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Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen gefüllter plastischer Kapseln
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung flüssigkeitsgefüllter,
plastischer Kapseln aus plastischen Stoffen, wie beispielsweise weicher Gelatine.
Es wurden bereits verschiedene Arten solcher Vorrichtungen zur Herstellung weicher
Gelatinekapseln vorgeschlagen, die jedoch unter verschiedenen Mängeln litten. Bei
Vorrichtungen zur kontinuierlichen Produktion wurden im allgemeinen Gelatinestreifen
in symmetrische Gesenkhöhlungen eingelegt, die einzeln von einer Abmeßpumpe gefüllt
und dann bei der Herstellung in den Gesenkhöhlungen verschlossen wurden. In manchen
Fällen wurde der Vorgang durch vollständiges Eintauchen in Flüssigkeit ausgeführt,
so daß die Höhlungen in der Flüssigkeit gebildet und die Gelatinestreifen untergetaucht
miteinander verbunden wurden. Diese beiden Verfahren haben bestimmte Nachteile.
Werden die Kapseln unter Flüssigkeit ausgebildet, so werden die Oberflächen tuit
Flüssigkeit überzogen. Bei wertvollen Flüssigkeiten, wie Vitaminen, steigert dies
die Kosten unzulässig wegen der unvermeidlichen Flüssigkeitsverluste und Flüssigkeitsbeeinträchtigung.
In einer weitverbreiteten Maschinenart werden die Kapselhöh.l'ungen gleichzeitig
mit der Zuführung einer vorher abgemessenen Flüssigkeitsfüllung ausgebildet. Bei
solchen Maschinen ist eine Abmeßpumpe
mit genauem Vorschub notwendig,
die in genauer zeitlicher Übereinstimmung mit den Gesenkhöhlungen arbeiten muß,
wobei verwickelte Probleme der zeitlichen Abstimmung auftreten.
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Es ist ein Ziel der Erfindung, ein Verfahren und eine Maschine vorzusehen,
die die erwähnten Nachteile überwindet und flüssigkeitsgefüllte, plastische Kapseln
herstellt, ohne daß das Einzelabmessen der Füllungen für diese Kapseln notwendig
ist.
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Die Erfindung baut auf einem bekannten Verfahren auf, bei dem zur
Herstellung flüssigkeitsgefüllter plastischer Kapseln in einem ersten plastischen
Streifen schalenförmige Höhlungen ausgebildet, dieser erste Streifen unter einem
Flüssigkeitsauslaß vorbeigeführt, dann mit einem zweiten Streifen in Übereinstimmung
gebracht wird, so daß die Höhlungen abgedeckt und schließlich die so gebildeten
gefüllten und~abgEssenerH& lungen unter~Dsgeschnitten und am Rand miteinander
verbunden werden. Die Erfindung besteht darin, daß die Entladungen der Flüssigkeit
fortlaufend und gleichmäßig erfolgt und die Entladegeschwindigkeit der Geschwindigkeit
des die Höhlungen enthaltenden Streifens angepaßt wird, so daß ein Überschuß oder
ein Mangel von Flüssigkeit in den Kapseln vermieden wird.
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Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Vorrichtung zur Durchführung
dieses Verfahrens, die Mittel zur Ausbildung von Höhlungen in einem ersten plastischen
Streifen aufweist, der durch regulierbare Antriebsmittel bewegt und unter einem
Flüssigkeitsauslaß vorbeigeführt wird, und wobei die Geschwindigkeit des Ausströmens
der Flüssigkeit einstellbar ist. Gemäß der Erfindung- ist die Reguliervorrichtung
für die Flüssigkeit mit den Antriebsmitteln für den ersten Streifen gekoppelt.
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Die Flüssigkeit kann kleine Festteilchen in Suspension enthalten,
so daß eine dünne Paste entsteht. Obwohl hier nur von einer Flüssigkeit als solcher
die Rede ist, ist es selbstverständlich, daß auch eine Flüssigkeit mit darin in
Suspension enthaltenen Festteilchen in der gleichen Weise arbeitet, so daß sie durch
denAusdruck »Flüssigkeit« mit gedeckt wird.
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Es wurde festgestellt, daß man sehr gleichmäßige Kapseln herstellen
kann, wenn man die mit Gelatine ausgekleideten Kapselhöhlungen mit gleichmäßiger
Geschwindigkeit unter einem Flüssigkeitsauslaß vorbeiführt, aus dem die Flüssigkeit
kontinuierlich ausfließt. Die Geschwindigkeit des Ausströmens der Flüssigkeit kann
derart auf die Geschwindigkeit des die Höhlungen enthaltenden Streifens abgestimmt
werden, daß die Höhlungen vollständig mit Flüssigkeit ausgefüllt werden, ohne das
überschüssige Flüssigkeit verlorengeht oder daß die Kapseln nicht vollständig gefüllt
werden, so daß Luftblasen od. dgl. in den Kapseln auftreten.
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Die Reguliermittel für die Ausströmgeschwindigkeit der Flüssigkeit
können beispielsweise aus einer gleichmäßig arbeitenden Zahnradpumpe bestehen, die
derart mit den Antriebsmitteln für die die Kapseln bildende Gesenkwalze verbunden
ist, daß beliebige Verhältnisse zwischen Flüssigkeits geschwindigkeit und Geschwindigkeit
der Gesenkwalze einstellbar sind. So kann beispielsweise zur Kopplung ein an sich
bekanntes stufenloses Getriebe verwendet werden. Bei einer derartigen Anordnung
kann man nicht nur eine Genauigkeit von etwa I/o und mehr erreichen, sondern man
kann diese Genauigkeit auch bei längerer Betriebsdauer aufrechterhalten.
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Eine beispielsweise Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird
im folgenden an Hand einer Zeichnung beschrieben. Dabei ist Fig. 1 eine Seitenansicht
einer verbesserten Kapselformmaschine nach der Erfindung, Fig. 2 eine vergrößerte
Ansicht der eigentlichen Füll- und Verschlußstelle derXapsel.
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Die Gre--u-nd-FoTmder fertiggestellten Kapsel ist der Wahl des Arbeiters
überlassen. Die Kapseln können rund, elliptisch, lang-oval, d. h. zylindrisch mit
zwei halbkugelförmigen Abschlußteilen, oder von einer anderen gewünschten Form sein.
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Die Vorrichtung ist besonders wirkungsvoll bei den Lang-Ovalen, weil
das Ausschneiden so wirlisam ist, daß unverzerrte Lang-Ovale leicht herzustellen
sind. Fig. 2 zeigt einen Querschnitt der Formhöhlungen. Was das Verfahren und die
Wirkungsweise der Vorrichtung betrifft, so ist das Verhältnis von Länge zur Breite
der Formhöhlungen in der Gesenkwalze kein wesentliches Merkmal der hier beschriebenen
und beanspruchten Vorrichtung.
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Die Vorrichtung soll in der Reihenfolge der Teile beschrieben werden,
die nacheinander auf den Gelatinefilm wirken.
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Nach Fig. 1 wird ein unterer Gelatineflim ii, der von einer üblichen
Gelatinefllmgußvorrichtung kommt, über die Olwalze I2 geführt, die mit einer sich
in einem ölbad 14 drehenden Olzuführungswalze 13 in Berührung steht. Der Olbadspiegel
wird vorzugsweise konstant gehalten. Der Gelatinefilm läuft dann unter einer Einstellwalze
I5 durch und kommt darauf mit der Innenüberzugswalzen6 in Berührung, die mit einer
Uberzugswalze 17 in Kontakt steht. Diese Überzugswalze I7 dreht sich in einem UberzugstrogIS.
Dann kommt der Film mit der Gesenkwalze 19 in Berührung.
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Die in Fig. 2 dargestellte Gesenkwalze weist an ihrer Oberfläche
eine Reihe von die Kapsel bildenden Höhlungen 20 auf. Wie aus der Zeichnung hervorgeht,
sind die Seitenwandungen im wesentlichen parallel, so daß sich ein zylindrischer,
jedoch nicht notwendig kreisförmiger Querschnitt ergibt.
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Die zylindrischen Formen sind leichter herzustellen und sparen bei
der Herstellung viel Arbeit. Am Boden jeder Höhlung befindet sich wenigstens ein
Kapselauswurfstempel 21. Wenn der Gelatinefilm mit der Gesenkwalze in Berührung
kommt, wird er in die Kapselhöhlungen durch einen Unterdruck gezogen, wodurch sich
eine mit Gelatine ausgekleidete Höhlung ergibt. Bei der Drehung der Gesenkwalze
werden eine Reihe solcher mit Gelatine
ausgekleideter Höhlungen
gleichmäßig und stetig erzeugt. Wenn diese Höhlungen durch die bei Ä in Fig. 2 dargestellte
Stellung laufen; wird der flüssige Kapselinhalt 22 gleichförmig und stetig in die
durchlaufenden Reihen der Höhlungen eingefüllt. Die Flüssigkeit kann mittels einer
genau arbeitenden Zahnradpumpe 23 eingefüllt werden.
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Die Zahnradpumpe wird vorzugsweise durch einen zwangläufig stufenlos
variierbaren Antrieb, wie er schematisch bei 24 angedeutet ist, angetrieben.
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Dieser Antrieb selbst wird vom Hauptmaschinenantrieb betrieben, so
daß das Verhältnis der Geschwindigkeit der Pumpenentladung zur Geschwindigkeit der
Gesenkwalze stetig und genau variiert werden kann, Andere Mittel zu einer derartigen
Änderung der Zuführungsgeschwindigkeiten ergeben sich für den Fachmann von selbst.
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Die Flüssigkeit wird von der Pumpe über die Düse 25 entladen. Die
Abmessungen dieser Düse sind vorzugsweise so gewählt, daß die Flüssigkeit in einem
. kontinuierlichen Strom abfließt. Selbst wenn sich der Flüssigkeitsstrom in eine
Reihe von Tropfen aufspaltet, bevor er die in dem Streifen ausgebildeten Höhlungen
erreicht, kann noch eine verhältnismäßig gleichmäßige Füllung der Kapseln erzielt
werden. Vorzugsweise wählt man jedoch eine so kleine Düse, daß sich der Flüssigkeitsstrom
nicht aufspaltet.
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Die so gefüllten Kapselhöhlungen drehen sich weiter auf die Verschlußwalze
26 zu. Der obere Gelatinefilm 27 wird, wie in Fig. I gezeichnet, von rechts zugeführt
und berührt eine Innenseitenüberzugswalze 28, welche mit einer Überzugszuführungswalze
29 in einem Trog 30 in Berührung steht, Der überzogene Film läuft über die Einstellwalze
3I und kommt in Berührung mit der Verschlußwalze 26. Das Uberziehen kann selbstverständlich
auch auf einem anderen Wegteil des Gelatinefilms erfolgen oder das Uberziehen der
Innenseite kann vollständig in Wegfall kommen, wenn keine unerwünschte Reaktion
zwischen der Gelatine des Films und dem Kapselinhalt vorhanden ist. Die Verschlußwalze
26 besteht vorzugsweise aus einem Material, das eine hohe Wärmeleitfähigkeit hat.
Sie weist Temperaturkontrollmittel auf. So sind beispielsweise ein Thermostat 32,
Heizelemente 33 und ein Schleifringsystem 34 dargestellt, durch das elektrische
Zuführungsleitungen 35 Leistung zuführen und die Temperatur der Verschlußwalze anzeigen!
Die Temperatur der Verschlußwalze liegt normalerweise etwas über der der Gesenkwalze
und muß zur Aufrechterhaltung eines glatten Betriebsablaufes sorgfältig konstant
gehalten werden. Der obere Gelatinefilm 27 wird nach Erwärmen durch Berührung mit
der Verschlußwalze nach unten in die Nähe der mit Gelatine ausgekleideten Höhlungen
gebracht, wie es in den Stellungen B und C der Fig. 2 zu sehen ist.
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Die beiden Gelatinefilme nähern sich bei B und berühren einander,
wie es bei C dargestellt ist. Die Gelatinefilme berühren einander, wenn die Randkante
der Höhlung sich der Verschlußwalze nähert.
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Der Rand greift inden Gelatineflim ein, und wegen der besonderen Eigenschaften
weicher Gelatine schneidet er nicht nur die Filme durch, sondern verursacht auch
die Verbindung der Gelatinefilme miteinander, so daß ein glatter homogener Verschluß
entsteht. Sind die Gelatinefilme überzogen, so kommen die Überzüge miteinander in
Berührung und bilden einen stetigen inneren Überzug an der Innenseite dieser Gelatinekapseln.
Die Geschwindigkeit der zurückgeführten Flüssigkeit muß verhältnismäßig genau reguliert
werden, wenn die Kapseln vollständig gefüllt werden sollen, damit sich keine Luftblasen
bilden und auch keine Überfüllung auftritt, wodurch Flüssigkeit verloren gehen würde.
Der Teil der Flüssigkeit, der auf die Oberfläche des Steges zwischen die Vertiefungen
fällt, wird zwischen den Oberflächen der Folien gerade vor die Eingriffstelle.der
Walzen getrieben, da die beiden Gelatinefolien an dieser Stelle gegeneinandergepreßt
werden. Dementsprechend fließt die Flüssigkeit entlang der Oberfläche in die nächste
offene Kapsel. Gerade während dieser Hohlraum gefüllt wird, wird er durch den Deckstreifen
27 geschlossen, so daß die gesamte Flüssigkeit ohne Verluste in die Kapsel eingeschlossen
wird.
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Nach dem Ausschneiden wird die Kapsel, wenn sie in die Stellung D
läuft, in der Formhöhlung durch Sog zurückgehalten. Der Restfllm wird gegen die
Verschlußwalze durch eine Restfilmaufnahmewalze 36 gehalten und zwischen Spannwalzen
37 abgeführt. Der Restfilm 38 kann nach dem Durchlaufen durch die Spannwalzen entweder
weggeworfen oder wiederverwendet werden.
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Die verwendete Flüssigkeit kann ein vitaminhaltiges Ö1, beispielsweise
die Vitaminen und D auf Baumwollsamenölbasis zusammen mit anderen in Öl suspendierten
Vitaminen sein oder sie kann aus flüssigen Duftstoffen, flüssigen Petroleumprodukten,
Ather oder anderen Produkten bestehen, die man in die Kapseln zu füllen beabsichtigt.