DE60124077T2

DE60124077T2 - Verfahren und vorrichtung zum blasformen von kapseln aus polyvinylalkohol und blasgeformte polyvinylalkoholkapseln

Info

Publication number: DE60124077T2
Application number: DE60124077T
Authority: DE
Inventors: Henry Guy Malmesbury STEVENS; John Colin Malmesbury DAWSON
Original assignee: Pvaxx Research and Development Ltd
Current assignee: Pvaxx Research and Development Ltd
Priority date: 2000-03-01
Filing date: 2001-03-01
Publication date: 2007-05-31
Anticipated expiration: 2021-03-02
Also published as: AU2001235855B9; GB0105092D0; EP1261470A1; EP1261470B1; ATE343467T1; JP2003525145A; CN1321794C; CN101002720A; US20030152619A1; ES2276768T3; DE60124077D1; US7195777B2; AU3585501A; PT1261470E; EP1719492A2; AU2001235855B2; US20070160662A1; MY136678A; WO2001064421A1; GB0005016D0

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Kapseln, insbesondere biologisch abbaubare Kapseln und auf eine Vorrichtung und Verfahren zum Formen derartiger Kapseln.
Es besteht ein Bedarf nach biologisch abbaubaren Kapseln. Derartige Kapseln können Substanzen enthalten, welche über einen biologischen Abbau oder ein Löslichmachen der Kapselwandungen freigegeben werden. Die Geschwindigkeit der Freigabe der Substanz kann gesteuert werden, indem zum Beispiel die Dicke der Kapselwandung variiert wird. Die Nachfrage nach derartigen Kapseln wird insbesondere in Bezug auf verzehrbare Kapseln ausgedrückt, welche zum Beispiel pharmazeutische Substanzen, Vitamin- oder Mineral-Nahrungsergänzungsmittel enthalten.
Die Verwendung von Gelatine zum Formen derartiger Kapseln, welche Flüssigkeiten enthalten sollen, ist bekannt. Jedoch gibt es derzeit einen deutlichen und steigenden Bedarf für eine Alternative zu oder einen Ersatz für Gelatine. Dieser Bedarf entsteht insbesondere bei pharmazeutischen Anwendungen von Patienten, welche gegenüber Gelatine intolerant sind. Es ist wünschenswert, eine alternative Materialquelle zum Formen derartiger Kapseln zu haben. Ein weiteres Problem bei Gelatinekapseln besteht darin, dass sie im Allgemeinen nicht dafür geeignet sind, trockene oder gepulverte Substanzen zu enthalten.
Ein geeigneter Ersatz für eine Gelatinekapsel muss nicht nur biologisch abbaubar sein, bei bestimmten Verwendungszwecken muss er auch essbar sein und einen harmlosen Geschmack aufweisen, und er muss natürlich einfach zu Kapseln formbar sein. Der potentielle Markt für einen geeigneten Ersatz für Gelatine ist ziemlich groß und verschiedene Alternativen sind über viele Jahre versucht worden, aber alle leiden unter verschiedenen Nachteilen.
Auch bekannt sind zweiteilige Kapseln; diese können verschiedene Einschränkungen auf die Materialeigenschaften einführen und sind im Allgemeinen nur dafür geeignet, gepulverte oder trockene Substanzen zu enthalten. Sie sind weniger geeignet dafür, Flüssigkeiten zu enthalten und die zweiteilige Konstruktion kann zu Schwierigkeiten beim Formen und Füllen führen und/oder kann bedeuten, dass die Inhalte nicht hermetisch versiegelt sind.
US-A-2,897,854 beschreibt ein Verfahren zum Formen gefüllter Kapseln, welches ein Formen einer Granulathülle, vorzugsweise unter Verwendung von Gelatine, und ein Füllen und Erweitern der Hülle aufweist, indem Druck von einem Füllmaterial verwendet wird.
US-A-3,159,545 beschreibt ein Verfahren zum sicheren Bewahren von radioaktivem Material in einer gefüllten, vorzugsweise Gelatine-, Kapsel, welches ein Suspendieren oder Auflösen des radioaktiven Materials in einem Öl oder Wachs aufweist, welches unter Körpertemperatur fest ist, aber welches bei Aufnahme in den Körper schmilzt.
WO-A-97/35537 beschreibt ein Verfahren zum Einkapseln einer Substanz zwischen zwei Schichten eines Einkapsel-Materials.
JP-A-01022500 beschreibt ein Verfahren zum Formen einer Kapsel, indem ein oberer und unterer Teil der Kapsel geformt wird, der untere Teil der Kapsel mit Pulver gefüllt wird und der obere und untere Teil der Kapsel wieder versiegelt wird.
US-A-4,263,251 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Formen einer einteiligen Gelatinekapsel zum Einpacken flüssiger Medikamente, wobei die Kapsel die gleiche Form und Ausmessungen wie eine zweiteilige Kapsel aufweist.
FR-A-2724388 beschreibt ein blasgeformtes, biologisch abbaubares PVA-Behältnis, zum Beispiel eine Flasche, zum Aufbewahren gesundheitsschädlicher Substanzen.
Die Erfindung erstrebt in einer allgemeinen Zielsetzung eine praktikable Alternative zu Gelatinekapseln bereitzustellen. Ausbildungsformen der Erfindung sind in den unabhängigen Patentansprüchen dargelegt und bevorzugte Merkmale sind in den abhängigen Patentansprüchen dargelegt.
In einer ersten Ausführungsform definiert Anspruch 1 der Erfindung eine Kapsel, welche Wandungen aufweist, die durch Spritzblasformen einer PVA enthaltenden Zusammensetzung geformt wird und eine verzehrbare Substanz enthält, wobei die PVA-Zusammensetzung bis zu 20 Gew.-% eines Weichmachers aufweist, eine geradkettige oder verzweigte C₁₂ bis C₂₄ Fettsäureamidkette als Schmiermittel und einen inerten oder verzehrbaren Füllstoff aufweist.
PVA ist bisher nicht kommerziell zu Kapseln verarbeitet worden, welche eine Substanz enthalten, aufgrund der wohlbekannten und etablierten herkömmlichen Eigenschaften von PVA. Jedoch hat der Erfinder herausgefunden, dass durch die Verwendung einer PVA-Zusammensetzung, welche als ein Polymer-Ausgangsmaterial in der Form einer kaltgepressten, zusammengesetzten Tablette oder Pellet bereitgestellt wird, ein überraschend verlässliches Formen von derartigen Gegenständen, wie Kapseln, beständig erzielt werden kann und folglich PVA überraschend erfolgreich in dieser neuen Anwendung verwendet werden kann.
Die Kapsel ist in einer besonders bevorzugten Ausführungsform versiegelt; dies kann ein Verderben der Substanz verhindern. Die Substanz kann verzehrbar sein. Insbesondere, wenn die Substanz verzehrbar ist, kann die PVA-Zusammensetzung ausschließlich Inhaltsstoffe in Lebensmittelqualität enthalten. Die PVA-Zusammensetzung kann einen Füllstoff enthalten, welcher inert oder verzehrbar ist, zum Beispiel Kalziumcarbonat, und/oder eine Pflanze oder ein pflanzliches Derivat, wie Holzmehl oder Reishülsen.
Die Substanz kann im Wesentlichen fest, trocken oder gepulvert sein. Die Erfindung ist insbesondere von Nutzen zum Vereinfachen eines Bereitstellens einer versiegelten (einteilig, im Wesentlichen einheitlichen) Kapsel, welche eine feste Substanz enthält. Bisher ist es nicht realisierbar gewesen, gepulverte Substanzen eingekapselt in versiegelte Kapseln in einem großen Umfang bereitzustellen und die Erfindung kann dies überraschend vereinfachen.
Die Erfindung ist insbesondere vorteilhaft, wenn sie auf kleine Kapseln angewendet wird, welche zum Beispiel ein Volumen von weniger als ca. 5 cm³ aufweisen, typischerweise weniger als ungefähr 1 cm³, häufig ungefähr 0,5 cm³.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel stellt die Erfindung eine versiegelte Kapsel bereit, welche aus einer PVA-Zusammensetzung blasgeformt wird, welche ausschließlich Inhaltsstoffe in Lebensmittelqualität enthält und eine verzehrbare Substanz enthält.
Wie oben erwähnt, wird die Kapsel durch Spritzblasformen gebildet; dies stellt ein überraschend geeignetes Mittel zum verlässlichen Formen von Kapseln bereit. Früher sind Anwendungen von PVA begrenzt gewesen, aufgrund von Schwierigkeiten, auf welche man beim Schmelz-Extrudieren von diesem gestoßen ist: nämlich, dass schmelz-extrudiertes PVA sehr instabil wird und beträchtliche Rückstände sich an die Extrusionsvorrichtung anhaften; dass eine sehr sorgfältige Steuerung der Prozessbedingungen und eine spezialisierte Vorrichtung benötigt werden; und dass der Prozess heruntergefahren und die Vorrichtung häufig gereinigt werden muss. Aufgrund dieser Unzuverlässigkeit wurde PVA allgemein nicht als ein geeigneter Kandidat zum Blasformen im Allgemeinen angesehen, da Ungleichmäßigkeiten zu einem Zerreißen des Films führen können. In einer relativ kleinen und empfindlichen Kapsel, welche vielleicht eine präzise abgemessene Menge einer Substanz enthalten muss, würden derartige Probleme noch schwerwiegender sein. Jedoch kann PVA überraschenderweise, wenn es zusammengesetzt und kaltgepresst worden ist, wie hierin beschrieben, verlässlich in einer Blasform-Vorrichtung, wie hierin beschrieben, zum Formen von Kapseln schmelz-extrudiert werden. Diese Zusammensetzungen können ähnliche mechanische Eigenschaften wie Gelatine aufweisen und können essbar sein, wobei sie einen harmlosen Geschmack aufweisen. Diese Zusammensetzungen können daher erfolgreich als Gelatineersatz verwendet werden.
Abgesehen von der Wahl eines geeigneten Materials gibt es mehrere Probleme, welche mit Blasformen zu einem hohen Qualitätsstandard auf eine kosteneffiziente Weise verbunden sind. Extrusion-Blasformen ist ein Verfahren, welches normalerweise zum Formen hohler Plastikgegenstände, wie Flaschen, aus warm formbaren Polymeren verwendet wird. Herkömmlich wird das warm formbare Polymer zuerst in eine Vorform oder ein Extrudat Hitze-extrudiert. Dann wird eine zweiteilige Form um die Vorform geschlossen. Wenn das warm formbare Polymer zu zähflüssig dafür ist, um ausführbar zu sein, wird die zweiteilige Form zuerst geschlossen und das Hitze-extrudierte warm verformbare Polymer in sie eingespritzt. Luft wird in die Vorform eingespritzt, um die Vorform gegen den Formhohlraum auszudehnen. Die Vorform wird so in die Form des Hohlraums der Form blasgeformt. Die Form wird dann geöffnet/getrennt und der blasgeformte Gegenstand wird entfernt. Eines der Probleme ist die Minimierung der Durchlaufzeit, um einen geformten Gegenstand zu erzeugen. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung stellen eine Vorrichtung bereit, welche eine Formanordnung einschließt, welche das Spritzblasformen einer PVA-Zusammensetzung zu einem verlässlichen Standard ermöglicht, während die Durchlaufzeit minimiert wird.
Anspruch 12 der vorliegenden Erfindung stellt eine Vorrichtung zum Formen einer versiegelten gefüllten Kapsel mit aus einer PVA-Zusammensetzung gebildeten Wandungen bereit, wobei die Vorrichtung aufweist:
Einen Vorratstrichter, welcher einen Vorrat an kaltgepressten zusammengesetzten PVA-Pellets enthält, welche eine PVA-Zusammensetzung aufweisen, wobei die PVA-Zusammensetzung bis zu 20 Gew.-% eines Weichmachers, eine geradkettige oder verzweigte C₁₂ bis C₂₄ Fettsäureamidkette als Schmiermittel und einen inerten oder verzehrbaren Füllstoff aufweist;
Mittel zum Schmelz-Extrudieren der kaltgepressten Pellets, um eine PVA-Einspeisung zum Blasformen zu bilden;
Mittel zum Definieren einer Vielzahl von Formhohlräumen;
Mittel zum Einspritzen einer Quelle einer PVA-Zusammensetzung in jeden Formhohlraum;
Mittel zum Einblasen der PVA-Zusammensetzung in jeden Formhohlraum, um eine blasgeformte Kapsel zu bilden;
Mittel zum Füllen jeder Kapsel mit einer verzehrbaren Substanz;
Mittel zum Versiegeln jeder Kapsel; und
Mittel zum Auswerfen der gefüllten Kapsel.
Gemäß Anspruch 13 wird ein Verfahren zum Formen einer gefüllten Kapsel bereitgestellt, welches aufweist:
Erhalten eines Vorrats an kaltgepressten zusammengesetzten PVA-Pellets (10), welche eine PVA-Zusammensetzung aufweisen, wobei die PVA-Zusammensetzung bis zu 20 Gew.-% eines Weichmachers, eine geradkettige oder verzweigte C₁₂ bis C₂₄ Fettsäureamidkette als Schmiermittel und einen inerten oder verzehrbaren Füllstoff aufweist;
Schmelz-Extrudieren der kaltgepressten Pellets (12), um eine PVA-Einspeisung zum Blasformen zu bilden;
Einspritzen der PVA-Einspeisung in eine Form (30), welche eine Vielzahl von Hohlräumen definiert;
Einblasen des PVA in jeden Formhohlraum, um eine blasgeformte Kapsel zu bilden;
Füllen der Kapsel mit einer verzehrbaren Substanz (34);
Versiegeln der Kapseln; und
Auswerfen der gefüllten Kapsel.
Die Mittel oder die Form, welche eine Vielzahl von Formhohlräumen definieren, können eine Form aufweisen, welche aus trennbaren Teilen hergestellt ist und vorzugsweise eine Form mit zwei Hälften aufweist. Wenn die Form zwei Hälften aufweist, enthält jede Formhälfte eine Reihe von entsprechenden Vertiefungen, sodass die beiden Hälften, wenn sie zusammengesetzt werden, eine Form bilden, welche eine Reihe von Hohlräumen aufweist, die zum Formen von Kapseln geeignet sind. Wenn die Form aus mehr als zwei trennbaren Teilen hergestellt ist, sollten die Teile so ausgebildet sein, dass, wenn sie in Position zusammengesetzt werden, sie eine Form bilden, welche eine Reihe von Vertiefungen aufweist, die zum Formen von Kapseln geeignet sind. Vorzugsweise hat die Form mindestens ungefähr zehn Hohlräume. Die Form kann mehr, zum Beispiel ungefähr zwanzig oder ungefähr dreißig Hohlräume in einer Reihe aufweisen. Typischerweise formen die Hohlräume Kapseln mit einem Volumen von weniger als 5 cm³, noch typischer weniger als ungefähr 1 cm³, häufig ungefähr 0,5 cm³. Typischerweise weist das Verfahren ein Zusammenbringen der Formteile (Hälften) auf, ein Einspritzen der Hitze-extrudierten PVA-Zusammensetzung in jede Form, ein Einblasen der PVA-Zusammensetzung in jede Form, um eine Kapsel zu formen, ein Füllen jeder Kapsel mit einer Substanz und ein Versiegeln jeder gefüllten Kapsel.
Die Verwendung der Formanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung, d.h., die Mittel, welche eine Reihe von Formhohlräumen definieren, ermöglichen das aufeinanderfolgende Einspritzen, Einblasen, Füllen und Versiegeln einer Anzahl von Kapseln mit nur einem Vorgang des Zusammensetzens der Formteile(-hälften) und einem Vorgang der Trennung der Formhälften, wodurch die Anzahl minimiert wird, wie oft die Formteile(-hälften) je Zusammensetzung einer gefüllten Kapsel zusammengebracht und getrennt werden müssen. Somit wird die Durchlaufzeit, um einen geformten Gegenstand zu erzeugen, minimiert. In dem Verfahren der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass der Füllschritt so ausgeführt wird, dass die Kapseln in schneller Aufeinanderfolge gefüllt werden. Dies kann einheitliche Chargen von Kapseln gewährleisten. Insbesondere für pharmazeutische Anwendungen ist die Einheitlichkeit und die Präzision der abgemessenen Füllmenge sehr wichtig. Vorzugsweise wird der Schritt der PVA-Einspritzung für alle Hohlräume in schneller Aufeinanderfolge ausgeführt, zum Beispiel, indem die Form relativ zu einer Einspritzquelle bewegt wird, oder im Wesentlichen gleichzeitig.
Die Vorrichtung kann physikalisch getrennte Stationen für einige oder alle der Schritte des Einspritzens, Einblasens, Füllens und Versiegelns aufweisen. Die Vorrichtung kann auch Translationsmittel zum Bewegen der Form von einer Station zu einer anderen aufweisen.
Ein unter geeigneten Druck gesetztes Fluid, normalerweise Gas, kann zum Einblasen der PVA-Zusammensetzung verwendet werden. Üblicherweise verwenden derartige Mittel komprimierte Luft. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein inertes Gas, wie Stickstoff oder Argon verwendet, um die PVA-Zusammensetzung einzublasen. Die Kapsel enthält dann eine im Wesentlichen inerte Atmosphäre vor dem Füllen mit der Substanz. Dies hat den Vorteil, dass ein Aussetzen der Substanz an Luft minimiert wird. Dies ist von besonderer Bedeutung für Substanzen, welche empfindlich gegenüber Luft sind und/oder leicht oxidieren.
Eine Einspritzdüse kann zum Füllen der Kapsel verwendet werden. Die Kapsel kann mit einer Substanz gefüllt werden, welche in der Form einer Flüssigkeit oder eines Pulvers vorliegen kann. Früher wurden Gelatinekapseln im Allgemeinen dafür verwendet, um nur Flüssigkeiten aufzunehmen und gepulverte Medikamente wurden von zweiteiligen Kapseln aufgenommen. Daher besteht ein weiterer überraschender Vorteil dieser Erfindung darin, dass sie eine versiegelte, im Wesentlichen einteilige Kapsel erzeugt, welche geeignet dafür ist, Pulver aufzunehmen. Einteilige Kapseln sind in höherem Maße luftdicht als zweiteilige Kap seln. Einteilige Kapseln sind besser geeignet für Anwendungen mit kontrollierter Freisetzung, da die Dicke der Kapselwandungen gleichmäßiger ist.
Obwohl die Kapseln der vorliegenden Erfindung für pharmazeutische Anwendungen geeignet sind, zum Beispiel zum Aufnehmen pharmazeutischer Substanzen, wie zum Beispiel Medikamente, und dafür geeignet sind, Nahrungsergänzungsmittel, wie Vitamine, Mineralien und essbare Öle aufzunehmen, können sie auch in anderen Anwendungsgebieten verwendet werden, welche die (kontrollierte) Freisetzung einer Substanz durch biologischen Abbau oder Auflösen einer Kapselwandung erfordern.
Vorzugsweise wird das Versiegeln mittels eines Messers vorgenommen. Vorzugsweise wird das Messer erhitzt und über die Spitze der Kapsel geführt, wodurch die Spitze von ihr versiegelt wird. Die Formanordnung ist in der Weise ausgebildet, dass mehr als eine Kapsel durch das gleiche vorbeiführende Streichen des Messers versiegelt werden können. Dies ist demzufolge eine besonders schnelle, saubere und effiziente Möglichkeit, die Kapseln zu versiegeln. Dieses Versiegelungsverfahren hilft, das Aussetzen der in der Kapsel enthaltenen Substanz an Luft zu minimieren. Dies ist besonders wichtig für Substanzen, welche empfindlich gegenüber Luft sind und/oder leicht oxidieren. Die Formteile(-hälften) werden dann getrennt und die gefüllten Kapseln freigegeben.
Weitere Ausführungsformen und bevorzugte Merkmale sind in den Ansprüchen aufgeführt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun beschrieben werden, nur als Beispiel, unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen, in welchen:
1 eine verallgemeinerte schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
2 eine schematische Vorderansicht eines eine Kapsel formenden Hohlraums zeigt;
3 zeigt eine schematische Seitenansicht eines eine Kapsel formenden Hohlraums, welche die gegenüberliegenden Formhälften zeigt;
4 zeigt eine Vorderansicht einer Blasform-Vorrichtung mit einer Vielzahl von Formhohlräumen;
5 zeigt einen Querschnitt durch die Vorrichtung von 4.
In den Figuren sind gleiche Teile durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet.
Bezugnehmend auf 1, wird ein Vorrat an PVA-Pellet-Rohmaterial 1 über einen Vorratstrichter 10 (oder eine andere geeignete Zufuhranordnung) an einen Schmelz-Extruder 12 geliefert, welcher einen Schneckenextruder aufweisen kann, wie typischerweise zum Extrudieren herkömmlicher Thermoplasten verwendet, dessen Abgabe an die Blasform-Vorrichtung 14 geliefert wird. Die Blasform-Vorrichtung hat eine Vielzahl von Formhohlräumen 15, welche weiter unten beschrieben werden und in welchen Kapseln geformt werden, und empfängt einen Vorrat an komprimiertem Gas 16 und einen Vorrat an einer einzukapselnden Substanz 2 über eine Dosiervorrichtung 18. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Substanz eine pharmazeutische, aber andere Substanzen können verwendet werden, zum Beispiel Reinigungsmittel. Obwohl die Vorrichtung als getrennte Teile gezeigt ist, können die Funktionen integriert sein, insbesondere die Funktion der Dosiervorrichtung kann in geeigneter Weise in den Teil der Blasform-Vorrichtung integriert sein, welcher die Kapseln füllt. Die Blasform-Vorrichtung wirft die gefüllten Kapseln 22 in ein geeignetes Behältnis 20 aus.
Bezugnehmend auf 2 und 3, stellt eine Form 30, gebildet aus gegenüberliegenden Formhälften 30a, 30b eine Vielzahl von Hohlräumen in der Form der gewünschten Kapsel bereit. Ein einzelner ellipsoider Hohlraum 15 ist in 2 gezeigt. Eine kompliziertere Form kann gebildet werden und dies kann zum Beispiel ein Logo einschließen. Eine dünne Wandung aus einer PVA-Zusammensetzung 31 wird innerhalb des Formhohlraums aus einem eingespritzten Strom 36 aus PVA gebildet, welches von dem Schmelz-Extruder 12 stammt. Während in einigen Fällen das Polymer direkt in den Hohlraum eingespritzt werden kann, wird bevorzugt ein vorgeformter Teil eines Polymers, typischerweise zylinderförmig, extrudiert und in diesem Teil zwischen gegenüberliegenden Formhälften eingeschlossen, wobei das Schließen der Formhälften ein Ende versiegelt. Die Kapsel wird mittels komprimiertem Gas, welches durch die Düse 32 eingespritzt wird, welche dem einge schlossenen Ende so gegenüberliegt, dass es den Hohlraum füllt und Flüssigkeit oder pulverförmige Substanz zum Füllen der Kapsel mittels einer Nadel 34 eingespritzt werden kann. Die Nadel muss eine ausreichende Bohrung haben, um zu ermöglichen, dass die Flüssigkeit unter den Bedingungen der erwarteten Flüssigkeitsviskosität und des erwarteten Drucks fließt. In ähnlicher Weise muss für pulverförmige Substanzen die Bohrung ausreichend sein, um ein Verstopfen zu vermeiden. Derartige Überlegungen sind jenen Fachleuten auf dem Gebiet des Befüllens von Medikamentkapseln wohl bekannt und es ist zu erkennen, dass die Probleme verringert werden können, indem die Einspritz-Öffnung vergrößert wird oder Einspritzdrucke erhöht werden oder indem die Teilchengröße oder Viskosität verringert wird, zum Beispiel, indem Feststoffe verarbeitet werden oder indem Weichmacher zu Flüssigkeiten hinzugefügt werden. Nach dem Einspritzen der Substanz wird die Nadel zurückgezogen und die Kapsel wird vorzugsweise versiegelt. Wenn das Polymer ausreichend geschmolzen und die Nadel ausreichend klein ist, kann die Kapsel sich selbst versiegeln. Bevorzugter, um ein verlässliches Versiegeln zu gewährleisten, wird ein erhitztes Messer oder anderes Hilfsmittel über die Kapsel an der Stelle der Nadelöffnung gezogen, um ein lokales Schmelzen und ein Versiegeln der Kapsel zu bewirken. Überschuss, welcher nicht direkt dadurch abgeschnitten wird, dass die Formhälften zusammenkommen oder durch das Messer zum Versiegeln abgeschnitten wird, kann zurechtgeschnitten werden, obwohl normalerweise eine Naht zurückbleiben wird. Eine sichtbarer Naht kann eine Bestätigung liefern, dass die Kapselintegrität bewahrt ist und dies kann nützlich für den Fall einer pharmazeutischen oder essbaren Kapsel sein und kann für dekorative oder Werbezwecke in anderen Fällen bereitgestellt werden. Die Erfindung liefert unabhängig eine versiegelte Kapsel, insbesondere eine pharmazeutische, welche aus einer PVA enthaltenden Substanz geformt wird und eine Naht hat.
4 und 5 zeigen ein Beispiel einer geeigneten Form, welche die in den schematischen Figuren gezeigten Prinzipien verkörpert. Dieses Beispiel zeigt eine einzelne Nadelanordnung 39, welche zum Einspritzen von Polymer, Luft und Substanz verwendet wird. Eine Reihe von Nadelanordnungen kann verwendet werden, um eine Reihe von Kapseln gleichzeitig zu füllen oder eine einzelne Nadelanordnung, oder eine kleinere Anzahl von Nadelanordnungen kann verwendet werden, um nur einen Teil der Hohlräume zu füllen und kann relativ zu der Form bewegt werden, um den Füllprozess aller Kapseln zu vervollständigen. Die Substanz kann mittels einer Nadel eingespritzt werden, welche getrennt von der Anordnung ist, welche das Polymer liefert. Obwohl nicht gezeigt, wird die Form vorzugsweise gekühlt, um ein schnelleres Verfestigen des eingespritzten Polymers zu gewährleisten. Mehrere Reihen von mehreren Kapseln können von einem einzelnen Extruder beliefert werden; wie einzusehen ist, je größer die Anzahl der Formhohlräume ist, desto höher ist die Geschwindigkeit der Kapselherstellung, welche erreicht werden kann.
Die PVA enthaltende Zusammensetzung, welche verwendet wird, um das Rohmaterial 1 in dem Ausführungsbeispiel zu bilden, liegt in der Form von kaltgepressten Pellets oder Tabletten vor und weist eine Mischung von PVA auf, wie in Anspruch 1 definiert. Die resultierende Mischung ist geeignet zur Extrusion in herkömmlichen Schmelz-Extrusions-Vorrichtungen. Die Zusammensetzung hat typischerweise ein Biegemodul ähnlich zu anderen extrudierbaren Polymeren. Bekannte vorteilhafte Eigenschaften von PVA, wie eine hohe Bruchfestigkeit, eine gute Durchstoßfestigkeit und gute Grenzschichtcharakteristika werden in dieser Zusammensetzung bewahrt.
Das Rohmaterial weist eine PVA enthaltende Zusammensetzung auf, welche bis zu 20 Gew.-%, insbesondere 5 bis 15 Gew.-% Weichmacher und bis zu 5 Gew.-%, insbesondere 0,5 bis 2,5 Gew.-% Schmiermittel aufweist.
In Ausführungsbeispielen der Erfindung erhielt man extrudierbare und blasformbare PVA enthaltende Zusammensetzungen, welche sowohl vollständig hydrolysiertes PVA, als auch teilweise hydrolysiertes PVA aufweisen und PVA einschließen, welches zu 70% oder mehr hydrolysiert ist.
Die PVA enthaltenden Zusammensetzungen können ein Molekulargewicht des PVA besitzen, welches von ca. 20000, in manchen Fällen von ca. 10000, bis zu mehr als 150000 reicht. Im Allgemeinen ist die Anwendung der vorliegenden Erfindung nicht auf PVA mit einem bestimmten Hydrolyseprozentsatz oder einem bestimmten Molekulargewicht beschränkt.
Die Schmiermittelzusammensetzung der Erfindung wird so bereitgestellt, dass sie die thermische Instabilität der Zusammensetzung beim Extrudieren verstärkt. Das Schmiermittel kann als ein inneres Schmiermittel bezeichnet werden, da seine Funktion darin besteht, die Schmierung zwischen den Polymerketten zu verbessern.
Zusammensetzungen der Erfindung können zum Verzehr bestimmt sein und daher ist das Schmiermittel für diese Verwendung zugelassen. Das Schmiermittel ist ein geradkettiges oder verzweigtes C₁₂-C₂₄ Fettsäureamid, insbesondere C₁₆-C₂₀. Besonders und überraschend gute Ergebnisse erhält man, wenn das Schmiermittel Stearamid, ein geradkettiges C₁₈ Fettsäureamid, aufweist.
Die Zusammensetzungen der Erfindung schließen ferner typischerweise einen Weichmacher ein, um die Schmelztemperatur des Polymers beim Extrudieren zu erniedrigen. Der Weichmacher kann in geeigneter Weise ausgewählt werden aus:
Glycerin, Ethylenglykol, Triethylenglykol, Polyethylenglykole mit niedrigem Molekulargewicht und Amiden mit niedrigem Molekulargewicht. Ein besonders bevorzugter Weichmacher weist Glycerol auf oder besteht aus Glycerol.
Während der Anteil von vorhandenen Komponenten in Zusammensetzungen der Erfindung variieren kann, weisen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Allgemeinen bis zu 50 Gew.-% Füllstoff und bis zu 5 Gew.-% Schmiermittel auf. Speziellere Ausführungsbeispiele der Erfindung weisen 5–50 Gew.-% Füllstoff, 40–80 Gew.-% PVA, bis zu 5 Gew.-% Schmiermittel und 5–20 Gew.-% Weichmacher auf.
Gute Ergebnisse sind mit Ausführungsbeispielen erzielt worden, welche die folgende Zusammensetzung aufweisen:

(a) 40 bis 80 Gew.-% PVA;
(b) 5 bis 50 Gew.-% Füllstoff;
(c) 5 bis 15 Gew.-% Weichmacher, vorzugsweise Glycerol;
(d) 0,5 bis 2,5 Gew.-% C₁₂-C₂₄ Fettsäureamid als ein inneres Schmiermittel, vorzugsweise Octodecanamid.

Besonders gute Ergebnisse erzielte man in Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche die folgende Zusammensetzung aufweisen:

(a) 40 bis 70 Gew.-% PVA;
(b) 20 bis 50 Gew.-% Füllstoff, vorzugsweise ein pulverisiertes anorganisches Material, wie Talg, vorzugsweise mit Stearat überzogen;
(c) 8 bis 15 Gew.-% Weichmacher, vorzugsweise Glycerol;
(d) 0,5 bis 1,5 Gew.-% C₁₂-C₂₄ Fettsäureamid als inneres Schmiermittel, vorzugsweise Octodecanamid; und
(e) 0,0001 bis 0,1 Gew.-% äußeres Schmiermittel, vorzugsweise Stearat.

Die Zusammensetzung kann Restfeuchtigkeit enthalten, ausreichend, um die Zusammensetzung als eine kaltgepresste Tablette zu binden.
Beispielhafte Zusammensetzungen, welche als Rohmaterial eingesetzt werden können, werden nun ausführlich beschrieben.
Beispiel 1

Eine Mischung von ungefähr 60 Gew.-% vollständig hydrolysiertem PVA, 30 Gew.-% Kalziumkarbonat, 10 Gew.-% Glycerol, 0,01 Gew.-% Zinkstearat und 1 Gew.-% Octodecanamid wurden in einem Hochgeschwindigkeitsmischer zubereitet. Sie weist eine weiße/Creme-Farbe und folgende Eigenschaften auf:

Dichte	1,65 g/cm³
Schmelzdichte	1,46 g/cm³ bei 200°C (unter ISO 1183)
MFR	357 (10 mins/200°C/21,6 kg, unter ISO 1133)
Schmelztemperatur	200°C
Verarbeitungstemperatur	190–200°C
Residenzzeit	bis zu 15 Minuten
Trockendauer	4 Stunden bei 80°C

Beispiel 2

Eine Mischung wurde in ähnlicher Weise wie Beispiel 1 aus ungefähr 60 Gew.-% teilweise hydrolysiertem PVA, 30 Gew.-% Kalziumkarbonat, 10 Gew.-% Glycerol, 0,01 Gew.-% Zinkstearat und 1 Gew.-% Octadecanamid zubereitet. Diese weist die folgenden Eigenschaften auf:

Dichte	1,65 g/cm³
Schmelzdichte	1,38–1,40 g/cm³ bei 190°C (unter ISO 1183)
MFR	22 (10 mins/190°C/5 kg, unter ISO 1133)
scheinbare Schmelzviskosität	236/49 (Pa·s 1000 s/10000 s)
Schmelztemperatur	200°C
Verarbeitungstemperatur	190–200°C
Residenzzeit	bis zu 15 Minuten
Trockenzeit	4 Stunden bei 80°C

Die Zusammensetzungen beider Beispiele 1 und 2 wurden zufriedenstellend extrudiert und blasgeformt.
Beispiel 3
Die PVA enthaltenden Zusammensetzungen von Beispiel 1 und 2 wurden auf ihre Extrudierbarkeit in Spritzformmaschinen untersucht, welche von Brabender, Killion, Windsor, Hesas, Battenfield, Fischer, Demag und Arburg hergestellt sind. Der Extrusionsprozess wurde ausgeführt, indem eine einzelne Vollgewindeschraube mit konstanter Steigung verwendet wurde. Die Zylindertemperatur hatte ein Profil von 180–200°C (Schmelze 190–210°C) und die Schraubengeschwindigkeit variierte typischerweise zwischen 20 und 120 U/min.
Das Herunterfahren der Vorrichtung wurde ausgeführt, indem die Temperatur für bis zu 15 Minuten bei angehaltener Schraubenrotation beibehalten wurde, über eine Zeitdauer von 3 Stunden die Temperatur auf 100°C bei angehaltener Schraubenrotation reduziert wurde und nachfolgend das Herunterfahren vervollständigt wurde, indem die Maschine ausgeschalten wurde.
Ob eine bestimmte Zusammensetzung extrudierbar ist oder nicht (womit gemeint ist, auf einer üblichen Extrusionsvorrichtung) ist für den Fachmann normalerweise offensichtlich. Für den Fall, dass ein Test benötigt wird, wird jedoch vorgeschlagen, dass die Extrudierbarkeit ermittelt wird, indem die Extrusion auf einer oder mehreren Maschinen der oben genannten Hersteller versucht wird, wobei eine einzelne Vollgewindeschraube mit konstanter Steigung mit Geschwindigkeiten und Temperaturen in dem obigen Bereich verwendet wird. Wenn die Zusammensetzung verlässlich auf mindestens zwei der obigen Maschinen mit Routineanpassungen der Parameter extrudiert, gilt sie als extrudierbar; wenn man ständige Probleme bekommt und eine Extrusion nur unter äußerst spezifischen Bedingungen oder auf spezialisierter Ausrüstung möglich ist, gilt sie als nicht extrudierbar.
Beispiele 4–9
PVA enthaltende Zusammensetzungen wurden als Mischungen der folgenden Bestandteile in den gezeigten Mengen zubereitet:
Was die Extrusionsvorrichtung betrifft, ist es vorteilhaft, verchromte Schrauben zu verwenden und für den Schmelzflusspfad verchromte Oberflächen und graduelle Verjüngungen zu verwenden, um die Schmelze zu bündeln.
Als eine Alternative zu Kalziumstearat als ein Füllmaterial, können organische Substanzen, wie Reishülsen und Holzmehl verwendet werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung stellen daher Kapseln bereit, welche aus PVA enthaltenden Zusammensetzungen gebildet sind, welche biologisch abbaubar sind.
Ausführungsformen der Erfindung können ferner unabhängig oder in Kombination eines oder mehrere der hierin beschriebenen bevorzugten oder optionalen Merkmale und/oder eines oder mehrere bereitstellen von: (i) Verwendung einer PVA-Zusammensetzung bei der Herstellung einer Kapsel, (ii) eine versiegelte blasgeformte PVA-Kapsel, welche eine pulverisierte Substanz enthält, (iii) eine pharmazeutische Zusammensetzung, welche in einer PVA-Kapsel enthalten ist, (iv) ein Verfahren zum Versiegeln einer blasgeformten, eine Substanz enthaltenden PVA-Kapsel, wobei das Verfahren ein Schmelzen eines Teils der Kapsel aufweist und (v) Verwendung von PVA in der Herstellung einer verzehrbaren Kapsel, welche ein Medikament für die Behandlung eines Zustands in einem Patienten enthält, welcher einem Verzehr von Gelatine abgeneigt ist. In bevorzugten Anwendungen, insbesondere Arzneimittel und Nahrungsergänzungsmittel, ist die PVA-Zusammensetzung vorzugsweise in kaltem Wasser löslich. Bei Reinigungsmittel-Spender-Anwendungen kann die Löslichkeitstemperatur ausgewählt werden, um ein kontrolliertes oder verspätetes Freigeben bereitzustellen. In bestimmten Anwendungen, zum Beispiel Farbball-Kapseln, kann in heißem Wasser lösliches PVA verwendet werden. In den Ansprüchen auftretende Bezugszeichen sollen keine einschränkende Wirkung haben.

Claims

Spritzblasgeformte Kapsel mit aus einer PVA enthaltenden Zusammensetzung gebildeten Wandungen, die eine verzehrbare Substanz enthält, wobei die PVA Zusammensetzung bis zu 20 Gew.-% eines Weichmachers, eine geradkettige oder verzweigte C₁₂ bis C₂₄ Fettsäureamidkette als Schmiermittel und einen inerten oder verzehrbaren Füllstoff aufweist.
Kapsel gemäß Anspruch 1, wobei die PVA Zusammensetzung teilweise hydrolisiertes PVA mit einem Molekulargewicht von mindestens 10000 aufweist.
Kapsel gemäß Anspruch 2, wobei der Füllstoff Calciumcarbonat aufweist.
Kapsel gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei der Weichmacher Glycerol aufweist.
Kapsel gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei das Fettsäureamid ein C₁₆ bis C₂₀ Fettsäureamid aufweist.
Kapsel gemäß Anspruch 5, wobei das Fettsäureamid Stearamid aufweist.
Kapsel gemäß einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei die PVA Zusammensetzung ferner Stearate als äußeres Schmiermittel aufweist.
Kapsel gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kapsel versiegelt ist.
Kapsel gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Substanz verzehrbar ist und die PVA Zusammensetzung ausschließlich Inhaltsstoffe in Lebensmittelqualität enthält.
Kapsel gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kapsel ein Volumen von 5 Kubikzentimetern oder weniger aufweist.
Kapsel gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kapsel eine abgemessene Dosis einer pharmazeutischen Substanz enthält.
Vorrichtung zum Bilden einer versiegelten gefüllten Kapsel mit aus einer PVA Zusammensetzung gebildeten Wandungen, wobei die Vorrichtung aufweist: einen Vorratstrichter (10), welcher einen Vorrat an kaltgepressten zusammengesetzten PVA Pellets (1) enthält, welche eine PVA Zusammensetzung aufweisen, wobei die PVA Zusammensetzung bis zu 20 Gew.-% eines Weichmachers, eine geradkettige oder verzweigte C₁₂ bis C₂₄ Fettsäureamidkette als Schmiermittel und einen inerten oder verzehrbaren Füllstoff aufweist; Mittel zum Schmelz-Extrudieren (12) der kaltgepressten Pellets, um eine PVA Einspeisung zum Blasformen zu bilden; Mittel zum Definieren einer Vielzahl von Formhohlräumen (30); Mittel zum Einspritzen einer Quelle einer PVA Zusammensetzung (36) in jeden Formhohlraum (15); Mittel zum Einblasen (32) der PVA Zusammensetzung in jeden Formhohlraum, um eine blasgeformte Kapsel zu bilden; Mittel zum Füllen jeder Kapsel mit einer verzehrbaren Substanz (34); Mittel zum Versiegeln jeder Kapsel; und Mittel zum Auswerfen der gefüllten Kapsel.
Verfahren zum Bilden einer gefüllten Kapsel, aufweisend: Erhalten eines Vorrats an kaltgepressten zusammengesetzten PVA Pellets (1), welche eine PVA Zusammensetzung aufweisen, wobei die PVA Zusammensetzung bis zu 20 Gew.-% eines Weichmachers, eine geradkettige oder verzweigte C₁₂ bis C₂₄ Fettsäureamidkette als Schmiermittel und einen inerten oder verzehrbaren Füllstoff aufweist; Schmelz-Extrudieren der kaltgepressten Pellets (12), um eine PVA Einspeisung zum Blasformen zu bilden; Einspritzen der PVA Einspeisung in eine Form (30), welche eine Vielzahl von Hohlräumen (15) definiert; Einblasen des PVA in jeden Formhohlraum, um eine blasgeformte Kapsel zu bilden; Füllen der Kapsel mit einer verzehrbaren Substanz (34); Versiegeln der Kapsel; und Auswerfen der gefüllten Kapsel.