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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft eine Beschichtungsvorrichtung und Verfahren zum
Aufbringen eines Beschichtungsmaterials auf einen Artikel. Insbesondere betrifft
die Erfindung die Sprühbeschichtung
eines rollbaren Artikels mit einer Oberflächengeometrie, z. B. eines
medizinischen Artikels mit einer Zylinderform.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Medizinische
Artikel werden in Funktion und Geometrie immer komplexer. Erkannt
wurde, daß indem
man der Oberfläche
medizinischer Artikel, insbesondere kleiner implantierbarer medizinischer
Artikel, durch Beschichten der Oberfläche des Artikels mit einer
oder mehreren Verbindungen gewünschte Eigenschaften
verleiht, die Funktion und Wirksamkeit des medizinischen Artikels
verbessert werden kann. Oft sind traditionelle Beschichtungsverfahren
wie Tauchbeschichtung zur Beschichtung dieser komplexen Geometrien
nicht erwünscht,
da Beschichtungslösung
in der Struktur des Artikels eingefangen werden kann. Diese eingefangene
Lösung
kann Fadenziehen oder Brückenbildung
der Beschichtungslösung
verursachen und kann den Artikel daran hindern, richtig zu funktionieren.
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Auch
Sprühbeschichtungstechniken
wurden verwendet, um Beschichtungsmaterial auf verschiedene Artikel
aufzutragen, u. a. medizinische Artikel. Allerdings sind derzeitige
Verfahren zur Sprühbeschichtung
dieser Artikel oft problematisch und führen zu reduzierter Beschichtungskonsistenz
und reduzierter Beschichtungseffizienz. Ein Problem im Zusammenhang mit
Sprühbeschichtungstechniken hängt mit übermäßigem Sprühnebel oder
zu viel Sprühnebel
zusammen, der auf Stellen während
des Beschichtungsprozesses aufgetragen wird, die nicht das Ziel
bilden. Zu viel Sprühnebel
kann zu Vergeudung des Beschichtungsmaterials führen und kann auch Ungenauigkeiten
und Fehler während
des Verfahrens bewirken. Oft tritt dieses Problem auf, wenn kleine
Artikel beschichtet werden, insbesondere kleine medizinische Artikel
wie Stents und Katheter.
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Ungenauigkeiten
im Beschichtungsverfahren können
sich auch in variablen Mengen des Beschichtungsmaterials äußern, das
auf die Oberfläche des
Artikels abgeschieden wird. Gehört
ein Pharmazeutikum zum Beschichtungsmaterial, ist es oft notwendig,
genaue Mengen des Mittels auf die Oberfläche des Artikels abzugeben,
um zu gewährleisten, daß ein Empfänger des
beschichteten Artikels eine richtige Dosis des Mittels erhält. Mit
traditionellen Beschichtungsverfahren und -maschinen ist es schwierig,
einen hohen Genauigkeitsgrad zu erreichen.
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Das
Trocknen der aufgetragenen Beschichtung und die Handhabung der Artikel
nach Auftrag einer Beschichtung können ebenfalls problematische Aspekte
des Beschichtungsverfahrens sein, insbesondere in Verfahren, bei
denen Artikel mit mehrdimensionalen Oberflächen beschichtet werden. Normalerweise
beinhaltet ein Beschichtungsverfahren das wiederholte Auftragen
eines Beschichtungsmaterials auf einen fixierten Artikel, um eine
Sollmenge und -güte
von aufgetragenem Material zu erreichen. Oft werden Artikel zwischen
den Auftragsvorgängen des
Beschichtungsmaterials gehandhabt und in bestimmtem Maß getrocknet,
bevor diese Handhabungen durchgeführt werden. Das Trocknen aufgetragener
Beschichtungen und die Handhabung des Artikels können zu Fehlern in der Beschichtung
auf dem Artikel führen
und können
ferner eine erhöhte
Zeit für den
Beschichtungsablauf verursachen.
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Folglich
besteht Bedarf an neuen Ausrüstungen
und Verfahren, die zur Überwindung
der Probleme von Nutzen sind, die mit den Sprühbeschichtungsverfahren zusammenhängen, insbesondere
mit der Sprühbeschichtung
kleiner medizinischer Artikel.
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Die
US-A-1866100 betrifft einen Mechanismus zum Auftragen von Beschichtungsmaterial
auf kreisrunde Artikel mit einer Haube, die an einem vorderen und
einem hinteren Ende offen ist, einer Einrichtung zum Drehen eines
zu beschichtenden Artikels in der Haube, entgegengesetzt angeordneten Armen,
die eine Sprüheinrichtung
zum gleichzeitigen Auftragen von Beschichtungsmaterialien auf beide Seiten
des Artikels tragen, wobei beide Arme gleichzeitig über den
Artikel beweglich sind, einer Einrichtung zum Einstellen der Relativposition
der Arme, um Artikeln mit unterschiedlichen Breiten Rechnung zu tragen,
einer Einrichtung zum Einstellen der Position der Arme, um Artikeln
mit unterschiedlichen Umfängen
Rechnung zu tragen, und einer Austrittseinrichtung, die mit entfernbaren,
zerstörbaren
Prallelementen ausgerüstet
ist, die in einem Winkel angeordnet sind, so daß von der Sprüheinrichtung
ausgestoßener
und vom Artikel abgelenkter Sprühnebel
direkt auf sie trifft.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die
Erfindung ist durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche festgelegt.
Die abhängigen Ansprüche betreffen
bevorzugte Ausführungsformen.
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In
einem Aspekt stellt die Erfindung eine Beschichtungsvorrichtung
zum Beschichten eines rollbaren Artikels bereit, die einen Artikelrotator
und eine Sprühdüse aufweist.
Der Artikelrotator weist ein Rollenpaar auf, das zum Halten eines
rollbaren Artikels geeignet ist, wobei das Paar eine erste und eine zweite
Rolle hat, die im wesentlichen parallel zueinander angeordnet und
durch einen Spalt getrennt sind. Die Sprühdüse ist so betrieblich angeordnet, daß sie einen
Sprühnebel
aus einem Beschichtungsmaterial erzeugt, der auf den Spalt gerichtet
ist, und bei nicht auf dem Rollenpaar positioniertem Artikel so angeordnet,
daß der
Großteil
des Sprühnebels
durch den Spalt geführt
wird. In einem weiteren Aspekt ist die Sprühdüse so betrieblich angeordnet,
daß sie
einen Sprühnebel
aus Beschichtungsmaterial mit einem schmalen Sprühmuster erzeugt. Das schmale Sprühmuster
ist so beschaffen, daß die
Breite des Sprühmusters
am Spalt höchstens
150 % der Breite des Spalts selbst beträgt.
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In
einem weiteren Aspekt ist die Sprühdüse der Beschichtungsvorrichtung
relativ zur Achse der ersten oder zweiten Rolle abgewinkelt. In
dieser Ausführungsform
ist die Sprühdüse unter
90°, aber über 5° relativ
zur Achse der ersten oder zweiten Rolle abgewinkelt.
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In
noch weiteren Aspekten der Erfindung weist die Beschichtungsvorrichtung
Rollen auf, die eine oder mehrere Rippen haben. Die Rippen können entlang
der Rolle beabstandet sein und haben vorzugsweise eine Form, die
in größerer Entfernung
von der Mitte der Rolle schmaler ist.
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Ferner
weist die Beschichtungsvorrichtung einen Rollenantriebsmechanismus
auf, der die Drehung der ersten und zweiten Rolle antreiben kann.
In einigen Fällen
ist mehr als ein Rollenpaar an einem Boden angebracht, und die Rollenpaare
werden durch ein kontinuierliches Antriebsteil gemeinsam angetrieben.
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In
einem weiteren Aspekt ist die Sprühdüse der Beschichtungsvorrichtung
beweglich. Die Sprühdüse kann
in einer Richtung beweglich sein, die parallel zu den Rollen ist,
und auch in einer Richtung, die senkrecht zu den Rollen ist.
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In
einem bevorzugten Aspekt der Erfindung weist die Beschichtungsvorrichtung
eine Sprühdüse auf,
die ein Schallteil hat. Das Schallteil kann einen Sprühnebel aus
Beschichtungsmaterial mit einem schmalen Muster erzeugen. Das schmale
Sprühmuster
kann durch die Strömung
von Gas durch und aus einem Kanal im Schallteil hergestellt werden.
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Weiterhin
stellt die Erfindung Verfahren zum Beschichten eines rollbaren Artikels
mit Hilfe der beschriebenen Beschichtungsvorrichtung bereit. Allgemein
wird ein rollbarer Artikel auf dem Artikelrotator in Kontakt mit
der ersten Rolle und der zweiten Rolle plaziert. Danach wird ein
Beschichtungsmaterial aus einer Sprühdüse auf dem Artikel aufgebracht,
wobei der Sprühnebel
zum Spalt gerichtet wird. Der Großteil jedes Sprühnebels,
der nicht auf dem Artikel abgeschieden wird, wird durch den Spalt
geführt.
Danach kann der Artikel durch Drehung der Rollen gedreht werden,
um einen anderen Abschnitt des Artikels zum anschließenden Auftragen
eines Beschichtungsmaterials zu positionieren. Besonders geeignet ist
das Beschichtungsverfahren für
kleine rollbare Artikel, z. B. kleine medizinische Artikel wie Katheter und
Stents, die eine Zylinderform haben. Vielfältige Beschichtungsmaterialien
können
auf den Artikel aufgetragen werden; zu besonders nützlichen
Materialien zählen
polymere, photoaktivierbare und biologisch oder pharmazeutisch aktive
Verbindungen oder deren Kombinationen.
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In
einem bevorzugten Aspekt des Beschichtungsverfahrens wird die Sprühdüse über die
Länge der
Rolle bewegt. In diesem Aspekt werden die Schritte des Aufbringens
des Beschichtungsmaterials und des Bewegens der Sprühdüse gleichzeitig durchgeführt.
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In
einem Aspekt wird die Drehung des rollbaren Artikels durch Fortschalten
der Rollen durchgeführt.
Die Rollen können
mit einem Rollenantriebsmechanismus gekoppelt sein, der die Fortschaltfunktion
antreiben kann. In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Rollen
nach Abscheiden eines Beschichtungsmaterials auf den rollbaren Artikel
zufällig
fortgeschaltet. Nach Bedarf kann dieses Verfahren wiederholt werden.
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Die
Drehung des Artikels findet statt, bevor das aufgetragene Beschichtungsmaterial
getrocknet ist. In diesem As pekt kann das Beschichtungsverfahren
im Vergleich zu traditionellen Verfahren sehr schnell durchgeführt werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
eine Ausführungsform
der Beschichtungsvorrichtung.
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2 zeigt
eine weitere Ausführungsform der
Beschichtungsvorrichtung.
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3 zeigt
zwei Rollenpaare, die an einem Boden angebracht sind.
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4 zeigt
eine Rolle mit Rippenstrukturen.
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5 zeigt
den Rippenabschnitt einer Rolle mit Rippenstrukturen.
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6 zeigt
ein Rollenpaar mit Rippenstrukturen.
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7 zeigt
ein Rollenpaar und einen Abschnitt einer Sprühdüse.
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8 zeigt
eine Schalldüse.
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9 zeigt
eine Ausführungsform
der Sprühdüse mit einem
Sprühmuster
und einem Rollenpaar.
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10 zeigt
eine Ausführungsform
der Sprühdüse mit einem
Sprühmuster,
einem Rollenpaar und mit einem rollbaren Artikel.
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11 zeigt
einen Abschnitt eines rollbaren Artikels, der mit einer Beschichtungslösung beschichtet
wurde.
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12 zeigt
ein Rollenpaar und einen Abschnitt einer Sprühdüse, die relativ zur Achse der Rollen
abgewinkelt ist.
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13 zeigt
eine weitere Ausführungsform einer
Sprühdüse mit einem
Sprühmuster
und einem Rollenpaar.
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14 zeigt
eine weitere Ausführungsform einer
Sprühdüse mit einem
Sprühmuster
und einem Rollenpaar.
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15 zeigt
ein Vergleichsbeispiel, das eine Sprühdüse mit einem Sprühmuster
und einem Rollenpaar darstellt.
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16 zeigt
ein Vergleichsbeispiel, das eine Sprühdüse mit einem Sprühmuster,
einem Rollenpaar und mit einem rollbaren Artikel darstellt.
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17 ist
ein Diagramm des Gewichts von aufgetragenem Beschichtungsmaterial
(y-Achse) und der Stentanzahl (x-Achse),
das man anhand eines Beschichtungsverfahrens mit Hilfe der Erfindung erhält.
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18 ist
ein Diagramm des Gewichts von aufgetragenem Beschichtungsmaterial
(y-Achse) als Funktion des Anfangsstentgewichts (x-Achse), das man
anhand eines Beschichtungsverfahrens mit Hilfe der Beschichtungsvorrichtung
erhält.
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19 ist
ein Diagramm eines Vergleichsbeispiels mit dem Gewicht von aufgetragenem
Beschichtungsmaterial (y-Achse) als Funktion des Anfangsstentgewichts
(x-Achse), das man anhand eines Beschichtungsverfahrens mit Hilfe
einer traditionellen Beschichtungsvorrichtung erhält.
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NÄHERE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Überblick
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Ein
Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Beschichten eines
rollbaren Artikels, wobei die Vorrichtung ein Rollenpaar und eine
Sprühdüse aufweist.
Das Rollenpaar, zu dem eine erste Rolle und eine zweite Rolle gehört, ist
drehbar, und. die Rollen sind im wesentlichen parallel zueinander
angeordnet und durch einen Spalt getrennt. Das Rollenpaar kann einen
oder mehrere zu beschichtende rollbare Artikel abstützen und
drehen. Normalerweise wird ein rollbarer Artikel auf den Rollen
zwischen der Spitze der Sprühdüse und dem
Spalt zwischen den Rollen positioniert. Da der rollbare Artikel über dem Spalt
positioniert wird, ist der Spalt allgemein nicht größer als
der Durchmesser des rollbaren Artikels. "Rollbarer Artikel" oder "Artikel" bezeichnet jede Art von Gegenstand,
der eine Sprühbeschichtung
erhalten kann und der durch das Rollenpaar in seiner Position gehalten
und an Ort und Stelle gedreht werden kann. Rollbare Artikel können eine
Zylinder- oder Röhrenform
haben und können
um die Achse des Rollenpaars gedreht werden.
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Die
Sprühdüse ist so
konfiguriert, daß sie
einen Sprühnebel
aus einem Beschichtungsmaterial erzeugt, der zum Spalt zwischen
den Rollen gerichtet wird. Wird die Sprühdüse betätigt und ist der Artikel auf
den Rollen positioniert, wird mindestens ein Abschnitt des Artikels
mit dem Beschichtungsmaterial beschichtet. In einem Aspekt der Erfindung
ist die Beschichtungsdüse
so konfiguriert, daß sie
einen Sprühnebel
mit einem schmalen Sprühmuster
erzeugt. Hierin bezeichnet "Sprühmuster" die Form des Körpers aus
Beschichtungsmaterial, das aus der Sprühdüse versprüht wird, wobei die Form des Sprühmusters
unabhängig
vom Vorhandensein der Rollen ist. "Sprühnebel" oder "versprühtes Material" bezeichnet die Beschichtungsmaterialtröpfchen,
die aus der Sprühdüse erzeugt
werden.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung wird ein Großteil
des versprühten
Beschichtungsmaterials durch den Spalt geführt, wobei die Menge von durchgeführtem Material
gemessen wird, wenn der Artikel nicht auf dem Rollenpaar positioniert
ist. In einer weiteren Ausführungsform
ist die Sprühdüse so konfiguriert,
daß sie
einen Sprühnebel
aus Beschichtungsmaterial mit einem Sprühmuster erzeugt, wobei die Breite
des Sprühmusters
am Spalt höchstens
150 % der Breite des Spalts beträgt.
Gemäß diesen
Ausführungsformen
kann ein auf den Rollen positionierter Artikel einen Anteil des
versprühten
Beschichtungsmaterials aufnehmen, gedreht werden und anschließende Auftragsvorgänge des
Beschichtungsmaterials nach Bedarf erhalten. Der Großteil des
Beschichtungsmaterials, das nicht auf dem Artikel abgeschieden wird,
durchläuft
allgemein den Spalt. Eine kleinere Menge eines Beschichtungsmaterials
kann auf den Rollen abgeschieden werden, wenngleich diese kleinere
Menge nicht das Beschichtungsverfahren oder den beschichteten Artikel
negativ beeinflußt. Wird
z. B. ein Artikel mit Perforationen oder Öffnungen beschichtet, durchläuft etwas
Beschichtungsmaterial den Artikel. Ein Großteil des versprühten Beschichtungsmaterials,
das den Artikel durchläuft, durchläuft auch
den Spalt zwischen den Rollen.
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In
einer Ausführungsform
ist die Sprühdüse relativ
zur ersten Achse oder zweiten Achse abgewinkelt. Das heißt, die
Sprühdüse ist so
geneigt, daß das
versprühte
Material in einem Winkel relativ zur Achse der Rollen abgegeben
wird. Der Winkel liegt unter 90°,
aber über
5° relativ
zur Achse der Rollen. Besonders nützlich ist diese Anordnung
beim Beschichten von Artikeln, die Öffnungen haben, denn eine größere Menge
des versprühten
Beschichtungsmaterials kann auf der Oberfläche des Artikels abgeschieden,
statt durch den Artikel und durch den Spalt geführt zu werden.
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Für einige
Artikel, z. B. Artikel mit einer Zylinder- oder Röhrenform, beinhaltet ein Beschichtungsverfahren
normalerweise ein mehrfaches Auftragen des Beschichtungsmaterials
(d. h. mehrere Auftragsvorgänge
eines Beschichtungsmaterials) auf den Artikel, wobei jedesmal ein
anderer Abschnitt des Artikels einen Beschichtungsmaterialauftrag
erhält.
Oft werden dieselben oder überlappende
Abschnitte des Artikels mehrfach beschichtet, um einen Artikel mit einer
gewünschten
Beschichtungsmaterialgüte
oder -menge herzustellen. Allgemein werden nach Beschichtung eines
Abschnitts des Artikels mit einem ersten Auftrag eines Beschichtungsmaterials
die Rollen gedreht, z. B. durch eine Fortschaltfunktion, wodurch
der Artikel in eine Position für
einen anschließenden
Auftrag eines Beschichtungsmaterials gedreht wird.
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Der
Artikel kann beschichtet und gedreht werden, bis eine gewünschte Beschichtung
erreicht ist. Besonders geeignet ist die Vorrichtung zum Beschichten
rollbarer Artikel mit komplexen Oberflächengeometrien, z. B. medizinischer
Artikel wie Stents mit mehreren Teilstücken, oder anderer rollbarer
Artikel, die stegartige Strukturen aufweisen oder Räume, Durchgänge, Öffnungen
oder Hohlräume
haben.
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In
einem Aspekt ermöglichen
die hier beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren ein "Naßbeschichtungs"-Verfahren. Naßbeschichten
beinhaltet das Aufbringen des Beschichtungsmaterials auf einem Abschnitt
des Artikels und das anschließende Drehen
des Artikels auf den Rollen, wobei der beschichtete Abschnitt des
Artikels in Kontakt mit den Rollen plaziert wird, bevor das Beschichtungsmaterial
auf dem beschichteten Abschnitt des Artikels trocknet. "Trocken" oder "getrocknet" bezeichnet den Zustand
des beschichteten Abschnitts der Artikel, wobei der beschichtete
Abschnitt nicht klebrig ist und wobei der größte Teil jedes Lösungsmittels
im beschichteten Abschnitt von der Artikeloberfläche verdampft ist. Die hier
beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren sorgen für. eine
erhebliche Verbesserung beim Sprühbeschichten,
da frühere
Beschichtungsverfahren normalerweise erfordern, daß die Beschichtung getrocknet
ist, bevor der Artikel gehandhabt wird.
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In
einer Ausführungsform
ist die Sprühdüse beweglich.
Insbesondere ist die Sprühdüse in Parallelrichtung
zur Achse der ersten oder zweiten Rolle beweglich. Die Düse kann
entlang der Achse bewegt werden, während eine Beschichtung auf
einen oder mehrere Artikel aufgetragen wird, die auf dem Rollenpaar
positioniert sind, was dazu führt,
daß ein
Abschnitt eines oder mehrerer Artikel beschichtet wird. Beispielsweise
kann die Sprühdüse ein Beschichtungsmaterial
zu einem Abschnitt eines Artikels mit einer Zylinderform führen, während sie
sich entlang der Rollenachse bewegt, was ermöglicht, einen "Streifen" aus Beschichtungsmaterial über einen
Abschnitt der Länge
des Artikels abzuscheiden. Der Streifen aus abgeschiedenem Beschichtungsmaterial
hat eine Breite, die normalerweise einen Bruchteil des Umfangs des
Artikels ausmacht. Der Artikel kann nach Bedarf gedreht werden,
und der Schritt des Abscheidens von Beschichtungsmaterial läßt sich
wiederholen. Gemäß der Anordnung
der Düse
mit einem Sprühmuster
und dem Rollenpaar mit dem Spalt wird der Großteil des Beschich tungsmaterials,
das sich nicht auf dem Artikel abscheidet, durch den Spalt zwischen
den Rollen geführt.
Damit vermeidet man übermäßige Ansammlung
von Beschichtungsmaterial auf den Rollen, mit der die Güte des Beschichtungsverfahrens
beeinträchtigt
werden könnte.
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Diese
Maßnahmen
ermöglichen
die verbesserte Sprühbeschichtung
eines rollbaren Artikels, insbesondere wenn der Artikel mit der
hier beschriebenen Sprühbeschichtungsvorrichtung
positioniert, beschichtet und gedreht wird. Deutlich werden diese Verbesserungen
z. B. in der Gleichmäßigkeit
der aufgetragenen Beschichtung, der Durchgängigkeit in der aufgetragenen
Beschichtungsmenge und der Geschwindigkeit, mit der das Beschichtungsmaterial auf
einen Artikel aufgetragen werden kann. Beobachtet wird eine wesentliche
Verbesserung beim Beschichten im Vergleich mit traditionellen Beschichtungsvorrichtungen
oder anderen Sprühbeschichtungsanordnungen.
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Zur
näheren
Beschreibung der Erfindung sei auf die beigefügten Zeichnungen verwiesen.
Die Zeichnungen sollen den Schutzumfang der Erfindung keineswegs
einschränken,
sondern einige der verschiedenen Ausführungsformen der Beschichtungsvorrichtung
und ihre Merkmale veranschaulichen. Den Ausführungsformen gemäß den Zeichnungen gemeinsame
Elemente tragen gleiche Bezugszahlen, und solche Elemente brauchen
nicht gesondert diskutiert zu werden.
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In
einer Ausführungsform
verfügt
die Beschichtungsvorrichtung über
einen Artikelrotator mit mindestens einem Rollenpaar, zu dem eine
erste und eine zweite Rolle gehören,
einen Spalt zwischen der ersten und zweiten Rolle und eine Sprühdüse, die
ein auf den Spalt gerichtetes Sprühmuster erzeugt. Wie 1 zeigt,
kann die erfindungsgemäße Beschichtungsvorrichtung 1 ein
Gehäuse 2 aufweisen,
auf dem das Beschichtungsverfahren durchgeführt wird. Ein Boden 3 mit
einem oder mehreren Rollenpaaren 4 kann oben auf dem Gehäuse 2 positioniert
sein. Der Boden 3 kann in die Nähe einer Sprühdüse 5 geführt werden.
Gemäß 3,
die den Boden 3 näher darstellt,
weist das Rollenpaar 4 eine erste Rolle 31 und
eine zweite Rolle 32 (auch "Rolle" oder "Rollen" genannt) auf, die im wesentlichen parallel
zueinander angeordnet und auf dem Boden 3 durch eine Halterung 33 befestigt
sind. Gemäß 7,
die das Rollenpaar 4 auch näher darstellt, trennt ein Spalt 70 die erste
Rolle 31 und die zweite Rolle 32.
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Der
Spalt 70 wird über
die gesamte Länge des
Rollenpaars auf einer konstanten Breite gehalten. Ferner hat der
Spalt 70 eine Breite, die kleiner als die Größe des zu
beschichtenden Artikels ist (d. h. normalerweise der Durchmesser
eines Artikels mit Zylinderform). In den meisten Anordnungen ist
der Spalt 70 kleiner als 5 cm. In einigen bevorzugten Ausführungsformen
ist der Spalt 70 unter 10 mm breit und stärker bevorzugt
unter 2,5 mm breit. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform
liegt die Spaltbreite in einem Bereich von 0,1 mm bis 2,5 mm.
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Mit
erneutem Bezug auf 3 ist die erste Rolle 31,
und/oder zweite Rolle 32 in jeder Richtung drehbar, was
durch Pfeile 34 oder 34' angezeigt ist. Normalerweise sind
die erste Rolle 31 und zweite Rolle 32 in gleicher
Richtung drehbar. Die Halterung 33 kann auch einen Befestigungsmechanismus
aufweisen, z. B. eine Schraube, einen Stift oder eine Klemme, der
die Halterung 33 zusammenhält und die erste Rolle 31 und
zweite Rolle 32 am Boden 3 befestigt. Der Befestigungsmechanismus
der Halterung 33 kann gelöst werden, um die Halterung 33 zu
entkoppeln und das Entfernen und Austauschen der Rollen zu ermöglichen.
Der Boden 3 kann jede Anzahl von Rollenpaaren 4 aufweisen.
Beispielsweise könnte der
Boden zwei Rollenpaare gemäß 1 oder
ein Rollenpaar gemäß 2 aufweisen.
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Die
Rollen können
jede Länge
oder jeden Umfang haben, haben aber vorzugsweise eine Länge im Bereich
von 1 cm bis 1000 cm und stärker
bevorzugt im Bereich von 5 cm bis 100 cm. Vorzugsweise haben die
Rollen einen Umfang im Bereich von 1 mm bis 100 cm und stärker bevorzugt
im Bereich von 5 mm bis 100 mm. Rollen lassen sich je nach Größe und gewünschter
Anzahl der im Beschichtungsverfahren zu beschichtenden Artikel fertigen.
Der Durchmesser der Rollen kann größer oder kleiner als der Durchmesser
des zu beschichtenden Artikels sein.
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Die
Rollen können
aus jedem geeigneten dauerhaften Material hergestellt sein, z. B.
Edelstahl, Polypropylen, Polyethylen hoher Dichte, Polyethylen niedriger
Dichte oder Glas. Optional können
die Rollen mit Antihaftmaterialien beschichtet sein, u. a. mit solchen
Verbindungen wie Tetrafluorethylen (TFE); Polytetrafluorethylen
(PTFE); fluoriertes Ethylenpropylen (FEP); Perfluoralkoxy (PFA);
Fluorsilikon; und anderen Zusammensetzungen, z. B. Silikonkautschuk.
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In
einer weiteren Ausführungsform
weist die Beschichtungsvorrichtung einen Artikelrotator mit mindestens
einem Rollenpaar auf, und die erste und/oder zweite Rolle weist
mindestens eine rippenartige Struktur auf, die hierin als "Rippen" bezeichnet ist.
Mit Rippen wird jede Art von erhöhtem
Abschnitt um den Umfang der Rolle bezeichnet. Wie 4 zeigt,
hat eine Rolle 40 darstellungsgemäß mehrere Rippen 41.
Die Rippen 41 der Rolle 40 sind normalerweise über die
Länge der
Rolle 40 beabstandet und können ein integraler Bestandteil
der Rolle selbst sein. Zum Beispiel sind in einer bevorzugten Ausführungsform
die Rippen 41 um den Mittelabschnitt der Rolle geformt.
Alternativ können
die Rippen 41 durch Plazieren von O-Ringen oder Bändern um
eine Stange, z. B. eine Metallstange, gebildet sein, die der Mittelabschnitt
der Rolle ist. Allgemein sind die Rippen 41 senkrecht zur
Mittelachse 42 der Rolle 40 angeordnet und durch
eine nicht gerippte Oberfläche 43 der
Rolle 40 beabstandet. Die Rippen 41 können auf jede
Weise beabstandet sein, z. B. gleichmäßig oder ungleichmäßig.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
gemäß 5 haben
die Rippen 41 der Rolle einen breiteren Abschnitt 44 proximal zur
Mittelachse 42 der Rolle 40 und einen schmaleren
Abschnitt 45 distal zur Mittelachse 42 der Rolle.
Die allmähliche
Verengung der Rippe 41 mit größerer Entfernung von der Mittelachse
kann in vielfältigen
Formen veranschaulicht sein. Beispielsweise kann die Rippe 41 eine Dreieckform
oder zulaufende Form haben. Andere Rippenformen, z. B. Trapezformen
oder Formen, die gekrümmte
Oberflächen
aufweisen und die für
eine Form sorgen, die proximal zur Mittelachse 42 der Rolle 40 breiter
und distal zur Mittelachse 42 der Rolle schmaler ist, sind
auch erwogen.
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In
einem Aspekt der Erfindung kann der schmalere Abschnitt 45 der
Rippen 41 mit dem Artikel in Kontakt stehen, wenn der Artikel
auf dem Rollenpaar positioniert ist. Allgemein sorgt der schmalere
Abschnitt 45 der Rippe 41 für minimalen Oberflächenkontakt
mit einem Artikel, aber ermöglicht
trotzdem, den Artikel durch Drehung der ersten oder zweiten Rolle
zu drehen. Die Rippen 41 können entlang der Rolle 40 auf
jede Weise beabstandet sein, sind aber normalerweise so angeordnet,
daß mindestens drei
Artikelkontaktpunkte für
jedes Rollenpaar vorgesehen sind. Beispielsweise kontaktieren zwei
Rippen auf jeder Rolle oder, wenn die Rippen auf benachbarten Rollen
voneinander versetzt sind, zwei Rippen der ersten Rolle und eine
Rippe der zweiten Rolle den Artikel. Erfindungsgemäß können die
Rippen im Bereich von 1 Rippe/0,1 mm bis 1 Rippe/10 cm über die
Länge der
Rolle und stärker
bevorzugt im Bereich von 1 Rippe/mm bis 1 Rippe/20 mm über die
Länge der
Rolle beabstandet sein.
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In
einer Ausführungsform
gemäß 6 weist
ein Rollenpaar eine erste Rolle 40 mit mehreren ersten
Rollenrippen 41 und eine zweite Rolle 60 mit mehreren
zweiten Rollenrippen 61 auf, wobei die erste Rolle 40 und
zweite Rolle 60 im wesentlichen parallel zueinander sind.
In einem Aspekt sind die ersten Rollenrippen 41 und zweiten
Rollenrippen 61, die allgemein senkrecht zur ersten Rollenachse 42 bzw. zweiten
Rollen achse 62 sind, zueinander ausgerichtet. In diesem
Aspekt liegt der schmalere Abschnitt 45 der ersten Rollenrippe 41 benachbart
zu einem schmaleren Abschnitt 65 der zweiten Rollenrippe 61. Der
Abstand zwischen dem schmaleren Abschnitt 45 und dem schmaleren
Abschnitt 65 kann klein, muß aber vorhanden sein, damit
die erste Rolle 40 und die zweite Rolle 60 frei
drehen können.
In dieser Ausführungsform
existiert ein Spalt 66 zwischen der ersten Rolle 40 und
zweiten Rolle 60, primär
zwischen der nicht gerippten Oberfläche 43 der Rolle 40 und
einer nicht gerippten Oberfläche 63 der
Rolle 60. Somit reicht die Fläche des Spalts 66 aus,
damit der Großteil
des versprühten
Beschichtungsmaterials (nicht gezeigt), das allgemein zwischen die
erste Rolle 40 und zweite Rolle 60 gerichtet wird,
den Spalt 66 durchlaufen kann, wozu jeder Raum zwischen
dem schmaleren Abschnitt 45 und schmaleren Abschnitt 65 gehört.
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In
anderen Ausführungsformen
ist die Ausrichtung der ersten Rollenrippen 41 und zweiten
Rollenrippen 61 versetzt. In diesen Ausführungsformen bleibt
ein Abstand zwischen der ersten Rolle 40 und zweiten Rolle 60 so
beibehalten, daß ein
Spalt mit ausreichender Größe möglich ist,
damit der Großteil des
versprühten
Beschichtungsmaterials den Spalt durchlaufen kann.
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Verständlich ist,
daß der
Spalt zwischen einer ersten Rolle mit mehreren Rippen und einer
zweiten Rolle mit mehreren Rippen jede Form oder Fläche haben
kann, die ausreicht, eine Anordnung vorzusehen, bei der der Großteil des
versprühten
Beschichtungsmaterials den Spalt durchläuft.
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In
einer Ausführungsform
gemäß 7 haben
die erste Rolle 31 und zweite Rolle 32 eine kreisrunde
Form. Gleichwohl können
die Rollen jede geeignete Form haben, die eine Drehung des Artikels auf
den Rollen ermöglicht.
Beispielsweise kann der Umfang der Rollen flache Oberflächen haben
und kann z. B. polygonalförmig
sein. Haben die Rollen eine Polygonalform, ist bevorzugt, daß es eine
ausreichende Anzahl von Seiten gibt, um die Drehung des Artikels
auf den Rollen zu bewirken.
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Erfindungsgemäß wird gemäß 7 vor
einem Auftrag einer Sprühbeschichtung
auf den Artikel der Spalt 70 zwischen der ersten Rolle 31 und
zweiten Rolle 32 zu einer Spitze 71 der Sprühdüse 5 ausgerichtet.
Gemäß 9,
die eine andere Ansicht der Düse
und der Rollen zeigt, ist die Spitze 71 der Sprühdüse 5 zum
Spalt 70 ausgerichtet. Ausrichtung bezeichnet die Positionierung
der Sprühdüse 5,
so daß der
Sprühnebel
aus Beschichtungsmaterial 90 zum Spalt 70 gerichtet
ist. Darstellungsgemäß kann durch
die Ausrichtung der Großteil
des Sprühnebels aus
Beschichtungsmaterial 90 den Spalt 70 durchlaufen.
Allgemein ist der Sprühnebel
aus Beschichtungsmaterial 90 zum Spalt 70 gerichtet,
aber in begrenztem Maß kann
der Sprühnebel
aus Beschichtungsmaterial 90 auch mit einem Abschnitt der
ersten Rolle 31 und zweiten Rolle 32 in Kontakt
kommen.
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Der
Abstand von der Spitze 71 der Sprühdüse 5 zum Spalt 70 kann
je nach Größe des zu
beschichtenden Artikels angeordnet sein. In einer Ausführungsform
liegt der Abstand von der Spitze 71 der Sprühdüse 5 zum
Spalt 70 im Bereich von 1 mm bis 15 mm. Stärker bevorzugt
liegt der Abstand von der Spitze 71 der Sprühdüse 5 zum
Spalt 70 im Bereich von 1 mm bis 7,5 mm.
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Erwogen
sind verschiedene Konfigurationen der Sprühdüse sowie der ersten und zweiten
Rolle. In einer Ausführungsform
gemäß 9 haben
die erste Rolle 31 und zweite Rolle 32 den gleichen
Umfang, liegen waagerecht eben (d. h. eine Linie 95, die
einen Punkt auf einer ersten Achse 93 und einen Punkt auf einer
zweiten Achse 94 verbindet, ist parallel zur Waagerechten)
und sind durch einen Spalt 70 beabstandet. In dieser Ausführungsform
wird das versprühte
Beschichtungsmaterial 90 von der Spitze 71 der
Düse 5 zum
Spalt 70 gerichtet und ist allgemein senkrecht zur Linie 95.
Der Großteil
des versprüh ten Beschichtungsmaterials 90 durchläuft den
Spalt 70 (was ohne Artikel auf den Rollen gezeigt ist).
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In
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung gemäß 13 haben
die erste Rolle 31 und zweite Rolle 32 den gleichen
Umfang und sind durch einen Spalt 70 getrennt, liegen aber
nicht waagerecht eben nebeneinander. Eine Linie 130 ist
nicht parallel zur Waagerechten, sondern hat einen Winkel von allgemein
unter 90° relativ
zur Waagerechten. Die Düse 5 ist
so angeordnet, daß sie
ein Sprühmuster 90 bildet,
das zum Spalt und allgemein senkrecht zur Linie 130 gerichtet
ist.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung gemäß 14 haben
eine erste und zweite Rolle 141 und 142 einen
unterschiedlichen Umfang, sind durch einen Spalt 143 getrennt
und liegen waagerecht eben (d. h. gemäß einer Linie 144,
die durch einen ersten Achsenpunkt 145 und einen zweiten Achsenpunkt 146 gebildet
ist). In dieser Ausführungsform
wird das versprühte
Beschichtungsmaterial 90 aus der Düse 5 zum Spalt 143 gerichtet
und ist allgemein senkrecht zur Linie 144.
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Im
Gebrauch der Beschichtungsvorrichtung wird gemäß 10 ein
Artikel 100 auf dem Rollenpaar positioniert und kontaktiert
die erste Rolle 31 und zweite Rolle 32. Der Artikel 100 befindet
sich zwischen der Spitze 71 der Sprühdüse 5 und dem Spalt 70.
Ein Abschnitt des Artikels proximal zur Spitze 71 nimmt
mindestens einen Teil des versprühten
Beschichtungsmaterials 90 auf. Allgemein hat dann gemäß 11 ein
Abschnitt des Artikels 100 einen Streifen 110 aus
Beschichtungsmaterial, der nach einem ersten Beschichtungsauftrag
aufgebracht ist.
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Mit
erneutem Bezug auf 10 hat der Artikel 100 oft
keine durchgängige
Oberfläche
(d. h. er hat Perforationen oder eine Stegstruktur). Im Schritt des
Bildens einer Beschichtung auf dem Artikel 100 durchläuft ein
Teil des versprühten
Materials Öffnungen
im Artikel 100. Der Großteil des Sprühnebels,
der den Artikel 100 durchläuft (d. h. nicht am Artikel
haften bleibt), durchläuft
auch den Spalt 70 zwischen der ersten Rolle 31 und
zweiten Rolle 32.
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Wie
zuvor erwähnt,
bezeichnet Sprühmuster die
allgemeine Form des Körpers
aus versprühtem Material
bei fehlenden Rollen. Zur Beschreibung von Aspekten der Erfindung
hat das Sprühmuster,
z. B. das Sprühmuster 90 gemäß 9,
eine Breite an der Linie 95 (der Stelle des Spalts 70),
die breiter als der Spalt 70 ist. In einer, Ausführungsform
der Erfindung beträgt
die Breite des Sprühmusters
am Spalt höchstens
150 % der Breite des Spalts. In anderen Anordnungen ist die Breite
des Sprühmusters
schmaler und beträgt
höchstens
125 % der Breite des Spalts. Bestimmen läßt sich die Breite des Sprühmusters
am Spalt z. B. durch a) Bestimmen des Abstands von der Spitze 71 der
Düse 5 zur
Linie 95, b) Entfernen sowohl der ersten Rolle 31 als
auch der zweiten Rolle 32, c) Bereitstellen eines Sprühnebels
aus Beschichtungsmaterial auf eine flache Oberfläche, z. B. ein Stück Papier
auf einer Plattform, zum Auffangen des versprühten Beschichtungsmaterials,
wobei das Papier auf den im Schritt a) bestimmten Abstand von der
Spitze 71 eingestellt ist, d) Bestimmen der Breite des
aufgetragenen Sprühnebels
auf der flachen Oberfläche
und e) anschließendes
Vergleichen der Breite des Sprühnebels
auf dem Papier gemäß der Bestimmung
im Schritt d) mit der Breite des Spalts 70.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist die Vorrichtung so angeordnet, daß der Großteil des
Sprühnebels
den Spalt durchläuft.
In einigen Anordnungen durchlaufen mindestens 75 % des Sprühnebels
den Spalt; in anderen Anordnungen durchlaufen mindestens 90 % des
Sprühnebels
den Spalt; und in noch anderen Anordnungen durchlaufen mindestens
95 des Sprühnebels
den Spalt. Um zu bestimmen, ob eine Beschichtungsvorrichtung diese
Anforderungen erfüllt,
kann ein ähnlicher
Meßansatz
gewählt
werden. Beispielsweise kann eine flache Oberfläche, z. B. ein Stück Papier
auf einer Plattform, zum Auffangen des versprühten Beschichtungsmaterials
verwendet werden. Ein Papier kann direkt unter dem Spalt plaziert
werden, um Sprühnebel
aufzufangen, der den Spalt durchläuft. Danach können die
erste und zweite Rolle entfernt werden, und ein weiteres Papier
(zum Auffangen des gesamten Sprühnebels)
kann im gleichen Abstand plaziert werden, um den gesamten Sprühnebel aus
der Sprühdüse unter
den gleichen Sprühbedingungen aufzufangen.
Anschließend
können
die Papiere zur Bestimmung der Beschichtungsmenge gewogen und dann
verglichen werden. Erfindungsgemäß beträgt die Beschichtungsmaterialmenge,
die den Spalt durchläuft,
mindestens 50 % des gesamten versprühten Beschichtungsmaterials.
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15 und 16 zeigen
Vergleichsbeispiele. Diese Darstellungen sollen eine ungeeignete Sprühvorrichtung
und die Probleme im Zusammenhang mit der Verwendung einer solchen
Vorrichtung veranschaulichen. Gemäß 15 erzeugt
eine Sprühdüse 150 ein
Sprühmuster 153,
wobei der Großteil
des Sprühnebels
aus dem Sprühmuster 153 auf
einer ersten und zweiten Rolle 151 und 152 abgeschieden
wird (kein rollbarer Artikel gezeigt). 16 zeigt
das Vorhandensein eines rollbaren Artikels auf der anhand von 15 beschriebenen
Anordnung. Gemäß 16 wird
der Sprühnebel
auf der ersten Rolle 151, zweiten Rolle 152 und
dem Artikel 100 abgeschieden. Allerdings verursacht die
in dieser Anordnung auf den Rollen abgelagerte Sprühnebelmenge
eine Ansammlung von versprühtem
Material an Punkten 161 und 162, an denen der
Artikel 100 die erste Rolle 151 bzw. zweite Rolle 152 kontaktiert. Die
Ansammlung des versprühten
Materials verursacht Fehler im Auftrag des beschichteten Materials und
kann allgemein das Beschichtungsverfahren beeinträchtigen.
Zu Beschichtungsfehlern zählen
ungleichmäßiger Auftrag
des Beschichtungsmaterials auf die Oberfläche des Artikels und Schwankungen der
Materialmenge, die auf den Artikel aufgebracht werden soll.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist die Sprühdüse relativ
zur ersten Achse oder zweiten Achse abgewinkelt. Gemäß 12 ist die
Sprühdüse 5 so
geneigt, daß das
versprühte
Material in einem Winkel 120 relativ zur Achse der ersten
Rolle 31 oder zweiten Rolle 32 abgegeben wird. Der
Winkel 120 liegt unter 90°, aber über 5° relativ zur Achse der Rollen.
Besonders nützlich
ist diese Anordnung beim Beschichten von Artikeln, die Öffnungen
haben, denn eine größere Menge
des versprühten
Beschichtungsmaterials kann auf der Oberfläche des Artikels abgeschieden
werden, statt den Artikel und den Spalt zu durchlaufen.
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Sprühdüse
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Erfindungsgemäß kann die
Sprühdüse jede Art
von Tröpfchen
erzeugendem System sein, das A) einen Sprühnebel aus einem Beschichtungsmaterial erzeugt,
der zum Spalt zwischen den Rollen gerichtet wird, wobei ein Großteil des
versprühten
Beschichtungsmaterials den Spalt durchläuft, oder das B) so konfiguriert
ist, daß es
einen Sprühnebel
aus Beschichtungsmaterial mit einem Sprühmuster erzeugt, wobei die
Breite des Sprühmusters
am Spalt höchstens
150 % der Breite des Spalts beträgt.
Normalerweise ist die Sprühdüse so konfiguriert,
daß sie
einen Sprühnebel
mit einem schmalen Sprühmuster
erzeugt.
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Die
Sprühdüse der Beschichtungsvorrichtung
kann eine Strahldüse
sein. Geeignete Strahldüsen,
z. B. Strahldüsen,
die man in Tintenstrahldruckern vorfindet, sind von The Lee Company
(Westbrook; CT) beziehbar. Erwogen sind verschiedene Arten von Tintenstrahldüsen, z.
B. thermische Tintenstrahldüsen,
die Wärmeenergie
nutzen, um Lösung aus
der Düse über eine
Druckwelle auszustoßen,
die durch die Wärmeausdehnung
der Lösung
verursacht wird; elektrostatische Tintenstrahldüsen, wobei eine Lösung aus
der Düse
durch elektrostatische Kraft abgegeben wird; piezoelektrische Tintenstrahldüsen, bei
denen Lösung
mit Hilfe eines Oszillators ausgestoßen wird, z. B. eines piezoelektrischen
Elements; und Kombinationen aus diesen Arten von Tintenstrahldüsen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist die Sprühdüse eine
Schalldüse.
Eine bevorzugte Anordnung einer Schalldüse ist in 8 gezeigt,
die Schalldüse
kann mindestens zwei unabhängige
Teile haben: ein Lösungsabgabeteil 80 und ein
Luftabgabe-/Schallteil 81. Das Luftabgabe-/ Schallteil 81 weist
einen Kanal 82 auf, der durch den Körper des Luftabgabe-/Schallteils 81 gebohrt
ist. Gas kann aus einer Gasabgabeleitung (nicht gezeigt) zu einem
Einlaß 84 am
Luftabgabe-/Schallteil 81 abgegeben werden und kann sich
durch den Kanal 82 zu einer Spitze 83 bewegen,
an der ein Gasstrom 86 erzeugt wird. Eine Beschichtungslösung wird
durch das Lösungsabgabeteil 80 über eine
Lösungsabgabeleitung
(nicht gezeigt) zur Spitze 83 der Düse abgegeben, wobei an diesem
Punkt die Lösung
an der Spitze 83 des Luftabgabe-/Schallteils 81 beschallt wird,
was Lösungströpfchen erzeugt,
und die Tröpfchen
werden in die Gasströmung 86 gezogen
und von ihr mitgerissen, die von der Spitze 83 der Düse ausgeht.
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Verschiedene
Düsen können Sprühmuster mit
unterschiedlichen Formen erzeugen. 9 zeigt ein
Sprühmuster,
das aus einer Schalldüse
produziert werden kann. Die Schalldüse 5 kann ein Sprühmuster 90 mit
einem Brennpunkt in einem Abstand von der Spitze 71 der
Düse 5 erzeugen.
Das durch diese Art von Ultraschalldüse erzeugte Sprühmuster
ist erheblich schmaler als viele andere Sprühmuster, die aus traditionellen
Sprühdüsenarten erzeugt
werden. Eine geeignete Schalldüse
ist die von Sono Tek (Milton, NY) vertriebene Düse MicroFlux XL. Diese Sprühdüse kann
ein Sprühmuster
mit einer minimalen Breite von 0,030 Inch (0,768 mm) erzeugen. Düsen, die
andere Sprühmuster
erzeugen, z. B. Muster mit konischer Form (nicht gezeigt), und die
in den Kontext der Erfindung fallen, sind ebenfalls erwogen.
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Die
Abgabe des Beschichtungsmaterials in Form eines Sprühnebels
kann durch verschiedene Betriebsaspekte der Schalldüse beeinflußt werden. Dazu
gehören
die Abgabegeschwindigkeit der Lösung,
die Größe der Öffnung des
Lösungsabgabeteils,
der Abstand des Lösungsabgabeteils
von der Spitze des Sonikator-/Luftabgabeteils, die Spitzengröße und Konfiguration
des Sonikators, die dem Sonikator zugeführte Energiemenge, die Größe der Öffnung am
Auslaß des
Gaskanals, die Gasabgabegeschwindigkeit aus dem Gasabgabeanschluß (Luftdruck)
und die aus der Düse
abgegebene Gasart.
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Mit
erneutem Bezug auf 1 kann der Boden 3 mit
einem oder mehreren Rollenpaaren 4 in einer Beschichtungszone 6 oben
auf dem Gehäuse 2 der
Vorrichtung 1 angeordnet sein. Die Beschichtungszone 6 ist
ein Gebiet auf dem Gehäuse 2,
in dem das Sprühbeschichtungsverfahren
stattfindet, und das Gebiet, in dem die Sprühdüse 5 beweglich ist.
Die Sprühdüse 5 ist über eine
erste Bahn 7 und eine zweite Bahn 8 beweglich,
was später
näher diskutiert
wird.
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Der
Boden 3 kann in der Beschichtungszone 6 durch
Betätigung
eines Ausrichtungssystems (nicht gezeigt) positioniert werden. Durch
Betätigung
des Ausrichtungssystems kann die genaue Plazierung des Rollenpaars
unter der Sprühdüse 5 erfolgen,
wobei der Spalt 70 zwischen der ersten und zweiten Rolle
genau zur Spitze 71 der Sprühdüse 5 ausgerichtet
ist. Das Ausrichtungssystem der Erfindung kann z. B. einsetzbare
und herausziehbare Ausrichtungsstifte (nicht gezeigt) aufweisen,
die vom Gehäuse 2 vorstehen.
Der Boden 3 mit einem oder mehreren Rollenpaaren 4 kann
Positionierlöcher
(nicht gezeigt) aufweisen, in denen die Ausrichtungsstifte aufgenommen
werden. Der Boden 3 kann in die Beschichtungszone manuell
oder automatisch bewegt werden, und das Ausrichtungssystem kann
betätigt werden,
um die Ausrichtungsstifte in die Positionierlöcher einzusetzen, wodurch die
Spitze 71 der Sprühdüse 5 zum
Spalt 70 ausgerichtet wird.
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In
einer weiteren Ausführungsform
gemäß 2 kann
ein Boden 21 mit einem Rollenpaar 4 in die Beschichtungszone über eine
Bahn 22 geführt werden,
die Teil eines Fördermechanismus
sein kann.
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Befindet
sich das Rollenpaar 4 ordnungsgemäß in der Beschichtungszone,
kann ein Abschnitt der Rollen einen Eingriff mit einem Rollenantriebsmechanismus
herstellen, der die Drehung der Rollen bewirken kann. Gemäß 1 ist
der Boden 3 mit mindestens einem Rollenpaar 4 in
einer Beschichtungszone 6 positioniert, und mindestens
ein Abschnitt eines Rollenpaars ist mit einem Rollenantriebsmechanismus 9 in
Kontakt gebracht. Gemäß 3 ist
ein distales Ende der ersten Rolle 31 oder zweiten Rolle 32 so
konfiguriert, daß es
einen Eingriff mit einer Welle 35 des Rollenantriebsmechanismus 9 herstellt. Der
distale Abschnitt der Rolle, der den Eingriff mit der Welle 35 des
Rollenantriebsmechanismus 9 herstellt, kann ein Eingriffsteil 36 aufweisen,
z. B. ein Kettenrad, Zahnrad oder abgerundetes Teil. Ein oder beide
distale Abschnitte der ersten Rolle 31 und zweiten Rolle 32 können ein
Eingriffsteil 36 aufweisen. Eine Drehung der Welle 35 durch
Betätigen
des Rollenantriebsmechanismus 9 bewirkt eine Drehung der
ersten Rolle 31, der zweiten Rolle 32 oder sowohl der
ersten als auch der zweiten Rolle. Normalerweise werden sowohl die
erste Rolle 31 als auch die zweite Rolle 32 durch
den Rollenantriebsmechanismus 9 in einer mit dem Pfeil 34 bezeichneten
Richtung oder in einer mit dem Pfeil 34' bezeichneten Richtung gedreht.
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In
einer weiteren Ausführungsform
kann der distale Abschnitt der ersten Rolle 31, der zweiten
Rolle 32 oder sowohl der ersten als auch der zweiten Rolle
mit einem kontinuierlichen Antriebsteil (nicht gezeigt) verbunden
sein, z. B. einem Riemen oder einer Kette. Eine oder beide Rollen
aus mehr als einem Rollenpaar 4 können mit dem kontinuierlichen
Antriebsteil verbunden sein. Ist ein Boden mit mehr als einem Rollen paar 4,
wobei jedes Rollenpaar mit einem kontinuierlichen Antriebsteil verbunden
ist, im Beschichtungsgebiet positioniert, kann die Welle 35 des
Rollenantriebsmechanismus 9 einen Eingriff mit dem Eingriffsteil 36 der
Rolle herstellen und eine Drehung aller Rollen auf dem Boden über das
kontinuierliche Antriebsteil bewirken.
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Ferner
kann der Rollenantriebsmechanismus 9 eine Fortschaltfunktion
haben, die eine intermittierende Drehung der Welle 35 ermöglicht,
die sich in einer intermittierenden Drehung der Rollen fortsetzt.
Die Fortschaltfunktion des Rollenantriebsmechanismus 9 kann
eine Drehung der Rollen auf ausreichende Weise ermöglichen,
um Artikel zu drehen, die auf den Rollen liegen. Später wird
die Fortschaltfunktion des Rollenantriebsmechanismus 9 näher beschrieben.
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Erfindungsgemäß kann die
Beschichtungsvorrichtung eine Sprühdüse 5 aufweisen die
in einer Richtung beweglich ist, die parallel zur Mittelachse der
Rolle oder sowohl parallel als auch senkrecht zur Mittelachse der
Rolle ist.
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In
einer Ausführungsform
gemäß 1 kann die
Sprühdüse 5 in
Richtungen in Übereinstimmung mit
Pfeilen 10 und 10',
was parallel zur Mittelachse der Rollen 4, und Pfeilen 11 und 11' bewegt werden, was
senkrecht zur Mittelachse der Rollen 4 ist. Gemäß 1 ist
die Sprühdüse 5 an
einer Düsenbefestigung 12 angebracht,
die an einer ersten Bahn 7 eines beweglichen Arms 13 angebracht
und in den Richtungen 10 und 10' beweglich ist. Der bewegliche Arm 13 ist
an einer zweiten Bahn 8 angebracht, die in einer Platte 14 vorgesehen
ist, und in den Richtungen 11 und 11' beweglich.
Die Düsenbefestigung 12 kann auf
der ersten Bahn 7 durch Betrieb eines ersten Bahnantriebs
(nicht gezeigt) bewegt werden. Ein erster Bahnmotor (nicht gezeigt)
kann die Bewegung des ersten Bahnantriebs antreiben, der ein Riemen, eine
Kette, eine Seilscheibe, eine Schnur oder eine Zahnradanordnung
sein kann; durch den Betrieb des ersten Bahnmotors kann die Düsenbefestigung 12 in den
Richtungen 10 und 10' verfahren. Der bewegliche Arm 13 ist
mit der zweiten Bahn 8 verbunden und in den Richtungen 11 und 11' beweglich.
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In
einer weiteren Ausführungsform
gemäß 2 ist
die Sprühdüse 5 in
jeder Richtung gemäß den Pfeilen 10 und 10' beweglich,
und mindestens ein Rollenpaar 4 ist in Richtungen 23 und 23' manuell oder
automatisch beweglich. Ein Rollenpaar ist normalerweise an einem
Einzelboden 21 angebracht. Die Sprühdüse kann in jeder Richtung 10 oder 10' während des
Verfahrens zum Aufbringen eines Beschichtungsmaterials auf einen
Untergrund verfahren. Hat die Sprühdüse 5 ein Beschichtungsverfahren
abgeschlossen, kann der Boden 21 aus der Beschichtungszone
bewegt werden, und ein weiterer Boden kann in die Beschichtungszone
eintreten.
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Verfahren zum Beschichten
eines rollbaren Artikels
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Die
hierin beschriebenen Beschichtungsvorrichtungen und -verfahren bieten
zahlreiche Vorteile für
das Beschichten rollbarer Artikel. Insbesondere ist die Vorrichtung
zum Beschichten kleiner Gegenstände
gut geeignet, z. B. kleiner medizinischer Artikel mit Zylinder-
oder Röhrenform.
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Allgemein
gehört
zum Verwendungsverfahren der Beschichtungsvorrichtung das Beschichten eines
rollbaren Artikels, indem ein rollbarer Artikel zunächst auf
einem Artikelrotator plaziert wird, der ein Rollenpaar mit einem
Spalt aufweist. Der rollbare Artikel wird allgemein durch das Rollenpaar
abgestützt und
zwischen dem Spalt und einer Spitze einer Sprühdüse positioniert. In einer Ausführungsform sind
sowohl die Breite des Spalts als auch die Breite des Sprühmusters
kleiner als die Größe des Artikels (d.
h. der Durchmesser des Artikels). Danach wird ein Beschichtungsmaterial
aus einer Sprühdüse aufgebracht,
und mindestens ein Teil des Beschichtungsmaterials lagert sich auf
dem Artikel ab. Normalerweise nimmt der Abschnitt des Artikels,
der zur Spitze der Sprühdüse am proximalsten
ist, eine Beschichtung auf. Das auf den Artikel aufgetragene Beschichtungsmaterial
wird aus der Sprühdüse in einem Sprühmuster
erzeugt, das auf den Spalt gerichtet ist. Der Großteil jedes
Sprühnebels,
der nicht auf dem Artikel abgeschieden wird, durchläuft den
Spalt. Beispielsweise haben solche Artikel wie Stents normalerweise Öffnungen
in ihrer Struktur, die vom versprühten Beschichtungsmaterial
durchlaufen werden können.
Nach dem Auftragen des Beschichtungsmaterials auf den Artikel kann
der Artikel gemäß der Bewegung
der ersten oder zweiten Rolle gedreht werden, und der Schritt des
Aufbringens eines Beschichtungsmaterials läßt sich mit einer gewünschten
Häufigkeit
wiederholen.
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Erfindungsgemäß kann jeder
Artikel, der zum Aufnehmen eines Beschichtungsmaterials geeignet
und unter Nutzung der hier beschriebenen Vorrichtung gedreht wird,
als Artikel im Beschichtungsverfahren zum Einsatz kommen. Allgemein
hat der Artikel eine Form, die dem Artikelrotator ermöglichen
kann, den Artikel während
des Beschichtungsverfahrens zu drehen. Beispielsweise kann der Artikel
eine kreisrunde Form oder eine Polygonalform haben.
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Von
besonderem Nutzen ist die Beschichtungsvorrichtung zum Beschichten
von Artikeln mit einer Röhren-
oder Zylinderform, z. B. Kathetern und Stents. In einer Ausführungsform
weist das Verfahren das Beschichten rollbarer Artikel auf, die Löcher in
ihrer Struktur haben, z. B. Stents, oder anderer rollbarer Artikel,
die stegartige Strukturen aufweisen oder Räume, Durchgänge, Öffnungen oder Hohlräume haben.
Diese Artikel können
beschichtet werden, ermöglichen
aber normalerweise den Durchgang eines versprühten Materials durch den Artikel.
Besonders geeignet ist die Beschichtungsvorrichtung zum Beschichten
rollbarer Artikel mit einem Durchmesser von höchstens 5 cm und insbesondere
für Artikel
mit einem Durchmesser von höchstens
10 mm.
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Erwogen
sind medizinische Artikel, die dauerhaft im Körper zum Langzeiteinsatz implantiert werden
(d. h. Langzeitar tikel), oder zeitweilig im Körper verwendet werden (d. h.
Kurzzeitartikel). Zu Langzeitartikeln zählen u. a. Implantate, Stents, Stent/Implantat-Kombinationen,
Klappen, herzunterstützende
rollbare Artikel; Shunts und Anastomoseartikel; Katheter, z. B.
Zentralvenenkatheter; und orthopädische
Artikel, z. B. Gelenkimplantate. Zu Kurzzeitartikeln zählen u.
a. Gefäßartikel,
z. B. distale Schutzartikel; Katheter, z. B. Katheter zur akuten
und chronischen Hämodialyse,
Abkühlungs-/Erwärmungskatheter
und Katheter zur perkutanen transluminalen Koronarangioplastie (PTCA);
sowie Shunts zur Glaukomdrainage.
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Zum
Auftragen eines Beschichtungsmaterials auf den rollbaren Artikel
wird der rollbare Artikel zunächst
auf dem Rollenpaar 4 plaziert, wobei er mit der ersten
Rolle 31 und zweiten Rolle 32 in Kontakt kommt.
Der Artikel kann manuell auf den Rollen plaziert oder in einigen
Ausführungsformen
automatisch auf den Rollen plaziert werden, z. B. mit Hilfe eines Robotersystems.
Normalerweise werden mehrere Artikel auf dem Rollenpaar 4 über die
Länge der
Rollen plaziert. Die Anzahl der auf dem Rollenpaar 4 plazierten
Artikel kann von der Größe des Artikels
und der Länge
des Rollenpaars 4 abhängen.
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In
einer weiteren Ausführungsform
können mehrere
Artikel auf mehreren Rollenpaaren plaziert werden, wobei die mehreren
Rollenpaare an einem Einzelboden angebracht sind (siehe z. B. den
Boden von 3). Ein Boden mit mehr als einem
Rollenpaar kann mehrere Artikeln unterbringen.
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In
einigen Ausführungsformen
werden die Artikel entlang einem Rollenpaar plaziert, wobei die Rollen
mehrere Rippen 41 haben (siehe z. B. die Rolle in 4).
Ein einzelner Artikel wird normalerweise von mindestens drei Rippen 41 aus
einem Rollenpaar mit Rippen kontaktiert, um die Drehung des Artikels
zu gewährleisten,
wenn die Rollen gedreht werden.
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Vor
dem Sprühen
eines Beschichtungsmaterials aus der Sprühdüse 5 werden auf einem
Rollenpaar 4 plazierte Artikel in eine Beschichtungszone geführt. Die
Beschichtungszone ist ein Gebiet auf dem Gehäuse 2, das allgemein
dort liegt, wo das Beschichtungsverfahren stattfindet, und allgemein
das Gebiet ist, in dem die Sprühdüse 5 beweglich
ist.
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In
einer Ausführungsform
und gemäß 1 weist
die Beschichtungszone das Gebiet auf, in dem der Boden 3 liegt.
Die Sprühdüse 5 ist
zu jeder Position über
dem Boden 3 beweglich. Insbesondere ist die Sprühdüse 5 entlang
der Mittelachse des Rollenpaars 4 in den Richtungen 10 und 10' und auch in
einer Richtung senkrecht zur Ebene der ersten und zweiten Achse
in den Richtungen 11 und 11' beweglich. Der Boden 3 mit
mehreren Rollenpaaren 4 kann in die Beschichtungszone 6 geführt und über ein
Ausrichtungssystem ausgerichtet werden. Der Boden 3 kann
in die Beschichtungszone manuell oder automatisch geführt werden,
und das Ausrichtungssystem kann betätigt werden, um Ausrichtungsstifte
in die Positionierlöcher
einzusetzen, wodurch die Spitze 71 der Sprühdüse 5 zum
Spalt 70 zwischen der ersten Rolle 31 und zweiten
Rolle 32 ausgerichtet wird.
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Ist
der Boden in der Beschichtungszone positioniert, kann er auch mit
dem Rollenantriebsmechanismus 9 in Kontakt gebracht werden.
Die Welle 35 des Rollenantriebsmechanismus 9 kann
einen Eingriff mit dem distalen Abschnitt einer Rolle des Rollenpaars 4 über das
Eingriffsteil 36 herstellen. Eine Drehung der Welle 35 durch
Betätigen
des Rollenantriebsmechanismus 9 bewirkt eine Drehung der ersten
Rolle 31, der zweiten Rolle 32 oder sowohl der ersten
als auch der zweiten Rolle. Der distale Abschnitt der ersten Rolle 31,
der zweiten Rolle 32 oder sowohl der ersten als auch der
zweiten Rolle kann auch mit einem kontinuierlichen Antriebsteil
(nicht gezeigt) verbunden sein, z. B. einem Riemen oder einer Kette.
Eine oder beide Rollen aus mehr als einem Rollenpaar können mit
dem kontinuierlichen Antriebsteil verbunden sein. Ist der Boden 3 mit
mindestens einem Rollenpaar 4 im Beschichtungsgebiet positioniert,
kann die Welle 35 des Rollenantriebsmecha nismus 9 einen
Eingriff mit dem kontinuierlichen Antriebsteil herstellen. Die Betätigung des
Rollenantriebsmechanismus 9 kann eine Drehung der einen oder
beider Rollen eines oder mehrerer Rollenpaare bewirken.
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Während des
Schritts des Aufbringens eines Beschicktungsmaterials auf dem rollbaren
Artikel wird eine Beschichtungslösung
aus der Sprühdüse abgegeben
und am rollbaren Artikel zum Spalt zwischen der ersten und zweiten
Rolle gerichtet. In einigen Beschichtungsabläufen kann der Artikel ein Artikel
mit wenigen oder überhaupt
keinen Poren in seiner Struktur sein. In anderen Beschichtungsanwendungen
kann der Artikel ein Artikel mit erheblicher Porosität oder Öffnungen
in seiner Struktur sein. Beim Beschichten von Artikeln mit erheblicher
Porosität
oder Öffnungen
wird ein Teil des Beschichtungsmaterials durch diese Öffnungen
gerichtet. Erfindungsgemäß durchläuft der
Großteil
des Beschichtungsmaterials, das nicht auf der Oberfläche des
Artikels abgeschieden wird, den Spalt. In dieser Anordnung wird
eine erhebliche Ansammlung von Beschichtungsmaterial auf den Rollen
vermieden. Dies ist in vielerlei Hinsicht vorteilhaft. Beispielsweise
vermeidet es das Zusammenlaufen des Beschichtungsmaterials an den
Punkten, an denen der Artikel die erste und zweite Rolle kontaktiert.
Zusätzlich
reduziert es die im Beschichtungsverfahren vergeudete Beschichtungsmaterialmenge,
was die Beschichtung kostengünstiger
macht.
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Während des
Beschichtungsverfahrens kann ein Abschnitt des rollbaren Artikels
oder dieser insgesamt beschichtet werden. Normalerweise wird mindestens
der gesamte Umfang des Artikels im Beschichtungsverfahren beschichtet.
Erreichen läßt sich
dies durch wiederholtes Auftragen von Beschichtungsmaterial und
Drehen des Artikels zwischen den Auftragsvorgängen von Beschichtungsmaterial.
Während
eines Auftrags wird allgemein höchstens
die Hälfte
des Artikels mit dem Beschichtungsmaterial beschichtet. Typischer
wird höchstens ein
Viertel des Artikels beschichtet, und noch typischer wird höchstens
ein Achtel des Artikels während eines
Beschichtungsauftrags beschichtet. Allgemein sind etwa 10 Aufträge des Beschichtungsmaterials erforderlich,
um den Umfang des Artikels vollständig zu beschichten. Bei Beschichtung
kleiner medizinischer Artikel wie Stents werden normalerweise mindestens
10 Auftragsvorgänge
des Beschichtungsmaterials durchgeführt, um die Artikeloberfläche mit
einer nutzbaren Beschichtungsmaterialmenge zu versehen. In anderen
Verfahren kann erwünscht
sein, nur einen Abschnitt des Artikels zu beschichten.
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In
einer Ausführungsform
wird das Beschichtungsmaterial aus einer Schalldüse aufgetragen. Gemäß 8 kann
die Schalldüse
ein Lösungsabgabeteil 80 und
ein Luftabgabe-/Schallteil 81 aufweisen. Eine geeignete
Schalldüse
ist die Düse
MicroFlux XL, die von Sono Tek (Milton, NY) vertrieben wird. In
einigen Ausführungsformen
wird im Schritt des Aufbringens des Beschichtungsmaterials aus der
Schalldüse
der Düse
Luft im Bereich von 0,5 bis 5 psi und insbesondere im Bereich von
2 bis 3 psi zugeführt.
Die Beschichtungslösung
wird der Düse
im Bereich von 0,1 bis 0,4 ml/min zugeführt, und die Leistung der Schallspitze
kann im Bereich von 0,1 bis 2 Watt liegen. Obwohl der Abstand von
der Spitze der Düse zum
proximalsten Abschnitt des Artikels variabel sein kann, beträgt ein bevorzugter
Bereich 1 bis 10 mm und stärker
bevorzugt 2 bis 4 mm. Die Breite des aufgetragenen Beschichtungsmaterials
kann variabel sein, wenngleich typische Breiten im Bereich von 0,75
mm bis 10 mm auf der Oberfläche
des Artikels liegen. Jede Verbindung, die ein homogenes Beschichtungsmaterial
bilden kann, kann verwendet werden. Ein breiter Bereich von Verbindungen
und Lösungsmitteln
kann auf den Artikel gesprüht
werden, u. a. Verbindungen und Mittel, die die Funktion des Artikels
verbessern können,
z. B. die Funktion eines implantierbaren medizinischen Artikels
in vivo. Diese Verbesserungen können
sich z. B. in erhöhter Biokompatibilität oder Gleitfähigkeit
des beschichteten Artikels manifestieren. Zu solchen Verbindungen oder
Mitteln können
biologische Wirkstoffe, z. B. Pharmazeutika, oder andere Verbindungen
wie Polymere gehören,
z. B. hydrophile oder hydrophobe Polymere. Normalerweise lassen
sich diese Verbindungen oder Mittel in einem Lösungsmittel suspendieren oder
lösen und
dann über
die Sprühdüse auf dem
Artikel abscheiden. Vielfältige
Lösungsmittel
können zum
Einsatz kommen, die von polaren zu unpolaren Lösungsmitteln reichen. Zu gebräuchlichen
Lösungsmitteln
gehören
u. a. Wasser, THF, Toluol und Alkohole. Die Verbindung oder Verbindungen
können
in jeder Konzentration vorhanden sein, die zur Erzeugung eines Sprühnebels
aus der Düse
ausreicht.
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Das
Beschichtungsmaterial kann synthetische oder natürliche Polymere aufweisen.
Zu nützlichen
synthetischen Polymeren zählen
u. a. Polyacrylamid, Polymethacrylamid, Polyvinylpyrrolidon, Polyacrylsäure, Polyethylenglycol,
Polyvinylalkohol und Poly(HEMA), deren Copolymere oder deren Kombinationen.
Zu nützlichen
natürlichen
Polymeren zählen
u. a. Polysaccharide, z. B. Polydextrans, Glycosaminoglycans, z.
B. Hyaluronsäure,
und Polypeptide oder lösliche
Proteine, z. B. Albumin und Avidin, sowie deren Kombinationen. Verwendet
werden können
auch Kombinationen aus natürlichen
und synthetischen Polymeren. Die beschriebenen synthetischen und
natürlichen
Polymere und Copolymere können auch
mit einer reaktiven Gruppe derivatisiert sein, z. B. einer thermisch
reaktiven Gruppe oder einer photoreaktiven Gruppe.
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Photoaktivierbare
Arylketone sind bevorzugt, z. B. Acetophenon, Benzophenon, Anthrachinon,
Anthron und anthronartige heterocyclische Verbindungen (d. h. heterocyclische
Analoga von Anthron wie jene mit N, O oder S in der 10er Position),
oder deren substituierte (z. B. ringsubstituierte) Derivate. Zu
Beispielen für
bevorzugte Arylketone zählen
heterocyclische Derivate von Anthron, u. a. Acridon, Xanthon und Thioxanthon,
und deren ringsubstituierte Derivate. Besonders bevorzugt sind Thioxanthon
und seine Derivate mit Anregungsenergien über etwa 360 nm.
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Das
Beschichtungsmaterial kann auch einen oder mehrere biologische Wirkstoffe
enthalten. Eine Menge von biologischem Wirkstoff kann auf den Artikel
aufgetragen sein, um eine therapeutisch wirksame Menge des Stoffs
für einen
Patienten vorzusehen, der den beschichteten Artikel erhält. Zu besonders
nützlichen
Stoffen gehören
jene, die kardiovaskuläre
Funktionen beeinflussen oder die verwendet werden können, mit
dem Herz-Kreislauf-System zusammenhängende Störungen zu behandeln. Beispielsweise
zählen
zu nützlichen
Stoffen Antikoagulanzien wie Heparin und Warfarin; thrombolytische Verbindungen
wie Streptokinase-Urokinase und Gewebeplasminogenaktivatoren; sowie
antithrombozytische Medikamente wie Aspirin-Dipyridamol, Clopidogrel,
Fradafiban und Lefradafiban.
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Zu
anderen biologisch nützlichen
Verbindungen, die im Beschichtungsmaterial vorhanden sein können, zählen u.
a. Hormone, Betablocker, Mittel gegen Angina pectoris, kardioinotrope
Mittel, Corticosteroide, Analgetika, Antiphlogistika, Antiarrhythmika,
Immunsuppresiva, antibakterielle Mittel, Antihypertonika, Antimalariamittel,
Antineoplastika, Antiprotozoenmittel, Thyreostatika, Sedativa, Hypnotika
und Neuroleptika, Diuretika, Antiparkinsonmittel, gastrointestinale
Mittel, antivirale Mittel, Antidiabetika, Antiepileptika, Antimykotika,
Histamin-(H-)Rezeptorantagonisten, lipidregulierende Mittel, Muskelrelaxanzien,
Ernährungsmittel
wie Vitamine und Mineralstoffe, Stimulanzien, Nukleinsäuren, Polypeptide
und Vakzine.
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Der
Schritt des Aufbringens eines Beschichtungsmaterials auf dem Artikel
kann bei jeder Temperatur durchgeführt werden, die zum Erzeugen
eines Sprühnebels
in Übereinstimmung
mit den verwendeten Verbindungen und Lösungsmitteln geeignet ist. Die
Beschichtungstemperatur kann auch eingestellt wer den, um z. B. das
Trocknen des Beschichtungsmaterials auf dem Artikel zu fördern oder
zu verhindern. In einigen Ausführungsformen
erfolgt das Beschichten des Artikels in einer regulierten Atmosphäre, z. B.
in einer Atmosphäre
mit einem reduzierten Wasserdampfgehalt (d. h. reduzierter Luftfeuchtigkeit).
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Während die
Beschichtung aus der Düse
auf den rollbaren Artikel aufgebracht wird, kann die Sprühdüse gleichzeitig
in Parallelrichtung zur Achse der Rollen (d. h. in Richtung 10 oder 10') bewegt werden,
was für
eine Sprühbeschichtung
für Artikel
sorgt, die auf dem Rollenpaar angeordnet sind. Die Sprühdüse 5 kann
an einem Arm 12 angebracht sein, der in einer Richtung
entlang der Achse des Rollenpaars 4 (d. h. in Richtung 10 oder 10') auf der Bahn 7 beweglich
ist. Die Bewegung der Sprühdüse 5 entlang der
Achse bei gleichzeitigem Auftrag einer Beschichtung auf den Artikel
führt zu
einem "Streifen" aus Beschichtungsmaterial
auf den Artikeln. Streifen aus Beschichtungsmaterial können auf
mehrere Artikel aufgetragen werden, die über die Länge des Rollenpaars 4 positioniert
sind. Erfindungsgemäß durchläuft mindestens
der Großteil
des Beschichtungsmaterials, das nicht auf dem Artikel abgeschieden
wird, den Spalt 70 zwischen der ersten und zweiten Rolle. Daher
sammeln die Rollen keine erhebliche Menge von Beschichtungsmaterial
im Verlauf des Sprühauftrags
an.
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Danach
können
die Artikel auf dem Rollenpaar gedreht werden, z. B. mit Hilfe einer
Fortschaltfunktion, um einen unbeschichteten Abschnitt des Artikels
zum Auftragen von versprühtem
Beschichtungsmaterial fluchtgenau zu positionieren. In einer Ausführungsform
wird der Artikel durch Fortschalten der Rollen gedreht, was im Uhrzeigersinn
oder gegen den Uhrzeigersinn erfolgen kann. In einer bevorzugten
Ausführungsform
werden die Artikel zwischen Auftragsvorgängen des. Beschichtungsmaterials
zufällig
fortgeschaltet. Beispielsweise kann das zufällige Fortschalten sowohl im
Uhrzeigersinn als auch gegen den Uhrzeigersinn erfolgen. Im Verlauf
eines Beschichtungsverfahrens können
die Artikel mehrfach fortgeschaltet werden, z. B. zwischen zehn
und 200 mal. Nach Drehung der Artikel durch die Fortschaltfunktion
kann dann ein weiterer Schritt des Aufbringens des Beschichtungsmaterials
durchgeführt werden.
Die Schritte des Auftragens eines Beschichtungsmaterials und Drehens
des Artikels können
wiederholt werden, bis der Artikel ausreichend beschichtet ist,
z. B. bis der Artikel mit einer bestimmten Menge an Beschichtungsmaterial
beschichtet ist.
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Der
Betrieb der gesamten Beschichtungsvorrichtung kann automatisch gesteuert
werden, oder Abschnitte der Beschichtungsvorrichtung können manuell
gesteuert werden. Zum Beispiel kann die Beschichtungsvorrichtung
eine computerisierte Zentraleinheit aufweisen, die so programmiert
werden kann, daß sie
ein gesamtes Beschichtungsverfahren durchführt. Die computerisierte Zentraleinheit kann
Funktionsaspekte der Beschichtungsvorrichtung steuern, z. B. die
Abgabegeschwindigkeit der Beschichtungslösung; die Energie und den Luftdruck,
die zur Schallsprühdüse geführt werden;
die Bewegung, Bewegungsgeschwindigkeit und Positionierung der Sprühdüse (angetrieben
durch die Bahnmotoren und Bahnantriebe); die Ausrichtung des Bodens
auf dem Gehäuse;
und die Drehung der Rollen durch den Rollenantriebsmechanismus.
Verständlich ist,
daß Beschichtungsparameter
aufgestellt und in die computerisierte Zentraleinheit einprogrammiert werden
können,
durch die eine spezielle Beschichtungsmaterialmenge während eines
Beschichtungsablaufs auf einem Artikel abgeschieden werden kann.
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Gemäß dem Verfahren
der Erfindung können
die Schritte des Beschichtens und Drehens des Artikels ermöglichen,
das Beschichtungsverfahren durchzuführen, bevor das Beschichtungsmaterial
auf dem Artikel trocknet. Normalerweise wird unter Umgebungsbedingungen
der Großteil
der Trocknung erst 30 Minuten nach Beschichten und typischer erst eine
Stunde nach Beschichten erreicht. Nach diesen Zeiten kann es immer
noch zum Trocknen kommen, z. B. bis 24 Stunden nach Auftragen des
Beschichtungsmaterials. Traditionelle Verfahren erfordern, daß der beschichtete
Artikel mindestens 30 Minuten trocknet, bevor er gehandhabt wird.
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Gemäß den Vorrichtungen
und Verfahren der Erfindung wur de jedoch festgestellt, daß der Artikel
gedreht werden kann, wobei der beschichtete Abschnitt des Artikels
in Kontakt mit den Rollen plaziert wird, bevor es zu erheblichem
Trocknen des aufgebrachten Beschichtungsmaterials kommt. Beispielsweise
kann der Artikel beschichtet und innerhalb von Sekunden gedreht
werden, wobei der beschichtete Abschnitt des Artikels in Kontakt
mit den Rollen plaziert wird, ohne die Unversehrtheit oder Güte des beschichteten
Abschnitts zu schmälern.
Im hier beschriebenen Beschichtungsverfahren wird der Artikel normalerweise
etwa 5 bis 15 Sekunden nach Auftragen einer Beschichtung auf einen
Abschnitt des Artikels gedreht. Allerdings sind längere oder kürzere Zeiten
zwischen dem Beschichten des Artikels und dem Drehen des Artikels
erwogen, da es nicht notwendig ist, daß das Beschichtungsmaterial vor
dem Drehen trocknet. Optional läßt man das
Beschichtungsmaterial trocknen, bevor es die erste oder zweite Rolle
kontaktiert. Das Verfahren zum Beschichten, Drehen und Wiederholen
der Beschichtungsschritte senkt dramatisch die Bearbeitungszeit, die
normalerweise mit der Sprühbeschichtung
eines solchen Artikels wie eines kleinen medizinischen rollbaren
Artikels zusammenhängt.
Außerdem
ist es unnötig,
die Artikel während
des Beschichtungsverfahrens zu fixieren (d. h. durch einen Spannmechanismus
zu halten). Durch Vermeiden der Fixierung reduziert man die Möglichkeit
von Fehlern in der auf den Artikel aufgetragene Beschichtung. Das
hier beschriebene Beschichtungsverfahren erzeugt Beschichtungen,
die einen kleinen Grad (unter 5 %) von Variabilität in der
aufgetragenen Beschich tungsmenge von einem beschichteten Artikel
zu einem weiteren beschichteten Artikel demonstrieren.
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Nach
den Schritten des Aufbringens eines Beschichtungsmaterials auf dem
Artikel und des Drehens des Artikels können die beschichteten Artikel von
den Rollenpaaren entfernt und getrocknet werden oder können auf
den Rollenpaaren trocknen gelassen werden. Alternativ können die
rollbaren Artikel auf den Rollen trocknen gelassen werden.
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Verständlich ist,
daß Änderungen
und Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang
und Grundgedanken der Erfindung gemäß den nachfolgenden Ansprüchen abzuweichen.
Nachstehend wird die Erfindung anhand der folgenden nicht einschränkenden
Beispiele veranschaulicht.
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BEISPIELE
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Beispiel 1
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Beschichtungsvorrichtung
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Eine
automatisierte Beschichtungsvorrichtung mit einer an einem Roboterarm
angebrachten Ultraschall-Sprühdüse (Sono
Tek; Milton, NY) kam zum Beschichten von Edelstahlstents zum Einsatz. Eine
Beschichtungslösung
wurde der Sprühdüse mit Hilfe
einer Spritzenpumpe (kdScientific Inc., New Hope, PA) zugeführt. Stents
wurden in der Rille auf Rollenpaaren über dem Spalt zwischen jeder
Rolle des Paars plaziert. Insgesamt sechs Rollenpaare waren an einem
Boden angebracht und wurden in eine Beschichtungszone geführt. Die
Sprühdüse verfährt über jede
Rolle und gibt Beschichtungslösung
in einem schmalen Band auf die Stents ab. Erreicht die Sprühdüse das Ende
von Rolle Nr. 6, schalten die Rollen Nr. 1 bis 3 fort und drehen
die Stents. Erreicht die Sprühdüse das Ende
von Rolle Nr. 3, schalten die Rollen Nr. 4 bis 6 fort. Die Kapazität der Beschichtungsvorrichtung
beträgt
etwa 50 Stents, wobei jeder Stent 18 mm lang ist.
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Beispiel 2
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Auftragen eines Grundierungsmaterials
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Die
in Beispiel 1 beschriebene Beschichtungsvorrichtung wurde zum Bilden
einer Grundierung auf Stents mit einer Größe von 18 mm Länge und
1,5 mm Durchmesser verwendet. Auf der Grundlage der Oberfläche der
Stents wurde ein Grundierungsgewichtsbereich so ausgewählt, daß er im
Bereich von 600 bis 660 μg
je Stent lag. Vor dem Beschichtungsverfahren wurden die Stents einzeln
gewogen. Stents wurden auf den Rollenpaaren plaziert, und ein Grundierungsmaterial
wurde auf den Stents aufgebracht.
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Eine
Beschichtungslösung
wurde hergestellt, die folgendes enthielt: pBMA (Poly(butylmethacrylat))
mit einer Konzentration von 1,67 g/l, pEVA (Poly(ethylen-co-vinylacetat))
mit einer Konzentration von 1,67 g/l und ein immunsuppressives Antibiotikum
mit einer Konzentration von 1,67 g/l, gelöst in Tetrahydrofuran. Die
Lösungsabgabegeschwindigkeit aus
der Düse
betrug 0,15 ml/min; der Düsenluftdruck wurde
auf 2,5 psi gehalten; und die Sonikatorleistung war auf 0,6 Watt
eingestellt. Der Abstand von der Düsenspitze zur Oberfläche des
Stents wurde so eingestellt, daß er
im Bereich von 2 bis 3 mm lag, und die Düsenverfahrgeschwindigkeit entlang
der Rollenachse betrug 18 cm/s.
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Die
Bewegung der Rollen während
der Fortschaltfunktion wurde randomisiert und auf ein Umfang-Zyklus-Muster
von 3,7:1 eingestellt. Im wesentlichen wurde nach Aufsprühen eines
Beschichtungsmaterialstreifens auf einen Abschnitt des Stents der Stent
so zufällig
fortgeschaltet, daß ein
weiterer Abschnitt des Stents zum Auftragen eines weiteren Beschichtungsmaterialstreifens
fluchtgenau positioniert war. Etwa 15 Sekunden vergingen zwischen
Auftragsvorgängen
der Beschichtungslösung.
Die annähernde
Breite der aufgetragenen Beschichtung je Streifen betrug 1 mm Breite.
Durchgeführt
wurden 135 Fortschaltungs- und Beschichtungszyklen auf den Stents.
Danach wurden die Stents mindestens 30 Minuten unter Umgebungsbedingungen
nach Auftragen der Endbeschichtung getrocknet.
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Nach
Trocknen der Beschichtung auf den Stents wurde jeder Stent gewogen,
um die Menge des aufgetragenen Grundierungsmaterials zu bestimmen. 17 zeigt
die Ergebnisse des Beschichtungsverfahrens. Aus 17 geht
hervor, daß das mittlere
aufgetragene Grundierungsgewicht 635 μg ± 19 μg betrug und daß 92,0 %
der Stents in den Sollbereich von 600 bis 660 μg je Stent aufgetragenes Beschichtungsmaterial
fielen.
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Da
das Ausgangsgewicht von Stent zu Stent variiert, wurde die Genauigkeit
der aufgetragenen Beschichtungsmenge auch für jeden Stent auf der Grundlage
seines Ausgangsgewichts bestimmt. 18 veranschaulicht
die Ergebnisse und zeigt, daß Variationen
der aufgetragenen Beschichtungsmenge gemäß 17 primär Folge
der Variationen des Ausgangsgewichts des Stents und nicht von Variationen
im Beschichtungsverfahren waren. Aus 18 wird
deutlich, daß mit
zunehmendem Anfangsstentgewicht (was mit einer Zunahme der beschichtungsfähigen Oberfläche auf
dem Stent korreliert) die auf jeden Stent aufgetragene Beschichtungsmenge
stieg. Gemäß diesem
Diagramm repräsentieren
Punkte entlang der Linie die Sollbeschichtungsgewichte auf der Grundlage
des ursprünglichen Anfangsgewichts
des Stents. Aus den Daten geht hervor, daß im Mittel das Istgewicht
der aufgetragenen Beschichtung höchstens
0,31 % vom Sollgewicht abwich, legt man das Anfangsgewicht einzelner Stents
zugrunde.
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Bewertet
wurde die Verbesserung der Beschichtungsgenauigkeit durch Vergleichen
der Ergebnisse anhand der Beschichtungsvorrichtung der Erfindung,
die 18 näher
zeigt, mit Beschichtungsergebnissen, die man mit einer traditionellen manuellen
Beschichtungsvorrichtung erhält. 19 veranschaulicht
das Anfangsstentgewicht und die auf jeden Stent aufgebrachte Beschichtungsmenge
gemäß seinem
Anfangsgewicht. Aus den Daten wird deutlich, daß mit einer traditionellen
ma nuellen Beschichtungsvorrichtung das Istgewicht der aufgetragenen
Beschichtung im Mittel etwa 1,55 % vom Sollgewicht auf der Grundlage
des Ausgangsgewichts einzelner Stents abwich.
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Diese
Daten veranschaulichen, daß der
Gebrauch der Beschichtungsvorrichtung der Erfindung zu einer etwa
5-fachen Verbesserung der Beschichtungsgenauigkeit im Vergleich
zu traditionellen Beschichtungsvorrichtungen führt.
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Andere
Produktionslose von 18 mm mal 1,5 mm großen Stents wurden mit einem
Grundierungsmaterial unter Verwendung der zuvor beschriebenen Parameter
beschichtet. Aus diesen Produktionslosen lagen 86,5 bis 95,4 % der
Stents im Sollbereich von 600 bis 660 μg Beschichtungsmaterialauftrag
je Stent, wobei das mittlere Grundierungsgewicht 628 bis 630 μg mit Standardabweichungen
im Bereich von 20 bis 29 μg
betrug. Diese Daten verweisen darauf, daß die Beschichtungsgenauigkeit
der Erfindung mit verschiedenen beschichtungsfähigen Artikeln reproduzierbar
ist.
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Die
beschichteten Stents wurden mikroskopisch untersucht, wobei festgestellt
wurde, daß sie ein
durchgängig
besseres Aussehen als traditionell beschichtete Stents hatten.
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Die
Arbeitszeit für
das zuvor beschriebene Beschichtungsverfahren für 50 Stents wurde berechnet
und mit traditionellen manuellen Beschichtungsverfahren verglichen.
Die zum Abschluß dieses
Beschichtungsverfahrens erforderliche Zeit war gegenüber den
traditionellen manuellen Beschichtungsverfahren um etwa 80 % verkürzt.