WO2001062176A1 - Mischkapsel - Google Patents

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WO2001062176A1
WO2001062176A1 PCT/EP2001/001647 EP0101647W WO0162176A1 WO 2001062176 A1 WO2001062176 A1 WO 2001062176A1 EP 0101647 W EP0101647 W EP 0101647W WO 0162176 A1 WO0162176 A1 WO 0162176A1
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WO
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mixing
piston
capsule
mixing capsule
separating device
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PCT/EP2001/001647
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Mathias Martin
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3M Espe Ag
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D81/00—Containers, packaging elements, or packages, for contents presenting particular transport or storage problems, or adapted to be used for non-packaging purposes after removal of contents
    • B65D81/32—Containers, packaging elements, or packages, for contents presenting particular transport or storage problems, or adapted to be used for non-packaging purposes after removal of contents for packaging two or more different materials which must be maintained separate prior to use in admixture
    • B65D81/3255—Containers provided with a piston or a movable bottom, and permitting admixture within the container
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C5/00—Filling or capping teeth
    • A61C5/60—Devices specially adapted for pressing or mixing capping or filling materials, e.g. amalgam presses
    • A61C5/66—Capsules for filling material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C17/00—Hand tools or apparatus using hand held tools, for applying liquids or other fluent materials to, for spreading applied liquids or other fluent materials on, or for partially removing applied liquids or other fluent materials from, surfaces
    • B05C17/005—Hand tools or apparatus using hand held tools, for applying liquids or other fluent materials to, for spreading applied liquids or other fluent materials on, or for partially removing applied liquids or other fluent materials from, surfaces for discharging material from a reservoir or container located in or on the hand tool through an outlet orifice by pressure without using surface contacting members like pads or brushes
    • B05C17/00553—Hand tools or apparatus using hand held tools, for applying liquids or other fluent materials to, for spreading applied liquids or other fluent materials on, or for partially removing applied liquids or other fluent materials from, surfaces for discharging material from a reservoir or container located in or on the hand tool through an outlet orifice by pressure without using surface contacting members like pads or brushes with means allowing the stock of material to consist of at least two different components
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C17/00—Hand tools or apparatus using hand held tools, for applying liquids or other fluent materials to, for spreading applied liquids or other fluent materials on, or for partially removing applied liquids or other fluent materials from, surfaces
    • B05C17/005—Hand tools or apparatus using hand held tools, for applying liquids or other fluent materials to, for spreading applied liquids or other fluent materials on, or for partially removing applied liquids or other fluent materials from, surfaces for discharging material from a reservoir or container located in or on the hand tool through an outlet orifice by pressure without using surface contacting members like pads or brushes
    • B05C17/00576—Hand tools or apparatus using hand held tools, for applying liquids or other fluent materials to, for spreading applied liquids or other fluent materials on, or for partially removing applied liquids or other fluent materials from, surfaces for discharging material from a reservoir or container located in or on the hand tool through an outlet orifice by pressure without using surface contacting members like pads or brushes characterised by the construction of a piston as pressure exerting means, or of the co-operating container
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
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    • A61C2201/002—Material properties using colour effect, e.g. for identification purposes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S366/00—Agitating
    • Y10S366/602—Amalgam mixer, e.g. dental filling

Definitions

  • the present invention relates to a mixing capsule and a device containing a mixing capsule, in particular a mixing device and / or an application device, and a method for using the mixing capsule, in particular for producing a dental material which preferably contains several components.
  • Mixing capsules which are filled by the manufacturer with the components in separate chambers, are used to produce mixtures from two or more components. The components are connected by the user, for example by destroying a wall separating the chamber, and mixed with one another.
  • mixing capsules are known for the production of dental materials, which are often mixed from a powdery and a liquid component, the mixing process usually taking place in a shaker.
  • a mixing capsule is known from DE 36 35 574 A, which is intended for the production of jointing and sealing compounds.
  • a secondary chamber present in the dispensing piston is delimited by a film on the side facing the main chamber of the capsule and on the opposite side by an auxiliary piston which is displaceably arranged in the dispensing piston.
  • a mixing body is accommodated in the secondary chamber, which first serves to destroy the film by manual displacement of the auxiliary piston and then supports the mixing process.
  • a gas cushion is provided in the mixing chamber to enable the volume reduction required to move the inner piston together with the ball.
  • the mixing ball is initially in the main chamber.
  • it is in the piston existing side chamber opposite the main chamber closed by a lid and on the back by a bellows.
  • the lid is pushed away from the piston by manual pressure on the bellows so that the two chambers for activating the capsule are connected.
  • a separate manual step is required to activate the capsule.
  • a gas cushion is also required to enable the volume reduction required to loosen the lid.
  • a first component is contained in a mixing chamber and a second, liquid component is contained in a film bag which is arranged in a secondary chamber separated from the mixing chamber by a displaceable wall element.
  • a cylindrical mixing body present in the mixing chamber serves to move the wall element at the beginning of the mixing process and thereby compress the film bag, so that it bursts open and releases the liquid component through a liquid passage in the wall element.
  • a difficulty with this device is to design the wall element, the foil bag and the capsule itself and to dimension them with such small tolerances that the wall element is held in its initial position in the storage and transport state of the capsule, but under the influence of the mixing body is moved so far and with such force that the foil bag bursts open. It should be borne in mind that emptying the plastic bag often only partially leads to undesired changes in the mixing ratio and thus to deterioration in the properties of the finished mixture. Another disadvantage is that this arrangement is only suitable for mixing, but not also for applying the paste.
  • a comparable mixing capsule is described in patent application WO 00/30953.
  • a disadvantage of this mixing capsule is that when the capsule is activated by the ball, a not inconsiderable noise development can occur.
  • the action of force caused by the mixing body can lead to the separation of the separating film, which can lead to undesired contamination of the material to be mixed.
  • a primary object of the present invention can be seen in providing an improved mixing capsule which avoids the aforementioned problems without impairing the desired mixing result.
  • the object of the present invention can be seen in providing a device which allows multicomponent materials to be mixed and applied in a simple manner.
  • the mixing capsule according to the invention has i.a. the following advantages:
  • the movable body present in the mixing capsule serves on the one hand to activate the capsule while destroying the separating device, and on the other hand it supports the mixing process.
  • the fact that the body can change its outer shape during mixing means that the noise level decreases continuously during the mixing process.
  • the spreading of the mixed mass is not impaired by the mixing body, which has proven to be an advantage in particular when spreading highly viscous material.
  • the risk is also reduced that the separating device is separated from the piston during the mixing process and the separated parts contaminate the mass to be mixed or impair the application process.
  • Changing the outer shape in the sense of the invention means plastic deformation, surface enlargement, destruction of the outer shape, pulverization of the material of the body, incorporation and / or incorporation of the material which the body comprises or of which the body consists essentially into the mixing substance. Since the body is in the main chamber in the initial state, the activation preferably takes place automatically at the beginning of the mixing process, in contrast to the activations to be carried out manually, which are known from the prior art.
  • the secondary chamber is separated from the main chamber by the separating device which can be penetrated by the body, it forms part of the mixing chamber itself during the subsequent mixing process. This ensures that the second component contained in the secondary chamber is completely incorporated into the resulting mixture.
  • the small number and simple design of the components of the mixing capsule are also advantageous.
  • the movable body is preferably spherical.
  • the diameter of the ball is preferably in the range from 4 to 10 mm, particularly preferably in Range from 5 to 8 mm.
  • any other design of the body is also conceivable, for example a design in the form of an ellipsoid of revolution or a design with corners and edges, possibly in the form of a cube. Such a design can possibly destroy the separating layer more easily and possibly allows a smaller mass and / or size of the body.
  • Usable spherical materials have a density in the range from 1.5 to 9.0 g / cm 3 , preferably in the range from 2.0 to 6.0 g / cm 3 .
  • the mass of the body is usually in the range from 0.1 to 2.0 g, preferably in the range from 0.2 to 1.0 g.
  • Materials which do not negatively influence the properties of the mixed mass are particularly suitable for the body in the mixing capsule.
  • Such materials are preferably inorganic in nature, possibly ceramic in nature and include, for example, glass, silicon oxide, aluminum oxide or zirconium oxide.
  • Contamination of the mixed mass by material from which the body is made can also be avoided by the body being made of the same material, possibly including this, which may be the first component in powder and / or granule form in the main chamber of the capsule located.
  • the body is preferably produced from the material of the first component via a pressing process.
  • this embodiment enables the size of the mixing capsule to be reduced, since during the mixing process the dissolving body becomes part of the material to be mixed and thus does not restrict the volume required for the mixing process.
  • the shape of the secondary chamber may have the shape of a hemisphere with a slightly larger radius than the body.
  • any other design is also conceivable, for example a cylindrical shape.
  • the total volume of the mixing capsule available for mixing is usually in the range from 0.5 to 5 ml, in particular 1 to 3 ml.
  • the volume of the secondary chamber is preferably less than the volume of the main chamber.
  • the volume of the secondary chamber is usually 0.05 to 0.5 ml, preferably 0.1 to 0.3 ml.
  • the mixing capsule according to the invention also does not necessarily require the presence of channel-shaped depressions, which can be incorporated, for example, in the secondary chamber in the form of grooves and / or in the end wall of the main chamber in the form of channels, in order to ensure that particularly viscous substances are dispensed from the mixing capsule ,
  • the separating device has at least one predetermined breaking point which, regardless of the nature of the edge region of the piston at the transition to the secondary chamber, contributes to a targeted and safe opening of the secondary chamber.
  • the pre-damage to the separating device or the preparation of a predetermined breaking point can take place, for example, by radiation, such as laser radiation, mechanically by scratching or cutting with a knife, or thermally by melting or scratching with a heatable knife.
  • the preparation is preferably carried out only on the plastic part of the separating device, if any, i.e. on the one or both
  • the shape of the preparation is arbitrary, but is preferably carried out in a form which avoids tearing off the separating device or parts thereof after or when the separating device breaks through the body. Preparing the separating device in the form of two or more lines crossing each other in the axis of symmetry of the capsule has proven to be advantageous.
  • a star-shaped preparation with branching branches can also be used. Such a preparation simplifies the mixing process, since wedge-shaped film parts of the separating device have a shorter chord length in the area of the wall of the secondary chamber, as a result of which the film components can be folded over more easily during mixing.
  • a preparation is also favorable in which a film part has the outlines of a bowling cone, the cone head being circular and the center of which is located on the longitudinal axis of the cartridge. This preparation also facilitates the largely complete opening of the separating device and thus access to the secondary chamber.
  • the separating layer only bursts at a defined point. This prevents the separating layer or parts thereof from getting into the mixture and hindering the application process.
  • Another advantage of a predetermined breaking point generated in this way is that relatively thick foils, even multilayer foils in the range from 50 to 80 ⁇ m, preferably 60 to 70 ⁇ m, can be pierced with little force (smaller mass of the body).
  • the separating device preferably adheres to an annular surface of the piston delimiting the secondary chamber.
  • the transition between the annular surface and the inner wall of the secondary chamber may have a sharp-edged area.
  • This sharp-edged region preferably runs over part of the circumference, preferably essentially from 60 ° to 120 °, particularly preferably from 70 ° to
  • the transition between the ring surface and the inner wall of the secondary chamber is preferably rounded in the rest of the area. This embodiment prevents the film from being torn off completely.
  • the separating device is preferably in the form of a single-layer or multilayer film, particularly preferably in the form of a composite film or also sealing film.
  • the film preferably comprises at least one metal layer, such as an aluminum layer and / or gold layer, and at least one, optionally two, three or more plastic layers.
  • a three-layer film, comprising a plastic outer layer, at least one barrier layer, preferably made of plastic, and a sealing layer has proven to be favorable, the sealing layer also being a plastic film or sealing wax.
  • the separating device can have metallized or other plastic barrier layers, plasma-polymerized layers, such as hydrocarbon-containing layers, or ceramic barrier layers, such as SiO x layers.
  • the separating device is attached to the annular end face of the piston, for example by heat sealing, gluing, ultrasonic welding or high-frequency welding.
  • Suitable outer layers are, for example, layers comprising PET, PP, PE, PTFE, PVC and / or PA, as a barrier layer, layers comprising Al, SiO x , PVDC and / or EVOH, as a sealing layer, layers comprising HDPE, LDPE and / or PP.
  • layers comprising PET, PP, PE, PTFE, PVC and / or PA as a barrier layer
  • layers comprising Al, SiO x , PVDC and / or EVOH as a sealing layer
  • layers comprising HDPE, LDPE and / or PP layers comprising HDPE, LDPE and / or PP.
  • the layer thicknesses of the individual foils are in the range from 5 to 60 ⁇ m, preferably from 8 to 50 ⁇ m.
  • the separating device can also be designed to accommodate a third component, for example in the form of a foil cushion.
  • Advantageous materials for the piston of the mixing capsule include metals such as anodized aluminum, titanium and iron-containing materials such as sheet steel and plastics.
  • metals such as anodized aluminum, titanium and iron-containing materials such as sheet steel and plastics.
  • a piston may have metallized or other materials that have a barrier effect, vapor-coated or coated plastics. Examples of possible plastics are: PE, PP, PET, PTFE, PVC, polyamides.
  • Combinations of the aforementioned materials such as a metal insert, preferably made of aluminum or steel, are also conceivable, which is surrounded on the outside and inside by the plastic. Parts of this type can be produced by injection molding. Production by thermoforming and / or deep drawing of, for example, aluminum composite films or plastic-coated steel sheet is also conceivable.
  • the piston can also be manufactured in a 2-component injection molding process.
  • an inlay is first manufactured, which is then extrusion-coated with PE, for example.
  • the mixed mass is usually discharged from the mixing capsule using a suitable applicator.
  • a suitable applicator usually has a plunger which moves the piston of the mixing capsule in the direction of the dispensing opening via lever action.
  • dead spaces must be avoided.
  • Such dead spaces can be a problem, particularly in the case of highly viscous masses, and have a disadvantageous effect if the total volume of the mixed mass is small compared to the volume of the dead space. If the dead space is to be kept as small as possible, it is advantageous if no additional depressions, for example in the form of a channel, are embedded in the piston and / or the end wall of the main chamber.
  • the piston is preferably designed in such a way that it can be deformed, in particular plastically deformed, when it is deployed.
  • the deformation is preferably carried out in such a way that the piston adapts to the design which the mixing capsule has at the end at which the dispensing spout is located.
  • the piston which has at least one secondary chamber, consists of a deformable material or comprises one.
  • a design in such a geometrical shape is also helpful, which facilitates the deformation.
  • a design of the piston in the form of a hollow piston open on two sides with a first and a second indentation has proven to be favorable, the first indentation forming the secondary chamber together with the separating device.
  • Such a shape can be achieved, for example, by pressing in the bottom surface of a cup made of a deformable material.
  • the pressing is preferably carried out by means of a stamp, in particular a hemispherical stamp.
  • the piston preferably has one or more sealing lips.
  • An additional sealing effect can be achieved by a design which, during the application process, allows the collapsing piston to be spread apart and pressed against the capsule wall. If necessary, the escape of volatile substances, which are in particular in the secondary chamber of the mixing capsule, can be prevented by sealing a sealing film onto the bottom opening of the mixing capsule, into which the piston is inserted.
  • deformable piston and mixing body the outer shape of which is destroyed during the mixing process or which is incorporated into the mass to be mixed during the mixing process, is particularly advantageous if an almost complete spreading of the mixed mass is to be ensured.
  • a molding can be in the form of a thickening of the piston crown or as a spacer, preferably cylindrical. Since an application device is required to dispense the mixture, which has a displaceable piston rod or a stamp with a defined length that is standardized in trade, it may be necessary to extend the axial length of the stamp over the To extend the molding. In this way it can be ensured that - the deformable piston can be moved into the area of the dispensing spout. It is also advantageous that the risk that the piston rod or the plunger of the application device is jammed when the piston of the mixing capsule is deformed is reduced.
  • the components in the main chamber, the secondary chamber and / or the components optionally contained in the separating device include both liquids and solids, preferably in powder form.
  • the solids comprise inert fillers, such as finely ground quartz, substances containing SiO x , glasses, reactive fillers of all kinds, the solids optionally being surface-modified.
  • the liquids include, in particular, matrix-forming, polymerizable substances, for example polyacids, comprising acrylic acid, methacrylic acid and maleic acid derivatives and copolymers thereof.
  • the mixing capsule is preferably suitable for storing, mixing and dispensing glass ionomer cements.
  • the dispensing spout on the mixing capsule preferably starts coaxially, but possibly also eccentrically, on the main chamber.
  • the dispensing spout is also preferably designed to be closable. Conceivable embodiments are described, for example, in EP 0 157 121 A, where the dispensing spout is pivotally mounted, so that, depending on the position of the dispensing spout, it is closed or opened. It is also conceivable to use a proboscis cap to close the spout.
  • the mixing capsule may have a coding. Suitable codes are, for example, color markings, for example in the form of colored rings, labels, prints or electronically readable codes (bar codes). It is also conceivable to apply several codes.
  • the coding can contain information about the mixing time, the material, the manufacturer and / or the expiry date.
  • the coding can also be done by coloring a mixing capsule component, preferably the spout. Coding the mixing capsule or the substances contained therein via a colored design of the dispensing spout is particularly advantageous if light-sensitive substances are to be stored in the mixing capsule. In order to protect them from incidence of light, it is often necessary to color the piston and / or the cartridge black. If differently colored substances are to be stored in the cartridge, these substances can no longer be identified by the color of the piston, which is now black in color, and / or the cartridge.
  • the invention also relates to a method for mixing and dispensing mixtures from mixing capsules, comprising the steps: a) providing a mixing capsule with at least two chambers in which components of the mixture are stored separately from one another by a separating device, comprising a cartridge, one in the Cartridge displaceably arranged piston, a dispensing spout and at least one freely movable body that can penetrate the separating device, b) inserting the mixing capsule into a mixing device with a capsule holder, c) accelerating the mixing capsule, preferably by rapid translatory and / or rotary movement, which means that the at least two chambers separated by a separating device are opened to form a mixing space, d) removing the mixing capsule from the mixing device, e) moving the piston using an application device with a piston rod, as a result of which the mixture produced in step c) is discharged g spout of the mixing capsule on a surface, in particular dental hard tissue or a tooth cavity, is introduced or introduced.
  • a conventional application device comprises a holder for inserting the mixing capsule and a displaceable piston rod which is dimensioned such that it can move the piston of the mixing capsule in the direction of the discharge opening.
  • Figure 1 shows a longitudinal section through a mixing capsule in the initial state.
  • Figure 2 shows the same capsule at the end of the application process.
  • Figures 3, 4 show possible preparations of the separating device in supervision.
  • the mixing capsule comprises a cylindrical cartridge 10, which is closed at its front end by an end wall 11 and at its rear end by a piston 12.
  • a curved spout 14 is formed coaxially to the cartridge axis 13 on the end wall 11.
  • the dispensing spout 14 is optionally designed to be closable, for example with a displacement plug.
  • the piston 12 is provided with a recess which is coaxial with the cartridge axis 13 and which is closed by a separating device 16 fastened to the annular front end face 15 of the piston 12.
  • the separating device 16 separates the secondary chamber 17 formed by the depression from the rest of the interior of the cartridge, which is referred to here as the main chamber 18.
  • the piston 12 has a further coaxial depression on the side opposite the secondary chamber, which is adapted to the shape of the secondary chamber.
  • the main chamber 18 optionally contains a first, for example powdery and / or granular, component and the secondary chamber 17 contains a second, for example liquid, component of the mixture to be produced.
  • the mixing capsule also contains a freely movable, optionally spherical body 19 which is in the initial and / or storage state of the capsule in the main chamber 18 and whose radius is preferably somewhat smaller than the radius of the depression forming the secondary chamber 17.
  • the body 19 and the secondary chamber 17 can also have other shapes that deviate from the spherical or hemispherical shape. Freely moving means that the body can basically be moved in all directions and is not impaired in its movement by any guide rails.
  • the transition between the depression forming the secondary chamber 17 and the preferably annular end face 15 of the piston 12 is preferably rounded, but may also be formed with sharp edges over an angular range. The sharpness can also be due to a serration be generated. The rounding prevents the separating device from tearing off at this end face inner edge region during the mixing process.
  • Separation device 16 are brought to rupture by being overstretched by the impact of the body 19 at the beginning of the mixing process, preferably at the predetermined breaking point.
  • the mixing capsule which is supplied by the manufacturer in the state shown in FIG. 1, is placed in a conventional capsule mixing device, in which it is set in vibration, for example, along the cartridge axis 13.
  • vibration for example, along the cartridge axis 13.
  • rotational movements are possible, possibly in combination with translatory movements.
  • the body 19 hits the separating device 16 and penetrates it. Main chamber 18 and secondary chamber 17 are thereby connected to form a common mixing space. The components are mixed together in this mixing chamber during the further mixing process. During the mixing process, the body 19 breaks and is embedded, preferably incorporated, into the mass to be mixed.
  • the piston 12 is moved forward in a commercially available application instrument with a plunger 20 until it reaches the position shown in FIG. 2, depending on the material properties of the piston, and preferably has no secondary chamber.
  • the deformation preferably takes place while reducing the volume of the secondary chamber only when the annular surface 15 of the piston 12 has come to rest against the end wall of the cartridge. This can be achieved, for example, in that the frictional force between the piston and the inner wall of the cartridge is less than the force that has to be used to deform the piston.
  • FIGS. 3 and 4 possible preparations of the separating device 16 are shown in a top view, which enable the mixing capsule to be activated simply and largely completely without components of the separating device being embedded in the mixed mass during mixing.
  • the preparation is preferably carried out by pre-damage to the film used for the separating device, for example by exposure to radiation.
  • the mixing capsule is usually used together with another device.
  • a device in the sense of the invention is to be understood on the one hand as a device that is used to activate the mixing capsule, preferably a device that can set the mixing capsule in translatory and / or rotary motion, and on the other hand, a device that is used to discharge the mixed capsule Mass from the mixing capsule facilitates, preferably a device comprising a plunger or a displaceable piston rod.

Abstract

Eine Mischkapsel, insbesondere zur Herstellung von Dentalwerkstoffen, weist eine Kartusche (10) auf, die an ihrem einen Ende durch einen Kolben (12) verschlossen ist. In dem Kolben (12) ist eine halbkugelförmige Vertiefung ausgebildet, die eine Nebenkammer bildet und gegenüber der Hauptkammer (18) der Kartusche (10) durch eine Trennvorrichtung (16) verschlossen ist. Ein im Ausgangszustand in der Hauptkammer (18) vorhandener Körper (20) dient ausser zur Unterstützung des Mischvorgangs dazu, am Beginn des Mischvorgangs die Trennvorrichtung (16) zu durchschlagen, so dass Hauptkammer (18) und Nebenkammer (17) einen zusammenhängenden Mischraum bilden. Der Körper löst sich vorzugsweise während des Mischvorgangs auf.

Description

Misch kapsei
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mischkapsel und ein eine Mischkapsel enthaltende Vorrichtung, insbesondere ein Mischgerät und/oder eine Applikationsvorrichtung sowie ein Verfahren zur Verwendung der Mischkapsel, insbesondere zur Herstellung eines vorzugsweise mehrere Komponenten enthaltenden Dentalwerkstoffs. Zur Herstellung von Gemischen aus zwei oder mehr Komponenten dienen Mischkapseln, die vom Hersteller mit den Komponenten in voneinander getrennten Kammern befüllt werden. Vom Anwender werden die Komponenten, etwa durch Zerstörung einer die Kammer trennenden Wand in Verbindung gebracht und miteinander gemischt. Im Dentalbereich sind Mischkapseln zur Herstellung von Dentalwerkstoffen bekannt, die häufig aus einer pulverförmigen und einer flüssigen Komponente gemischt werden, wobei der Mischvorgang üblicherweise in einem Schüttelgerät erfolgt. Die fertig gemischte Substanz wird dann durch eine an der Mischkapsel angeformte Ausbringtülle direkt auf die Arbeitsstelle, etwa in eine Zahnkavität, ausgebracht. Aus der DE 36 35 574 A ist eine Mischkapsel bekannt, die zur Herstellung von Verfugungs- und Abdichtmassen gedacht ist. Bei einem in diesem Dokument beschriebenen Ausführungsbeispiel ist eine in dem Ausbringkolben vorhandene Nebenkammer, auf der der Hauptkammer der Kapsel zugewandten Seite von einer Folie und auf der entgegengesetzten Seite von einem in dem Ausbringkolben verschiebbar angeordneten Hilfskolben begrenzt. Im Ausgangszustand der Mischkapsel ist in der Nebenkammer außer der zweiten Komponente ein Mischkörper untergebracht, der zunächst durch manuelle Verschiebung des Hilfskolbens zur Zerstörung der Folie dient und anschließend den Mischvorgang unterstützt. Um die zum Verschieben des inneren Kolbens samt Kugel erforderliche Volumenverkleinerung zu ermöglichen, ist in der Mischkammer ein Gaskissen vorgesehen.
Bei einer weiteren Ausführungsform der bekannten Mischkapsel befindet sich die Mischkugel zunächst in der Hauptkammer. In diesem Fall ist die in dem Kolben vorhandene Nebenkammer gegenüber der Hauptkammer durch einen Deckel und auf ihrer Rückseite durch einen Balg verschlossen. Durch manuellen Druck auf den Balg wird der Deckel vom Kolben weggedrückt, so dass die beiden Kammern zur Aktivierung der Kapsel in Verbindung gebracht werden. In beiden Fällen ist zur Aktivierung der Kapsel ein eigener manuell durchzuführender Arbeitsschritt erforderlich. Weiterhin wird ein Gaskissen benötigt, um die zum Lösen des Deckels erforderliche Volumenverkleinerung zu ermöglichen.
Bei einer aus der DE 94 00 374 U1 bekannten Mehrkomponenten-Mischkapsel für Dentalzwecke ist eine erste Komponente in einer Mischkammer und eine zweite, flüssige Komponente in einem Folienbeutel enthalten, der in einer von der Mischkammer durch ein verschiebbares Wandelement getrennten Nebenkammer angeordnet ist. Ein in der Mischkammer vorhandener zylindrischer Mischkörper dient dazu, am Beginn des Mischvorgangs das Wandelement zu verschieben und dadurch den Folienbeutel zusammenzupressen, so dass dieser aufplatzt und die flüssige Komponente durch einen in dem Wandelement vorhandenen Flüssigkeitsdurchlass freigibt.
Eine Schwierigkeit bei dieser Vorrichtung besteht darin, das Wandelement, den Folienbeutel und die Kapsel selbst so zu gestalten und mit derart geringen Toleranzen zu dimensionieren, dass das Wandelement zwar im Lager- und Transportzustand der Kapsel in seiner Ausgangsstellung festgehalten wird, unter Einwirkung des Mischköpers jedoch so weit und mit solcher Kraft verschoben wird, dass der Folienbeutel aufplatzt. Dabei ist zu berücksichtigen, dass eine oftmals nur teilweise erfolgende Entleerung des Folienbeutels zu unerwünschten Änderungen im Mischungsverhältnis und damit zu Verschlechterungen in den Eigenschaften des fertigen Gemisches führt. Nachteilig ist auch, dass sich diese Anordnung nur zum Mischen, nicht aber auch zum Applizieren der Paste eignet.
In DE 93 03 268 U1 ist eine Mehrkomponenten-Mischkapsel mit Ausspritzeinrichtung für eine gemischte Masse, vornehmlich für Dentalzwecke beschrieben. Diese Mischkapsel weist einen im Inneren der Kapsel gelegenen Aktivierungsdorn auf, der über Halterungen im Inneren des Kapselkörpers gegen die Richtung des Auspressens verankert ist, sowie ein im Inneren eines Stempels untergebrachtes Flüssigkeitskompartiment, das gegen den Aktivierungsdorn mit einer zerstörbaren Membran abgedichtet ist. Der Aktivierungsdorn ist bündig in den leeren Behälter im Inneren des Stempels eingepasst und dichtet diesen während des Auspressens ab. Während des Auspressens in Längsrichtung gelangt dabei die Flüssigkeit durch die dünne Kapillare, die im Inneren des Aktivierungsdorns zu liegen kommt, in den Mischraum. Es wird ausgeführt, dass auch während des Mischvorgangs in einem Vibrationsmischer und während des Ausbringens der Masse über die Ausspritzdüse stets ein kleiner, nicht exakt reproduzierbarer Flüssigkeitsrest in der Kapillare verbleibt. Dies beeinträchtigt die Qualität des Mischungsergebnisses.
Eine vergleichbare Mischkapsel ist in der Patentanmeldung WO 00/30953 beschrieben. Nachteilig an dieser Mischkapsel ist, dass es bei der Aktivierung der Kapsel durch die Kugel zu einer nicht unerheblichen Geräuschentwicklung kommen kann. Zudem kann es durch die durch den Mischkörper verursachte Krafteinwirkung zur Abtrennung der Trennfolie kommen, was zu einer unerwünschten Verunreinigung des anzumischenden Materials führen kann. Eine primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann darin gesehen werden, eine verbesserte Mischkapsel bereitzustellen, die die vorgenannten Probleme vermeidet, ohne das gewünschte Mischungsergebnis beeinträchtigt wird.
Weiterhin kann die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin gesehen werden, eine Vorrichtung bereitzustellen, die es erlaubt, mehrkomponentige Materialien auf einfache Weise zu mischen und auszubringen.
Diese Aufgabe wird durch eine Mischkapsel und ein Verfahren gelöst, wie es in den Ansprüchen beschrieben ist.
Mit den Begriffen „umfassen" oder „enthalten" im Sinne der Erfindung wird eine nicht abschließende Aufzählung von Merkmalen eingeleitet. Der Begriff „ein" ist als unbestimmte Mengenangabe im Sinne von „mindestens ein" aufzufassen.
Die erfindungsgemäße Mischkapsel weist dabei u.a. folgende Vorteile auf:
Der in der Mischkapsel vorhandene bewegliche Körper dient einerseits zum Aktivieren der Kapsel unter Zerstörung der Trennvorrichtung, andererseits unterstützt er den Mischvorgang. Dadurch, dass der Körper beim Mischen seine äußere Form ändern kann, nimmt die Geräuschentwicklung während des Mischvorgangs kontinuierlich ab. Zudem wird das Ausbringen der angemischten Masse durch den Mischkörper nicht beeinträchtigt, was sich insbesondere beim Ausbringen von hochviskosem Material als Vorteil erweist.
Damit verbunden ist gegebenenfalls auch eine Reduzierung der Kraft, die für das Ausbringen der Masse durch Verschieben des Kolbens aufgebracht werden muss.
Durch Zerstörung der äußeren Form des Körpers wird zudem die Gefahr verringert, dass die Trennvorrichtung während des Mischvorgangs vom Kolben abgetrennt wird und die abgetrennten Teile die anzumischende Masse verunreinigen, bzw. den Ausbringvorgang beeinträchtigen. Änderung der äußeren Form im Sinne der Erfindung bedeutet plastische Verformung, Oberflächenvergrößerung, Zerstörung der äußeren Gestalt, Pulverisierung des Materials des Körpers, Einbindung und/oder Einarbeitung des Materials, das der Körper umfasst bzw. aus dem der Körper im wesentlichen besteht, in die zu mischende Substanz. Da sich der Körper im Ausgangszustand in der Hauptkammer befindet, erfolgt die Aktivierung vorzugsweise automatisch zu Beginn des Mischvorgangs, im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten manuell durchzuführenden Aktivierungen.
Da ferner die Nebenkammer von der Hauptkammer durch die von dem Körper durchschlagbaren Trennvorrichtung getrennt ist, bildet sie beim anschließenden Mischvorgang einen Teil der Mischkammer selbst. Dadurch ist gewährleistet, dass die in der Nebenkammer enthaltende zweite Komponente vollständig in das entstehende Gemisch eingeht.
Zudem führt die Vereinigung von Haupt- und Nebenkammer zu einer vorteilhaften Vergrößerung des zur Verfügung stehenden Mischraumes.
Weiterhin vorteilhaft ist die geringe Anzahl und einfache Gestaltung der Bauteile der Mischkapsel.
Gegebenenfalls befinden sich in der Mischkapsel mehrere frei bewegliche Körper, die beim Mischvorgang ihre äußere Form ändern. Vorzugsweise ist der bewegliche Körper kugelförmig ausgestaltet. Der Durchmesser der Kugel liegt vorzugsweise im Bereich von 4 bis 10 mm, besonders bevorzugt im Bereich von 5 bis 8 mm. Denkbar ist aber auch jede andere Gestaltung des Körpers, beispielsweise eine Gestaltung in der Form eines Rotationsellipsoids oder eine Gestaltung mit Ecken und Kanten, gegebenenfalls in Form eines Würfels. Eine derartige Gestaltung kann die Trennschicht gegebenenfalls leichter zerstören und erlaubt gegebenenfalls eine geringere Masse und/oder Größe des Körpers.
Das Gewicht des beweglichen Körpers ist dabei derart auf die Beschaffenheit der Trennvorrichtung eingestellt, dass die Trennvorrichtung bei herkömmlichem Transport und normaler Handhabung durch den beweglichen Körper nicht beschädigt wird. Erst ab in Kapsel-Mischgeräten üblich auftretenden Beschleunigungswerten von beispielsweise 100 bis 500 g (1g = 9.81 ms"2), vorzugsweise 200 bis 400 g kann die Trennvorrichtung durchschlagen werden.
Brauchbare Kugelmaterialien haben eine Dichte im Bereich von 1 ,5 bis 9,0 g/cm3, vorzugsweise im Bereich von 2,0 bis 6,0 g/cm3. Die Masse des Köpers liegt üblicherweise im Bereich von 0,1 bis 2,0 g, vorzugsweise im Bereich von 0,2 bis 1 ,0 g.
Für den Körper in der Mischkapsel sind insbesondere Materialien geeignet, die die Eigenschaften der angemischten Masse nicht negativ beeinflussen. Solche Materialien sind vorzugsweise anorganischer Natur gegebenenfalls keramischer Natur und umfassen beispielsweise Glas, Siliziumoxid, Aluminiumoxid oder Zirkonoxid.
Die Verunreinigung der angemischten Masse durch Material aus dem der Körper besteht, lässt sich auch dadurch vermeiden, dass der Körper aus dem gleichen Material besteht, gegebenenfalls dieses umfasst, welches sich als erste Komponente in Pulver- und/oder Granulatform in der Hauptkammer der Kapsel gegebenenfalls befindet. Vorzugsweise wird der Körper über einen Pressvorgang aus dem Material der ersten Komponente hergestellt.
Denkbar ist auch, dass sich in der Hauptkammer neben dem Körper keine weitere Komponente befindet und sämtliches anzumischendes Material der ersten Komponente als Körper gepresst vorliegt. Eine derartige Ausführungsform ist insbesondere dann günstig, wenn vermieden werden soll, dass der Impuls des Körpers beim Anmischvorgang durch sich in der Hauptkammer befindliches pulverförmiges Material der ersten Komponente gedämpft wird. Dies ermöglicht gegebenenfalls eine Reduzierung des Gewichts des Körpers, das erforderlich ist, um die Trennwand zu durchschlagen.
Zudem ermöglicht diese Ausführungsform eine Reduzierung der Baugröße der Mischkapsel, da beim Mischen der sich auflösende Körper Bestandteil des zu mischenden Materials wird und somit das für den Mischvorgang benötigte Volumen nicht einschränkt.
Die Form der Nebenkammer hat gegebenenfalls die Form einer Halbkugel mit einem gegenüber dem Körper etwas größeren Radius. Denkbar ist aber auch jede andere Gestaltung, beispielsweise eine zylinderförmige Form.
Das zum Mischen zur Verfügung stehende Gesamtvolumen der Mischkapsel liegt üblicherweise im Bereich von 0,5 bis 5 ml, insbesondere 1 bis 3 ml. Vorzugsweise ist das Volumen der Nebenkammer geringer als das Volumen der Hauptkammer. Das Volumen der Nebenkammer beträgt üblicherweise 0,05 bis 0,5 ml, vorzugsweise 0,1 bis 0,3 ml.
Die erfindungsgemäße Mischkapsel erfordert auch nicht notwendigerweise das Vorhandensein von kanalförmigen Vertiefungen, die beispielsweise in die Nebenkammer in Form von Nuten und/oder in die Stirnwand der Hauptkammer in Form von Rinnen eingearbeitet sein können, um das Ausbringen von insbesondere hochviskosen Substanzen aus der Mischkapsel zu gewährleisten.
In einer besonderen Ausführungsform weist die Trennvorrichtung mindestens eine Sollbruchstelle auf, die unabhängig von der Beschaffenheit des Randbereichs des Kolbens am Übergang zur Nebenkammer zu einem gezielten und sicheren Öffnen der Nebenkammer beiträgt. Die Vorschädigung der Trennvorrichtung bzw. die Präparierung einer Sollbruchstelle kann beispielsweise durch Strahlung, wie Laserstrahlung, mechanisch durch Anritzen oder Einschneiden mit einem Messer oder thermisch durch Anschmelzen oder Einritzen mit einem beheizbaren Messer erfolgen.
Die Präparierung wird vorzugsweise nur am gegebenenfalls vorhandenen Kunststoffteil der Trennvorrichtung, d.h. an dem auf einer oder auch auf beiden
Seiten einer Metallschicht oder SiOx-haltigen Schicht vorhandenen Trägermaterial vorgenommen. Damit bleibt die Dichtigkeit der gegebenenfalls vorhandenen Metalloder SiOχ-haltigen Schicht erhalten.
Die Form der Präparierung ist dabei beliebig, erfolgt aber vorzugsweise in einer Form, die ein Abreißen der Trennvorrichtung oder Teilen davon nach oder beim Durchschlagen der Trennvorrichtung durch den Körper vermeidet. Ein Präparieren der Trennvorrichtung in der Form von zwei oder mehr sich in der Symmetrieachse der Kapsel kreuzenden Linien hat sich als günstig erwiesen.
Brauchbar ist auch eine sternförmige Präparierung mit sich verzweigenden Ästen. Eine derartige Präparierung erleichtert den Mischvorgang, da keilförmigen Folienteile der Trennvorrichtung im Bereich der Wandung der Nebenkammer eine kürzere Sehnenlänge aufweisen, wodurch sich die Folienbestandteile beim Mischen leichter umklappen lassen.
Günstig ist auch eine Präparierung bei der ein Folienteil die Umrisse eines Bowling- Kegels aufweist, wobei der Kegelkopf kreisförmig gestaltet ist und sich dessen Mittelpunkt auf der Längsachse der Kartusche befindet. Auch diese Präparierung erleichtert das weitgehend vollständige Öffnen der Trennvorrichtung und damit den Zugang zur Nebenkammer.
Geeignete Präparierungen der Trennvorrichtung sind in den Figuren dargestellt.
In diesem Fall platzt die Trennschicht nur an einer definierten Stelle auf. Dadurch wird vermieden, dass die Trennschicht oder Teile davon in das Gemisch gelangen und den Ausbringvorgang behindern.
Ein weiterer Vorteil einer so erzeugten Sollbruchstelle besteht darin, dass auch verhältnismäßig dicke Folien, auch Mehrschichtfolien im Bereich von 50 bis 80 μm, vorzugsweise 60 bis 70 μm mit geringer Kraft (kleinere Masse des Körpers) durchstoßen werden können.
Die Trennvorrichtung haftet vorzugsweise an einer die Nebenkammer begrenzenden Ringfläche des Kolbens. Gegebenenfalls weist der Übergang zwischen der Ringfläche und der Innenwand der Nebenkammer einen scharfkantigen Bereich auf.
Dieser scharfkantige Bereich verläuft vorzugsweise über einen Teil des Umfangs, vorzugsweise im wesentlichen von 60° bis 120°, besonders bevorzugt von 70° bis
90°. Der Übergang zwischen Ringfläche und der Innenwand der Nebenkammer ist vorzugsweise im übrigen Bereich verrundet. Diese Ausführungsform vermeidet das vollständige Abreißen der Folie.
Die Trennvorrichtung liegt vorzugsweise in Form einer ein- oder mehrlagigen Folie, besonders bevorzugt in Form einer Verbundfolie oder auch Siegelfolie vor. Die Folie umfasst vorzugsweise mindestens eine Metallschicht, wie eine Aluminiumschicht und/oder Goldschicht und mindestens eine, gegebenenfalls zwei, drei oder mehrere Kunststoffschichten. Eine dreilagige Folie, umfassend eine Kunststoff-Außenschicht, mindestens eine Sperrschicht, vorzugsweise aus Kunststoff und eine Siegelschicht hat sich als günstig erwiesen, wobei es sich bei der Siegelschicht auch um eine Kunststofffolie oder einen Siegellack handeln kann.
Ferner kann die Trennvorrichtung anstelle oder zusätzlich zur Metallfolie metallisierte oder andere Kunststoffbarriere-Schichten, plasmapolymerisierte Schichten, wie Kohlenwasserstoff-haltige Schichten oder keramische Barriereschichten, wie SiOx- Schichten aufweisen. Die Trennvorrichtung wird beispielsweise durch Heißsiegeln, Kleben, Ultraschallverschweißen oder Hochfrequenzschweißen an der ringförmigen Stirnfläche des Kolbens befestigt.
Als Außenschicht sind beispielsweise geeignet Schichten, umfassend PET, PP, PE, PTFE, PVC und/oder PA, als Sperrschicht, Schichten, umfassend AI, SiOx, PVDC und/oder EVOH, als Siegelschicht, Schichten, umfassend HDPE, LDPE und/oder PP. Eine Schichtung PET - AI - LDPE oder PA - AI - LDPE hat sich als günstig erwiesen.
Die Schichtdicken der einzelnen Folien (Außenschicht, Sperrschicht, Siegelschicht) liegen im Bereich von 5 bis 60 μm, vorzugsweise von 8 bis 50 μm. Die Trennvorrichtung kann ferner zur Aufnahme einer dritten Komponente, beispielsweise in Form eines Folienkissens ausgebildet sein.
Vorteilhafte Werkstoffe für den Kolben der Mischkapsel umfassen Metalle, wie eloxiertes Aluminium, Titan und eisenhaltige Materialien, wie Stahlblech und Kunststoffe. Zur Verringerung der Durchlässigkeit von kunststoffhaltigen Kolben gegenüber Flüssigkeiten und Gasen weist ein solcher Kolben gegebenenfalls metallisierte oder mit anderen Materialien, die Sperrschichtwirkung haben, bedampfte oder beschichtete Kunststoffe auf. Als Kunststoffe sind beispielsweise möglich: PE, PP, PET, PTFE, PVC, Polyamide.
Weiterhin sind Kombinationen der vorgenannten Materialien, wie ein Metallinsert, vorzugsweise aus Aluminium oder Stahl, denkbar, das mit dem Kunststoff äußerlich und innerlich umgeben ist. Derartige Teile sind im Spritzgussverfahren herstellbar. Denkbar ist auch die Fertigung durch Thermoverformung und/oder Tiefziehen von beispielsweise Aluminiumverbundfolien oder kunststoffbeschichtetem Stahlblech.
Der Kolben kann auch in einem 2-Komponenten Spritzgussverfahren hergestellt werden. Hierbei wird beispielsweise zunächst ein Inlay gefertigt, das anschließend mit beispielsweise PE umspritzt wird.
Das Ausbringen der angemischten Masse aus der Mischkapsel erfolgt üblicherweise unter Verwendung einer geeigneten Appliziervorrichtung. Eine derartige Vorrichtung weist üblicherweise einen Stempel auf, der über Hebelwirkung den Kolben der Mischkapsel in Richtung der Ausbringöffnung bewegt. Soll eine nahezu restlose Entleerung der Mischkapsel gewährleistet werden, gilt es Toträume zu vermeiden. Solche Toträume können insbesondere bei hochviskosen Massen ein Problem darstellen und wirken sich nachteilig aus, wenn das Gesamtvolumen der angemischten Masse im Vergleich zum Volumen des Totraums klein ist. Soll der Totraum möglichst klein gehalten werden, ist es vorteilhaft, wenn in den Kolben und/oder die Stirnwand der Hauptkammer keine zusätzlichen Vertiefungen, beispielsweise in Rinnenform, eingelassen sind.
Der Kolben ist vorzugsweise derart gestaltet, dass er sich beim Ausbringen verformen, insbesondere plastisch verformen lässt. Die Verformung erfolgt vorzugsweise derart, dass der Kolben sich der Gestaltung anpasst, die die Mischkapsel an dem Ende, an dem sich die Ausbringtülle befindet, aufweist.
Dies kann dadurch erreicht werden, dass der Kolben, der mindestens eine Nebenkammer aufweist, aus einem verformbaren Material besteht oder ein solches umfasst. Hilfreich ist auch eine Gestaltung in einer solchen geometrischen Form, die die Verformung erleichtert. Als günstig hat sich eine Gestaltung des Kolbens in Form eines nach zwei Seiten offenen Hohlkolbens mit einer ersten und einer zweiten Einbuchtung erwiesen, wobei die erste Einbuchtung zusammen mit der Trennvorrichtung die Nebenkammer bildet.
Eine derartige Form lässt sich beispielsweise durch Eindrücken der Bodenfläche eines aus einem verformbaren Material bestehenden Bechers erreichen. Vorzugsweise erfolgt das Eindrücken durch einen Stempel, insbesondere einen halbkugelförmigen Stempel.
Denkbar ist auch die Fertigung eines derartigen Kolbens durch Spritzgießen oder Tiefziehen und/oder Thermoverformung eines verformbaren Materials. Zur besseren Abdichtung des Kolbens gegen die Kapselwand weist der Kolben vorzugsweise eine oder mehrere Dichtlippen auf.
Eine zusätzliche Dichtwirkung kann durch eine Gestaltung erreicht werden, die beim Applikationsvorgang ein Aufspreizen des kollabierenden Kolbens verbunden mit einem Anpressen an die Kapselwand erlaubt. Gegebenenfalls kann das Entweichen flüchtiger Substanzen, die sich insbesondere in der Nebenkammer der Mischkapsel befinden, durch Aufsiegeln einer Siegelfolie auf die bodenseitige Öffnung der Mischkapsel, in die der Kolben eingeführt wird, verhindert werden.
Die Kombination von verformbarem Kolben und Mischkörper, dessen äußere Form während des Mischvorgangs zerstört wird bzw. der während des Mischvorgangs in die anzumischende Masse eingebunden wird, ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn eine nahezu vollständige Ausbringung der angemischten Masse sichergestellt werden soll.
Um ein vollständigeres Ausbringen der Mischung aus der Mischkapsel zu gewährleisten, kann es auch vorteilhaft sein, auf die Außenseite des Kolbenbodens eine Anformung anzubringen. Eine solche Anformung kann in Gestalt einer Verdickung des Kolbenbodens oder als ein Distanzstück, vorzugsweise zylinderförmig, vorliegen. Da zum Ausbringen der Mischung eine Applikationsvorrichtung erforderlich ist, welche über eine verschiebbare Kolbenstange bzw. einen Stempel mit definierter, im Handel standardisierter Länge verfügt, ist es gegebenenfalls erforderlich, die axiale Länge des Stempels über die Anformung zu verlängern. Auf diese Weise kann sichergestellt werden,- dass der verformbare Kolben bis in den Bereich der Ausbringtülle verschoben werden kann. Weiterhin vorteilhaft ist, dass sich das Risiko, dass die Kolbenstange bzw. der Stempel des Applikationsgeräts beim Verformen des Kolbens der Mischkapsel eingeklemmt wird, verringert.
Die in der Hauptkammer, der Nebenkammer und/oder der gegebenenfalls in der Trennvorrichtung enthaltenden Komponenten umfassen sowohl Flüssigkeiten als auch Feststoffe, vorzugsweise in Pulverform. Möglich sind aber auch pastenförmige Grundsubstanzen. Die Feststoffe umfassen inerte Füllstoffe, wie feingemahlenen Quarz, SiOx-haltige Substanzen, Gläser, reaktive Füllstoffe aller Art, wobei die Feststoffe gegebenenfalls oberflächenmodifiziert vorliegen.
Die Flüssigkeiten umfassen insbesondere matrixbildende, polymerisierbare Substanzen, beispielsweise Polysäuren, umfassend Acrylsäure-, Methacrylsäure- und Maleinsäurederivate sowie Copolymere davon.
Vorzugsweise eignet sich die Mischkapsel zum Lagern, Mischen und Ausbringen von Glasionomerzementen.
Die Ausbringtülle an der Mischkapsel setzt vorzugsweise koaxial, gegebenenfalls aber auch exzentrisch an der Hauptkammer an. Die Ausbringtülle ist ferner vorzugsweise verschließbar ausgestaltet. Denkbare Ausführungsformen sind beispielsweise in der EP 0 157 121 A beschrieben, wo die Ausbringtülle schwenkbar gelagert ist, so dass je nach Stellung der Ausbringtülle diese verschlossen oder geöffnet ist. Ebenfalls denkbar ist die Verwendung einer Rüsselverdrängungskappe zum Verschließen der Ausbringtülle. Die Mischkapsel weist gegebenenfalls eine Codierung auf. Geeignete Codierungen sind beispielsweise farbliche Kennzeichnungen, beispielsweise in Form von Farbringen, Etiketten, Bedruckungen oder elektronisch lesbare Codierungen (Barcode). Denkbar ist auch das Anbringen mehrerer Codierungen. Die Codierung kann dabei Informationen über die Mischzeit, das Material, den Hersteller und/oder das Verfallsdatum enthalten. Die Codierung kann auch durch eine Einfärbung eines Mischkapsel-Bestandteiles, vorzugsweise der Tülle erfolgen. Eine Codierung der Mischkapsel bzw. der darin befindlichen Substanzen über eine farbige Gestaltung der Ausbringtülle ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn in der Mischkapsel lichtempfindliche Substanzen gelagert werden sollen. Um diese vor Lichteinfall zu schützen, ist es oftmals notwendig, den Kolben und/oder die Kartusche schwarz einzufärben. Sollen in der Kartusche unterschiedlich gefärbte Substanzen gelagert werden, kann eine Identifikation dieser Substanzen über die Farbe des nunmehr schwarz gefärbten Kolbens und/oder der Kartusche nicht mehr erfolgen.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zum Mischen und Ausbringen von Mischungen aus Mischkapseln, umfassend die Schritte: a) Bereitstellen einer Mischkapsel mit mindestens zwei Kammern, in denen Komponenten der Mischung durch eine Trennvorrichtung getrennt voneinander gelagert sind, umfassend eine Kartusche, einen in der Kartusche verschiebbar angeordneten Kolben, eine Ausbringtülle und mindestens einen frei beweglichen Körper, der die Trennvorrichtung durchschlagen kann, b) Einlegen der Mischkapsel in ein Mischgerät mit einem Kapselhalter, c) Beschleunigen der Mischkapsel vorzugsweise durch rasche translatorische und/oder rotatorische Bewegung, wodurch die die mindestens zwei durch eine Trennvorrichtung getrennten Kammern unter Bildung eines Mischraumes geöffnet werden, d) Entnahme der Mischkapsel aus dem Mischgerät, e) Verschieben des Kolbens unter Verwendung eines Applikationsgeräts mit einer Kolbenstange, wodurch die in Schritt c) erzeugte Mischung über die Ausbringtülle der Mischkapsel auf eine Oberfläche, insbesondere dentales Hartgewebe bzw. eine Zahnkavität, aus- bzw. eingebracht wird.
Eine herkömmliche Applikationsvorrichtung umfasst eine Halterung zum Einlegen der Mischkapsel und eine verschiebbare Kolbenstange, die so dimensioniert ist, dass sie den Kolben der Mischkapsel in Richtung der Ausbringöffnung bewegen kann.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Mischkapsel werden nachstehend anhand der Zeichnungen erläutert.
Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Mischkapsel im Ausgangszustand. Figur 2 zeigt die gleiche Kapsel am Ende des Ausbringvorgangs.
Figuren 3, 4 zeigen mögliche Präparierungen der Trennvorrichtung in Aufsicht.
Gemäß Figur 1 umfasst die Mischkapsel eine zylindrische Kartusche 10, die an ihrem vorderen Ende durch eine Stirnwand 11 und an ihrem hinteren Ende durch einen Kolben 12 verschlossen ist. An der Stirnwand 11 ist eine gekrümmte Ausbringtülle 14 koaxial zur Kartuschenachse 13 angeformt. Die Ausbringtülle 14 ist gegebenenfalls verschließbar ausgebildet, beispielsweise mit einem Verdrängungsstopfen.
Der Kolben 12 ist mit einer zur Kartuschenachse 13 koaxialen Vertiefung versehen, die durch eine an der ringförmigen vorderen Stirnfläche 15 des Kolbens 12 befestigten Trennvorrichtung 16 verschlossen ist. Die Trennvorrichtung 16 trennt die von der Vertiefung gebildeten Nebenkammer 17 vom übrigen Innenraum der Kartusche, der hier als Hauptkammer 18 bezeichnet wird. Der Kolben 12 besitzt auf der der Nebenkammer gegenüberliegenden Seite eine weitere koaxiale Vertiefung, die an die Form der Nebenkammer angepasst ist.
Im Ausgangs- und/oder Lagerzustand enthält die Hauptkammer 18 gegebenenfalls eine erste, beispielsweise pulverförmige und/oder granulatförmige Komponente und die Nebenkammer 17 eine zweite, beispielsweise flüssige Komponente des herzustellenden Gemisches. Die Mischkapsel enthält ferner einen frei beweglichen, gegebenenfalls kugelförmigen Körper 19, der sich im Ausgangs- und/oder Lagerzustand der Kapsel in der Hauptkammer 18 befindet und dessen Radius vorzugsweise etwas kleiner ist als der Radius der die Nebenkammer 17 bildenden Vertiefung. Der Körper 19 und die Nebenkammer 17 können auch andere, von der Kugel- bzw. Halbkugelform abweichende Formen haben. Frei beweglich heißt, dass sich der Körper grundsätzlich in alle Richtungen bewegen lässt und nicht durch irgendwelche Führungsschienen in seiner Bewegung beeinträchtigt ist.
Der Übergang zwischen der die Nebenkammer 17 bildenden Vertiefung und der vorzugsweise ringförmigen Stirnfläche 15 des Kolbens 12, ist vorzugsweise verrundet ausgebildet, kann aber auch gegebenenfalls über einen Winkelbereich scharfkantig ausgebildet sein. Die Scharfkantigkeit kann auch durch eine Zahnung erzeugt sein. Die Verrundung verhindert, dass die Trennvorrichtung während des Mischvorgangs an diesem Stirnflächen-Innenrandbereich abreißt.
Ist der Rand der Nebenkammer 17 durchgehend verrundet, so kann die
Trennvorrichtung 16 dadurch zum Reißen gebracht werden, dass sie durch den Aufprall des Körpers 19 zu Beginn des Mischvorgangs vorzugsweise an der Sollbruchstelle überdehnt wird.
Zum Gebrauch wird die Mischkapsel, die in dem in Figur 1 dargestellten Zustand vom Hersteller geliefert wird, in ein übliches Kapsel-Mischgerät eingelegt, in dem sie beispielsweise längs der Kartuschenachse 13 in Schwingungen versetzt wird. Neben rein translatorischen Bewegungen der Kapsel sind rotatorische Bewegungen möglich, gegebenenfalls in Kombination mit translatorischen Bewegungen. Dabei trifft der Körper 19 auf die Trennvorrichtung 16 und durchschlägt diese. Dadurch werden Hauptkammer 18 und Nebenkammer 17 zu einem gemeinsamen Mischraum verbunden. In diesem Mischraum werden während des weiteren Mischvorgangs die Komponenten zusammengemischt. Während des Mischvorgangs zerbricht der Körper 19 und wird dabei in die anzumischende Masse eingebettet, vorzugsweise eingearbeitet.
Zum Ausbringen des fertigen Gemisches wird der Kolben 12 in einem handelsüblichen Applikationsinstrument mit einem Stempel 20 nach vorne verschoben bis er abhängig von der Materialbeschaffenheit des Kolbens die in Figur 2 gezeigte Stellung erreicht und vorzugsweise keine Nebenkammer mehr aufweist.
Vorzugsweise erfolgt die Verformung unter Verringerung des Volumens der Nebenkammer erst dann, wenn die Ringfläche 15 des Kolbens 12 zum Anliegen an die Stirnwand der Kartusche gekommen ist. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Reibungskraft zwischen Kolben und Kartuscheninnenwand geringer ist als die Kraft, die zur Verformung des Kolbens aufgewandt werden muss.
In den Figuren 3 und 4 sind in Aufsicht mögliche Präparierungen der Trennvorrichtung 16 dargestellt, die es ermöglichen, dass die Mischkapsel einfach und weitgehend vollständig aktiviert werden kann, ohne dass Bestandteile der Trennvorrichtung beim Mischen in die gemischte Masse eingebettet werden. Vorzugsweise erfolgt die Präparation durch eine Vorschädigung der für die Trennvorrichtung verwendeten Folie, beispielsweise durch Strahleneinwirkung. Die Mischkapsel wird üblicherweise zusammen mit einer weiteren Vorrichtung verwendet. Unter Vorrichtung im Sinne der Erfindung ist zum einen ein Gerät zu verstehen, das zur Aktivierung der Mischkapsel eingesetzt wird, vorzugsweise ein Gerät, das die Mischkapsel in translatorische und/oder rotatorische Bewegung versetzen kann, zum anderen, ein Gerät, das das Ausbringen der angemischten Masse aus der Mischkapsel erleichtert, vorzugsweise eine Vorrichtung, umfassend einen Stempel bzw. eine verschiebbare Kolbenstange.
Bezugszeichen liste
10 Kartusche
11 Stirnwand 12 Kolben
13 Kartuschenachse
14 Ausbringtülle
15 Stirnfläche des Kolbens
16 Folie 17 Nebenkammer
18 Hauptkammer
19 Körper
20 Stempel

Claims

Patentansprüche
1. Mischkapsel, umfassend an ihrem einen Ende eine Ausbringtülle (14) und an ihrem anderen Ende eine durch einen Kolben (12) abgedichtete Hauptkammer
(18) zur Aufnahme einer ersten Komponente, eine in dem Kolben (12) vorgesehenen Nebenkammer (17) zur Aufnahme einer zweiten Komponente, mindestens einen frei beweglichen Körper (20) und eine die Nebenkammer (17) von der Hauptkammer (18) trennende, von dem Körper (20) durchschlagbare Trennvorrichtung (16), wobei der Körper (20) bei geschlossener Trennvorrichtung
(16) in der Hauptkammer (18) angeordnet ist, und wobei die äußere Form des Körpers (19) beim Mischvorgang zerstört wird und der Kolben (12) ein verformbares Material umfasst.
2. Mischkapsel nach Anspruch 1 , wobei der Körper (19) kugelförmig gestaltet ist, die Form eines Rotationsellipsoid oder Kanten und Ecken aufweist.
3. Mischkapsel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Körper (19) ein Material umfasst, das als erste Komponente in die Hauptkammer (18) eingebracht wird.
4. Mischkapsel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Trennvorrichtung (16) zur Ausbildung mindestens einer Sollbruchstelle vorpräpariert ist.
5. Mischkapsel nach Anspruch 4, wobei die Vorpräparierung sternförmig, sternförmig zur Stirnfläche der Nebenkammer hin verzweigt ist und/oder einen kegelförmigen Bereich aufweist.
6. Mischkapsel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Reibungskraft zwischen Kolben und Kartuscheninnenwand geringer ist als die Kraft, die zur Verformung des Kolbens aufgewandt werden muss.
7. Mischkapsel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Material des Kolbens (12) Metalle und/oder Kunststoffe umfasst.
8. Mischkapsel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kolben die Form eines nach zwei Seiten offenen Hohlkolbens aufweist.
9. Mischkapsel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Trennvorrichtung (16) mindestens eine metallhaltige Folie und/oder kohlen- wasserstoffhaltige Schichten und/oder keramische Barriereschichten, wie SiOx- Schichten umfasst.
10.Verwendung einer Mischkapsel nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Mischen von Dentalwerkstoffen.
11. Mischgerät mit einem Kapselhalter, enthaltend eine Mischkapsel nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
12. Verfahren zum Mischen und Ausbringen von Mischungen aus Mischkapseln, umfassend die Schritte: a) Bereitstellen einer Mischkapsel mit mindestens zwei Kammern (17, 18), in denen Komponenten der Mischung durch eine Trennvorrichtung (16) getrennt voneinander gelagert sind, umfassend eine Kartusche (10), einen in der Kartusche verschiebbar angeordneten Kolben (12), eine Ausbringtülle (14) und mindestens einen frei beweglichen Körper (20), der die Trennvorrichtung durchschlagen kann, b) Einlegen der Mischkapsel in ein Mischgerät mit einem Kapselhalter, c) Beschleunigen der Mischkapsel durch translatorische und/oder rotatorische Bewegung, wodurch die mindestens zwei durch eine Trennvorrichtung getrennten Kammern unter Bildung eines Mischraumes geöffnet werden, d) Entnahme der Mischkapsel aus dem Mischgerät, e) . Verschieben des Kolbens unter Verwendung eine Applikationsvorrichtung mit einer Kolbenstange, wodurch die in Schritt c) erzeugte Mischung über die Ausbringtülle der Mischkapsel auf eine Oberfläche ausgebracht wird.
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