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Dokumentenidentifikation DE60311585T2 25.10.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001542808
Titel FORTSCHRITTLICHE BESCHICHTUNGSVORRICHTUNG UND SOLCHES VERFAHREN
Anmelder SurModics, Inc., Eden Prairie, Minn., US
Erfinder CHAPPA, A., Ralph, Prior Lake, MN 55372, US;
CARLSON, F., Mark, St. Louis Park, MN 55246, US
Vertreter Vossius & Partner, 81675 München
DE-Aktenzeichen 60311585
Vertragsstaaten AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HU, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, RO, SE, SI, SK, TR
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 17.07.2003
EP-Aktenzeichen 037986734
WO-Anmeldetag 17.07.2003
PCT-Aktenzeichen PCT/US03/22632
WO-Veröffentlichungsnummer 2004028699
WO-Veröffentlichungsdatum 08.04.2004
EP-Offenlegungsdatum 22.06.2005
EP date of grant 31.01.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 25.10.2007
IPC-Hauptklasse B05B 13/02(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP

Beschreibung[de]
GEBIET DER ERFINDUNG

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.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

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.

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.

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.

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.

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.

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.

ZUSAMMENFASSUNG

Die Erfindung ist durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche festgelegt. Die abhängigen Ansprüche betreffen bevorzugte Ausführungsformen.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Die Drehung des Artikels findet statt, bevor das aufgetragene Beschichtungsmaterial getrocknet ist. In diesem Aspekt kann das Beschichtungsverfahren im Vergleich zu traditionellen Verfahren sehr schnell durchgeführt werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 zeigt eine Ausführungsform der Beschichtungsvorrichtung.

2 zeigt eine weitere Ausführungsform der Beschichtungsvorrichtung.

3 zeigt zwei Rollenpaare, die an einem Boden angebracht sind.

4 zeigt eine Rolle mit Rippenstrukturen.

5 zeigt den Rippenabschnitt einer Rolle mit Rippenstrukturen.

6 zeigt ein Rollenpaar mit Rippenstrukturen.

7 zeigt ein Rollenpaar und einen Abschnitt einer Sprühdüse.

8 zeigt eine Schalldüse.

9 zeigt eine Ausführungsform der Sprühdüse mit einem Sprühmuster und einem Rollenpaar.

10 zeigt eine Ausführungsform der Sprühdüse mit einem Sprühmuster, einem Rollenpaar und mit einem rollbaren Artikel.

11 zeigt einen Abschnitt eines rollbaren Artikels, der mit einer Beschichtungslösung beschichtet wurde.

12 zeigt ein Rollenpaar und einen Abschnitt einer Sprühdüse, die relativ zur Achse der Rollen abgewinkelt ist.

13 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Sprühdüse mit einem Sprühmuster und einem Rollenpaar.

14 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Sprühdüse mit einem Sprühmuster und einem Rollenpaar.

15 zeigt ein Vergleichsbeispiel, das eine Sprühdüse mit einem Sprühmuster und einem Rollenpaar darstellt.

16 zeigt ein Vergleichsbeispiel, das eine Sprühdüse mit einem Sprühmuster, einem Rollenpaar und mit einem rollbaren Artikel darstellt.

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.

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.

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.

NÄHERE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG Überblick

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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 Beschichtungsmaterials, 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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 Rollenachse 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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 versprühten Beschichtungsmaterials 90 durchläuft den Spalt 70 (was ohne Artikel auf den Rollen gezeigt ist).

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Sprühdüse

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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 Rollenpaar 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.

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.

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.

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.

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.

Verfahren zum Beschichten eines rollbaren Artikels

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.

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.

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.

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.

Erwogen sind medizinische Artikel, die dauerhaft im Körper zum Langzeiteinsatz implantiert werden (d. h. Langzeitartikel), 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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 Rollenantriebsmechanismus 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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 werden, 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).

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.

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.

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.

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.

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 Beschichtungsmenge von einem beschichteten Artikel zu einem weiteren beschichteten Artikel demonstrieren.

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.

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.

BEISPIELE Beispiel 1 Beschichtungsvorrichtung

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.

Beispiel 2 Auftragen eines Grundierungsmaterials

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 &mgr;g 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.

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.

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.

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 &mgr;g ± 19 &mgr;g betrug und daß 92,0 % der Stents in den Sollbereich von 600 bis 660 &mgr;g je Stent aufgetragenes Beschichtungsmaterial fielen.

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.

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 manuellen Beschichtungsvorrichtung das Istgewicht der aufgetragenen Beschichtung im Mittel etwa 1,55 % vom Sollgewicht auf der Grundlage des Ausgangsgewichts einzelner Stents abwich.

Diese Daten veranschaulichen, daß der Gebrauch der Beschichtungsvorrichtung der Erfindung zu einer etwa 5-fachen Verbesserung der Beschichtungsgenauigkeit im Vergleich zu traditionellen Beschichtungsvorrichtungen führt.

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 &mgr;g Beschichtungsmaterialauftrag je Stent, wobei das mittlere Grundierungsgewicht 628 bis 630 &mgr;g mit Standardabweichungen im Bereich von 20 bis 29 &mgr;g betrug. Diese Daten verweisen darauf, daß die Beschichtungsgenauigkeit der Erfindung mit verschiedenen beschichtungsfähigen Artikeln reproduzierbar ist.

Die beschichteten Stents wurden mikroskopisch untersucht, wobei festgestellt wurde, daß sie ein durchgängig besseres Aussehen als traditionell beschichtete Stents hatten.

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.


Anspruch[de]
Vorrichtung (1) zum Beschichten einer Oberfläche eines rollbaren Artikels (100) mit:

a) einem Artikelrotator mit mindestens einem Rollenpaar (4), wobei jedes Paar eine erste Rolle (31; 40; 141; 151) mit einer ersten Achse (42) und eine zweite Rolle (32; 60; 142; 152) mit einer zweiten Achse (62) aufweist, wobei die erste und zweite Achse im wesentlichen parallel zueinander sind, wobei die erste und zweite Rolle durch einen Spalt (70; 66; 143) getrennt sind und wobei der Artikelrotator den rollbaren Artikel in einer abgestützten Position abstützen und rollen kann; und

b) einer Sprühdüse (5; 150), die einen Sprühnebel aus einem Beschichtungsmaterial in einem gesteuerten Muster erzeugen kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühdüse so betrieblich angeordnet ist, daß ihr Sprühnebel auf den Spalt (70; 66; 143) gerichtet ist, und so, daß der Großteil des Sprühnebels durch den Spalt geführt werden kann, wenn sich kein rollbarer Artikel auf dem Rollenpaar befindet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Rolle eine erste Rollenachse und einen ersten Rollenumfang hat und die zweite Rolle eine zweite Rollenachse und einen zweiten Rollenumfang hat und wobei der Spalt eine Breite hat, die kleiner als der erste Rollenumfang oder der zweite Rollenumfang ist. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Rolle, die zweite Rolle oder sowohl die erste als auch die zweite Rolle mehrere Rippen (41; 61) aufweisen. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Rippen eine Form haben, die proximal zur Rollenachse breiter und distal zur Rollenachse schmaler ist. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Sprühdüse einen Winkel unter 90°, aber über 5° relativ zur ersten Achse oder zweiten Achse hat. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Rolle und zweite Rolle in gleicher Richtung gleichzeitig drehbar sind. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Rolle und zweite Rolle den gleichen Umfang haben. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine durch die erste Achse und die zweite Achse gebildete Ebene waagerecht ist. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das mindestens eine Rollenpaar auf einem Boden (3) angeordnet ist. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei der Boden (3) beweglich ist. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Artikelrotator einen Rollenantriebsmechanismus (9) aufweist. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei der Rollenantriebsmechanismus eine Welle (35) aufweist, die einen Eingriff mit einem distalen Abschnitt(en) (36) der ersten Rolle, der zweiten Rolle oder sowohl der ersten Rolle als auch der zweiten Rolle herstellen kann. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Sprühdüse beweglich ist. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Sprühdüse in Parallelrichtung zur ersten oder zweiten Achse beweglich ist. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Sprühdüse ein Schallteil (81) aufweist. Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei das Schallteil einen Kanal (82) zur Gasströmung aufweist und das Sprühmuster teilweise durch die Gasströmung erzeugt wird. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Spalt im Bereich von 0,1 mm bis 10 mm liegt. Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei der Spalt im Bereich von 0,1 mm bis 2,5 mm liegt. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Sprühdüse eine Spitze aufweist, wobei die Spitze ein Abschnitt der Sprühdüse ist, der zum Spalt am proximalsten ist, und der Abstand von der Spitze zum Spalt im Bereich von 1 bis 10 mm liegt. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei mindestens 75 % des Sprühnebels den Spalt durchlaufen, wenn der rollbare Artikel nicht auf den Rollen positioniert ist. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Sprühnebel senkrecht gerichtet ist. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Sprühdüse operativ so angeordnet ist, daß ihr Sprühnebel auf den Spalt gerichtet ist, und so, daß eine Breite des Musters am Spalt höchstens 150 % der Breite des Spalts beträgt. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei der erste Rollenumfang oder zweite Rollenumfang im Bereich von 5 mm bis 100 mm liegt. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die erste Rolle einen ersten Rollendurchmesser hat und die zweite Rolle einen zweiten Rollendurchmesser hat und wobei der Spalt eine Breite hat, die kleiner als der erste Rollendurchmesser oder der zweite Rollendurchmesser ist. Verfahren zum Beschichten eines rollbaren Artikels (100), wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

a) Plazieren eines rollbaren Artikels auf einem Artikelrotator, wobei der Artikelrotator ein Rollenpaar (4) aufweist, wobei das Paar eine erste Rolle (31; 40; 141; 151) mit einer ersten Achse (42) und eine zweite Rolle (32; 60; 142; 152) mit einer zweiten Achse (62) aufweist, wobei die erste und zweite Achse im wesentlichen parallel zueinander sind, wobei die erste und zweite Rolle durch einen Spalt (70; 66; 143) getrennt sind, wobei der Artikelrotator den Artikel in einer abgestützten Position abstützen und rollen kann und wobei der Spalt nicht breiter als der Artikel ist;

b) Aufbringen eines Beschichtungsmaterials auf dem rollbaren Artikel mit dem Schritt des Sprühens eines Beschichtungsmaterials aus einer Sprühdüse (5; 150) in einem gesteuerten Muster, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühdüse so betrieblich angeordnet ist, daß ihr Sprühnebel auf den Spalt gerichtet ist, und so, daß ihr Muster nicht breiter als der Artikel ist; und

c) Drehen des rollbaren Artikels durch Drehen der ersten und/oder zweiten Rolle.
Verfahren nach Anspruch 25 mit einem Schritt des Bewegens der Sprühdüse in Parallelrichtung zur ersten oder zweiten Achse. Verfahren nach Anspruch 26, wobei die Schritte des Aufbringens und Bewegens gleichzeitig durchgeführt werden. Verfahren nach Anspruch 25, wobei der Schritt des Drehens des rollbaren Artikels den Schritt des Fortschaltens der ersten Rolle, der zweiten Rolle oder sowohl der ersten als auch der zweiten Rolle aufweist. Verfahren nach Anspruch 28, wobei der Schritt des Drehens des rollbaren Artikels den Schritt des zufälligen Fortschaltens der ersten Rolle, der zweiten Rolle oder sowohl der ersten als auch der zweiten Rolle aufweist. Verfahren nach Anspruch 25, wobei der Schritt des Drehens durchgeführt wird, bevor die Beschichtung trocken ist. Verfahren nach Anspruch 25, wobei die Sprühdüse ein Schallteil (81) aufweist. Verfahren nach Anspruch 31, wobei das Schallteil einen Kanal (82) zur Gasströmung aufweist und das Sprühmuster teilweise durch die Gasströmung erzeugt wird. Verfahren nach Anspruch 25, wobei im Schritt des Aufbringens das Beschichtungsmaterial polymere, photoaktivierbare, biologisch oder pharmazeutisch aktive Verbindungen oder deren Kombinationen aufweist. Verfahren nach Anspruch 25 mit einem Schritt des Regulierens der Luftfeuchtigkeit und/oder Temperatur um den rollbaren Artikel. Verfahren nach Anspruch 34, wobei der Schritt des Regulierens gleichzeitig mit dem Schritt a), b) und/oder c) durchgeführt wird. Verfahren nach Anspruch 25, wobei der rollbare Artikel eine Zylinderform und höchstens 5 cm Durchmesser hat. Verfahren nach Anspruch 25, wobei der rollbare Artikel mindestens ein Abschnitt eines medizinischen Artikels ist. Verfahren nach Anspruch 37, wobei der mindestens eine Abschnitt des medizinischen Artikels ein Katheter oder Stent ist. Verfahren nach Anspruch 25, wobei der beschichtete Abschnitt des rollbaren Artikels die erste oder zweite Rolle vor Trocknen des Beschichtungsmaterials kontaktiert.






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