注射器的塞子‑活塞的製作方法

2023-05-25 21:04:21 2

本發明涉及注射器的塞子-活塞。

背景技術：

用於注射器的塞子-活塞在現有技術中是眾所周知的。在驅動注射器之前，該塞子-活塞通過隔離注射器主體中容納的流體產品而執行塞子的功能，並且在驅動時通過推動流體產品通常經由針頭離開注射器主體而轉變為活塞。通常，注射器裝置包括驅動構件如活塞杆，該驅動構件與所述塞子-活塞協作，以便在驅動期間使其在注射器主體中移動。這種塞子-活塞因而需要確保密封，並且因而通常由橡膠或其它類似彈性體製成。這類材料的缺點涉及塞子-活塞的材料與待分配流體產品之間相互作用的風險，尤其是在儲存階段期間，這些相互作用可能會損害所述流體產品。為了限制相互作用的風險，已經提出用合適的塗層塗覆塞子-活塞的前表面，也即在流體產品的儲存期間和分配期間與該流體產品接觸的表面。由此尤其已經提出在塞子-活塞的前表面上布置etfe(乙烯-四氟乙烯)薄膜。這種實施方式使得能夠限制塞子-活塞的材料與流體產品之間相互作用的風險。但所述膜的應用使得製造方法更加複雜，並且要求在模塑之後的塞子-活塞的切割區域，而這並不是最優的。另外，這種塗層在前表面上的存在使得該表面變硬，並且因而可使塞子-活塞在注射器主體中的裝配和移動變得更加困難。更具體地，這種前塗層的存在降低了塞子-活塞的前表面的變形能力，並且因而使得其在注射器主體中的插入和滑動變得更加困難。因而存在的問題在於尋找在一旦插入注射器主體的塞子-活塞的充分密封與不太複雜或困難的裝配和驅動過程之間的良好折衷。

此外，塞子-活塞與驅動構件(通常為活塞杆)之間的協作可通常藉助於螺紋(filetage)進行，所述螺紋在塞子-活塞的內表面上提供並且其與布置於活塞杆的前端的對應螺紋(filet)協作。這種實施方式也使得塞子-活塞的製造複雜化，尤其是在脫模階段，原因在於用於製造塞子-活塞的模具需要大的反拔模斜度(contre-dépouilles)以用於模塑螺紋。

文獻wo2006021380、ep1180377、ep1674121、de10006560、wo02092312、jp2001190667、us2007219508、wo2012101669、ep1002551、us2014062036、us5735825和ep2803378描述了現有技術的裝置。

文獻wo2015052429描述了與本發明類似的注射器的塞子-活塞。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供不具有上述缺陷的塞子-活塞。

尤其是，本發明的目的在於提供一種塞子-活塞，其確保在儲存期間和驅動期間的完全密封，同時能夠使製造方法、裝配方法和驅動簡化且可靠。

本發明的另一目的在於提供一種塞子-活塞，其更為簡單並且因而製造和裝配成本更低，尤其是在所述塞子-活塞的模塑過程中。

本發明的目的因此在於一種塞子-活塞，其包含具有由前壁封閉的前軸向側的圓柱形主體，所述塞子-活塞包含配置有至少一個第二密封輪廓(profil)的外表面，所述前壁包含配置有塗層的前軸向外表面，所述塗層有利地是乙烯-四氟乙烯膜，所述前壁包含在其徑向外邊緣上的第一密封輪廓，所述前壁和所述圓柱形主體利用不同的材料製成，所述中空圓柱形主體在所述前壁上被重疊模塑(surmoulé)，所述前壁的所述前軸向外表面包含徑向布置於所述前壁的所述第一密封輪廓的內部的變形輪廓，所述變形輪廓適於徑向變形以利於所述塞子-活塞在注射器主體中的插入和/或滑動。

有利地，所述圓柱形主體由橡膠材料製成，所述橡膠材料例如包括一種或多種聚合物合成彈性體，例如丁基橡膠，氯丁橡膠，溴化丁基橡膠，異丁烯和對甲基苯乙烯橡膠共聚物，異戊二烯橡膠，sbr橡膠，nbr，epdm。

有利地，所述材料與至少一種加速劑和/或填料組合。

有利地，所述前壁由橡膠材料製成，所述橡膠材料例如包括一種或多種聚合物合成彈性體，例如丁基橡膠，氯丁橡膠，溴化丁基橡膠，異丁烯和對甲基苯乙烯橡膠共聚物，異戊二烯橡膠，sbr橡膠，nbr，epdm。

有利地，所述材料與至少一種加速劑和/或填料組合。

有利地，所述圓柱形主體的所述至少一種加速劑和/或填料在數量和/或組成方面不同於所述前壁的所述至少一種加速劑和/或填料。

有利地，所述圓柱形主體包含第二密封輪廓並且所述前壁包含第二密封輪廓。

有利地，所述第二密封輪廓是徑向突出的隆起(bourrelets)。

有利地，所述變形輪廓以配置於所述前壁的所述前軸向外表面中的周邊溝槽的形狀製成，所述溝槽有利地為v形或u形。

有利地，所述圓柱形主體是中空的且限定出內部體積，所述中空圓柱形主體具有開放的後軸向側，所述後軸向側與由所述前壁封閉的所述前軸向側軸向相對。

有利地，所述內部體積與注射器裝置的驅動構件協作。

有利地，所述中空圓柱形主體在其內表面上包含螺紋，所述螺紋適於旋緊到所述驅動構件的螺紋上。

有利地，所述前軸向外表面為錐形的並且限定出中心軸向尖端。

有利地，所述變形輪廓具有圓化(arrondie)的形狀，以使得所述前壁的所述前軸向外表面沒有銳角。

附圖說明

通過以非限制性示例方式給出的參考附圖進行的以下詳細說明，將會更加清楚本發明的這些特性和優點以及其它特性和優點，在附圖中：

附圖1是根據現有技術的塞子-活塞的橫截面示意圖，

附圖2是類似於附圖1的圖，顯示根據本發明的有利實施方案的塞子-活塞，

附圖3和附圖4示意性地顯示附圖1的塞子-活塞的現有技術製造方法的模塑步驟，分別使用封閉和開放的模具，

附圖5顯示附圖1的塞子-活塞的現有技術製造方法的切割步驟，並且

附圖6至附圖11示意性地顯示附圖2的塞子-活塞的本發明有利實施方案的製造方法的模塑和切割步驟。

具體實施方式

附圖1表示根據現有技術的塞子-活塞，尤其如共同在審專利申請wo2015052429中所述。

被模塑為彈性體、橡膠或其它任何合適材料製成的部件的塞子-活塞10包含圓柱形主體11，優選是中空的。這種中空圓柱形主體包含開放的後軸向側12以及由前壁13封閉的前軸向側。因而，這種實施方式限定了通常為圓柱形的形狀的塞子-活塞10，具有不通的內部體積15，也即一側開放，而另一側封閉。

前壁13限定出前軸向外表面131，當塞子-活塞10被裝配於旨在用於容納流體產品的注射器主體(未示出)中時，所述前軸向外表面131是與這種流體產品接觸的表面。這種前軸向外表面131布置有塗層135，有利地是由etfe(乙烯-四氟乙烯)製成的薄膜，以最大程度限制所述流體產品與所述塞子-活塞的材料之間的相互作用。也可考慮其它類型的在塗層的施加方式和構成所述塗層的材料這兩方面的合適塗層。這種前軸向外表面131可以是錐形的，限定出軸向尖端1310，正如可由附圖1的實施方案看出的，但它也可以是平面的且基本上垂直於塞子-活塞的中心軸線。

中空圓柱形主體11的側外表面包含至少一個、優選多個密封輪廓110，其通常以徑向突出的隆起的形式製成。有利地，如附圖1所示，中空圓柱形主體11的外表面包含以徑向突出的隆起的形式製成的兩個密封輪廓110。前壁13還可包含在其徑向外邊緣上製成的密封輪廓130。

所述前壁13的所述前軸向外表面131包含變形輪廓133，所述變形輪廓133適於變形以利於塞子-活塞10在注射器主體中的插入。這種變形輪廓可被徑向布置於所述密封輪廓130的內部，也即其無須布置於所述前壁13的徑向外邊緣處。有利地，這種變形輪廓133可採用配置於所述前軸向外表面131中的周邊溝槽的形狀製成。在附圖1所示的實施例中，這種溝槽在變形之前是基本上u形的形狀，但是顯然它也可具有其它形狀，例如v形、w形或者在插入塞子-活塞時能夠使前壁13徑向變形的其它任何合適的形狀。

有利地，所述變形輪廓133具有圓化的形狀，也即所述變形輪廓133不在所述前壁13的所述前軸向外表面131中限定出銳角。而這種銳角不僅在模塑塞子-活塞期間而且在使用時都可能在塗層135中產生薄弱區域，在模塑塞子-活塞期間，該銳角可能產生被扯掉的部分，在使用期間，塗層135會在所述銳角處破裂或者撕裂，例如，當將塞子-活塞置於注射器中的合適位置的同時擠壓塞子-活塞時，會因此有所述塗層的不連續風險。

有利地，所述塗層135不僅在所述前軸向外表面131上延伸，而且還至少部分地在所述密封輪廓130的外部圓柱形表面上延伸。這使得能夠確保在注射器主體的內部與塞子-活塞10的所述密封輪廓130的塗覆部分之間存在第一圓柱形密封區。這尤其改善了在注射器中施加高壓力時的密封。這是因為，在注射器主體與塞子-活塞10的塗覆區域之間的圓柱形接觸區域確保了塗層135中不會出現微皺摺，並且因而使得能夠具有在塞子-活塞的塗層135與注射器主體之間的恆定接觸密封區域。

尤其是，這種塗層135一直延伸到所述密封輪廓130的肩部139為止。這種肩部139通過附圖1的塞子-活塞的製造方法產生，正如以下參考附圖3-5更詳細描述的。

在塞子-活塞10插入注射器主體中時，變形輪廓133可徑向變形，這使得前壁13的密封輪廓130更容易穿透到注射器主體的內部。

在所述塞子-活塞10插入注射器主體中之後，各種密封輪廓，即前壁13的密封輪廓130和中空圓柱形主體11的密封輪廓110可略微鬆開，同時充分保持對注射器主體的圓柱形壁的應力，以確保完全密封。

變形輪廓133在前壁13的前軸向外表面131中的存在促進了這種插入。這是因為，塗層135的存在使材料硬化並且因而通常使得其插入更為複雜。提供變形輪廓的事實使得能夠補償與etfe塗層相關的摩擦的增加，並且因而能夠確保如上所述的塗覆的塞子-活塞更可靠且更安全的插入。同樣，變形輪廓133在具有塗層的活塞的前壁13的前軸向外表面131中的存在使得能夠具有與無塗層的活塞相同的表現，尤其是在驅動時活塞的驅動力和滑動力的方面。

塞子-活塞10的內部體積15可包含螺紋(filetage)115。這種螺紋115可以是連續或不連續的。在不連續螺紋的變化形式中，可配置多個軸向溝槽，有利地為四個溝槽，以中斷所述螺紋115。

附圖3-5顯示了附圖1的塞子-活塞的製造機器，具有第一模具部201和第二模具部分202，該第一模具部分201是附圖3和4的下部，而該第二模具部分202是上部。第一模具部分201用於形成中空圓柱形主體11並且為此包含芯200。這個芯200包含軸向末段210，該軸向末端210將限定出所述塞子-活塞10的所述內部體積15。附圖1的塞子-活塞的這種製造方法是複雜的，因為需要在第一模具部分201和芯200的軸向末端210上具有多個反拔模斜度，以便一方面形成內部螺紋115並且另一方面形成密封輪廓110。這使得脫模變得更加困難。

附圖5顯示了塞子-活塞的切割步驟。可以看到，由於塗層135的原因，該切割在材料拉緊時無法實現，這導致切割直徑略微大於模塑的密封輪廓110的直徑，並且因而導致由附圖1可見的所述肩部139。因此，由密封輪廓130形成的第一密封區域在切割區域處出現，這產生了不平滑的表面狀態，因此具有活塞滑動和/或滲透的潛在風險。實際上，具有包含微條痕(切割的結果)的切割區域作為第一密封區域的活塞會引起：

-不太好的密封性能(由於所述條痕導致的用於液體的微通道)；以及

-不太好的滑動，這歸因於表面狀態以及大於通過模塑製成的密封輪廓110的直徑的切割直徑，因為這個切割區域由於塗層135的剛性而無法在拉緊時實現。

已知地，塞子-活塞10還可被完全塗覆矽油以利於其滑動，尤其是在其插入到注射器中時。作為變化形式，如果希望取消這種矽油，則還可提供也在整個塞子-活塞上的聚對二甲苯塗層。在這種情況下，活塞的前表面上的etfe膜可被處理以使得能夠固定(accroche)聚對二甲苯。

根據本發明，塞子-活塞通過兩個部分的重疊模塑來製造。附圖2示出了這種塞子-活塞，並且附圖6-11示出了所述塞子-活塞的製造方法。

出於清楚的目的，與附圖1和3-5所示的現有技術類似的本發明的所述塞子-活塞的元件以及所述方法給出相同的數字標號加上500。

因而，根據本發明，塞子-活塞510包含由前壁513形成的第一模塑部分以及重疊模塑於所述第一模塑部分上的第二部分，所述第二部分由優選為中空的圓柱形主體511形成。分隔線700顯示了這種兩部分構成。

如果圓柱形主體511是中空的，則其包含開放的後軸向側512以及由所述前壁513封閉的前軸向側。因而，這種實施方式限定出通常為圓柱形的形狀的塞子-活塞510，具有不通的內部體積515，也即一側開放，而另一側封閉。前壁513限定出前軸向外表面631，當塞子-活塞510被裝配於旨在用於容納流體產品的注射器主體(未示出)中時，所述前軸向外表面631是與這種流體產品接觸的表面。這種前軸向外表面631布置有塗層635，有利地是由etfe(乙烯-四氟乙烯)製成的薄膜，以最大程度限制所述流體產品與所述塞子-活塞的材料之間的相互作用。也可考慮其它類型的在塗層的施加方式和構成所述塗層的材料這兩方面的合適塗層。這種前軸向外表面631可以是錐形的，限定出軸向尖端1810，正如可由附圖2的實施方案看出的，但它也可以是平面的且基本上垂直於塞子-活塞的中心軸線。

所述前壁513包含在其徑向外邊緣上製成的第一密封輪廓630。塞子-活塞510的外表面還包含至少一個、優選多個第二密封輪廓610，其通常以徑向突出的隆起的形式製成。優選地，如附圖2所示，塞子-活塞510的外表面包含以徑向突出的隆起的形式製成的兩個第二密封輪廓610。在附圖2所示的實施例中，第二密封輪廓610之一形成於所述前壁513上，並且另一個形成於所述中空圓柱形主體511上，但作為變化形式，兩個第二密封輪廓610可均形成於所述中空圓柱形主體511上。

所述前壁513的所述前軸向外表面631包含變形輪廓633，所述變形輪廓633適於變形以利於塞子-活塞510在注射器主體中的插入。這種變形輪廓可被徑向布置於所述第一密封輪廓630的內部，也即其無須布置於所述前壁513的徑向外邊緣處。有利地，這種變形輪廓633可採用配置於所述前軸向外表面631中的周邊溝槽的形狀製成。在附圖2所示的實施例中，這種溝槽在變形之前是基本上u形的形狀，但是顯然它也可具有其它形狀，例如v形、w形或者在插入塞子-活塞時能夠使前壁513徑向變形的其它任何合適的形狀。

有利地，所述變形輪廓633具有圓化的形狀，也即所述變形輪廓633不在所述前壁513的所述前軸向外表面631中限定出銳角。而這種銳角不僅在模塑塞子-活塞期間而且在使用時都可能在塗層635中產生薄弱區域，在模塑塞子-活塞期間，該銳角可能產生被扯掉的部分，在使用期間，塗層635會在所述銳角處破裂或者撕裂，例如，當將塞子-活塞置於注射器中的合適位置的同時擠壓塞子-活塞時，會因此有所述塗層的不連續風險。

有利地，所述塗層635不僅在所述前軸向外表面631上延伸，而且還至少部分地在所述密封輪廓630的外部圓柱形表面上延伸。這使得能夠確保在注射器主體的內部與塞子-活塞510的所述第一密封輪廓630的塗覆部分之間存在第一圓柱形密封區。這尤其改善了在注射器中施加高壓力時的密封。這是因為，在注射器主體與塞子-活塞510的塗覆區域之間的圓柱形接觸區域確保了塗層635中不會出現微皺摺，並且因而使得能夠具有在塞子-活塞的塗層635與注射器主體之間的恆定接觸密封區域。

在塞子-活塞510插入注射器主體中時，變形輪廓633可徑向變形，這使得前壁513的第一密封輪廓630更容易穿透到注射器主體的內部。

在所述塞子-活塞510插入注射器主體中之後，各種密封輪廓，即第一密封輪廓630和第二密封輪廓610可略微鬆開，同時充分保持對注射器主體的圓柱形壁的應力，以確保完全密封。

變形輪廓633在前壁513的前軸向外表面631中的存在促進了這種插入。這是因為，塗層635的存在使材料硬化並且因而通常使得其插入更為複雜。提供變形輪廓的事實使得能夠補償與etfe塗層相關的摩擦的增加，並且因而能夠確保如上所述的塗覆的塞子-活塞更可靠且更安全的插入。同樣，變形輪廓633在具有塗層的活塞的前壁513的前軸向外表面631中的存在使得能夠具有與無塗層的活塞相同的表現，尤其是在驅動時活塞的驅動力和滑動力的方面。

塞子-活塞510的內部體積515可包含螺紋615。這種螺紋615可以是連續或不連續的。在不連續螺紋的變化形式中，可配置多個軸向溝槽，有利地為四個溝槽，以中斷所述螺紋615。作為變化形式，該塞子-活塞可以是實心的，即不包含中空內部體積。

以重疊模塑的兩個部分製成的根據本發明的塞子-活塞510尤其具有由具有優化性能的兩種不同材料形成的優點。因此，機械性能(硬度、彈性、伸長率)使得能夠優化活塞的功能性能(滑動、密封性、機器操作等…)，並且材料的化學性能(可提取水平等…)使得能夠使用高純度材料用於與膜接觸的前壁513(第一模塑步驟)，並且將其與具有優化的功能性能的其它材料組合(第二模塑步驟)。

有利地，圓柱形主體511和前壁513各自由橡膠材料製成，所述橡膠材料例如包括一種或多種聚合物合成彈性體，例如丁基橡膠(異丁烯與異戊二烯的共聚物)，氯丁橡膠(衍生自丁基橡膠與氯的反應的異丁烯-異戊二烯共聚物)，溴化丁基橡膠(衍生自丁基橡膠與溴的反應的異丁烯-異戊二烯共聚物)，異丁烯和對甲基苯乙烯橡膠共聚物，異戊二烯橡膠(合成聚異戊二烯)，sbr橡膠(苯乙烯-丁二烯共聚物)，nbr(丁二烯-丙烯腈共聚物)，epdm橡膠(乙烯-丙烯-二烯三元共聚物)。這些材料可與各種加速劑和/或填料組合，以使得能夠獲得希望的性能。

根據本發明，所述圓柱形主體511和所述前壁513由不同的材料製成。所述橡膠可以是不同的。作為變化形式，圓柱形主體511可有利地由一種材料製成，所述材料可由與所述前壁513相同的橡膠基礎材料組成，但與一種或多種填料和/或加速劑以不同的量和/或組成組合。

附圖6-11顯示了根據本發明的有利實施方案的附圖2的塞子-活塞的製造方法。

附圖6顯示在傳統上包含兩個模具部分301、302的第一模具中實現的前壁513與塗層635的模塑。脫模是容易的，因為所述模具不包含任何反拔模斜度。

附圖7顯示了所述模塑的前壁的切割，這尤其藉助於衝頭或衝模(matrice)350來進行。

附圖8表示在模塑和切割之後並且在中空圓柱形主體511重疊模塑之前的前壁513。

附圖9和10表示中空圓柱形主體511在前壁513上的重疊模塑。前壁513被置於第二模具的第一模具部分401中，並且所述中空圓柱形主體511在所述第二模具的第二部分402的芯410周圍重疊模塑。所述芯410限定出所述內部體積515，並且其因而有利地包含將限定出所述塞子-活塞510的內部螺紋615的外部螺紋。脫膜被簡化：芯的取出(例如通過模塑材料的變形)通過移動模具的上部來進行，然後進行片脫膜(限定出第二密封輪廓610的反拔模斜度可通過由於取出芯所留下的空間而導致的向內的塞子-活塞徑向變形來進行)。因而，在這個重疊模塑步驟時，通過附圖7所示的切割步驟所產生的所述模塑的前壁的切割區域將在所述第二模具中再成形，並且因此，此切割區域的直徑小於被切割的直徑。將所述模塑的前壁置於第二模具中的事實使得能夠因此避免如上所述的現有技術的缺陷。

附圖11表示最終切割步驟。在此，該切割可按照傳統方式在開放的後軸向側512處，在塞子-活塞的後部上進行，就如在塞子-活塞不包含在其前軸向外表面631上的塗層635時。這使得能夠避免在切割時拉緊的材料，因而產生相對於第二密封輪廓610的此區域一旦被切割的徑向收縮。這個切割步驟傳統上藉助於衝頭或衝模450來實現。

已知地，塞子-活塞510還可被完全塗覆矽油以利於其滑動，尤其是在其插入到注射器中時。作為變化形式，如果希望取消這種矽油，則還可提供也在整個塞子-活塞上的聚對二甲苯塗層。在這種情況下，活塞的前表面上的etfe膜可被處理以使得能夠固定聚對二甲苯。

儘管本發明是參考特定實施方案進行描述的，但應理解本發明並不限於此，而相反，本領域技術人員可在不背離如所附權利要求所限定的本發明範圍的情況對其進行任何有用的改變。