CN102946985B

CN102946985B - 用于制备牙科材料的混合器和包括所述混合器的系统

Info

Publication number: CN102946985B
Application number: CN201180031369.3A
Authority: CN
Inventors: J·格拉曼; K·申克-格拉赫
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2010-06-22
Filing date: 2011-06-21
Publication date: 2016-02-03
Anticipated expiration: 2031-06-21
Also published as: WO2011163185A1; CN102946985A; EP2399666A1; US20130148466A1; RU2521648C1; US9227162B2; EP2399666B1

Abstract

本发明公开了用于制备牙科材料的混合器(10)，其包括混合圆筒(17)和混合转子(16)、混合器入口(13，14)、以及出口(15)。所述混合转子能够围绕旋转轴线(A)旋转并且包括各自具有至少一个混合桨叶的四个混合桨叶层次(21、22、23、24)。所述混合桨叶层次轴向地设置在所述混合转子的一部分上，且所述桨叶层次以整体上均一的桨叶间距轴向间隔开。所述混合桨叶还在平行于所述旋转轴线的维度上具有厚度，并且所述桨叶间距和所述桨叶厚度之间的所述比率为至少2∶1，由此最大化所述混合效率和最小化能量消耗。

Description

用于制备牙科材料的混合器和包括所述混合器的系统

技术领域

本发明涉及用于制备牙科材料的混合器，并且具体地讲涉及其中混合桨叶层次相对彼此以特定的大致均一的间距设置的混合器。本发明还涉及包括这种混合器和混合装置的系统。

背景技术

常常利用混合单独保存的组分来制备牙科材料。存在如下牙科混合和分配装置，所述牙科混合和分配装置可自动地混合组分以形成可用的牙科材料并且还可以合适的比例来分配这种材料以供使用。通常，这些牙科混合和分配装置具有用于接纳组分的容器，并且通常适于将一定量的组分连续地提供到混合器内。随着将另外组分提供到混合器内，这些材料通常在混合器内进行连续的混合和分配。用于混合和分配牙科印模材料的示例性装置(例如)可按品名3M^TMESPE^TMPentamix^TM得自德国的3MESPEAG。

由于在市场上可获得多种不同类型的牙科材料，因此这种牙科混合和分配装置可理想地在不显著改变装置构型的情况下对多种不同的材料起作用。然而，在市场上存在多种不同的如下混合器，所述混合器尤其优化地用于混合某些特定材料或用于提供特定的混合质量。此外通常使用所谓的动态混合器，所谓的动态混合器通常具有可由电机驱动的混合转子。混合转子通常设置在混合圆筒内并且在组分流过圆筒时混合这些组分。

例如，EP1510249公开了用于牙科印模材料的混合器。该混合器具有混合器主体，所述混合器主体提供带有搅拌叶片的混合棒。牙科印模材料的组分可流过所述主体并且通过在横向于组分流动方向的平面内旋转的搅拌叶片进行混合。叶片设置在沿着棒的轴向方向的预定位置间隔处以及周向环绕棒的均一位置间隔处。两个下游叶片之间的轴向间隔宽于其他上游叶片之间的轴向间隔。因此，牙科印模材料在其到达较宽间隔之前被混合，其中在所述较宽间隔处，所述牙科印模材料应完全填充搅拌棒和混合器主体之间的空间以避免空气被包含在混合物中。

DE10112904公开了用于混合至少两种不同体积比的糊剂组分的动态混合器。该混合器包括具有至少两个入口和至少一个出口的壳体、可旋转地安装在所述壳体的混合室内的混合器元件。所述壳体具有至少一个延缓室，所述延缓室包括阻挡流动方向上的糊剂流的限制壁和至少一个通向混合室的开口，所述开口设置在相对限制壁的后面。该混合器尤其适用于混合具有相对高粘度的糊剂组分。

市场上还存在其他混合器。然而，仍期望提供能够以足够的混合质量来混合多种不同材料的混合器。另外还期望这种混合器为相对低成本的。

发明内容

在一个方面，本发明涉及混合器，具体地讲涉及用于制备牙科材料的动态混合器。所述混合器包括混合圆筒和混合转子。混合转子至少部分地容纳在混合圆筒内。此外，所述混合器包括用于接纳牙科材料的组分的至少一个混合器入口(优选至少两个混合器入口)以及用于释放组分混合物的出口。混合转子能够围绕混合转子的旋转轴线旋转，并且包括至少四个混合桨叶层次。混合桨叶层次中的每一个均包括至少一个混合桨叶。混合桨叶层次在大致平行于旋转轴线的维度上设置在混合转子的至少一部分上。此外，混合桨叶层次在大致平行于旋转轴线的维度上相对彼此间隔开大致均一的桨叶间距。此外，混合桨叶中的每一个在平行于旋转轴线的维度上具有厚度，其中桨叶间距和桨叶厚度之间的比率为至少2∶1。

本说明书中提及的混合桨叶层次可包括围绕混合转子周向设置的一组混合桨叶。各个混合桨叶层次的混合桨叶还优选在大致平行于旋转轴线的维度上为基本上共同对齐的。

所述混合器通常被调整为使得在所述混合器的操作期间，混合桨叶通常在大致横向于组分流动方向的平面内移动，以由此来剪切组分。通常，剪切越强烈，即，组分中的一部分越频繁地被混合桨叶剪切，则混合物越均匀。已经发现的是，剪切通常取决于混合转子的旋转速度、组分穿过混合器的流速(＝分配混合物的流速)、和混合转子上的混合桨叶的数量。已经观察到，例如，如果使用相同的流速，则可通过较高的混合转子转速来补偿较少数量的混合桨叶。或者可使用降低的流速来补偿较少数量的桨叶或较低的转速。此外已经发现的是，减少混合桨叶通常伴随降低的混合均匀度(基于相同的流速和转速)。

然而，本发明优选地允许使用相对现有技术混合器而言减少数量的混合桨叶，其中不会引起显著降低的混合质量且无需通过转速或流速进行补偿。本发明还为有利的，因为其优选地允许使用相对高粘度的材料，尤其是对于具有固定的转速和流速设置的混合装置。这是因为本发明的混合器可有助于避免来自过度剪切的材料加热，并因此可有助于避免材料过早地硬化(在制备可硬化混合物的情况下)。本发明还可为有利的，因为其优选地有助于最小化旋转混合转子所需的扭矩以及另外最小化促使组分流过混合器所需的力。本发明还可因节省制备混合转子所需的原始材料而有助于最小化制备成本。

在一个实施例中，桨叶间距和桨叶厚度之间的比率在2∶1至3∶1的范围内。此外，桨叶厚度可在约1.8mm至约2.2mm的范围内，优选为约2mm。混合器桨叶层次相对彼此的间距可在约3.6mm至约6.6mm的范围内，优选为约4.8mm。因此，桨叶间距和桨叶厚度之间的优选比率为约2.4∶1。

在另一个实施例中，桨叶层次之间的空间完全不含混合桨叶。此外，两个混合桨叶层次之间的空间可完全不含混合器的任何结构。这种空间可完全由待混合的组分和/或组分的混合物填充。

在另一个实施例中，混合桨叶层次中的至少一者具有至少两个彼此轴向对准的混合桨叶。优选的是，混合桨叶层次中的至少一者包括多个彼此轴向对准的混合桨叶。这种多个混合桨叶可相对旋转轴线径向地延伸并且可围绕混合转子的旋转轴线大致均匀地环状分布。例如，混合桨叶层次可具有彼此以约90度角设置的四个混合桨叶。此外，混合桨叶层次中的每一个可包括多个轴向对准的混合桨叶。再次，各个层次的混合桨叶可相对旋转轴线径向地延伸并且可围绕旋转轴线大致均匀地环状分布。混合桨叶层次可在彼此之间形成不含混合桨叶的环形空间。在混合器的使用期间，此空间可填充组分。

在另一个实施例中，一个混合桨叶层次中的混合桨叶与另一个混合桨叶层次中的一个或多个混合桨叶在平行于旋转轴线的方向上设置成基本上直线排列。因此，例如，具有四个混合桨叶层次(各自具有四个混合桨叶)的混合转子可具有四排混合桨叶，在每排混合桨叶内四个桨叶设置成彼此直线排列，并且所述四个桨叶排可相对彼此以大致相等的角度而成角度地设置。

在一个实施例中，所述混合器包括仅四个均一间距的混合桨叶层次。所述混合器可具有另一个混合桨叶层次，所述混合桨叶层次与均一间距的混合桨叶层次以不同的间距(例如以较小或较宽的间距)间隔开。然而技术人员将认识到，这种实施例仍能实现本发明。

在一个实施例中，混合转子包括与旋转轴线大致同轴设置的转子轴。优选的是，混合桨叶从转子轴伸出。转子轴可其余为基本上圆柱形的。此外，转子轴和混合圆筒一起优选地形成牙科材料的组分的通道。因此，混合圆筒可形成大致圆柱形的内表面。混合圆筒的内表面可尤其不含凸起。

在另一个实施例中，混合桨叶在转子轴和基本上混合圆筒之间延伸。因此混合桨叶可穿过通道横向地延伸至旋转轴线。因而流过通道的组分可必须在混合桨叶周围流过。

在特定实施例中，混合桨叶从转子轴伸出的桨叶长度在约3mm和约5mm之间，并且优选为约4.3mm。转子轴的直径可在约4mm至6mm的范围内，优选为约5.3mm。因此，可用于组分流过的通道的横截面可为足够宽的以允许促使组分在可接受的力下穿过通道，但为足够小以最小化因使用之后保留在混合器中的组分产生的浪费。

在另一个实施例中，混合桨叶在大致横向于旋转轴线的维度上为渐缩的。除了具有分别形成长度和厚度的第一和第二维度之外，混合桨叶还可(例如)具有形成宽度的第三维度。桨叶宽度可在约1.8mm至约2.2mm的范围内，优选为约2mm。例如，混合桨叶可在宽度维度上渐缩。混合桨叶因而可流线化到特定程度，使得当所述混合器用于混合组分时，桨叶移动时以渐缩边缘引导穿过组分。从而可最小化旋转混合转子所需的扭矩。所述渐缩可具有半径或任何其他合适的形状。

在另一个实施例中，混合转子包括与用于驱动混合转子的驱动轴相接合的耦接头。混合器壳体可被调整为使其能够可旋转的保持为相对于壳体来旋转混合转子。例如，入口可形成为可保持在混合装置的插头和/或插座。

本发明的另一个方面涉及包括混合装置和根据本发明的混合器的系统。所述系统的混合装置包括用于驱动混合器的混合转子的驱动轴、用于接纳牙科材料的组分的容器、和用于将组分推向混合器的至少一个柱塞。混合装置优选为机动化的以用于自动地驱动混合转子和柱塞。优选的是，混合装置为可用于牙科业务中的桌面装置。

在一个实施例中，混合装置包括两个柱塞，其中每个柱塞适于将一种组分推向混合器。混合装置还可包括用于容纳组分的一个或多个材料容器。材料容器优选具有出口喷嘴。此外，出口喷嘴和混合器入口适于连接容器和混合器以用于彼此流体连通。

在一个实施例中，材料容器包括牙科材料的组分，所述牙科材料选自如ISO4823中指定的聚醚或VPS(A-硅树脂)印模材料类型0(印模膏)至3(低稠度印模膏)中的一者。具体地讲，牙科材料可为以下述商品名获得的材料中的至少一种：Permadyne^TMPenta^TML、Impregum^TMPenta^TM、Express^TMXTPenta^TMH、Express^TM2Penta^TMPutty，这些材料均可得自德国的3MESPEAG。

在另一个方面，本发明涉及在用于制备牙科材料的混合器中所用的混合转子。这种混合器包括混合圆筒和混合转子。混合转子适于至少部分地容纳在混合圆筒内。此外，所述混合器包括用于接纳牙科材料的组分的至少两个混合器入口、和用于释放组分混合物的出口。混合转子被调整为使其能够围绕混合转子的旋转轴线旋转，并且包括至少四个混合桨叶层次。混合桨叶层次中的每一个均包括至少一个混合桨叶。混合桨叶层次在大致平行于旋转轴线的维度上设置在混合转子的至少一部分上。此外，混合桨叶层次在大致平行于旋转轴线的维度上相对彼此间隔开大致均一的桨叶间距。此外，混合桨叶中的每一个在平行于旋转轴线的维度上具有厚度，其中桨叶间距和桨叶厚度之间的比率为至少2∶1。

本发明的另一个方面涉及包括本发明的混合器和现有技术的混合转子的部件套件。现有技术的混合转子可适用于混合器中。所述套件还可包括优选呈单独组分形式的至少一种牙科材料。这种套件可用于以本发明的混合转子来改装既有的现有技术混合器。

附图说明

图1为包括根据本发明的实施例的混合器的系统的透视图；

图2为根据本发明的实施例的混合器的剖视图；

图3为根据现有技术的混合器的混合转子的侧视图；

图4为根据本发明的实施例的混合器的混合转子的侧视图；

图5A-5D为相片，其示出利用现有技术混合转子或经改造的现有技术混合转子混合的硬化材料股线的切割表面；并且

图6A、6B为相片，其示出利用根据本发明的实施例的混合转子混合的硬化材料股线的切割表面。

具体实施方式

图1示出了用于混合和分配牙科材料的装置100。该装置是机动化的，并且因此允许自动地分配材料。装置100将牙科材料的两种组分保持在容器110、111中。用于混合这两种组分的混合器120附接到装置100。混合器120具有形成在可旋转混合转子121和混合器圆筒122之间的混合室。混合器与容器110、111连接，使得单独的组分可流入混合室中。混合物可通过混合器120的出口123离开。装置100适于驱动混合转子121，以用于混合该混合室中的组分。装置100实施连续动态混合过程，在该连续动态混合过程中，组分可以被连续地供给到混合室中，并且由组分获得的混合物可以从混合器被连续地分配。从而，该装置允许制备可变量的牙科材料，而不需要预先确定混合物的初始组分的量。可通过装置100的柱塞(未示出)将组分推向而混合器120。混合器和柱塞两者均能由装置100中的马达或者单独的马达驱动。

例如，所示装置可用于混合和分配可硬化的牙科印模材料。混合的材料可以用来填充牙托，然后该牙托被放置到患者的嘴里，以取得牙印模。混合器可更换地附接在装置100处。因此，当混合的材料硬化并由此阻塞混合器时，可取下用过的混合器并换上未用的混合器，以备所述装置下次使用。

图2示出了根据本发明的混合器10的基本构型的剖视图。混合器10具有后端11和前端12，并且包括与后端11相邻的第一入口13和第二入口14。与前端12相邻，所述混合器包括出口15。混合器10包括优选地形成混合圆筒17的混合器壳体16。在此实例中，混合圆筒形成至少在内部为大致圆柱形的细长管。此外，混合器10包括混合转子18，所述混合转子18容纳在混合器10的混合圆筒17内并且能够围绕旋转轴线A旋转。在此实例中，旋转轴线A和混合圆筒17相对彼此为整体上同心的。混合转子18具有承载四个混合桨叶层次21、22、23、24的混合部分19。各个混合桨叶层次21/22/23/24均包括至少一个混合桨叶，然而在此实例中，各个混合桨叶层次包括周向围绕混合部分19(并且围绕旋转轴线A)均匀分布的四个混合桨叶。此外，混合桨叶从混合部分19向外径向伸出并且使其游离端基本上延伸至混合圆筒17。可在混合桨叶的游离端和混合圆筒之间提供小的空间或间隙以避免桨叶和圆筒之间的摩擦。在混合部分19和混合桨叶之间设置通道25以允许提供到混合器10内的组分流过混合圆筒17。

在混合器10的操作中，可通过第一和第二入口13、14将材料组分提供到混合器内。持续地提供组分以优选地使得组分从入口13、14，通过通道25，并且流向出口15。组分的流动方向基本上平行于混合转子18的旋转轴线A。此外优选的是，旋转混合转子18以使得混合桨叶在大致横向于旋转轴线的平面内移动。因此，当组分流向出口时，组分流被横向地剪切并且得以混合。

混合转子18可由马达(未示出)驱动。因此，混合转子具有用于接合混合和分配装置的驱动轴的耦接头26。此实例中示出的耦接头为具有多边形(例如六边形)横截面的插座。然而，技术人员将认识到允许混合转子18和驱动轴之间的接合的多种其他构型。

图3示出了根据现有技术的混合转子200。混合转子200具有五个混合桨叶层次201、202、203、204、205。五个混合桨叶层次201、202、203、204、205在沿混合转子200的旋转轴线B的方向上相对彼此以间距S1均匀地间隔开。混合桨叶中的每一个还具有厚度T，所述厚度T为平行于旋转轴线B的维度。

相比之下，图4示出了根据本发明的具有仅四个混合桨叶层次21、22、23、24的混合转子18。四个混合桨叶层次21、22、23、24在沿混合转子18的旋转轴线A的方向上相对彼此以间距S2均匀地间隔开。此外各个桨叶具有厚度T。然而，相对于图3所示的构型，在此实例中，各个混合桨叶层次之间的间距的宽度为现有技术的混合转子的间距的约两倍。

实例1

使用具有根据现有技术的混合转子的混合器来混合来自牙科印模材料的组分的样品。所用的印模材料可以商品名Impregum^TMPenta^TM得自德国的3MESPEAG。此混合器按照图2所示构造，不同的是设置有根据现有技术的混合转子(如图3所示)，而非图2所示的混合转子。

将此混合器与实际上可以商品名3M^TMESPE^TMPentamix^TM2得自德国的3MESPEAG的混合和分配装置一起使用。

此装置和此混合器用于通过混合组分并且将混合物以股线形式分配到垫上来制备样品。因此，以相对此混合器的其余部分约380转/分钟的速度来驱动混合转子。此外，在分配样品的过程中，将组分通过此混合器的流速保持在约72毫升/分钟。丢弃初始部分的混合物以提供在稳态混合阶段期间混合的股线。稳态混合阶段的到达是由操作者在视觉上进行评估的。印模材料的组分以不同着色的形式提供以使得操作者可在视觉上从具有大致均匀的组合色识别出恒定的混合质量(指示稳态混合阶段)。

在分配的材料股线已固化之后，整体上由横向于分配所述股线的方向来切割所述股线。检查切割表面的色带，所述色带由未充分混合或未混合的组分引起。通常，较多和/或较鲜艳的色带的存在也指示出较不均匀的混合。此外，切割表面的较均匀颜色通常指示较均匀的混合。

得自实例1的切割表面示于图5A中。切割表面看起来具有整体上均匀的颜色，这指示出整体上均匀的混合。

比较例1.1

重复实例1，不同的是利用与现有技术的混合转子大致相同、但具有仅四个混合刀片层次的混合转子。这是通过从现有技术的混合转子中移除一个混合桨叶层次来实现的。

得自比较例1.1的切割表面示于图5B中。相对于实例1，比较例1.1的样品在表面上显现出具有可见的色带。因此能够假定到此混合不如实例1均匀。

比较例1.2和1.3

在比较例1.2中，重复实例1，不同的是利用具有仅三个混合刀片层次的混合转子，并且此外在比较例1.3中，重复实例1，不同的是利用具有仅两个混合刀片层次的混合转子。再次混合桨叶被移除以减少现有技术的混合转子的混合桨叶层次数，这样使得仅混合桨叶层次数相对于实例1以及在不同的比较例之间为不同的。

得自比较例1.2的切割表面示于图5C中并且得自比较例1.3的切割表面示于图5D中。结合比较例1.1，能够清楚地看出，较少的混合桨叶层次数导致较明显存在的色带。因此能够得出结论，较少的混合桨叶层次数导致较不均匀的混合。

比较例2

重复实例1，不同的是利用本发明的具有四个混合桨叶层次的混合转子。因此，相对于实例1而言，比较例2中的混合转子具有较少的混合桨叶层次数。此外，混合桨叶层次以2∶1的比率(桨叶层次间距相对桨叶厚度)间隔开。另外，混合转子和混合器的其余部分相对实例1没有变化。

如上文所示，减少的混合桨叶层次数通常导致较不均匀的混合，然而意外的是，本发明的混合转子提供与现有技术转子类似的均匀混合，但本发明的混合转子具有仅四个桨叶层次而非现有技术中获得类似结果所需的五个桨叶层次。这从得自比较例2的切割表面(示于图6A中)能够看出，所述切割表面整体上对应于实例1的切割表面(图5A)。

为了确认这种效果独立于特定材料，已利用下述牙科材料来重复实例1和比较例1.1-1.3以及比较例2：Permadyne^TMPentaL(基础组分no.381149/催化剂组分no.381152)、Impregum^TMPenta(基础组分no.381224/催化剂组分no.381542)、Express^TMXTPentaH(基础组分no.392200/催化剂组分no.321397)、Express^TM2PentaPutty(基础组分no.380505/催化剂组分no.378889)。此外利用实际上可以商品名3M^TMESPE^TMPentamix^TM3得自德国的3MESPEAG的不同分配装置来重复相同的实例和比较例。以下述参数来使用这种分配装置：分配混合物的流速＝145毫升/分钟，混合转子的转速＝768转/分钟。已从这些重复试验中获得了类似结果。图6B示出了通过重复比较例2，但不同的是利用3M^TMESPE^TMPentamix^TM3装置而非3M^TMESPE^TMPentamix^TM2装置获得的样品。因此已经证明，本发明的效果独立于混合的材料、分配装置、和混合参数，但依赖于混合桨叶层次之间的间距。

Claims

1.一种混合器，包括：

-混合圆筒、和至少部分地容纳在所述混合圆筒内的混合转子，

-入口，以及

-出口，

-所述混合转子能够围绕所述混合转子的旋转轴线旋转并且包括各自具有至少一个混合桨叶的至少四个混合桨叶层次，

-所述混合桨叶层次在平行于所述旋转轴线的维度上设置在所述混合转子的至少一部分上并且相对彼此以均一的桨叶间距间隔开，

-所述混合桨叶中的每一个在平行于所述旋转轴线的维度上具有厚度，

-其中所述桨叶间距和所述桨叶厚度之间的比率为至少2∶1。

2.根据权利要求1所述的混合器，其中所述桨叶间距和所述桨叶厚度之间的所述比率在2∶1至3∶1的范围内。

3.根据权利要求2所述的混合器，其中所述桨叶厚度在1.8mm至2.2mm的范围内。

4.根据权利要求1所述的混合器，其中所述混合桨叶层次中的至少一者具有至少两个彼此轴向对准的混合桨叶。

5.根据权利要求1所述的混合器，其中所述混合桨叶层次中的每一个均具有多个彼此轴向对准的混合桨叶，各个层次的所述混合桨叶相对于所述旋转轴线径向地延伸并且围绕所述旋转轴线均匀地环状分布。

6.根据权利要求1所述的混合器，其中所述混合桨叶层次中的混合桨叶与所述混合桨叶层次中的另一者的一个或多个混合桨叶在平行于所述旋转轴线的方向上设置成直线排列。

7.根据权利要求1所述的混合器，包括四个混合桨叶层次。

8.根据权利要求1所述的混合器，其中所述混合转子包括与所述旋转轴线同轴设置的转子轴，并且其中所述混合桨叶从所述转子轴伸出，其中所述混合器包括由所述转子轴和所述混合圆筒形成的通道。

9.根据权利要求8所述的混合器，其中所述混合桨叶在所述转子轴和所述混合圆筒之间延伸。

10.根据权利要求8所述的混合器，其中所述混合桨叶从所述转子轴伸出的长度在3mm和5mm之间。

11.根据权利要求1所述的混合器，其中所述混合桨叶在横向于所述旋转轴线的维度上为减缩的。

12.根据权利要求1所述的混合器，其中所述混合转子包括与用于驱动所述混合转子的驱动轴相接合的耦接头。

13.根据权利要求1所述的混合器，还包括与所述混合桨叶层次之一以不同于所述均一桨叶间距的间距间隔开的混合桨叶层次。

14.根据权利要求1所述的混合器，其中在所述混合桨叶的一端和所述混合圆筒之间存在间距。

15.根据权利要求11所述的混合器，其中所述混合桨叶具有宽度。

16.根据权利要求15所述的混合器，其中所述混合桨叶在所述宽度的维度上为减缩的。

17.一种混合系统，包括根据权利要求1所述的混合器和混合装置，所述混合装置包括用于驱动所述混合转子的驱动轴、容器、和至少一个柱塞。

18.根据权利要求17所述的混合系统，其中所述混合装置还包括一个或多个材料容器，所述材料容器具有出口喷嘴，其中所述出口喷嘴和所述混合器的入口适于连接所述容器和所述混合器以用于彼此流体连通。

19.根据权利要求17所述的混合系统，其中所述混合装置包括两个柱塞，每个柱塞适于朝着所述混合器促动牙科材料的一个组分。