MX2014010650A - Herramienta de moldeo, metodo y dispositivo para moldeo de vidrio asistido por laser. - Google Patents

Abstract

La invención se basa en el objetivo de reducir la inversión en ajustes para la conformación de productos de vidrio, en particular el moldeo de tubos de vidrio en cuerpos de jeringa. Con la finalidad de calentar un producto de partida de vidrio (3) se usa un láser (5) que emite luz a una longitud de onda para el cual el vidrio del producto de partida de vidrio (3) cuando mucho es parcialmente transparente, de manera que la luz se absorbe al menos parcialmente por el vidrio. La invención se relaciona también con una herramienta de moldeo (7) comprendiendo un mandril de moldeo (75), siendo que el mandril de moldeo (75) comprende material cerámica resistente a las temperaturas al menos en la región que forma la superficie de contacto con el vidrio durante el proceso de conformación.

Description

HERRAMIENTA DE MOLDEO, MÉTODO Y DISPOSITIVO PARA MOLDEO DE VIDRIO ASISTIDO POR LÁSER CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona de manera general con la producción de productos de vidrio. La invención se relaciona en particular con la producción de productos de vidrio preferentemente en forma de un cuerpo hueco por conformación en caliente asistida por láser, en la cual se usa una herramienta de moldeo comprendiendo un mandril de moldeo. El mandril de moldeo comprende preferentemente una materia prima cerámica resistente a las temperaturas .

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN El moldeo de un cono es una etapa esencial del método para la producción, por ejemplo, de jeringas de vidrio. Usualmente se emplean aquí procesos que usan quemadores operados con combustibles fósiles para calentar el vidrio. El proceso usual de moldeo comprende varias etapas sucesivas de calentamiento y moldeo en las cuales se da una aproximación a la geometría final deseable a partir de cuerpos de vidrio bruto. Diámetros usuales del vidrio tubular usado se ubican en el rango de 6 a 11 milímetros.

Además es posible en principio la formación de frasquitos con los diámetros usuales de 15 rara a 40 mm.

Se conocen dispositivos, en los cuales la conformación se realiza en varias etapas con quemadores, por ejemplo, de los documentos DE 10 2005 038 764 B3 y DE 10 2006 034 878 B3. Estos dispositivos están configurados como máquinas rotativas.

El cambio repetido de etapas de calentamiento y moldeo de vidrio es necesario porque la pieza de vidrio en bruto se enfria en las herramientas de moldeo, de manera que hasta ahora no era posible una formación en una única etapa de moldeo. Estos procesos se realizan muchas veces en máquinas rotativas con índice, puesto que semejantes dispositivos trabajan económicamente y tienen una construcción que ocupa poco espacio. Se conocen, por ejemplo, máquinas rotativas con 16 o 32 estaciones. La distribución sobre estaciones de los procesos de moldeo resulta en una pluralidad de magnitudes de ajuste o grados de libertad que tienen que ajustarse, por ejemplo, mediante intervenciones manuales de ajuste para la adaptación del proceso entero. Justamente en la aplicación de calor mediante quemadores fósiles hay, sin embargo, muchos grados de libertad. Para esto se requiere usualmente una evaluación visual de la flama y del estado del vidrio, respectivamente de la temperatura y de su distribución.

La pluralidad de grados de libertad o de parámetros susceptibles de ajuste en cada una de las estaciones permite además la ejecución de diferentes cursos de método mediante diferentes combinaciones y/o secuencias de etapas intermedias en el moldeo del vidrio, las cuales, sin embargo, deberían producir al final resultados idénticos. A causa de la pluralidad de parámetros ajustables y de la carencia de escalada y/o la posibilidad de escalada de la conducción de proceso, la influencia del operador de la instalación es de gran importancia para la calidad del producto final, al igual que de la capacidad del proceso de producción.

Aún si, además de la realización comparativamente económica, en cuanto al principio básico, del moldeo en máquinas rotativas es posible evitar inversiones adicionales en funciones de automatización costosas, la producción de todas maneras depende fuertemente de la disponibilidad de operadores experimentados y bien entrenados. De esto resulta en cuanto a los costos de producción una considerable inversión en personal.

Ya desde la etapa de arranque de la producción se requiere un ajusto fino aparatoso de todos los sistemas de accionamiento relevantes de la instalación. Así se tiene en las máquinas rotativas actuales una pluralidad de platos de sujeción, por ejemplo 16 o hasta 32 platos de sujeción, para el moldeo del cono. En total se requiere para alcanzar un curso de proceso estable, incluyendo el evento de arranque, un marco de tiempo de varias horas hasta varios días. Además se requieren en general también durante la producción reajustes en una pluralidad de estaciones.

También los, asi llamados, fenómenos de corrida de arranque pueden afectar negativamente el proceso de producción. Estos fenómenos de corrida de arranque surgen, entre otras causas, por las expansiones térmicas a causa del calentamiento de componentes de la instalación por los quemadores .

Otro problema resulta de la complejidad de la conducción del proceso en el sentido de que no se puede controlar con precisión la temperatura durante el moldeo y por consiguiente se pueden presentar fluctuaciones. Por este motivo tienen que usarse f ecuentemente materias primas para las herramientas de moldeo que pueden producir problemas en asociación con determinados vidrios o con relación a determinados usos de éstos.

Esto se refiere en particular a los mandriles de moldeo, los cuales típicamente forman durante el moldeo una zona de contacto ubicada dentro del cuerpo hueco con el producto de vidrio referido en forma de cuerpo hueco. Mandriles de moldeo en el moldeo de vidrio comprenden usualmente materiales como tungsteno o rodio. Estos, sin embargo, pueden dejar residuos de material dentro del cuerpo hueco que pueden conllevar en el uso posterior, por ejemplo en el campo farmacéutico, reacciones indeseables con el principio activo envasado.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La invención se basa, por consiguiente, en el objetivo de indicar un dispositivo, un método de conformación y un mandril de moldeo, que permite reducir distintivamente la inversión en ajustes y estabilizar el proceso de producción, conservando al menos sin variación la calidad de los productos de vidrio fabricados. Se puede reducir además en buen grado el riesgo de la formación de residuos indeseables de material dentro del producto de vidrio den forma de cuerpo hueco, o se puede hasta excluir totalmente .

Este objetivo se resuelve por el objeto de las reivindicaciones independientes. Perfeccionamientos ventajosos de la invención se indican en las respectivas reivindicaciones independientes.

La invención se relaciona correspondientemente con una herramienta de moldeo para la conformación de productos de vidrio en forma de cuerpo hueco, comprendiendo un mandril de moldeo que comprende un material cerámico, resistente a las temperaturas.

La invención prevé además un dispositivo para la conformación de productos de vidrio, comprendiendo - una unidad para el calentamiento local de una región de un producto de partida de vidrio hasta el punto de reblandecimiento de éste y - al menos una herramienta de moldeo para la conformación de al menos una sección de una región calentada del producto de partida de vidrio mediante la unidad de calentamiento local, la herramienta de moldeo comprendiendo un mandril de moldeo y la unidad para el calentamiento local - comprendiendo un láser, - previéndose una unidad rotativa para rotar la herramienta de moldeo y el producto de partida de vidrio relativamente entre si y - la herramienta de moldeo estando configurada de manera tal que una región de superficie de la sección por conformar del producto de partida de vidrio no es cubierta por la herramienta de moldeo, el láser o una óptica posterior al láser estando dispuestos de tal manera que la luz de láser se irradia a la región no cubierta por la herramienta de molde, y previéndose una unidad de mando que controla el láser de tal manera que el producto de partida de vidrio se calienta al menos temporalmente por la luz de láser durante la conformación.

La herramienta de moldeo comprende además un par de cilindros que están dispuestos de manera tal que los cilindros del par de cilindros ruedan sobre la superficie de un producto de partida de vidrio puesto a rotar por medio de la unidad rotativa mientras la luz de láser ilumina una región en la periferia del producto de partida de vidrio ubicada entre los cilindros.

Para que se dé el calentamiento del vidrio de un producto de partida que ha de conformarse en el dispositivo, se usa un láser que emite luz con una longitud de ondas para la cual el vidrio del producto de partida de vidrio, cuando mucho, es parcialmente transparente, de modo que la luz es absorbida al menos parcialmente en el vidrio.

El método para la conformación de productos de vidrio que puede ejecutarse en este dispositivo se basa correspondientemente en - calentar una región local de un producto de partida de vidrio más allá del punto de reblandecimiento de éste, y - conformar mediante al menos una herramienta de moldeo al menos una sección de una región del producto de partida de vidrio calentada mediante una unidad de calentamiento local, la herramienta de moldeo comprendiendo un mandril de moldeo cerámico o, de manera más general, un mandril de moldeo con superficie cerámica al menos en la región de contacto con el producto de partida de vidrio, la unidad para el calentamiento local - comprendiendo un láser el cual - emite una luz teniendo una longitud de ondas que para el vidrio cuando mucho es parcialmente transparente, de manera que la luz es absorbida al menos en parte por el vidrio, y la cual se dirige sobre el producto de partida de vidrio, - mientras que la herramienta de moldeo y el producto de partida de vidrio se rotan relativamente entre si por medio de una unidad rotativa, y - la herramienta de moldeo estando configurada de modo tal que una región de superficie de la sección por conformar del producto de partida de vidrio no se cubre por la herramienta de moldeo, y el láser o una óptica posterior al láser estando dispuestos de manera tal que la luz de láser se irradia durante la conformación sobre la región no cubierta por la herramienta de moldeo mientras el láser se controla por medio de una unidad de mando de manera tal que el producto de partida de vidrio se calienta durante la conformación al menos temporalmente por la luz de láser.

Apropiados como láser en general los láseres de infrarrojo son particularmente apropiados ya que la transmisión de vidrios disminuye típicamente del rango espectral visible al rango infrarrojo. La longitud de onda del láser se selecciona preferentemente de manera tal que el vidrio del objeto de vidrio por tratar con la longitud de ondas tenga un coeficiente de absorción de al menos 300 m_1, de particular preferencia de al menos 500 m1. Con un coeficiente de absorción de 300 rrf1 se absorben entonces aproximadamente 25% de la potencia de láser durante el paso por la pared de un vidrio tubular con 1 mm de grosor de pared. Con un coeficiente de absorción de 500 p 1 se absorbe ya aproximadamente 60% de la luz y se puede aprovechar para el calentamiento del objeto de vidrio.

Para el moldeo de cuerpos de jeringas en general es suficiente tener un láser con una potencia de radiación menor de 1 kW para garantizar un calentamiento del producto de vidrio suficientemente rápido. Para mantener la temperatura durante la conformación se requiere usualmente aún menos potencia. Frecuentemente es suficiente para esto con una potencia de radiación de menos de 200 Watt. Un rango preferente de la radiación irradiada se ubica entre 30 y 100 Watt. Para el moldeo de objetos de vidrio más grandes, por ejemplo el moldeo de objetos de vidrio de vidrio tubular con un diámetro de 20 milímetros o más, sin embargo, también potencias mayores son convenientes para lograr un calentamiento rápido. Se menciona aquí como ejemplo en este contexto el moldeo del cuello de botella para frasquitos farmacéuticos que se producen de vidrio tubular con 20 a 30 milímetros de diámetro.

Correspondientemente se prevé en un perfeccionamiento de la invención en una etapa de calentamiento previo al proceso de conformación que el láser se opera con una primera potencia y que se reduce esta potencia a una segunda potencia durante el proceso de conformación. Preferentemente la segunda potencia es menor que la primera potencia por un factor de al menos cuatro.

Puesto que inventivamente se alimenta durante el moldeo forzado del producto de partida de vidrio continuamente energía térmica, se puede evitar el enfriamiento durante el proceso de conformación o al menos ésta se puede disminuir. La radiación de láser se irradia preferentemente antes de iniciar el moldeo forzado y hasta un momento después de iniciar el proceso de moldeo forzado.

De acuerdo a otra modalidad de la invención es posible también, sin embargo, no rodar la herramienta de moldeo sobre el producto de partida de vidrio, sino dejar que se deslice sobre el vidrio. En particular pueden usarse para esto lubricantes o agentes de separación apropiados. Ambas modalidades, i.e. con cilindros rodantes y herramienta de moldeo deslizante, pueden usarse también al mismo tiempo o una tras otra. Se puede realizar por ejemplo la formación interior de la tobera, respectivamente del cono de jeringa de un cuerpo de jeringa o del canal por medio de un mandril de moldeo deslizante, mientras que el moldeo exterior del cono de jeringa se realiza mediante cilindros rodantes.

El dispositivo y el método de acuerdo a la invención se usan además preferentemente para conformar productos de partida de vidrio en forma de cuerpo hueco, en particular en forma tubular. La herramienta de moldeo puede estar configurada en particular para la compresión, preferentemente para la compresión radial de una sección del producto de partida de vidrio en forma de cuerpo hueco. Semejante compresión es realizada, por ejemplo, durante el moldeo del cono de un cuerpo de jeringa de un producto de partida de vidrio en forma de cuerpo hueco con el contorno de un tubo de vidrio.

La invención ofrece no únicamente la ventaja de que se puede compensar el enfriamiento del producto de partida de vidrio previamente calentado por medio de la radiación de láser durante el moldeo forzado del vidrio. La radiación de láser ofrece más bien en comparación con los quemadores usados hasta la fecha también la ventaja, de que se puede ajusfar muy exacto y finamente tanto en sentido temporal como local. Esto permite en un perfeccionamiento de la invención regular o ajusfar local o temporalmente la radiación de láser, de manera que se fija un perfil de temperatura predefinido a lo largo de la sección calentada del producto de partida de vidrio. Para fijar la potencia de láser de manera que corresponda a un perfil de temperatura deseable puede preverse en un perfeccionamiento sencillo de la invención una óptica que se antepone al láser y que distribuye la potencia del láser sobre el producto de partida de vidrio dentro de la sección por calentar del producto de partida de vidrio. Semejante óptica puede comprender, de acuerdo a una primera modalidad de la invención, una óptica de ampliación de rayos que amplia el rayo de láser en al menos una dirección espacial. De esta manera puede producirse de un rayo típicamente puntual un rayo en forma de abanico que irradia una región alargada del producto de partida de vidrio.

Otra posibilidad, alternativa o adicional, para distribuir la potencia de láser consiste en mover el rayo de láser sobre la sección del producto de partida de vidrio que ha de calentarse, respectivamente, conformarse. Semejante movimiento puede lograrse e.g. por medio de un galvanómetro apropiado. También es imaginable un láser con accionamiento de giro o de traslación. El movimiento del rayo de láser ofrece en comparación con una óptica rígida la posibilidad de ajustar el perfil de la potencia de láser irradiada antes y/o durante la conformación. Así puede ser deseable, por ejemplo, durante la conformación una distribución de intensidad espacial de la luz de láser sobre la sección por conformar que sea diferente de la distribución de intensidad usada para el calentamiento. Tal diferencia puede ser deseable, por ejemplo, para compensar un enfriamiento especialmente no homogéneo a causa de las herramientas de moldeo. Asi resultó ser conveniente una etapa en el moldeo de un cono de jeringa aplicar una distribución no simétrica de la potencia de radiación a lo largo de la dirección axial.

Esto ayuda para evitar un recalcado del cono al interior del tubo cilindrico del cuerpo de jeringa o al menos reducirlo. En el uso de quemadores fósiles se causa en cambio típicamente un calentamiento simétrico de gran extensión que calienta y reblandece también regiones del tubo cilindrico, de manera que se hace posible un recalcado del cono en dirección axial a la parte cilindrica del cuerpo de jeringa.

En general es conveniente distribuir la potencia del láser en dirección a lo largo del eje de rotación. Por el movimiento rotatorio se distribuye entonces la energía térmica sobre la circunferencia de la sección por calentar del producto de partida de vidrio, mientras que se puede ajusfar a lo largo de la dirección axial determinado perfil de temperatura.

Gracias al control de temperatura inventivamente preciso y reproducible del proceso de conformación se eliminan restricciones típicas en la selección del mandril de moldeo o en particular en la selección de la materia prima del mandril de moldeo. Mientras que mandriles de moldeo basados en materiales cerámicos eran inadecuados a causa del control impreciso de la temperatura en la aplicación del proceso de conformación, pero también a causa del posicionamiento frecuentemente muy inexacto del plato de sujeción en las máquinas rotativas de ciclos y una exposición desfavorable resultante de los mandriles de moldeo durante la conformación, es posible ahora, gracias al método inventivo, usar semejantes materiales para mandriles de moldeo.

Por medio de un dispositivo y un método de conformación en el sentido de la invención se puede mejorar y estabilizar el proceso de producción tanto que sorprendentemente es posible usar semejantes materiales cerámicos para el mandril de moldeo, no obstante de tener como material frágil sólo una baja tenacidad a la rotura.

A raíz de esto se dan múltiples ventajas. Asi es posible prescindir en buen grado o totalmente del uso de materiales para el mandril de moldeo como tungsteno o rodio, en particular en las regiones de contacto entre el mandril de moldeo y el producto de vidrio. Semejantes materiales pueden causar residuos en particular en las regiones de contacto con el producto de vidrio.

Asi, el uso de mandriles de moldeo de tungsteno puede, por ejemplo, producir residuos en el canal del cono del producto de vidrio, lo que entonces en un uso ordenado del producto de vidrio conformado puede conllevar reacciones indeseables. Por ejemplo, al envasar un principio activo farmacéutico en semejante producto de vidrio conformado puede presentarse una reacción, como una degradación, entre el principio activo y el residuo del material den la superficie del vidrio. Esto es particularmente inconveniente si el producto de vidrio ha de llenarse, por ejemplo, con productos farmacéuticos o biofarmacéuticos sensibles.

El mandril de moldeo está realizado aquí con un material cerámico, resistente a las temperaturas, al menos en la región que está durante la conformación en contacto con el objeto de vidrio por conformar. En otras palabras: el mandril de moldeo comprende al menos en la región de la superficie de contacto con el producto de vidrio un material cerámico resistente a las temperaturas, respectivamente, una cerámica técnica.

Bajo resistente a las temperaturas se entiende en el sentido de la presente invención que el mandril de moldeo tiene una temperatura de reblandecimiento más alta que el producto de vidrio por conformar, y que por consiguiente tiene todavía una resistencia y dureza suficiente para la conformación durante la conformación del producto de vidrio.

El mandril de moldeo puede haberse producido también totalmente de una materia cerámica resistente a las temperaturas o de una cerámica técnica. Semejantes materias pueden comprender cerámicas de óxido y/o no óxidos y/o materiales compuestos basados en éstas y/o materiales compuestos de cerámicas metálicas. Asi también son posibles cuerpos básicos metálicos que son recubiertos con materias cerámicas .

De particular preferencia el mandril de moldeo puede comprender materias cerámicas resistentes a las temperaturas basadas en óxidos de aluminio, óxidos de circonio, titanato de aluminio, cerámica de silicato, carburo de silicio, nitruro de silicio, nitruro de aluminio. Semejantes materiales frecuentemente son suficientemente resistentes a la temperatura, en particular en el rango de la temperatura de transición vitrea TG del vidrio por conformar y más allá de ésta. En el sentido de la invención el material del mandril de moldeo puede seleccionarse de acuerdo a la temperatura de transición vitrea del vidrio por conformar, de manera que la temperatura de uso de la cerámica técnica del mandril de moldeo queda ventajosamente encima de la temperatura de transición vitrea del producto de vidrio.

Se prefiere muy en particular que el mandril de moldeo esté libre en grado amplio o totalmente de tungsteno y rodio al menos en las regiones que llegan a tener contacto con el objeto de vidrio por conformar. La proporción de tungsteno y/o rodio en la región de contacto del mandril de moldeo se ubica preferentemente en menos de 0.5 % por peso, de particular preferencia en menos de 0.1 % por peso.

De esto resultan varias ventajas. Asi, por una parte, puede evitarse en amplio grado o excluirse totalmente el riesgo de residuos indeseables en partes de la superficie del producto de vidrio conformado, en particular en una región del cono ubicada en el interior. Además puede excluirse en buen grado en el uso posterior del producto de vidrio, por ejemplo como recipiente para principios activos sensibles farmacéuticos o biofarmacéuticos una reacción indeseable de los residuos de material con el principio activo. Asi puede reducirse, por ejemplo, la degradación del principio activo o hasta impedirse totalmente.

Asi pueden usarse, en particular en la región de contacto con el producto de vidrio, materias cerámicas en buen grado inofensivas en cuanto a reacciones con contenidos posteriores del recipiente.

Al usar semejantes materiales para el mandril de moldeo pueden reducirse en general, por una parte, residuos indeseables de material. Por otra parte, residuos que se generan a pesar de todo, son inofensivos con relación a posibles reacciones con los contenidos posteriores del recipiente .

Además, gracias al control de temperatura inventivamente muy exacto en la región de conformación puede lograrse una temperatura suficientemente alta para la conformación del producto de vidrio, sin que, por otra parte, una temperatura excesiva en la zona de contacto entre el producto de vidrio y el mandril de moldeo podría causar adherencias por rebasar la temperatura de pegado. De esta manera puede usarse también un material frágil como cerámica técnica como material para el mandril de moldeo sin que se presenten daños mayores del mandril de moldeo o defectos en el cuerpo de vidrio.

La invención además hace posible un diseño totalmente distinto de dispositivos de conformación, como se usan en particular para la producción de cuerpos de jeringas. De acuerdo a lo explicado en lo precedente, se usan para esto máquinas rotativas de 16 o 32 estaciones. El proceso de moldeo pasa por cada estación, alcanzándose la forma definitiva en varias etapas mediante el uso sucesivo de herramientas de moldeo. Entre las etapas de conformación se calienta para compensar la pérdida de temperatura durante la conformación. Puesto que inventivamente el calentamiento se realiza durante la conformación y cualquier reducción de temperatura puede compensarse asi, se puede realizar inventivamente toda la conformación en caliente de una sección por conformar en una sola estación. En otras palabras, todas las herramientas de moldeo usadas para la conformación de la sección se emplean en una estación de conformación y el rayo de láser calienta durante la conformación el producto de partida de vidrio o lo mantiene a la temperatura prevista.

Consecuentemente, el dispositivo de acuerdo a esta modalidad de la invención tiene al menos una estación de conformación, estando disponibles en la estación de conformación todas las herramientas de moldeo para realizar en una sección del producto de partida de vidrio todas las etapas de conformación en caliente para la producción del producto final.

Semejante diseño de la estación de conformación es muy particularmente apropiado para el uso de mandriles de moldeo basados en materiales cerámicos resistentes a temperatura, puesto que se pueden reducir notablemente las cargas laterales sobre el mandril de moldeo durante la conformación en comparación con las máquinas rotativas. Un posicionamiento diferente de los diversos platos de sujeción en la máquina puede producir en las máquinas rotativas altas cargas laterales del mandril de moldeo, las cuales pueden rebasar la tenacidad a la rotura de materiales cerámicos. En cambio, en la estación de conformación referida, tanto el control de temperatura en la región de conformación del producto de vidrio como la precisión de posicionamiento del mandril de moldeo pueden mejorar tanto que se pueden usar también materiales cerámicos frágiles para el mandril de moldeo.

Gracias a la posibilidad de posicionar en la estación de conformación al mandril de moldeo mediante el plato de sujeción al igual que las herramientas de moldeo exterior, en particular los cilindros de moldeo, es posible alinear entre si las herramientas de moldeo con gran precisión de repetición. Por esto es posible evitar en buen grado las fuerzas laterales que actúan de manera no simétrica sobre el mandril de moldeo. De esta manera se logra minimizar las cargas laterales sobre el mandril de moldeo durante el proceso de conformación tanto que no se alcance la tensión de rotura de la materia cerámica.

Por medio del calentamiento por láser altamente preciso puede mantenerse también una ventana de proceso de temperatura muy pequeña para la conformación con gran precisión de repetición. El límite inferior de la ventana de proceso resulta típicamente de la temperatura de transición vitrea TG y el límite superior de la necesidad de evitar el pegado entre el material del mandril de moldeo y el vidrio durante la conformación.

Es conocido que una herramienta demasiado caliente puede producir una breve adherencia del vidrio en la herramienta, una adherencia más duradera se designa frecuentemente también como pegar. La temperatura de pegar o también de adherencia puede influenciarse por la viscosidad del vidrio, la conductividad térmica del vidrio y de su densidad, asi como por el material del mandril de moldeo, en particular en la región de contacto. En cuanto al material del mandril de moldeo la penetración de calor es de gran importancia.

La adherencia y/o el pegar pueden conllevar un desgaste mayor de la herramienta y desecho del producto de vidrio y, por consiguiente, tiene que evitarse en lo posible .

El uso de un mandril de moldeo teniendo material cerámico en la región de contacto con el vidrio puede llevar a una ventana de proceso pequeña en cuanto a la temperatura de conformación, puesto que se puede alcanzar relativamente pronto la temperatura critica de adherencia o de pegado. En otras palabras, la temperatura que se tiene que alcanzar para que el vidrio pueda ser conformado correspondientemente, y la temperatura a la que se presenta una adherencia o un pegado, pueden estar muy cercanas una a otra .

Por lo tanto tiene que tenerse cuidado en la selección de la materia prima cerámica para el mandril de moldeo que se logre determinado índice de penetración de calor del material cerámico. Los inventores descubrieron que para el mandril de moldeo las materias primas son particularmente apropiadas que tienen un índice de penetración de calor a partir de aproximadamente b = 60 W * s½ / m2 * K para permitir una ventana de proceso de temperatura suficientemente grande. Las materias primas cerámicas particularmente preferidas para el mandril de moldeo son, por consiguiente, óxido de aluminio, nitruro de silicio y/o carburo de silicio.

En un perfeccionamiento particularmente preferido de la invención el mandril de moldeo comprende en aquella región que forma durante el proceso de conformación una región de contacto con el producto de vidrio una capa cerámica. Para aumentar aún más la estabilidad mecánica, el mandril de moldeo puede comprender, por consiguiente, un alma metálica con una capa cerámica, basándose esta capa cerámica de particular preferencia en las materias primas óxido de aluminio, nitruro de silicio y/o carburo de silicio .

Esta modalidad particular se base entonces en el acondicionamiento general de la invención de integrar gracias al uso de un láser las etapas parciales del moldeo convencional en pocas etapas, idealmente en una etapa. Esto se hace posible ya que se puede aplicar durante la conformación con el láser energía al vidrio de manera muy definida y, gracias a que se puede regular bien la potencia y su distribución local/temporal, en forma reproducible .

En un perfeccionamiento de esta modalidad de la invención pueden entonces volver a usarse varias estaciones, similar a los dispositivos conocidos del estado de la técnica, siendo que de acuerdo a este perfeccionamiento de la invención las estaciones realizan etapas de conformación del mismo tipo. De esta manera puede incrementarse la productividad de semejante dispositivo considerablemente en comparación con dispositivos conocidos gracias a la conformación del mismo tipo en paralelo.

Aún con una sola estación aislada se produce generalmente una ventaja de velocidad considerable en comparación con un dispositivo que tiene 16 o 32 estaciones del tipo constructivo convencional. En un dispositivo convencional el tiempo necesario para una etapa de conformación se ubica típicamente en el orden de magnitud de 2 segundos. Si se parte de 4 etapas de conformación y se añaden los tiempos para cinco a seis etapas de calentamiento intermedio con quemadores, entonces el tiempo total de la conformación se ubica aproximadamente en 20 segundos. En cambio, con la invención es posible limitar la duración de transformación a la duración de una o de pocas etapas de conformación convencionales. Esto permite fácilmente acelerar considerablemente al proceso de conformación. El tiempo para una conformación de una sección del producto de partida de vidrio, calculado sin la duración de calentamiento previo, de preferentemente en menos de 15, de particular preferencia en menos de 10, y particularmente preferido en menos de 5 segundos.

Es además una ventaja ajusfar la potencia del láser en el curso del proceso. En particular es posible reducir la potencia de láser irradiada durante el proceso de conformación en comparación con la potencia de láser durante una etapa de calentamiento previo a la conformación .

De acuerdo a aún otro perfeccionamiento de la invención, la potencia de láser puede regularse por medio de un proceso de regulación implementada por medio de una unidad de mando también con base en la temperatura del producto de partida de vidrio medida por una unidad de medición de temperatura antes y/o durante la conformación, para fijar una temperatura definida o un perfil definido de temperatura/tiempo en el producto de partida de vidrio. Como unidad de medición de temperatura son particularmente apropiadas unidades de medición sin contacto, como e.g. un pirómetro. Mediante semejante regulación puede estabilizarse la temperatura del vidrio dentro de una ventana de proceso de menos de ±20°C, en general hasta un máximo de +10 °C.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La invención se explica a continuación con más detalle apoyado en ejemplos de realización y con referencia a las figuras anexas. Signos de referencia iguales en las figuras designan elementos iguales o correspondientes. Se muestra : Fig. 1 partes de un dispositivo para la conformación de vidrio tubular, Fig. 2 un espectro de transmisión de un vidrio de un producto de partida de vidrio, Fig. 3 una variante del ejemplo de realización mostrado en la Fig. 1, Fig. 4 otra variante, Fig. 5 un diagrama esquemático de la potencia de láser irradiada como función de la posición axial a lo largo de un producto de partida de vidrio, Fig. 6? a 6F vistas de sección a través de un vidrio tubular en el curso del proceso de conformación, Fig. 7 una instalación de conformación teniendo varios dispositivos para la conformación de vidrio tubular, Fig. 8 una variante de la instalación de conformación mostrada en la fig. 7 y Fig. 9 una vista de sección a través de un vidrio tubular en el curso del proceso de conformación usando un mandril de moldeo que comprende en la región de la superficie de contacto con el producto de partida de vidrio al menos un material cerámico resistente a temperaturas.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN En la Fig. 1 se representa un ejemplo de realización de un dispositivo 1 para la ejecución del método inventivo.

El dispositivo, designado en su totalidad con el signo de referencia 1, del ejemplo de realización mostrado en la Fig. 1 está configurado para la conformación de productos de partida de vidrio en forma de vidrios tubulares 3. En particular, el dispositivo se usa para la producción de cuerpos de jeringas de vidrio, siendo que mediante los elementos del dispositivo 1 mostrados en la Fig. 1 se forma del vidrio tubular el cono del cuerpo de j eringa .

La producción del cono del vidrio tubular por medio del dispositivo 1 se basa en que se calienta localmente una región de un vidrio tubular 3, aquí su extremo 30, más allá de su punto de reblandecimiento, y se conforma por medio de al menos una herramienta de moldeo al menos una sección del extremo calentado, siendo que la unidad para el calentamiento local comprende un láser 5 que emite luz en una longitud de onda para la cual el vidrio del vidrio tubular 3 es como máximo parcialmente transparente, de manera que la luz se absorbe al menos parcialmente por el vidrio. El rayo láser 50 se dirige para esto por medio de un sistema óptico 6 sobre el vidrio tubular 3. Durante el proceso de conformación se rotan la herramienta de moldeo 7 y el producto de partida de vidrio 3 relativamente entre si por medio de una unidad rotativa 9. En general es conveniente para esto, como también se muestra en el ejemplo, rotar el vidrio tubular 3 a lo largo de la dirección axial del vidrio tubular 3. La unidad rotativa 9 comprende para esto un accionamiento 90 con plato de sujeción 91 que sujeta le vidrio tubular 3. Imaginable seria también una configuración inversa, en la que el vidrio tubular se sujeta fijamente y la herramienta de moldeo 7 rota en derredor del vidrio tubular.

La herramienta de moldeo 7 comprende en el ejemplo de realización mostrado en la Fig. 1 dos cilindros 70, 71 que ruedan en la rotación del vidrio tubular 3 sobre la superficie de éste. Para esto se comprime el extremo 30 del vidrio tubular 3 al acercarse entre si los cilindros en dirección radial del vidrio tubular 3. El movimiento radial se señala en la Fig. 1 con la ayuda de flechas en los ejes de rotación de los cilindros 70, 71. Se prevé además un mandril de moldeo 75 como componente de la herramienta de moldeo 7. Este mandril de moldeo 75 se introduce en la abertura del vidrio tubular 3 en el extremo 30 de este que ha de conformarse. Por medio del mandril de moldeo 75 se forma el canal de cono del cuerpo de jeringa. El mandril de moldeo 75 puede estar alojado en forma rotatoria para rotar junto con el vidrio tubular 3. Pero también es posible dejar que el vidrio en rotación se deslice sobre el mandril de moldeo sujetado fijamente.

Para evitar cualquier adherencia puede usarse para esto un agente de separación o un lubricante, como generalmente en herramientas de moldeo que se deslizan sobre la superficie de vidrio, lo que reduce el rozamiento en el movimiento deslizante. También es posible usar un lubricante que evapora a las temperaturas en uso durante la conformación. Al usar semejante lubricante se pueden evitar ventajosamente residuos de lubricante o del agente de separación del producto de vidrio acabado.

Es posible entre los cilindros 70, 71 orientar el rayo láser 50 sobre el vidrio tubular sin que el rayo láser 50 se interrumpa por la herramienta de moldeo. La herramienta de moldeo, por consiguiente, está configurada de tal manera que no se cubra por la herramienta de moldeo una región de superficie de la sección del vidrio tubular por conformar, de manera que mediante el sistema óptico 6 posterior al láser se irradia la luz de láser en la conformación sobre la región no cubierta por la herramienta de moldeo. En particular se ilumina por la luz de láser una región 33 ubicada entre los cilindros 70, 71 en la circunferencia del vidrio tubular 3.

Una unidad de mando 13 controla el proceso de conformación. En particular se controla el láser 5 por medio de la unidad de mando 13 de tal manera que el vidrio tubular 3 se calienta al menos temporalmente durante la conformación por medio de la luz de láser.

El sistema óptico 6 del dispositivo 1 mostrado en la figura 1 comprende un espejo de desviación 61, y un lente cilindrico 63.

Por medio del lente cilindrico 63 se ensancha el rayo láser 50 a lo largo de la dirección axial del vidrio tubular 3 en un rayo 51 en forma de abanico, de manera que la región 33 iluminada por la luz de láser se expande correspondientemente en la dirección axial del vidrio tubular 3. Puesto que el vidrio tubular 3 está rotando mientras se irradia la luz de láser, la potencia irradiada se distribuye en dirección circunferencial sobre el tubo de vidrio, de manera que se calienta una sección cilindrica, respectivamente, independiente de la forma del producto de partida de vidrio, en general una sección en dirección axial a lo largo del eje de rotación. Esta sección tiene una longitud que preferentemente es al menos tan grande como la sección que ha de conformarse. Esta última tiene una longitud que se determina en esencia por el ancho de los cilindros. Para lograr una distribución particular de la potencia de láser en dirección axial del vidrio tubular puede usarse como alternativa o adicionalmente al lente cilindrico 63 también ventajosamente un elemento óptico de difracción .

El proceso de conformación es controlado por medio de la unidad de mando 13. La unidad de mando 13 controla, entre otros aspectos, la potencia de láser. También controla el movimiento de las herramientas de moldeo 70, 71, 75. También se controlan la unidad rotativa 9, en particular las revoluciones por minuto del accionamiento 90, también el abrir y cerrar del plato de sujeción 91.

En el moldeo de cuerpo de jeringas de vidrio en general potencias de radiación de menos de 1 kilowatt son suficientes para el láser 5 para garantizar un calentamiento rápido a la temperatura de reblandecimiento. Después de alcanzar la temperatura para la conformación en caliente, la unidad de mando 13 puede regular la potencia de láser a la baja, de manera que la potencia de láser irradiada únicamente compensa el enfriamiento. En la producción de cuerpos de jeringa bastan para esto generalmente potencias entre 30 a 100 watt.

La regulación de la potencia de láser puede realizarse en particular también con base en la temperatura del vidrio tubular 3. Para esto puede implementarse en la unidad de mando 13 un proceso de regulación que regula la potencia de láser con base en la temperatura medida por una unidad de medición de temperatura para ajustar una temperatura definida o un perfil de temperatura/tiempo definido en el producto de partida de vidrio. Como unidad de medición de temperatura se prevé en el ejemplo mostrado en la Fig. 1 un pirómetro 11 que mide la radiación térmica del tubo de vidrio en su extremo 30 calentado por el láser. Los valores de medición son alimentados a la unidad de mando 13 y se usan en el proceso de regulación para ajustar la temperatura deseable.

Particularmente ventajoso en la disposición inventiva, tal como muestra a guisa de ejemplo en la Fig. 1, es que la luz de láser no calienta directamente las herramientas de moldeo. Esto hace que las herramientas de moldeo en general no se calientan durante la conformación más que en un proceso convencional con calentamiento previo mediante quemadores, el calentamiento del producto de partida de vidrio durante la conformación no obstante. En total se genera por medio del dispositivo inventivo menos energía térmica y esta energía térmica se aplica con más precisión en el producto de partida de vidrio. Esto reduce en total el calentamiento de todo el dispositivo y con ello los fenómenos de contracción que surgen a causa de la expansión térmica.

Un vidrio preferido para la producción de cuerpos de jeringa es vidrio al borosilicato, en particular con un contenido de álcali de menos de 10 % por peso. Vidrio al borosilicato es en general particularmente apropiado gracias a la resistencia a cambios de temperatura típicamente alta. Esto es conveniente para poder subidas de temperaturas rápidas en tiempos de proceso rápidos, como se pueden lograr mediante la invención.

Un vidrio de borosilicato pobre en álcali apropiado tiene los siguientes componentes en porcientos por peso: Si02 75 % por peso B203 10.5 % por peso AI2O3 5 % por peso a20 7 % por peso CaO 1.5 % por peso Un espectro de transmisión del vidrio se muestra en la Fig. 2 Los valores de transmisión indicados se refieren a un grosor de vidrio de un milímetro.

De la Fig. 2 se desprende que la transmisión del vidrio disminuye en caso de longitudes de onda encima de 2.5 micrómetros. Encima de 5 micrómetros, el virio es prácticamente opaco también con grosores de vidrio muy delgados .

La disminución de la transmisión en el rango de longitudes de ondas encima de 2.5 micrómetros mostrada en la Fig. 2 no depende esencialmente de la composición exacta del vidrio. Las proporciones de componentes de los vidrios al borosilicato preferidos pueden variar también en 25% en cada caso del valor indicado con propiedades de transmisión similares. Además es posible, desde luego, emplear además de vidrio al borosilicato también otros virios, siempre que éstos son cuando mucho parcialmente transparentes a la longitud de ondas del láser.

La Fig. 3 muestra una variante del dispositivo mostrado en la Fig. 1. También aquí se prevé un sistema óptico 6 como en el ejemplo mostrado en la Fig. 1, el cual está antepuesto al láser 5 y que distribuye la potencia de láser sobre el producto de partida de vidrio dentro de la sección por calentar del producto de partida de vidrio, nuevamente aquí el extremo 30 del vidrio tubular 3. En lugar de un sistema óptico 6 que ensancha el rayo de acuerdo al ejemplo mostrado en la Fig. 1, sin embargo, se mueve aquí el rayo láser 50 en dirección axial, i.e. a lo largo del eje de rotación, para la distribución espacial de la potencia de radiación sobre la sección por calentar, respectivamente, por conformar del producto de partida de vidrio. El sistema óptico 6 comprende para esto un espejo anular, o un espejo rotatorio 64 con biseles de espejo 640. El espejo rotatorio 64 es propulsado por un motor 65 y se pone en rotación. El eje de rotación del espejo rotatorio 64 es transversal, en el ejemplo mostrado en la Fig. 3 en particular perpendicular a la normal de los biseles de espejo. El eje de rotación también es transversal, preferentemente perpendicular a la dirección axial respectivamente al eje de rotación del vidrio tubular 3. A causa de la rotación de la normal de los biseles de espejo 640 se mueve el rayo láser 50 de esta manera en función del ángulo variante del bisel de espejo 640 iluminado en cada caso en dirección axial a lo largo del vidrio tubular 3, de manera que en promedio temporal el rayo láser 50 ilumina una región 33 en el vidrio tubular, respectivamente una sección axial del vidrio tubular 3 de longitud correspondiente .

La Fig. 4 muestra otra variante del dispositivo mostrado en la Fig. 1. Igual que en la variante mostrada en la Fig. 3, el rayo láser 50 se separa para la distribución de la potencia de radiación sobre una región 33 a lo largo de la sección axial del vidrio tubular 3 por calentar. El espejo de desviación se reemplaza aquí por un espejo giratorio 66 cuyo eje de giro se extiende en sentido transversal, preferentemente perpendicular al eje de rotación del vidrio tubular 3. El espejo giratorio 66 se gira por medio de un accionamiento galvanométrico 65, de manera que la posición de incidencia del rayo láser 50 se mueve correspondientemente al giro en dirección axial del vidrio tubular 3.

Una ventaja de esta disposición es que el accionamiento galvanométrico puede controlarse por la unidad de mando 13, de manera que es posible realizar de manera sencilla distribuciones de potencia determinadas en función del lugar tiempos de iluminación de diferente duración, mediante movimientos de giro correspondientemente más rápidos o lentos en función del ángulo de giro o en función de la posición axial del punto de incidencia. En un perfeccionamiento de la invención, sin estar restringido al ejemplo particular mostrado en la Fig. 4 se prevé un sistema óptico que tiene una unidad de desviación de rayo controlable por la unidad de mando, de manera que a través de un control correspondiente de la unidad de desviación de rayo por la unidad de mando se puede ajusfar un perfil local/de potencia definido. Mediante semejante perfil puede producirse entonces también la distribución de temperatura deseable en función del lugar.

Tanto mediante la modalidad de la invención mostrada en la Fig. 3 como también de la Fig. 4 se hace posible otro control alternativo o adicional para permitir una distribución local definida de la potencia de radiación aplicada al vidrio. Para esto se prevé nuevamente una unidad de desviación de rayo. Para variar en función del lugar la potencia irradiada puede regularse la potencia del láser de acuerdo a la desviación de rayo por la unidad de mando. Si se quiere calentar con más o menos intensidad, por ejemplo, una primera sección parcial axial de la sección axial calentada que una segunda sección parcial adyacente, entonces se regula la potencia del láser correspondientemente a la alta o a la baja por la unidad de mando cuando el rayo de láser pasa sobre la primera sección parcial .

Si se conoce en el ejemplo de la unidad de mando, mostrado en la Fig. 3, el ángulo de rotación del espejo rotatorio o del bisel de espejo 640 iluminado en cada caso, entonces la unidad de mando 13 puede ajustar correspondientemente la potencia del láser 5.

La Fig. 5 muestra como aclaración una distribución imaginable de la potencia de láser en el producto de partida de vidrio. Se representa un diagrama de la potencia de láser como función de la posición axial del punto de incidencia del rayo láser sobre el producto de partida de vidrio. La posición "0" señala aquí el extremo del producto de partida de vidrio. De acuerdo a lo que se puede apreciar en el diagrama, toda la sección 80 axial calentada se subdivide en secciones parciales 81, 82, 83, 84 y 85. Las secciones parciales 82 y 84 son irradiadas aquí con una mayor potencia del láser que las secciones parciales 81, 83 y 85 adyacentes. La mayor potencia de radiación aplicada en las secciones parciales 82, 84 puede realizarse, de acuerdo a lo descrito en lo precedente, mediante regulación de la potencia de láser en función de la posición de la unidad de desviación de rayo, i.e. en los ejemplos mostrados en las Fig. 2 y 3 en función del ángulo de rotación o de giro del espejo. Alternativa o adicionalmente puede variarse la velocidad de giro o rotación del espejo, de acuerdo a lo que también se describió en lo precedente, de manera que las secciones parciales 82, 84 axiales se iluminan en total durante más tiempo .

Una aplicación de la potencia de láser no homogénea en dirección axial, tal como se representa a guisa de ejemplo en la Fig. 5, puede ser ventajosa con respecto a varios aspectos. Si por ejemplo se busca una distribución de temperatura homogénea durante el proceso de conformación, habiendo, sin embargo, una disipación de calor no homogénea, entonces puede compensarse al menos en parte la falta de homogeneidad de las pérdidas de calor mediante el ajuste de un perfil correspondiente de la potencia irradiada. Por ejemplo, secciones parciales del producto de partida de vidrio que hacen contacto primero o durante más tiempo con la herramienta de moldeo pueden calentarse correspondientemente más fuerte a través de la radiación con láser para compensar las pérdidas de calor que se presentan adicionalmente en la herramienta de moldeo .

Por otra parte puede ser también ventajoso buscar justamente un perfil de temperatura no homogéneo en dirección axial. Semejante perfil de temperatura puede ser conveniente para controlar adicionalmente el flujo de material presente en la conformación. El vidrio fluye típicamente en consideración de la presión o de la tracción ejercida por la herramienta de moldeo en tendencia de regiones más calientes y por ello más blandas a regiones más frías y, por consiguiente, más viscosas en el producto de partida de vidrio. Una posibilidad ventajosa es, por ejemplo, reducir la disminución del grosor de pared de un vidrio tubular en regiones en las cuales se presenta una deformación fuerte por la herramienta de conformación, en particular un estiramiento o un doblamiento del material de vidrio .

También puede inducirse muy ventajosamente un flujo de material reforzado si se presenta un engrosamiento del grosor de pared a causa de una compresión radial de un vidrio tubular.

Estos efectos se explican a continuación con la ayuda de las Fig. 6A a 6F. Estas figuras muestran mediante vistas seccionadas una simulación de un proceso de conformación inventivo para el moldeo de un cono de jeringa de un vidrio tubular 3 para la producción de un cuerpo de jeringa. Las secciones representadas se hacen a lo largo del eje central del vidrio tubular 3, sobre el cual se rota el vidrio tubular. Se aprecia también los cilindros 70, 71 y el mandril 75. La irradiación del rayo láser se realiza nuevamente entre los cilindros, de manera gue la dirección de irradiación se extiende perpendicular al plano de sección representado.

También se indica en cada caso el tiempo transcurrido desde el arranque del proceso de conformación. Como tiempo cero para el proceso de conformación se seleccionó el momento de reducción de la potencia de láser.

Las lineas 20 dibujadas en las vistas de sección del vidrio tubular, inicialmente perpendiculares al eje central del vidrio tubular, señalan lineas de limite imaginarias de secciones axiales del vidrio tubular 3. Con la ayuda de estas lineas se visualiza el flujo de material durante la conformación.

El mandril de moldeo 75 se proyecta de un pie 76 que sirve para el moldeo de la superficie anterior de cono de la jeringa. El pie 76 es un componente de contorno plano, perpendicular a la dirección de observación de las Fig. 6A a 6F. Diferentemente de lo representado, en el dispositivo real el pie está girado en 90° sobre el eje longitudinal del mandril de moldeo 75, de manera que el pie 76 quepa entre los cilindros 70, 71. El solape de los cilindros 70, 71 y del pie 76, tal como se desprende a partir de la Fig. 6C, de hecho no sucede.

El contacto de los cilindros 70, 71 y el principio de la deformación se realiza a partir de la posición mostrada en la Fig. 6C. Ahora sigue una compresión del vidrio tubular 3 por los cilindros 70, 71 que se mueven radialmente adentro en dirección al eje central del vidrio tubular. En el estadio mostrado en la Fig. 6E el mandril de moldeo 75 hace contacto en la cara interna del vidrio tubular y forma el canal del cono de jeringa. En el estadio mostrado en la Fig. 6F la conformación del cono de jeringa finalmente está ya terminada. A continuación se alejan las herramientas de moldeo del cono de jeringa 35 conformado. Todas las etapas de moldeo para la conformación del cono de jeringa 35 se realizaron, por consiguiente, con las mismas herramientas de moldeo 70, 71, 75 y del pie 76. Una estación de conformación así lleva a cabo todas las etapas de conformación en caliente en una sección del producto de partida de vidrio. Ahora puede seguir una conformación de la brida de jeringa o del apoyo para dedos en el otro extremo del vidrio tubular.

A partir del estadio de deformación, tal como se representa en la Fig. 6E, se aprecia bien que la compresión radial en el cono de jeringa 35 produce un engrosamiento del grosor de pared. Aquí existe ahora la posibilidad de producir cierto flujo de material en dirección opuesta al extremo 30 mediante el ajuste de una distribución de temperatura correspondiente, tal como se describe en lo precedente. Igualmente puede surgir un grosor de pared disminuido en los cantos periféricos del vidrio tubular conformado en la región de transición entre el cilindro de jeringa 37 y el cono de jeringa 35. También este efecto puede contrarrestarse mediante el ajuste de una aplicación de potencia axialmente no homogénea a través de la regulación de la distribución axial de la potencia de láser.

En general se puede influenciar entonces la dirección del flujo de vidrio mediante el control de temperatura hecho posible por el láser. En particular esto es posible también en cuanto a la distribución del volumen y la dirección del flujo de vidrio.

Mediante las Fig. 6A a 6F se evidencia además que todas las etapas de conformación en una sección del producto de partida de vidrio pueden acabarse dentro de pocos segundos. Todo el tiempo de conformación en el ejemplo de las Fig. 6A a 6F asciende inclusive a menos de dos segundos.

El uso de mandriles de moldeo 75 comprendiendo materias primas cerámicas resistentes a las temperaturas o los mismos teniendo material cerámico resistente a las temperaturas en la región de contacto con el producto de partida de vidrio conlleva ventajas adicionales, en particular en cuanto a la producción de medios de envase para fármacos como jeringas, carpules, ampolletas, frasquitos, etc. A causa del uso frecuente hasta ahora de materiales conteniendo tungsteno, en particular también en la región de contacto con el producto de partida de vidrio, pueden formarse sedimentaciones de tungsteno a causa de la abrasión de las herramientas de moldeo, en particular del mandril de moldeo. La invención, por consiguiente, es particularmente apropiada para medios de envase farmacéuticos libres en tungsteno o con bajo contenido de tungsteno como en particular de jeringas, puesto que se reduce gracias al uso de materias primas cerámicas inofensivas en la región de contacto la contaminación por medio de las herramientas de moldeo. También se calientan en general las herramientas de moldeo menos por el proceso inventivo, lo que también reduce la contaminación.

Otra ventaja del tiempo comparativamente muy corto de proceso se da en el procesamiento de vidrios conteniendo álcali en la expulsión menor de álcali. En el calentamiento de vidrios más allá del punto de reblandecimiento se presenta generalmente una difusión de iones de álcali a la superficie. Justo en medios de envase este efecto puede afectar, puesto que varios farmacéuticos son sensibles frente a metales alcalinos. Puesto que el tiempo de conformación por medio del dispositivo inventivo es considerablemente más corto que en una conformación convencional con quemadores antepuestos a las diferentes estaciones de conformación, se reduce también notablemente el enriquecimiento de álcali en la superficie. Finalmente, el uso de quemadores puede producir también la incorporación de residuos de combustión y de polvos finos.

En vista de los efectos descritos en lo precedente se hace claro que un producto de vidrio producido mediante la invención puede distinguirse también con base en las características químicas en la superficie de vidrio de los productos de vidrio conformados con el uso de quemadores.

La Fig. 7 muestra en forma esquemática un ejemplo de realización de una instalación de conformación 10 comprendiendo varias estaciones de conformación en forma del dispositivo 1 descrito en lo precedente. Diferentemente que en los dispositivos conocidos en el estado de la técnica referido en lo precedente, en los cuales los productos de partida de vidrio son conformados en varias etapas, el concepto de la modalidad mostrada en la Fig. 7 se basa en que las secciones de vidrio tubular permanecen durante todo el proceso de conformación para una sección del vidrio tubular, por ejemplo la conformación del cono de jeringa, en una estación de conformación, respectivamente en el dispositivo 1.

En el presente ejemplo de realización la instalación de conformación 10 tiene de manera similar a las instalaciones conocidas del estado de la técnica para la producción de jeringas de vidrio un carrusel 100. En el carrusel 100 se instalan varios, por ejemplo, de acuerdo a la representación ocho dispositivos 1 para la conformación de productos de vidrio. En una estación de recepción 102 se cargan los dispositivos 1 con productos de partida de vidrio, en particular con secciones de vidrio tubular. Mientras que ahora los dispositivos 1 cargados están rotando en el carrusel 100 a una estación de descarga 103, se realiza en los dispositivos 1 en los productos de partida de vidrio la conformación, como por ejemplo la formación de conos de jeringa tal como se describe con la ayuda de las Fig. 1, 3, 4, 6A - 6F. Diferentemente a las instalaciones de conformación con carrusel conocidas, las herramientas de conformación pueden estar dispuestas presentemente en el propio carrusel. También es imaginable una construcción de la instalación de conformación en la cual las estaciones de conformación 1 son estacionarias y se cargan y descargan en paralelo. Una variante asi se muestra en la Fig. 8. Los vidrios tubulares 3 se alimentan a través de una unidad de alimentación 104, por ejemplo una banda transportadora de un dispositivo de carga y descarga 106. Ésta distribuye los vidrios tubulares 3 sobre los dispositivos 1, donde se realiza la conformación de los conos de jeringa asistida por láser. Después de la conformación se alimentan los productos intermedios o finales en forma de vidrios tubulares 4 con cono de jeringa conformado por el dispositivo de carga y descarga 106 a una unidad de transporte 107 que retira los vidrios tubulares 4 conformados .

Fig. 9 muestra finalmente una vista de sección por un vidrio tubular en el curso del proceso de conformación que usa un mandril de moldeo 95 inventivo. El mandril de moldeo 95 se proyecta sobre un pie 96 que sirve para el moldeo de la cara frontal del cono de la jeringa. El pie 96 es un componente en forma plana perpendicular a la orientación de observación de la Fig. 9. Diferentemente a como se representa, en el dispositivo real el pie está girado en 90° sobre el eje longitudinal del mandril de moldeo 95, de manera que el pie 96 cabe entre los cilindros 70, 71.

El mandril de moldeo 95 ilustrado comprende un alma metálica 93. El mandril de moldeo 95 comprende además en la región de la superficie de contacto 92 con el vidrio tubular 3 al menos un material 94 cerámico resistente a las temperaturas. El material cerámico resistente a las temperaturas puede aplicarse sobre el alma metálica del mandril de moldeo 85, por ejemplo, en forma de una capa que envuelve a ésta. La capa puede aplicarse, por ejemplo, mediante métodos de rociado térmico. Además, también el pie 96 puede estar configurado con un material cerámico resistente a las temperaturas (no se muestra) en la región de la superficie de contacto con el vidrio tubular 3. El mandril de moldeo 95 también puede estar realizado totalmente de un material cerámico resistente a las altas temperaturas .

Es obvio para el especialista que la invención no se limita a las modalidades descritas en lo precedente meramente a guisa de ejemplo con la ayuda de las figuras, sino que puede variarse de múltiples maneras en el marco del objeto de las reivindicaciones. En particular pueden también combinarse las características de los ejemplos de realización individuales.

Así se describe la invención en las figuras mediante la conformación del cono de jeringa de un cuerpo de jeringa de vidrio. Pero la invención puede aplicarse correspondientemente no únicamente a la conformación del apoyo para dedos de cuerpos de jeringa, sino también a la conformación de otros productos de partida de vidrio. En general, la invención es apropiada para la producción de medios de envase farmacéuticos de vidrio. Esto incluye además de jeringas también carpules, frasquitos y ampolletas. Tampoco es exclusivo el uso del láser como unidad de calentamiento. Más bien son posibles también otras unidades de calentamiento. Es posible, y gracias a la gran potencia de calentamiento eventualmente también ventajoso, realizar un calentamiento previo con un quemador para reducir la duración del calentamiento inicial previo al proceso de conformación.

LISTA DE SIGNOS DE REFERENCIA I Dispositivo para la transformación de productos de vidrio 3 Vidrio tubular 4 Vidrio tubular con cono de jeringa conformado 5 Láser 6 Sistema óptico 7 Herramienta de moldeo 9 Unidad rotativa 10 Instalación de conformación II Pirómetro 13 Unidad de mando 20 Lineas de limite imaginarias de secciones axiales de un vidrio tubular 3 30 Extremo de 3 por conformar 33 Región iluminada de 3 35 Cono 37 Cilindro de jeringa 50 Rayo láser 51 Rayo en forma de abanico 61 Espejo de desviación 63 Lente cilindrico 64 Espejo anular 65 Motor para 64 66 Espejo giratorio 67 Accionamiento galvanométrico 70, 71 Cilindros 75 Mandril de moldeo 76 Pie de 75 80 Sección axial calentada de 3 81-85 Secciones parciales de 80 90 Accionamiento de 9 91 Plato de sujeción 92 Superficie de contacto 93 Alma metálica 94 Material cerámico 95 Mandril de moldeo teniendo alma metálica Pie de 95 Carrusel Estación de recepción Estación de descarga Unidad de alimentación Dispositivo de carga y descarga

Claims (20)

REIVINDICACIO ES

1. Dispositivo para la conformación de productos de vidrio comprendiendo - una unidad para el calentamiento local de una región de un producto de partida de vidrio por encima del punto de reblandecimiento de éste y - al menos una herramienta de moldeo para la conformación de al menos una sección de una región del producto de partida de vidrio calentado por medio de la unidad para el calentamiento local, - siendo que la herramienta de moldeo comprende un mandril de moldeo para la conformación del producto de partida de vidrio, - siendo que el mandril de moldeo comprende un material cerámico resistente a las temperaturas al menos en la región que forma la superficie de contacto con el producto de partida de vidrio durante la conformación, - siendo que se prescinde en la región de contacto entre el mandril de moldeo y el producto de vidrio en grado amplio o totalmente del uso de materiales como tungsteno o rodio para el mandril de moldeo para reducir residuos indeseables de material en la región de contacto entre el mandril de moldeo y el producto de vidrio, siendo que el mandril de moldeo comprende al menos en la región que forma durante la conformación la superficie de contacto con el producto de vidrio únicamente una proporción de rodio que se ubica preferentemente en menos de 0.5 % por peso, de particular preferencia en menos de 0.1 % por peso, - siendo que la unidad para el calentamiento local comprende un láser, - siendo que se prevé una unidad rotativa para rotar la herramienta de moldeo y el producto de partida de vidrio relativo entre si, y siendo - que la herramienta de moldeo está realizada de tal manera que una región de superficie de la sección por conformar del producto de partida de vidrio no es cubierta por la herramienta de moldeo, siendo que el láser o un sistema óptico posterior al láser están dispuestos de tal manera que la luz de láser durante la conformación no se irradia a la región cubierta por la herramienta de moldeo, y siendo que se prevé una unidad de mando que controla el láser de tal manera que un producto de partida de vidrio se calienta al menos temporalmente por la luz de láser durante la conformación.

2. Dispositivo de conformidad con la reivindicación precedente, caracterizado porque la herramienta de moldeo comprende un par de cilindros que están dispuestos de manera tal que los cilindros del par de cilindros ruedan sobre la superficie de un producto de partida de vidrio puesto a rotar por medio de la unidad rotativa, siendo que la luz de láser ilumina una región ubicada entre los cilindros en la circunferencia del producto de partida de vidrio.

3. Dispositivo de conformidad con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la herramienta de moldeo está configurada para la compresión de una sección de un producto de partida de vidrio en forma de cuerpo hueco.

4. Dispositivo de conformidad con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por un sistema óptico que está antepuesto al láser y que distribuye la potencia del láser en el producto de partida de vidrio dentro de la sección por calentar en el producto de partida de vidrio.

5. Dispositivo de conformidad con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el dispositivo comprende al menos una estación de conformación teniendo todas las herramientas de moldeo para la ejecución de todas las etapas de conformación para la producción del producto final en una sección del producto de partida de vidrio .

6. Dispositivo de conformidad con una de las reivindicaciones precedentes, comprendiendo además una unidad de medición de temperatura para la medición de la temperatura de un producto de partida de vidrio antes de o durante la conformación, siendo que en la unidad de mando está implementado un proceso de regulación que regula la potencia de láser con base en la temperatura medida mediante la unidad de medición de temperatura, para ajusfar en un producto de partida de vidrio una temperatura definida o un perfil de temperatura/tiempo definido.

7. Dispositivo de conformidad con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el mandril de moldeo es producido de una materia prima cerámica resistente a las temperaturas.

8. Dispositivo de conformidad con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el mandril de moldeo comprende al menos en la región que durante la conformación forma la superficie de contacto con el producto de vidrio cerámicas de óxido y/o no de óxido y/o materiales compuestos en éstas y/o materiales compuestos metal cerámicos.

9. Dispositivo de conformidad con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el mandril de moldeo comprende al menos un material cerámico resistente a las temperaturas basado en óxido de circonio y/o titanato de aluminio y/o cerámica de silicato y/o nitruro de aluminio, de particular preferencia en óxido de aluminio y/o carburo de silicio y/o nitruro de silicio.

10. Dispositivo de conformidad con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el mandril de moldeo está libre de las materias tungsteno y rodio al menos en la región que forma durante la conformación la superficie de contacto con el producto de vidrio .

11. Mandril de moldeo para la conformación de productos de vidrio por medio de un dispositivo de conformidad con una de las reivindicaciones precedentes comprendiendo un mandril de moldeo, siendo que el mandril de moldeo comprende al menos en la región que forma durante la conformación la superficie de contacto con el producto de partida de vidrio al menos un material cerámico resistente a las temperaturas, siendo que en la región de contacto entre el mandril de moldeo y el producto de vidrio se prescinde en grado amplio o totalmente del uso de tungsteno o rodio para el mandril de moldeo para reducir residuos de materias indeseables en la región de contacto entre el mandril de moldeo y el producto de vidrio, y siendo que el mandril de moldeo tiene al menos en esta región únicamente una proporción de rodio que preferentemente se ubica en menos de 0.5 % por peso, de particular preferencia en menos de 0.1 % por peso.

12. Mandril de moldeo de conformidad con la reivindicación precedente, caracterizado porque el mandril de moldeo es producido de una materia prima cerámica resistente a las temperaturas.

13. Mandril de moldeo de conformidad con una de las reivindicaciones 11 o 12 precedentes, caracterizado porque el mandril de moldeo comprende al menos en la región que forma durante la conformación la superficie de contacto con el producto de vidrio cerámicas de óxido y/o de no óxido y/o materiales compuestos basados en éstas y/o materiales compuestos metal cerámicos.

14. Mandril de moldeo de conformidad con una de las reivindicaciones 11 a 13 precedentes, caracterizado porque el mandril de moldeo comprende al menos un material cerámico resistente a las temperaturas basado en óxido de circonio y/o titanato de aluminio y/o cerámica de silicato y/o nitruro de aluminio, de particular preferencia en óxido de aluminio y/o carburo de silicio y/o nitruro de silicio.

15. Mandril de moldeo de conformidad con una de las reivindicaciones 11 a 14 precedentes, caracterizado porque el mandril de moldeo comprende al menos en la región que forma durante la conformación la superficie de contacto con el producto de vidrio únicamente una proporción muy baja de tungsteno, el cual se ubica preferentemente en menos de 0.5 % por peso, de particular preferencia en menos de 0.1 % por peso.

16. Método para la conformación de productos de vidrio, en el cual - se caliente localmente una región de un producto de partida de vidrio más allá de su punto de reblandecimiento, y - se conforma mediante al menos una herramienta de moldeo al menos una sección de una región del producto de partida de vidrio mediante una unidad para el calentamiento local, - siendo que la herramienta de moldeo comprende un mandril de moldeo de conformidad con una de las reivindicaciones 11 a 15 precedentes, siendo que la unidad para el calentamiento local - comprende un láser el cual - emite luz con una longitud de onda para la cual el vidrio cuando mucho es parcialmente transparente, de manera que la luz es absorbida al menos en parte por el vidrio, y que es dirigida sobre el producto de partida de vidrio, - siendo que la herramienta de moldeo y el producto de partida de vidrio son rotados relativamente entre si por medio de una unidad rotativa, y siendo que - la herramienta de moldeo está configurada de tal manera que una región de superficie de la sección del producto de partida de vidrio que ha de conformarse no es cubierta por la herramienta de moldeo, y siendo - que el láser o un sistema óptico posterior al láser están dispuestos de tal manera que la luz de láser es irradiada durante la conformación sobre la región no cubierta por la herramienta de moldeo, y siendo que el láser es controlado por medio de una unidad de mando de tal manera que el producto de partida de vidrio es calentado al menos temporalmente durante la conformación por la luz de láser.

17. Método de conformidad con la reivindicación precedente, caracterizado porque la herramienta de moldeo comprende un par de cilindros que están dispuestos de tal manera que los cilindros del par de cilindros ruedan sobre la superficie de un producto de partida de vidrio puesto a rotar por medio de la unidad rotativa, siendo que la luz de láser ilumina una región ubicada entre los cilindros en la circunferencia del producto de partida de vidrio.

18. Método de conformidad con una de las dos reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la radiación de láser es local o temporalmente regulado o ajustado de tal manera que se ajusta un perfil de temperatura previamente definido a lo largo de la sección del producto de partida de vidrio calentada.

19. Método de conformidad con una de las reivindicaciones 16 a 18 precedentes, caracterizado porque se mide la temperatura del producto de partida de vidrio y se controla la potencia de láser por medio de la unidad de mando con base en la temperatura medida del producto de partida de vidrio.

20. Método de conformidad con una de las reivindicaciones 16 a 19 precedentes, caracterizado porque la potencia de láser irradiada durante el proceso de conformación es reducida en comparación con la potencia de láser en una etapa de calentamiento previo a la conformación .