HOLDERBAUM, Thomas (Wilhelmine-Fliedner-Strasse 12, Hilden, 40723, DE)
DAMES, Jürgen (Unter dem Dorfgarten 47, Monheim, 40789, DE)
HOLDERBAUM, Thomas (Wilhelmine-Fliedner-Strasse 12, Hilden, 40723, DE)
Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von Tabletten in einer Tablettiermaschine, vorzugsweise einer Rund- läufertablettenpresse, umfassend die Schritte: a) Bereitstellen einer mit einem pulverförmigen Vorgemisch befüllten Dosiervorrichtung b) Eindosieren des in der Dosiervorrichtung befindlichen pulverförmigen Vorgemisches in die Matrize eines Matrizentisches c) Verpressen des pulverförmigen Vorgemischs in der Matrize, dadurch gekennzeichnet, dass überschüssiges, den Matrizentisch verschmutzendes pulver- förmiges Vorgemisch mittels einer Saugförderung entfernt und in die Dosiervorrichtung zurückgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das überschüssige Vorgemisch mittels einer Saugförderung von der die Matrizenöffnungen aufweisenden Oberseite des Matrizentisches entfernt wird.
3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das überschüssige pulverförmige Vorgemisch mittels eines Ablenkmittels in Richtung auf die Saugförderung abgelenkt wird, wobei das Ablenkmittel vorzugsweise plan auf dem Matrizentisch der Tablettenpresse aufliegt.
4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das überschüssige Vorgemisch mittels einer Saugförderung aus einem in den Matrizentisch integrierten oder an den Außenrand des Matrizentisches anschließenden Aufnahmebehälter entfernt wird.
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiervorrichtung einen Füllschuh und einen mit dem Füllschuh mittels einer lösbaren Kupplung verbundenen Füllbehälter umfasst, aus welchem das pulverförmige Vorgemisch durch den Füllschuh in die Matrize dosiert wird und das mittels einer Saugförderung entfernte Vorgemisch innerhalb des Füllschuhs in das aus dem Füllbehälter in den Füllschuh und die Matrize nachfließende Vorgemisch eingetragen wird.
6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das pulverförmige Vorgemisch beschichtete Partikel enthält.
7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das pulverförmige Vorgemisch Bleichmittel und/oder Enzyme enthält.
8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das pulver- förmige Vorgemisch eine mittlere Teilchengröße zwischen 100 und 900 μm, vorzugsweise zwischen 200 und 800 μm und insbesondere zwischen 300 und 700 μm aufweist.
9. Tablettiermaschine, umfassend
- eine Dosiervorrichtung für pulverförmiges Vorgemisch
- einen unterhalb der Dosiervorrichtung angeordneten Matrizentisch mit wenigstens einer Matrize, wobei der Matrizentisch vorzugsweise um eine Drehachse, besonders bevorzugt um eine vertikale Drehachse antreibbar ist
- eine Saugförderung dadurch gekennzeichnet, dass die Saugförderung eine Rückführung für pulverförmiges Material aus der Saugförderung in die Dosiervorrichtung aufweist.
10. Tablettiermaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Tablettiermaschine einen wenigstens einen Ablenkmittel aufweist, das oberhalb des Matrizentisches zwischen der Dosiervorrichtung und der Saugförderung angebracht ist und geeignet ist, auf dem Matrizentisch befindliches Vorgemisch und/oder aus der Matrize über den Matrizentisch herausragendes Vorgemisch abzulenken.
11. Tablettiermaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugförderung statisch ist.
12. Tablettiermaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugförderung an den Außenrand des Matrizentisches anschließt.
13. Tablettiermaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugförderung einen Aufnahmebehälter und ein an den Aufnahmebehälter anschließendes Leitungsrohr aufweist.
14. Tablettiermaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiervorrichtung einen Dosierschuh und einen oberhalb des Dosierschuhs befindlichen und mit dem Dosierschuh mittels einer lösbaren Kupplung verbundenen Dosierbehälter umfasst, aus welchem das zu verpressende Vorgemisch durch den Dosierschuh in die Matrize dosiert wird und die Saugförderung eine Rückführung für pulverförmiges Vorgemisch in den Dosierschuh aufweist. |
„Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Tabletten"
Die vorliegende Patentanmeldung hat ein Verfahren sowie eine spezielle Tablettiermaschine zur Herstellung von Tabletten zum Gegenstand. Beschrieben werden insbesondere Tablettierverfahren, bei denen überschüssiges pulverförmiges Vorgemisch nach dem Eindosieren aus einer Dosiervorrichtung in die Matrize eines Matrizentisches mittels einer Saugförderung entfernt und in die Dosiervorrichtung zurückgeführt wird.
Wasch- oder Reinigungsmitteltabletten sind im Stand der Technik breit beschrieben und erfreuen sich beim Verbraucher wegen der einfachen Dosierung zunehmender Beliebtheit. Tablettierte Wasch- oder Reinigungsmittel haben gegenüber pulverförmigen eine Reihe von Vorteilen: Sie sind einfacher zu dosieren und zu handhaben und haben aufgrund ihrer kompakten Struktur Vorteile bei der Lagerung und beim Transport.
Die Wasch- oder Reinigungsmittel können als ein, zwei- oder mehrphasige Tabletten vorliegen. Die Einzelphasen dieser Tabletten sind beispielsweise schichtweise angeordnet, allerdings werden auch alternative Angebotsformen wie Manteltabletten oder Ring-Kerntabletten vertrieben.
Unabhängig von ihrer exakten Angebotsform erfolgt die Herstellung dieser Tabletten durch Verpressung eines teilchenförmigen Vorgemischs. Hierzu wird das Vorgemisch in eine Form (Matrize) gefüllt und nachfolgend zwischen den Prägeelementen eines Stempelpaares aus Ober- und Unterstempel (Bodenfläche der Matrize) zu einer Tablette verpresst. Die hohe Geschwindigkeit industrieller Fertigungsverfahren bringt dabei die Notwendigkeit exakt aufeinander abgestimmter Verfahrensabläufe und Schrittfolgen mit sich, wobei bei Tablettierverfahren u.a. die Schwierigkeit einer exakten Dosierung des teilchenförmigen Vorgemisches in die Matrize besteht. Weiterhin werden bei der Durchführung von Tablettierverfahren aufgrund der hohen mechanischen Beanspruchung des zu verpressenden teilchenförmigen Vorgemisches Stäube freigesetzt, die häufig, insbesondere nach längerer Verweilzeit außerhalb eines schützenden Behältnisses einer gesonderten Entsorgung zugeführt werden müssen
Die Aufgabe der vorliegenden Anmeldung bestand demnach in der Bereitstellung eines Tablettierverfahrens zur Herstellung ein- oder mehrphasiger Tabletten, durch dessen Einsatz die Menge der während der Tablettierung anfallenden Stäube reduziert, Partikelabrieb im zu verpressenden Vorgemische verhindert und die Herstellung homogener Wasch- und Reinigungsmitteltabletten gewährleistet wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Tablettierverfahren geeignet, bei welchem überschüssiges pulverförmiges Vorgemisch nach dem Eindosieren aus einer Dosiervorrichtung in die Matrize eines Matrizentisches mittels einer Saugförderung entfernt und in die Dosiervorrichtung zurückgeführt wird.
Ein erster Gegenstand dieser Anmeldung ist daher ein Verfahren zur Herstellung von Tabletten in einer Tablettiermaschine, vorzugsweise einer Rundläufertablettenpresse, umfassend die Schritte: a) Bereitstellen einer mit einem pulverförmigen Vorgemisch befüllten Dosiervorrichtung b) Eindosieren des in der Dosiervorrichtung befindlichen pulverförmigen Vorgemisches in die Matrize eines Matrizentisches c) Verpressen des pulverförmigen Vorgemischs in der Matrize, dadurch gekennzeichnet, dass überschüssiges, den Matrizentisch verschmutzendes pulverförmiges Vorgemisch mittels einer Saugförderung entfernt und in die Dosiervorrichtung zurückgeführt wird.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden partikelförmige Vorgemische in einer so genannten Matrize zwischen zwei Stempeln zu einem festen Komprimat verdichtet. Dieser Vorgang, der im Folgenden kurz als Tablettierung bezeichnet wird, gliedert sich in vier Abschnitte: Dosierung, Verdichtung, plastische Verformung und Ausstoßen.
Zunächst wird das Vorgemisch mittels einer Dosiervorrichtung in die Matrize eingebracht, wobei die Füllmenge und damit das Gewicht und die Form des entstehenden Formkörpers durch die Stellung des unteren Stempels und die Form des Presswerkzeugs bestimmt werden. Die gleich bleibende Dosierung auch bei hohen Formkörperdurchsätzen wird vorzugsweise über eine volumetrische Dosierung des Vorgemischs erreicht. Im weiteren Verlauf der Tablettierung berührt der Oberstempel das Vorgemisch und senkt sich weiter in Richtung des Unterstempels ab. Bei dieser Verdichtung werden die Partikel des Vorgemisches näher aneinander gedrückt, wobei das Hohlraumvolumen innerhalb der Füllung zwischen den Stempeln kontinuierlich abnimmt. Ab einer bestimmten Position des Oberstempels (und damit ab einem bestimmten Druck auf das Vorgemisch) beginnt die plastische Verformung, bei der die Partikel zusammenfließen und es zur Ausbildung des Formkörpers kommt. Je nach den physikalischen Eigenschaften des Vorgemisches wird auch ein Teil der Vorgemischpartikel zerdrückt und es kommt bei noch höheren Drücken zu einer Sinterung des Vorgemischs. Bei steigender Pressgeschwindigkeit, also hohen Durchsatzmengen, wird die Phase der elastischen Verformung immer weiter verkürzt, so dass die entstehenden Formkörper mehr oder minder große Hohlräume aufweisen können. Im letzten Schritt der Tablettierung wird der fertige Formkörper durch den Unterstempel aus der Matrize herausgedrückt und durch nachfolgende Transporteinrichtungen wegbefördert. Zu diesem Zeitpunkt ist lediglich das Gewicht des Formkörpers endgültig festgelegt, da die Presslinge aufgrund
physikalischer Prozesse (Rückdehnung, kristallographische Effekte, Abkühlung etc.) ihre Form und Größe noch ändern können.
Die Tablettierung kann in handelsüblichen Tablettenpressen erfolgen, die prinzipiell mit Einfachoder Zweifachstempeln ausgerüstet sein können. Im letzteren Fall wird nicht nur der Oberstempel zum Druckaufbau verwendet, auch der Unterstempel bewegt sich während des Pressvorgangs auf den Oberstempel zu, während der Oberstempel nach unten drückt. Für kleine Produktionsmengen können statt der bevorzugten Rundläufertablettenpresse auch Exzentertablettenpressen verwendet werden, bei denen der oder die Stempel an einer Exzenterscheibe befestigt sind, die ihrerseits an einer Achse mit einer bestimmten Umlaufgeschwindigkeit montiert ist. Die Bewegung dieser Pressstempel ist mit der Arbeitsweise eines üblichen Viertaktmotors vergleichbar. Die Verpressung kann mit je einem Ober- und Unterstempel erfolgen, es können aber auch mehrere Stempel an einer Exzenterscheibe befestigt sein, wobei die Anzahl der Matrizenbohrungen entsprechend erweitert ist. Die Durchsätze von Exzenterpressen variieren ja nach Typ von einigen hundert bis maximal 3000 Tabletten pro Stunde.
Bei Exzenterpressen wird der Unterstempel während des Pressvorgangs im Regelfall nicht bewegt. Eine Folge hiervon ist, dass die resultierende Tablette einen Härtegradienten aufweist, d.h. in den Bereichen, die dem Oberstempel näher lagen, härter ist als in den Bereichen, die dem Unterstempel näherlagen.
Bei den Rundlauftablettenpressen sind auf einem so genannten Matrizentisch eine größere Anzahl von Matrizen kreisförmig angeordnet ist. Die Zahl der Matrizen variiert je nach Modell zwischen 6 und 55, wobei auch größere Matrizen im Handel erhältlich sind. Jeder Matrize auf dem Matrizentisch ist ein Ober- und Unterstempel zugeordnet, wobei wiederum der Pressdruck aktiv nur durch den Ober- bzw. Unterstempel, aber auch durch beide Stempel aufgebaut werden kann. Der Matrizentisch und die Stempel bewegen sich um eine gemeinsame senkrecht stehende Achse, wobei die Stempel mit Hilfe schienenartiger Kurvenbahnen während des Umlaufs in die Positionen für Befüllung, Verdichtung, plastische Verformung und Ausstoß gebracht werden. An den Stellen, an denen eine besonders gravierende Anhebung bzw. Absenkung der Stempel erforderlich ist (Befüllen, Verdichten, Ausstoßen), werden diese Kurvenbahnen durch zusätzliche Niederdruckstücke, Nierderzugschienen und Aushebebahnen unterstützt. Die Befüllung der Matrize erfolgt vorzugsweise über eine starr angeordnete Dosiervorrichtung, beispielsweise den so genannten Füllschuh, der mit einem Vorratsbehälter für das Vorgemisch verbunden ist. Der Pressdruck auf das Vorgemisch ist über die Presswege für Ober- und Unterstempel individuell einstellbar, wobei der Druckaufbau durch das Vorbeirollen der Stempelschaftköpfe an verstellbaren Druckrollen geschieht.
Zur Verminderung von Stempelanbackungen bieten sich sämtliche aus der Technik bekannte Anti- haftbeschichtungen an. Besonders vorteilhaft sind Kunststoffbeschichtungen, Kunststoffeinlagen oder Kunststoffstempel. Auch drehende Stempel haben sich als vorteilhaft erwiesen, wobei nach Möglichkeit Ober- und Unterstempel drehbar ausgeführt sein sollten. Bei drehenden Stempeln kann auf eine Kunststoffeinlage in der Regel verzichtet werden. Hier sollten die Stempeloberflächen elektropoliert sein.
Die Beschichtung der Grundfläche des Prägeelements sollte folglich zugleich hart und widerstandsfähig gegen hohe Flächenbelastungen sein, zum anderen aber auch eine reibungs- mindernde oder schmierende Eigenschaft aufweisen. Hierzu haben sich nickelhaltige Oberflächen- beschichtungen als sehr geeignet erwiesen, in denen feinste PTFE-Partikel (Teflon) eingeschlossen sind. Diese verleihen dem überzug anhaftverhütende und materialfressen-verhütende Eigenschaften. Alternativ dazu hat sich auch eine Ausführungsform für die adhäsionsreduzierende Beschichtung bewährt, bei der das Grundbeschichtungsmaterial statt aus Nickel aus einer Nickel- Phosphor-Legierung besteht. Erfindungsgemäß bevorzugte Verfahren sind dadurch gekennzeichnet, dass die Pressfläche des Pressstempels adhäsionsreduzierend beschichtet ist.
Als weitere Alternative für die Oberflächenbeschichtung mit zumindest adhäsions-reduzierender Wirkung, die aber auch ansonsten die Anforderungen an Härte und Beständigkeit erfüllt, hat sich eine Beschichtung aus Diamantpartikel enthaltendem Graphit bewährt. Dabei wird die Oberfläche des Zapfens mit einer Graphitlage beschichtet, die als schmierend oder gleitfördernd bekannt sind, und die hier gleichzeitig als Binder zur Fixierung von Diamantpartikeln dient, die ihrerseits der Oberfläche die erforderliche Härte verleihen. Versuche mit diesen Oberflächenbeschichtungen der Erhebungen für die Verstärkungsvertiefungen haben gezeigt, dass auch bei sehr langen Standzeiten der Werkzeuge keine Materialanhaftungen zu beobachten waren. Es ist daher bevorzugt, dass die zumindest adhäsionsreduzierende Beschichtung im wesentlichen aus Kohlenstoff besteht.
Nach dem Verpressen weisen die Wasch- und Reinigungsmittelformkörper eine hohe Stabilität auf. Die Bruchfestigkeit zylinderförmiger Formkörper kann über die Messgröße der diametralen Bruchbeanspruchung erfasst werden. Diese ist bestimmbar nach
2P σ =
TtDt
Hierin steht für die diametrale Bruchbeanspruchung (diametral fracture stress, DFS) in Pa, P ist die Kraft in N, die zu dem auf den Formkörper ausgeübten Druck führt, der den Bruch des Formkörpers verursacht, D ist der Formkörperdurchmesser in Meter und t ist die Höhe der Formkörper.
Das erfindungsgemäße Tablettierverfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass überschüssiges pulverförmiges Vorgemisch nach dem Eindosieren in Schritt b) mittels einer Saugförderung entfernt und in die Dosiervorrichtung zurückgeführt wird.
Das pulverförmige Material kann dabei sowohl aus der Matrize selbst als auch von der Oberseite des die Matrize umgebenden Matrizentisches entfernt werden. Während durch das Absaugen des Vorgemisches aus der Matrize eventuelle Fehldosierungen korrigiert werden können, dient das Absaugen des Vorgemisches von der die Matrizenöffnungen aufweisenden Oberseite des Matrizentisches insbesondere der Vermeidung von Staubbelastung im Arbeitsraum, der Verringerung der bei der Produktion anfallenden Abfallmengen und der Vermeidung von Korrosionserscheinungen auf dem Matrizentisch. Da die letztgenannten technischen Vorteile gegenüber der Vermeidung von Fehldosierungen die weitaus größere Bedeutung besitzen, sind erfindungsgemäß bevorzugte Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass das überschüssige Vorgemisch mittels einer Saugförderung von der die Matrizenöffnungen aufweisenden Oberseite des Matrizentisches entfernt wird.
Die pneumatische Förderung des teilchenförmigen Vorgemisches hat gegenüber der mechanischen Förderung den Vorteil der geringeren mechanischen Belastung des pulverförmigen Vorgemisches durch Stoß- oder Scherkräfte. Gleichwohl sind im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens auch mechanische Fördermittel einsetzbar, wobei diese mechanischen Fördermittel insbesondere die Zuführung des auf der Oberseite des Matrizentisches befindlichen pulverförmigen Materials auf die Saugförderung betrifft. Das pulverförmige Material wird dabei in einer ersten bevorzugten Ausführungsform in Richtung auf die Saugförderung, vorzugsweise direkt auf die Ansaugöffnung der Saugförderung abgelenkt. Erfindungsgemäße Verfahren, dadurch gekennzeichnet, dass das überschüssige pulverförmige Vorgemisch mittels eines Ablenkmittels in Richtung auf die Saugförderung abgelenkt wird, werden bevorzugt.
In einer alternativen Ausführungsform wird das pulverförmige Vorgemisch mittels des mechanischen Ablenkmittels in einen Aufnahmebehälter abgelenkt, aus welchem das Vorgemisch nachfolgend durch die Saugförderung entfernt und in die Dosiervorrichtung zurückgeführt wird. Erfindungsgemäß bevorzugt werden daher weiterhin solche Verfahren, bei denen das überschüssige pulverförmige Vorgemisch mittels eines Ablenkmittels in einen Aufnahmebehälter abgelenkt wird.
Der Abstand zwischen dem Ablenkmittel und dem Matrizentisch ist neben anderen Faktoren u.a. auch von der Partikelgröße des zu fördernden pulverförmigen Vorgemisches abhängig und beträgt bevorzugt weniger als 2 mm, besonders bevorzugt weniger als 1 mm und insbesondere weniger als 0,5 mm. Vorzugsweise liegt das Ablenkmittel plan auf dem Matrizentisch der Tablettenpresse auf. Als Ablenkmittel sind eine Vielzahl der dem Fachmann bekannten Vorrichtungen einsetzbar.
Geeignet sind beispielsweise Prallbleche, Schienen oder Stege oder ebenso wie Bürsten oder Schwämme. Die Ablenkmittel können aus Metall und/oder Kunststoff gefertigt sein. Bevorzugte erfindungsgemäße Verfahren sind dadurch gekennzeichnet, dass das Ablenkmittel aus einem Material gefertigt ist, welches eine geringe Härte aufweist als die Oberfläche des Matrizentisches bildende Material.
Selbstverständlich ist es auch möglich, das mechanische Ablenkmittel mit einer Blasvorrichtung zu kombinieren und das durch die Einwirkung dieser beiden Mittel abgelenkte pulverförmige Vorgemisch mit Hilfe einer Saugvorrichtung in die Dosiervorrichtung zurückzuführen.
Der vorgenannte Aufnahmebehälter ist vorzugsweise entweder in den Matrizentisch integriert (die öffnung des Aufnahmebehälters ähnelt in einer solchen Ausführungsform in gewisser Weise den öffnungen der Matrizen) oder schließt in einer alternativen Ausführungsform an den Außenrand des Matrizentisches an. Bevorzugt werden erfindungsgemäße Tablettierverfahren, bei denen das überschüssige Vorgemisch mittels einer Saugförderung aus einem in den Matrizentisch integrierten oder an den Außenrand des Matrizentisches anschließenden Aufnahmebehälter entfernt wird.
Wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Saugvorrichtung eingesetzt, so wird der zur Durchführung des Saugverfahrens notwendige Unterdruck vorzugsweise mittels einer Injektorpumpe oder mittels einer Venturi-Düse erzeugt.
In einer Injektorpumpe wird durch Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit eines Treibmediums ein Unterdruck erzeugt, mit dessen Hilfe umgebende Fluide, beispielsweise Luft, angesaugt werden können.
Eine Venturi-Düse besteht aus einem glattwandigen Rohrstück mit zwei gegeneinander gerichteten Konen, deren jeweilige Enden mit dem geringsten Durchmesser miteinander verbunden sind, sowie einem an diesem Verbindungspunkt ansetzenden Abnahmerohr. Wird das glattwandige Rohr von einem Fluid, beispielsweise Luft, durchströmt, steigt mit abnehmendem Rohrdurchmesser die Fließgeschwindigkeit des Fluids, wodurch gleichzeitig der Druck in dem Abnahmerohr sinkt und ein äußeres Fluid durch das Abnahmerohr in das glattwandige Rohrstück eingesogen wird.
Alternativ lässt sich die Saugförderung selbstverständlich auch mit einfachen Gebläsen auf Grundlage ein- oder zweistufiger Radialverdichter realisieren, wie sie beispielsweise in handelsüblichen Staubsaugern eingesetzt werden.
Bevorzugte erfindungsgemäße Verfahren sind dadurch gekennzeichnet, dass das Vorgemisch mittels einer Saug Vorrichtung entfernt wird, die eine Injektorpumpe oder eine Venturi-Düse umfasst.
Das auf diese Weise pneumatisch geförderte pulverförmige Vorgemisch wird in diese Dosiervorrichtung zurückgeführt. Dabei hat es sich als für Verfahrensführung vorteilhaft erwiesen, wenn das pulverförmige Vorgemisch vor der Rückführung in die Dosiervorrichtung wenigstens anteilsweise von dem als Trägermedium dienenden Gasstrom (Luft) abgetrennt wird. Durch eine solche Abtrennung wird eine Aufwirbelung und eventuelle Entmischung des in der Dosiervorrichtung befindlichen teilchenförmigen Vorgemisches vermieden.
Als zur Abtrennung des teilchenförmigen Vorgemisches aus dem Gasstrom besonders geeignet haben sich Fliehkraftabscheider erwiesen. Diese, auch als Zyklonabscheider, bezeichneten Vorrichtungen, diesen der Abtrennung von in Gasen enthaltenen festen oder flüssigen Partikeln. Hierzu wird das Luft/Partikelgemisch durch tangentiales Einblasen in einen Einlaufzylinder auf eine kreisförmige Bahn gebracht. Durch eine Verjüngung in dem an den Einlaufzylinder anschließenden Kegel nimmt die Drehgeschwindigkeit des Luft/Partikelgemisches derart zu, dass die Partikel durch die Fliehkraft an die Kegelwände geschleudert werden. Während die Luft den Kegel durch ein mittig angebrachtes Tauchrohr nach oben verlässt, werden die abgeschiedenen Partikel nach unten in einen hierfür vorgesehen Auffang behälter gedrückt.
Eine weitere zur Abtrennung des teilchenförmigen Vorgemisches aus dem Gasstrom besonders geeignete Verfahrensführung umfasst den Einsatz eines Filters
Erfindungsgemäße Verfahren, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorgemisch nach dem Entfernen mittels einer Saugförderung mittels eines Fliehkraftabscheiders oder eines Filters aus dem Gasstrom abgesondert wird, werden bevorzugt.
In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform wird das Vorgemisch nach dem Entfernen durch die Saugförderung mittels einer Zellenradschleuse aus der Saugförderung ausgetragen.
Selbstverständlich können der Fliehkraftabscheider und die Zellenradschleuse oder der Filter und Zellenradschleuse auch miteinander kombiniert werden. So ist die Zellenradschleuse beispielsweise geeignet, das in dem Auffangbehälter des Fliehkraftabscheiders oder des Filters befindliche teilchenförmige Vorgemisch in die Dosiervorrichtung zurückzuführen.
Die Saugförderung kann kontinuierlich oder diskontinuierlich, also mittels eines kontinuierlichen oder mittels eines diskontinuierlichen Luftstroms erfolgen.
In der kontinuierlichen Verfahrensvariante wird das teilchenförmige Material mittels eines kontinuierlichen Luftstroms gefördert und nachfolgend beispielsweise mittels eines Fliehkraftabscheiders oder eines Filters aus dem Luftstrom abgesondert und in die Dosiervorrichtung zurück-
geführt. Für die kontinuierliche Verfahrensführung hat sich dabei der Fliehkraftabscheider als besonders vorteilhaft erwiesen.
In der diskontinuierlichen Verfahrensvariante wird das teilchenförmige Material mittels eines diskontinuierlichen Luftstroms gefördert. Bei dieser diskontinuierlichen Verfahrensführung hat sich der Einsatz eines Filters zur Abtrennung des teilchenförmigen Materials aus dem Gasstrom bewährt. In einer besonders bevorzugten Verfahrensvariante der diskontinuierlichen Saugförderung wird das teilchenförmige Material in einem ersten Verfahrensschritt zunächst während einer Zeitspanne t1 mit Hilfe eines Luftstroms gefördert und mittels eines Filters aus diesem Luftstrom abgetrennt. In einem zweiten Verfahrensschritt wird die Strömungsrichtung des Luftstroms für eine Zeitspanne t2 < t1 umgekehrt. Durch diese Luftstromumkehr kann beispielsweise eine Reinigung des Filters oder eine Beseitigung von Partikelablagerungen in den Leitungen der Saugförderung erreicht werden. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform dieser diskontinuierlichen Verfahrensvariante wird der Luftstrom zwischen dem ersten und zweiten Verfahrenschritt vollständig unterbunden und das geförderte teilchenförmige Material wird aus der Saugförderung, beispielsweise einen unterhalb des Filters angebrachten Aufnahmebehälter, ausgetragen.
Die in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte Dosiervorrichtung umfasst vorzugsweise einen für die Dosierung des teilchenförmigen Vorgemisches in die Matrize eingesetzten Füllschuh, sowie einen oberhalb des Füllschuhs befindlichen Füllbehälter. In dieser bevorzugten Anordnung fließt das teilchenförmige Vorgemisch durch Einwirkung der Schwerkraft aus dem Füllbehälter durch den Füllschuh in die Matrize.
Füllschuh und Füllbehälter sind vorzugsweise mittels einer lösbaren Kupplung miteinander verbunden. Durch den Einsatz einer solchen lösbaren Kupplung wird der Wechsel des zu verpressenden teilchenförmigen Vorgemisches erheblich erleichtert, da für einen solchen Wechsel lediglich der Füllbehälter und nicht Füllbehälter und Füllschuh ausgetauscht werden müssen.
Das in die Dosiervorrichtung zurückgeführte teilchenförmige Vorgemisch kann auf die Oberfläche des in dem Füllbehälter befindlichen Gehäufs teilchenförmigen Materials aufgefüllt oder in den Volumenstrom innerhalb des Dosiervorrichtung, also unterhalb der Oberfläche des zuvor genannten Gehäufs, eingespeist werden.
Die Auffüllung des rückgeführten Materials auf das in dem Füllbehälter befindliche teilchenförmige Vorgemisch ist dabei zwar in einfacher Weise realisierbar, hat jedoch den technischen Nachteil, dass das rückgeführte Material nicht homogen in dem teilchenförmigen Vorgemisch innerhalb des Füllbehälters verteilt wird, sondern auf dessen Oberseite aufkonzentriert wird. Sofern die Rückführung jedoch trotz der oben beschriebenen Vorkehrungen zu einer Schädigung des rückge-
führten Materials führt, bedingt eine solche Aufkonzentration zwangsweise eine Qualitätsminderung der resultierenden Tabletten bei gleichzeitig starker Schwankung der Tablettenqualität über eine in einer Kampagne, das heißt mit einer Füllung der Dosiervorrichtung, hergestellten Charge. Vorzugsweise wird das teilchenförmige Material aus diesem Grunde in den Volumenstrom innerhalb der Dosiervorrichtung eingespeist, wobei es sich für die Verfahrensführung und die Produktqualität als besonders vorteilhaft erwiesen hat, diese Einspeisung an der Schmittstelle zwischen Füllschuh und Füllbehälter, vorzugsweise unterhalb einer etwaigen lösbaren Kupplung zwischen Füllschuh und Füllbehälter in den Füllschuh zurückzuführen.
Erfindungsgemäß bevorzugte Verfahren sind daher dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiervorrichtung einen Füllschuh und einen mit dem Füllschuh mittels einer lösbaren Kupplung verbundenen Füllbehälter umfasst, aus welchem das pulverförmige Vorgemisch durch den Füllschuh in die Matrize dosiert wird und das mittels einer Saugförderung entfernte Vorgemisch innerhalb des Füllschuhs in das aus dem Füllbehälter in den Füllschuh und die Matrize nachfließende Vorgemisch eingetragen wird.
Wie eingangs erwähnt lassen sich die Tabletten im Rahmen der vorliegenden Erfindung ebenfalls mehrphasig, insbesondere mehrschichtig, ausgestalten. Die Formkörper können dabei in vorbestimmter Raumform und vorbestimmter Größe gefertigt werden. Als Raumform kommen praktisch alle sinnvoll handhabbaren Ausgestaltungen in Betracht, beispielsweise also die Ausbildung als Tafel, die Stab- bzw. Barrenform, Würfel, Quader und entsprechende Raumelemente mit ebenen Seitenflächen sowie insbesondere zylinderförmige Ausgestaltungen mit kreisförmigem oder ovalem Querschnitt. Diese letzte Ausgestaltung erfasst dabei die Darbietungsform von der Tablette bis zu kompakten Zylinderstücken mit einem Verhältnis von Höhe zu Durchmesser oberhalb 1.
Zur Herstellung zwei- und mehrschichtiger Formkörper werden mehrere Füllschuhe hintereinander angeordnet, ohne dass die leicht angepresste erste Schicht vor der weiteren Befüllung ausgestoßen wird. Durch geeignete Prozessführung sind auf diese Weise auch Mantel- und Punkttabletten herstellbar, die einen zwiebelschalenartigen Aufbau haben, wobei im Falle der Punkttabletten die Oberseite des Kerns bzw. der Kernschichten nicht überdeckt wird und somit sichtbar bleibt. Auch Rundlauftablettenpressen sind mit Einfach- oder Mehrfachwerkzeugen ausrüstbar, so dass beispielsweise ein äußerer Kreis mit 50 und ein innerer Kreis mit 35 Bohrungen gleichzeitig zum Verpressen benutzt werden. Die Durchsätze moderner Rundlauftablettenpressen betragen über eine Million Formkörper pro Stunde.
Erfindungsgemäß bevorzugte Verfahren sind dementsprechend dadurch gekennzeichnet, das in diesem Verfahren eine zur Herstellung einer Zwei- oder Mehrschichttablette geeignete Rundläufer- tablettenpresse mit mindestens einer Saugförderung zur Materialrückführung eingesetzt wird.
Zur Herstellung zwei- und mehrschichtiger Formkörper werden mehrere Füllschuhe hintereinander angeordnet, ohne dass die leicht angepresste erste Schicht vor der weiteren Befüllung ausgestoßen wird.
In diesen Verfahren zur Herstellung zwei- oder mehrschichtiger Tabletten wird die Matrize vor dem Ausstoß der Tabletten naturgemäß mit zwei oder mehr teilchenförmigen Vorgemischen befüllt, womit prinzipiell zwei oder mehr Verfahrensstufen existieren an denen überschüssiges teilchen- förmiges Material mittels einer Saugförderung entfernt und in die Dosiervorrichtung zurückgeführt werden kann.
Erfindungsgemäß bevorzugte Verfahren zur Herstellung von zweischichtigen Tabletten in einer Tablettiermaschine, umfassen demnach die Schritte: a) Bereitstellen einer mit einem pulverförmigen Vorgemisch befüllten Dosiervorrichtung b) Eindosieren eines ersten in einer ersten Dosiervorrichtung befindlichen pulverförmigen Vorgemisches in die Matrize eines Matrizentisches c) optional Verpressen des pulverförmigen Vorgemischs in der Matrize, d) Eindosieren eines zweiten in einer zweiten Dosiervorrichtung befindlichen pulverförmigen Vorgemisches in die Matrize aus Schritt b) e) Verpressen des pulverförmigen Vorgemischs in der Matrize, dadurch gekennzeichnet, dass überschüssiges pulverförmiges Vorgemisch nach dem Eindosieren in Schritt b) und/oder in Schritt e) mittels einer Saugförderung entfernt und in die Dosiervorrichtung zurückgeführt wird.
Bei der Herstellung zwei- oder mehrphasiger Tabletten hat das erfindungsgemäße Verfahren neben den weiter oben genannten Vorteilen den weiteren Vorteil, dass durch eine separate Entfernung der zu unterschiedlichen Zeiten in die Matrize eingefüllten teilchenförmigen Vorgemische eine Vermischung dieser Vorgemische unterbunden werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden in dem erfindungsgemäßen Verfahren Oberstempel mit einer Vorwölbung eingesetzt. Die resultierenden ein-, zwei- oder mehrschichtigen Tabletten weisen in ihrer Oberseite eine der Vorwölbung des Oberstempels entsprechende Mulde auf, die beispielsweise in einem nachfolgenden Verfahrensschritt befüllt werden kann.
Außer zur Herstellung zwei- oder mehrphasiger Tabletten können Rundlaufpressen auch zur Erhöhung des Durchsatzes mit zwei Füllschuhen versehen werden, wobei zur Herstellung einer Tablette nur noch ein Halbkreis durchlaufen werden muss. In derartigen Verfahrensanordnungen ist es erfindungsgemäß bevorzugt, jedem der Füllschuhe jeweils eine Saugförderung zuzuordnen.
Verfahren, dadurch gekennzeichnet, das die Rundläufertablettenpresse zwei oder mehr Dosiervorrichtungen für pulverförmiges Vorgemisch aufweist, aus denen pulverförmige Vorgemische gleicher oder unterschiedlicher Zusammensetzung in die Matrizen des Matrizentisches eindosiert werden und mindestens eines dieser pulverförmigen Vorgemische getrennt von dem oder den übrigen pulverförmigen Vorgemischen über eine Saugförderung in die Dosiervorrichtung zurückgeführt wird, werden erfindungsgemäß bevorzugt. Vorzugsweise ist in diesen Verfahren jeder der Dosiervorrichtungen, also beispielsweise jedem der Füllschuhe, auch eine Saugförderung zugeordnet.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere für die Tablettierung mechanisch empfindlicher Partikel, beispielsweise beschichteter Partikel, die nicht allein durch eine Zerstörung der Kornstruktur sondern zusätzlich auch durch Abrieb der Partikelbeschichtung geschädigt werden können. Bevorzugte Verfahren sind demnach dadurch gekennzeichnet, dass das pulverförmige Vorgemisch beschichtete Partikel enthält.
Da die Freisetzung von aktivsubstanzhaltigen Stäuben bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kontrolliert und reduziert werden kann, eignet sich dieses Verfahren weiterhin in besonderer Weise für die Tablettierung reizender und/oder allergener Wirkstoffe, wie Bleichmitteln oder Enzymen. Bevorzugte Verfahren sind demnach außerdem dadurch gekennzeichnet, dass das pulverförmige Vorgemisch Bleichmittel und/oder Enzyme enthält.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich damit in besonderer Weise zur Herstellung von Wasch- und Reinigungsmitteltabletten. Derartige Tabletten können neben den zuvor genannten Bleichmitteln und/oder Enzymen weiterhin wasch- oder reinigungsaktive Substanzen, beispielsweise wasch- und reinigungsaktive Substanzen aus der Gruppe der Gerüststoffe, Tenside, Polymere, Bleichaktivatoren, Desintegrationshilfsmittel, Duftstoffe oder Parfümträger.
Selbstverständlich ist das erfindungsgemäße Verfahren auch für die Herstellung kosmetischer oder pharmazeutischer Tabletten geeignet.
Als für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, insbesondere die pneumatische Förderung durch Saugförderung besonders vorteilhaft haben sich pulverförmige Vorgemische mit einer mittleren Teilchengröße zwischen 100 und 900 μm, vorzugsweise zwischen 200 und 800 μm und insbesondere zwischen 300 und 700 μm erwiesen. Der Einsatz entsprechender Vorgemische ist dementsprechend erfindungsgemäß bevorzugt.
Ein zweiter Gegenstand dieser Anmeldung ist eine Tablettiermaschine, umfassend
- eine Dosiervorrichtung für pulverförmiges Vorgemisch
- einen unterhalb der Dosiervorrichtung angeordneten Matrizentisch mit wenigstens einer Matrize
- eine Saugförderung dadurch gekennzeichnet, dass die Saugförderung eine Rückführung für pulverförmiges Material aus der Saugförderung in die Dosiervorrichtung aufweist.
Mit besonderem Vorzug handelt es sich bei der Tablettiermaschine um eine Rundläufertablettenpresse.
Während der Matrizentisch bevorzugter Tablettiermaschinen um eine Drehachse, vorzugsweise eine vertikale Drehachse, antreibbar ist, ist die Saugförderung vorzugsweise statisch. Die statische oder bewegliche Saugförderung schließt in einer besonders bevorzugten Ausführungsform an den Außenrand des Matrizentisches an.
Bevorzugte Tablettiermaschinen verfügen über zwei oder mehr voneinander getrennte Dosiervorrichtungen, wobei in einer besonders bevorzugten Ausführungsform jeder dieser Dosiervorrichtungen eine eigene Saugförderung zugeordnet ist.
Bevorzugte Tablettiermaschinen weisen wenigstens einen Ablenkmittel auf, das oberhalb des Matrizentisches zwischen der Dosiervorrichtung und der Saugförderung angebracht ist und geeignet ist, auf dem Matrizentisch befindliches Vorgemisch und/oder aus der Matrize über den Matrizentisch herausragendes Vorgemisch abzulenken.
Das Ablenkmittel liegt vorzugsweise plan auf dem Matrizentisch der Tablettenpresse auf. Als Ablenkmittel sind eine Vielzahl der dem Fachmann bekannten Vorrichtungen einsetzbar. Geeignet sind beispielsweise Prallbleche, Schienen oder Stege oder ebenso wie Bürsten oder Schwämme. Die Ablenkmittel können aus Metall und/oder Kunststoff gefertigt sein. Bevorzugte erfindungsgemäße Verfahren sind dadurch gekennzeichnet, dass das Ablenkmittel aus einem Material gefertigt ist, welches eine geringe Härte aufweist als die Oberfläche des Matrizentisches bildende Material.
Die Saugförderung erfindungsgemäßer Tablettiermaschinen weist vorzugsweise weiterhin einen für die Aufnahme teilchenförmigen Vorgemisches geeigneten Aufnahmebehälter und ein an den Aufnahmebehälter anschließendes Leitungsrohr auf.
Die für die erfindungsgemäße Tablettiermaschine kennzeichnende Saugvorrichtung umfasst zur Erzeugung eines für die pneumatische Förderung eines teilchenförmigen Vorgemisches geeigneten Unterdrucks vorzugsweise eine Injektorpumpe und/oder eine Venturi-Düse.
Zur Abtrennung eines mittels der Saugförderung geförderten Partikel-haltigen Luftstroms weist die Saugförderung vorzugsweise einen Fliehkraftabscheider auf. Dieser Fliehkraftabscheider ist vorzugsweise derart mit der Dosiervorrichtung der Tablettiermaschine verbunden, dass ein in dem Fliehkraftabscheider anfallendes teilchenförmiges Material unter Schwerkrafteinwirkung in die Dosiervorrichtung abfließt. Alternativ oder in Ergänzung zu dem Fliehkraftabscheider weist die Saugförderung gleichfalls bevorzugter Tablettiermaschinen eine Zellenradschleuse auf, die zur Weiterbeförderung eines mittels der Saugförderung geförderten Materials aus der Saugvorrichtung in die Dosiervorrichtung geeignet ist.
Einige bevorzugte Tablettiermaschinen umfassend
- eine Dosiervorrichtung für pulverförmiges Vorgemisch
- einen unterhalb der Dosiervorrichtung angeordneten Matrizentisch mit wenigstens einer Matrize
- eine Saugförderung, welche eine Rückführung für pulverförmiges Material aus der Saugförderung in die Dosiervorrichtung aufweist sind in den nachfolgenden Tabellen zusammengefasst:
Mit besonderem Vorzug handelt es sich bei der Tablettiermaschine um eine Rundläufertablettenpresse.
Einige bevorzugte Rundläufertablettenpressen umfassend
- eine Dosiervorrichtung für pulverförmiges Vorgemisch
- einen unterhalb der Dosiervorrichtung angeordneten Matrizentisch mit wenigstens einer Matrize
- eine Saugförderung, welche eine Rückführung für pulverförmiges Material aus der Saugförderung in die Dosiervorrichtung aufweist sind in den nachfolgenden Tabellen zusammengefasst:
Schließlich sind erfindungsgemäß bevorzugte Tablettiermaschine dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiervorrichtung einen Dosierschuh und einen oberhalb des Dosierschuhs befindlichen und mit dem Dosierschuh mittels einer lösbaren Kupplung verbundenen Dosierbehälter umfasst, aus welchem das zu verpressende Vorgemisch durch den Dosierschuh in die Matrize dosiert wird und die Saugvorrichtung eine Rückführung für pulverförmiges Vorgemisch in den Dosierschuh aufweist.
Einige bevorzugte Tablettiermaschinen umfassend
- eine Dosiervorrichtung für pulverförmiges Vorgemisch
- einen oberhalb des Dosierschuhs befindlichen und mit dem Dosierschuh mittels einer lösbaren Kupplung verbundenen Dosierbehälter, aus welchem das zu verpressende Vorgemisch durch den Dosierschuh in die Matrize dosiert wird
- einen unterhalb der Dosiervorrichtung angeordneten Matrizentisch mit wenigstens einer Matrize
- eine Saugförderung, welche eine Rückführung für pulverförmiges Material aus der Saugförderung in die Dosiervorrichtung sind in den nachfolgenden Tabellen zusammengefasst:
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