfahren zur Herstellung einer Feinpipette des Typs, der einen hinterne hohlzylinderischen Abschnitt und einen vorderen hohlen Abschnitt aufweist, der sich über seine gesamte Länge oder einen Teil seiner Länge verjüngt oder generell einen kleineren Durchmesser als der hintere zylindrische Abschnitt aufweist, und umfaßt folgende Verfahrensschritte:
(a) Einspritzen eines ersten Körpers aus geschmolzenem Polymer eines Gewichts, das im wesentlichen gleich dem Gewicht entspricht, das zur Formung des zwischen dem Hohlraumeinlaß und dem vordersten Ende der Feinpipette gelegenen Abschnitts benötigt wird, in den Einlaß des Formenhohlraums in oder in der Nähe des Bereichs zwischen dem hinteren und vorderen Abschnitt der schließlichen Feinpipette und Bewirkung desssen, daß dieser erste Körper zu diesem vordersten Ende fließt und zumindest beginnt, sich abzukühlen und zu verfestigen.
(b) Sofortiges Einspritzen eines zweiten Körpers aus geschmolzenem Polymer, dessen Gewicht im wesentlichen gleich dem Gewicht des zwischen dem Hohlraumeinlaß und dem hintersten Ende der Feinpipette liegenden Pipettenbereichs entspricht, durch denselben Einlaß und Bewirkung dessen, daß der zweite Körper aus geschmolzenem Polymer zu dem hinteren Ende fließt und zumindest beginnt, sich abzukühlen und zu verfestigen, wodurch der letzte Abschnitt des zweiten Körpers, der das heißeste vorhandene Polymer darstellt, mit dem angrenzenden Abschnitt des sich verfestigenden, jedoch noch heißen ersten Körpers aus Polymer verschmilzt, derart, daß eine Feinpipette aus einem Guß entsteht.
Vorzugsweise verjüngt sich der vordere Abschnitt ausgehend von dem hinteren Abschnitt gleichmäßig, und der Hohlraumeinlaß befindet sich dort, wo sich die beiden Abschnitte treffen.
Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt:

Figur 1

Einen schematischen Längsschnitt durch eine Feinpipette, die durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt werden kann;

Figur 2

Einen schematischen Längsschnitt durch eine Spritzgußform, die für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist.

Figur 3 und Figur 4

Jeweils ein vergrößerter Längsschnitt durch die Spenderöffnung der Feinpipette.
Eine Feinpipette 1 ist ein Rohr aus Polymer, das sich von einem Punkt 2 aus hin zu einer engeren, offenen Spenderöffnung 3 verjüngt und in charakterischer Weise mit einer Hohlgummi-Druckküvette 4 verwendet wird, die an der hinteren Endausbildung 5 befestigt ist und die in dem Rohr enthaltene Flüssigkeit tröpfchenweise spendet.
Die Feinpipette kann zum Beispiel eine einfache Öffnung 7 in einer dünnen Wand 6 (Figur 3) oder aber eine durch eine zylinderförmige Ausnehmung 11 in einer ziemlichen dicken Wand 9 definierte Spenderöffnung 10 aufweisen. In beiden Fällen liegt das Herstellungsproblem in der Bildung von dünnen, unerwünschten Vorsprüngen aus Polymer während des Formungsverfahrens, wie sie in den Figuren 3 und 4 an den Positionen 8 und 12 gezeigt sind.
Die in Figur 2 gezeigte Form weist stationäre Teile und bewegliche Teile auf. Die stationären Teile sind auf einer ortsfesten Platte 21 angeordnet und umfassen von rechts nach links einen eine Halteplatte 13, die einen konischen oder inneren Bereich 17 des Formenhohlraums definiert und eine Endplatte 15 eines zentralen Hohlraums örtlich festlegt, umgebenden und haltenden Matrizenblock 22 und Matrizenblöcke 23 und 24, die jeweils eine einen zylinderischen oder äußeren Bereich 20 des Formenhohlraums definierende Haltplatte 19 umschließen und halten.
Die beweglichen Teile sind auf einer beweglichen Platte 24 angeordnet und umfassen eine Abstreifplatte 25, die eine Abstreifmuffe 18 umschließt und hält, eine Abstreifplatte 26 und eine Kernstift-Halteplatte 27.
Während des Betriebs wird der Kernstift 26 an seinem schmalen (vorderen) Ende in der Endplatte 15 des zentralen Hohlraums und an seinem äußeren Ende in der Kernstift-Halteplatte 27 gehalten und definiert so die ringförmigen Pipettenwände entlang der Räume 17 und 20. Der Raum 17 kann über seine gesamte oder über einen Teil seiner Länge konisch zulaufen oder als schmaler Zylinder ausgebildet sein, und auch die Ausbildung als solche am äußersten Ende kann wie in den Figuren 3 oder 4 gezeigt getroffen sein.
Die obenstehenden Merkmale von Figur 2 sind allgemein bekannt. Das neue Merkmal ist, daß eine zusätzliche Polymer-Gußrinne 14 vorgesehen ist, und zwar zu Beginn oder in der Nähe des inneren oder sich verjüngenden Abschnitts 17 und zum Beispiel wie in der Endfläche der Platte 13 dargestellt ausgeaurbeitet.
Die Betriebsweise der vorstehend beschriebenen Ausstattung wird nachfolgend sowohl im Zusammenhang mit einer fehlenden Polymer- Gußrinne (wie im Stand der Technik, was zu dessen charakteristischen Nachteilen führt) als auch im Zusammenhang mit einer solchen Gußrinne 14 beschrieben, die erfindungsgemäß funktioniert.
Ohne die Rinne 14 und in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik wird geschmolzenes Polymer in einer für die Herstellung der Pipette ausreichenden Menge von einem hinteren Einlauf der Form aus (nicht dargestellt) durch einen einzigen Hub eines Kolbens (nicht gezeigt) in den und entlang des Hohlraums 20 und 17 gepumpt. Charakteristisch ist, daß das heiße Polymer im Zuge seiner Fortbewegung entlang der kühleren Formenteile beginnt, eine höhere Viskosität anzunehmen, was durch den ausgeübten Druck ausgeglichen werden muß. Auch ist der Formenraum bei Position 17 kleiner als bei Position 20 und verkleinert sich nach unten hin zu dem absoluten Ende der Form, wo die höchsten Drücke anzutreffen sind.
Versuche, diese Probleme der Steuerung solch hoher Drücke zu lösen, die durch die längliche und sich verkleinernde Gestalt der Formenräume bedingt sind, blieben bisher ohne Erfolg. Die Verwendung von generell niedrigeren Drücken steht für die Maschinisten nicht zur Verfügung, da (a) das Material sich Verfestigen kann, bevor es das Ende der zu formenden Pipette erreicht, (b) sich Blasen in dem geshmolzenen Material bilden können und (c) niedrige Drücke einer Schwankung in der Überwindung lokaler Viskositätsänderungen unterliegen, und diese Schwankung manifestiert sich in einer Tendenz des Fertigprodukts, sich zu verwerfen.
Die üblichen hohen Drücke jedoch führen zur einer geringfügig übermäßigen Zufuhr von Polymer, das nach unten hin zu dem äußersten Ende des Stifts dringt, der (mit dem notwendigen kleinen Spielraum) in dem Hohlraum und in der Platte 15 gehalten ist. Dies verursacht eine Abnutzung in diesem dimensional empfindlichen Bereich der Form, der die Position des Stiftes definiert, so daß das Problem immer größer wird. Hinzu kommt, daß das in diesen Spalt eindringende Polymer in der Bildung eines unerwünschten Materialüberflusses oder einem dünnen Polymervorsprung über die innere Endwand des verjüngten Abschnitts der Pipette hinaus resultiert. Dieser Materialüberfluß ist schematisch bei Position 8 in Figur 3 dargestellt (obwohl es in der Praxis häufig vorkommt, daß als eine unregelmäßige Bildung eine Seite mehr vorsteht als die andere) und beeinträchtigt die Größe jedes Tropfens, der sich ansonsten an dem genau dimensionierten Ende der Pipette bilden würde, wenn diese verwendet wird.
Figur 4 zeigt, wie die Verwendung einer zylinderförmigen Aussparung 11 bis zum einem gewissen Grad einen solchen Materialüberfluß 12 aufnehmen kann, ohne die Tropfengröße zu beeinträchtigen, die dann im wesentlichen durch die äußere Begrenzung der Pipettenöffnungswand geregelt würde. Andererseits würde sich ein zu großer Materialüberschuß auch hier störend auswirken und zu einem nicht annehmbaren Produkt führen.
Das Trimmen eines solchen Materialüberschlusses ist nicht wirtschaftlich für eine solch kleine Menge innerhalb der Massenherstellung, und auch die Sichtung und Aussonderung würde einen belastenden Kostenfaktor darstellen. Vorliegende Erfindung beinhaltet eine Abwandlung des Formungsverfahrens zum Beispiel für eine der Ausführungsformen der Figuren 3 und 4.
Bei der Ausführung vorliegender Erfindung wird eine Gußrinne 14 verwendet.
Eine erste Menge heißen, geschmolzenen Materials wird in den sich verjüngenden Bereich 17 der relativ kühlen Spritzgußform eingespritzt, nämlich durch einen Einlaß bei Position 14, der sich in dem Bereich des Hohlraums befindet, in dem die Verjüngung beginnt, und zwar ohne Gußgratbildung, da die Druckbedingungen sofort kontrolliert bzw. gesteuert werden können.
Dann wird bei noch geschlossener Form eine zweite Menge heißen, geshmolzenen Materials durch denselben Hohlraumeinlaß eingespritzt, das heißt bei Position 14 in den zylinderförmigen Abschnitt 20 des Hohlraums. Das Material wiederum kühlt sich bei kontakt mit den kühlen Hohlraumwänden sehr rasch ab und verfestigt sich ausgehend von dem hinteren Ende hin zu dem Bereich 2, in dem die Verjüngung beginnt. Die heißeste Zone des Materials verschmilzt perfekt mit der noch heißen Masse des ersten Spritzgußmaterials. Dadurch erhählt man eine Pipette 1 aus einem Guß. Das hintere Ende 5 (an dem später die Hohlgummiküvette 4 befeestigt wird), kommuniziert mit der Zulieferöffnung 3 mittels einer starken Schweißnaht in dem Bereich 2, in dem die Verjüngung beginnt.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können wesentlich niedrigere Einspritzdrücke verwendet werden, da der jeweilige Flußweg des ersten und zweiten Körpers aus geschmolzenem Material aufgrund der Tatsache, daß sich der Hohlraumeinlaß in dem Bereich 2 befindet, in dem die Verjüngung beginnt, kürzer ist und da der in der Nähe der vorderen Ringkante (entsprechend jener der Zulieferöffnung) auf das Spritzgußmaterial ausgeübte Druck wesentlich geringer ist, und zwar aufgrung der Aufteilung der üblichen Einspritzung in zwei aufeinanderfolgende Einspritzungen.
Die Regelung des Einspritzdruckes ist präziser und einfacher bei einer ersten und zweiten Einspritzung, speziell in der Nähe der vorderen Ringkante. Es können Pipette 1 hergestellt werden, die frei sind von solchen Defekten wie Materialüberschüsse 8 oder 12, Brandmale, unvollständige oder zu kurze Materialeinschüsse, Blasen und Verwerfungen, wodurch die Notwendigkeit einer Inspektion der Produkte wegfällt. Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch angewant werden, um die Notwendigkeit einer inneren zylindrischen Aussparung 11 auszuschließen, wobei tatsächlich jede beliebige Form für die Zulleferöffnung verwendet werden kann, ohne daß sich ein Grußgrat 8 bildet.

Claims

1. Spritzgußverfahren zur Herstellung einer Feinpipette (1) des Typs, der einen hinteren hohlzylindrischen Abschnitt (2 bis 5) und einen vorderen hohlzylindrischen Abshnitt (2 bis 3) aufweist, der sich über seine gesamte Länge oder einen Teil seiner Länge verjüngt oder generall einen kleineren Durchmesser besitzt als der hintere hohlzylindrische Abschnitt (2 bis 5), dadurch gekennzeichnet, daß (a) in einen Einlaß (14) des Formenhohlraums im oder in der Nähe des Bereichs (2) zwischen den vorderen und hinteren Abschnitten (2 bis 5), (2 bis 3) der schließlichen Feinpipette (1) ein erster Körper aus geschmolzenem Polymer mit einem Gewicht, das im wesentlichen gleich dem für die Formung des zwischen dem Hohlraumeinlaß (14) und dem vordersten Ende (3) der Feinpipette (1) liegenden Abschnitts (2 bis 3) der Pipette benötigten Gewichts ist, eingespritzt und bewirkt oder zugelassen wird, daß der erste Körper aus geschmolzenem Material zu diesem vordersten Ende (3) fließt und zumindest beginnt, sich abzukühlen und wieder zu verfestigen, und (b) daß unmittelbar danach durch denselben Einlaß (14) ein zweiter Körper aus geschmolzenem Polymer mit einem Gewicht, das im wesentlichen gleich jenem des Abschnitts (2 bis 5) der Feinpipette zwischen dem Hohlraumeinlaß (14) und dem hintersten Ende (5) der Feinpipette ist, eingespritzt und bewirkt oder zugelessen wird, daß dieser zweite Körper aus geschmolzenem Polymer zu diesem hinteren Ende (5) fließt und zumindest beginnt, sich abzukühlen und wieder zu verfestigen,

wobei der letzte Abschnit des zweiten Körpers, der das heißeste Polymer darstellt, das vorhanden ist, mit dem angrenzenden Abscnitt des sich verfestigenden, jedoch noch heißen ersten Körpers aus Polymer verschmilzt, derart, daß eine Feinpipette aus einem Guß entsteht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der vordere Abschnitt (2 bis 3) von dem hinteren Abschnitt (2 bis 5) aus gleichmäßig verjüngt und daß sich der Hohlraumeinlaß (14) dort befindet, wo sich die beiden Abschnitte treffen.