CN112368530B - 用于运输温度敏感的运输货物的运输容器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于运输温度敏感的运输货物的运输容器，运输容器包括用于容纳运输货物的腔室(2)和围住腔室(2)的外壳(1)，其中，外壳(1)包括至少一个第一潜热蓄存元件(7)，第一潜热蓄存元件与腔室(2)处于热交换连接中，并且第一潜热蓄存元件包括在使用温度中形状稳定的载体材料和分布在载体材料的物料中的相变材料，从而该至少一个第一潜热蓄存元件(7)不仅在相变材料熔点以下的温度范围中而且在相变材料熔点以上的温度范围中都是形状稳定的，设置成，该至少一个第一潜热蓄存元件(7)构造为在横截面中看至少在一半周缘上一件式地包围腔室(2)的铸件。

Description

用于运输温度敏感的运输货物的运输容器
技术领域
本发明涉及一种用于运输温度敏感的运输货物的运输容器，运输容器包括用于容纳运输货物的腔室和围住腔室的外壳(Huelle)，其中，外壳包括至少一个第一潜热蓄存元件，第一潜热蓄存元件与腔室处于热交换连接中，并且第一潜热蓄存元件包括在使用温度中形状稳定的载体材料和分布在载体材料的物料中的相变材料，从而该至少一个第一潜热蓄存元件不仅在相变材料熔点以下的温度范围中而且在相变材料熔点以上的温度范围中都是形状稳定的。
背景技术
在数小时或数天的时间段上运输温度敏感的运输货物、如药物时，在存放和运输时必须维持预设的温度范围，以便确保运输货物的可使用性和安全性。对于不同的药物，规定2°C至25°C、尤其2°C至8°C或15°C至25°C的温度范围作为存放条件和运输条件。
期望的温度范围可在周围环境温度以上或以下，从而需要冷却运输容器的内腔或者加热运输容器的内腔。如果周围环境条件在运输过程期间改变，所需的温度调节不仅可包括冷却而且可包括加热。为了在运输时持久地且可证实地维持期望的温度范围，使用带有特别的隔绝能力的运输容器。这些容器配备有被动式或主动式温度控制元件。
主动式温度控制元件对于其运行需要外部的能量供应。所述主动式温度控制元件基于非热能形式到热能形式的转变。在此，热的排放或吸收例如在热力学循环过程的范围内实现、例如借助压缩制冷机器来实现。主动式温度控制元件的另一种构造方案基于热电原理来工作，其中，使用所谓的珀尔帖元件。由于主动式温度控制元件的复杂的构造，这种类型的容器昂贵且相对大。此外，这种类型的容器由系统决定地依赖于能量供应。如果不存在能量供应，则容器无法被冷却或加热。
被动式温度控制元件在使用期间不需要外部的能量供应，而是利用其蓄存容量，其中，该被动式温度控制元件视温度水平而定发生将热排放给要调节温度的运输容器内腔或从要调节温度的运输容器内腔吸收热。但一旦与运输容器内腔的温度平衡结束，这种被动式温度控制元件就耗尽了。
被动式温度控制元件的一种特别的形式是潜热蓄存器，潜热蓄存器可将热能蓄存在如下相变材料中，所述相变材料的熔化潜热、溶解热或吸收热显著大于相变材料基于其正常的比热容所能蓄存的热量。在潜热蓄存器中不利的是如下情况，即，一旦整个材料完全经历过相变，潜热蓄存器就失去其效果。然而通过实施逆向的相变，潜热蓄存器可再次充能。
在常规的冷却的运输容器中，水/冰可用作潜热蓄存器。即使蓄存在水中的能量非常大，该蓄能器仍具有以下缺点：相转变在0°C时发生。在相转变时，蓄存最多能量。但对于药品而言，其他温度范围是重要的、如2°C至20°C、2°C至8°C和15°C至25°C。
出于该原因，越来越多地使用如下相变材料，在所述相变材料中，相转变温度可移动到所需的范围中。针对所述材料不利的是，材料只有在熔点以下是固态的并由此是形状稳定的。在相转变温度以上，相变材料是液态的并且因此必须布置在相应适合的容器中，但这与高的成本和低的效率相关联。效率最低的是如下构造方案，在所述构造方案中，将相变材料填入到类似蓄电池的容器中，类似蓄电池的容器在运输容器的每次使用之前必须被更换。这种做法需要附加的工作。此外，意外地将不覆盖期望的温度范围的错误的容器装入的概率更大。即使类似蓄电池的容器固定地安装在运输容器中，对相变材料的处理也并非无关紧要。相变材料可扩散穿过各种不同的材料，从而需要阻止该行为的专门容器，但这与附加的成本相关联。此外，在潜热蓄存容器的形状方面受限，这又在安装在运输容器中的情况下使处理变得困难并且需要更多空间和重量。
出于该原因，已知如下潜热蓄存元件，所述潜热蓄存元件通过添加不同的添加剂而不仅在相变材料熔点以下的温度范围中而且在相变材料熔点以上的温度范围中都是形状稳定的。由此，可避免关于操纵潜热蓄存器的问题。尤其地，无需将这种类型的潜热蓄存器布置在类似蓄电池的容器中。而是这种类型的潜热蓄存器可预制为形状稳定的元件、例如以板形状，并且可装入到运输容器的专门设置的容纳腔室中。但此处不利的还有，运输容器的制造耗费由于大量生产步骤而是高的。此外，不利的是，在容纳腔室方面的构造是复杂的，导致大的重量，并且设计可能性受限。
发明内容
从现在起，本发明的目的在于，提供一种开头所提及的类型的运输容器，利用该运输容器能够克服上述缺点。尤其地，运输容器应具有低的制造成本、低的重量以及低的壁厚并且同时具有高的功率、尤其高的隔绝值和大的蓄能能力。
为了实现该目的，本发明在开头所提及的类型的运输容器中基本上设置成，该至少一个第一潜热蓄存元件构造为在横截面中看至少在一半周缘上一件式地包围腔室的铸件。在此，充分利用了：潜热蓄存材料虽然根据本发明在相变材料熔点左右的温度范围中是形状稳定的，但在高温下会被液化。由此，可浇注潜热蓄存器，并且能够制造每个任意复杂的形状。这在尤其用于药品的运输容器的开发和优化方面实现大的自由度并且此外带来大的成本优点。尤其地，可在空间需求相同的情况下将更多潜热蓄存材料布置在运输容器中，由此提高运输容器的可实现的冷却功率或加热功率。由于潜热蓄存元件构造为铸件，可省去用于运输容器的每个壁元件的各个板形元件的单独制造。而是，可成型如下潜热蓄存元件，与在运输容器的仅一个壁上延伸相比，所述潜热蓄存元件在外壳的更大周缘上延伸，即至少在一半周缘上延伸。由此，外壳可例如包括仅两个或三个潜热蓄存元件，这些潜热蓄存元件一起完全围住腔室。此外，可通过如下方式简化制造，即，外壳结构的部分被用作用于制造成铸件的一个或多个潜热蓄存元件的铸模。
优选设置成，该至少一个第一潜热蓄存元件构造为在横截面中看在整个周缘上一件式地包围腔室的铸件。在此，潜热蓄存元件形成包围腔室的外套，其中，仅剩余的两个边界面、如底部和盖部如有可能须单独设有潜热蓄存元件。在该实施方案中，用于运输容器的所需的部件的数量更进一步减少，并且由此提供了一种简单的且成本有利的、但同时高效的运输容器。
此外，优选设置成，该至少一个第一潜热蓄存元件具有在周缘上完全包围腔室的外套区段和在底部侧封闭外套区段的底部区段，其中，外套区段和底部区段相互一件式地构造。更一般来说，该至少一个第一潜热蓄存元件可构造在方体的五个面处完全地且一件式地包围方体形的腔室的元件。这实现了用于运输容器所需的部件的进一步减少，其中，仅第六侧面(例如将通向腔室的入口打开或封闭的门元件)能够或必须设有单独的潜热蓄存元件。
在此，优选设置成，运输容器还具有盖件或门，以便与其余五个壁(例如外套区段和底部区段)一起将腔室完全封闭。在此，盖件或门可选择性地打开，以便实现通向腔室的入口。盖件或门优选同样具有潜热蓄存元件。特别优选地，盖件或门基本上与其余壁、例如外套区段和底部区段一样地构造。优选地，盖件或门还具有附加的另外的隔绝层，以便将盖件或门与外套区段之间的连接尽可能好地密封。
备选地设置成，另外设置有构造为铸件的第二潜热蓄存元件，其中，第一潜热蓄存元件和第二潜热蓄存元件一起形成在周缘上完全包围腔室的外套区段和如有可能在底部侧封闭外套区段的底部区段。在该实施方案中，设置有至少两个潜热蓄存元件，所述至少两个潜热蓄存元件一起包围除了盖件或门以外的腔室。该构造实现由多个部件更灵活地生产，多个部件彼此分开地制造并且在组装运输容器时才相应接合在一起。也可设置有三个或更多潜热蓄存元件。例如，潜热蓄存元件也可层状地相叠布置。
在一种优选的实施方案中设置成，外壳双壁式地构造成带有内壁和外壁和布置在内壁与外壁之间的空腔，并且该至少一个第一潜热蓄存元件布置在该空腔中。如果设置有多个潜热蓄存元件，则优选所有潜热蓄存元件布置在该空腔中。在此，在一种优选的构造方案中，内壁面向腔室并且限制该腔室。外壁优选通过运输容器的外壁形成。在该空腔中，潜热蓄存器构造成优选至少区段式地、特别优选在整个周缘上贴靠在内壁处。
此外，优选设置成，相变材料由烷烃(如n-十四烷或n-十六烷)、酯(如甲酯)、线性醇、醚、有机酐、盐水合物、水-盐混合物、盐-溶液和/或基于水的溶液形成。这些材料具有以下优点：所述材料具有适合的相转变温度。
潜热蓄存元件除了相变材料以外优选包括一种或多种共聚物、尤其苯乙烯-嵌段共聚物和/或乙烯-乙基-共聚物作为载体材料，以便即使高于相变材料的熔点也确保潜热蓄存元件的形状稳定性。
优选设置成，潜热蓄存元件在相变材料的相转变温度以上5°C、优选10°C、特别优选15°C的温度范围中是形状稳定的。由此，确保，潜热蓄存元件即使在较高的温度下也继续是形状稳定的。
如果潜热蓄存元件通过注射成型方法制造，提供一种特别简单且成本有利地制造的运输容器。注射成型方法自长久以来是已知的并且因此能够简单且可靠地使用。尤其地，利用注射成型方法也能够以简单的方式制造复杂的形状。
此外，优选设置成，相变材料具有3-10°C，尤其约5°C的相转变温度。带有具有这种相变材料的潜热蓄存器的运输容器可特别良好地被应用于运输药品。
潜热蓄存器优选由至少两个层组成，所述至少两个层特别优选具有带有不同相转变温度的相变材料。由此，期望的温度范围可简单且高效地确定。
为了进一步提高运输容器的效率，优选设置有包围腔室的隔绝层，该隔绝层优选布置在至少一个第一潜热蓄存元件或潜热蓄存器层的外部。因此，隔绝层布置在潜热蓄存元件的背离腔室的侧面处。多个隔绝层也可相叠布置。
为了获得腔室的特别良好的绝缘，优选设置成，隔绝层由气体，例如空气、CO2、氪气、氙气或这些气体的混合物形成，隔绝层优选相对于周围环境具有负压。
为了进一步改进以气体填充的隔绝层的绝缘，优选设置成，隔绝层通过布置在隔绝层内的至少一个中间层、优选薄膜划分开。该至少一个中间层优选基本上平行于外壁和/或内壁，并且优选在单侧或在两侧以反射层、尤其铝来涂覆。如果隔绝层的厚度过大，在隔绝层内会发生不期望的对流。为了防止这个，该至少一个中间层优选将隔绝层划分成相应带有较小厚度的至少两个区域。由于理想的层厚度在不同气体的情况下不一样大，因此优选设置成，中间层构造成使得中间层可选择性地布置在隔绝层中或从隔绝层中取出。由此，隔绝层可与相应使用的气体相适配。优选地，中间层可在单侧或在两侧构造成带有起热反射作用的特性，尤其构造为反射层。在此，反射层可由金属的、尤其气体密封的层，优选由带有<0.5、优选<0.2、特别优选<0.04的发射率的层(例如由铝构成的层)形成。
此外，优选设置成，在该至少一个第一潜热蓄存元件与隔绝层之间布置有中间壁，该中间壁优选在面向隔绝层的侧面处以反射层来涂覆。通过这种布置，可进一步减少热射入到腔室中。
备选地，优选设置成，隔绝层在内部由至少一个第一潜热蓄存元件限制，其中，该至少一个第一潜热蓄存元件在面向隔绝层的侧面处优选以反射层来涂覆。通过这种布置，可进一步减少热射入到腔室中，其中，此外在潜热蓄存元件与隔绝层之间不需要单独的中间壁，并且因此简化运输容器的构造。
在一种优选的实施方案中，设置成，隔绝层在外侧处由外壁限制，该外壁优选在面向隔绝层的侧面处以反射层来涂覆。通过这种布置，可进一步减少热射入到腔室中。
在此，优选设置成，(一个或多个)反射层由金属的、尤其气体密封的覆层，优选带有<0.5、优选<0.2、特别优选<0.04的发射率的覆层、例如由铝构成的覆层形成。如果设置有多个反射层，特别优选所有反射层由相同材料构成。
根据本发明的运输容器可特别优选是方体形的，其中，设置有五个闭合的侧面，并且方体在一个侧面处具有开口，以便填充或排空腔室。开口优选能够用盖件或门来封闭，盖件或门此外优选与运输容器连接，例如利用铰链或带件进行连接。
此外，根据本发明，设置有用于制造根据本发明的运输容器的方法，其中，该至少一个第一潜热蓄存元件(优选第一和第二潜热蓄存元件)通过浇注方法、尤其注射成型方法制成。这实现运输容器的简单且成本有利的制造。
潜热蓄存器可优选直接浇注到通过运输容器的外壁和/或内壁形成的空腔中。接着，容器如有可能例如通过将外壁和内壁相互连接、尤其焊接来完成。
一种优选的方法设置成，提供内壁体，该内壁体构造在五个侧面处限制方体形的腔室的内壁，围绕内壁体定位有模具，该模具构造与内壁体的各壁相应平行地相关联的模壁，从而在内壁体的壁与模具的壁之间构造空腔，潜热蓄存材料被浇注到空腔中并且被允许固化，并且在此之后将模具移开。方法的一种优选的改进方案设置成，使潜热蓄存元件的通过移开模具而露出的外表面如有可能设有反射层、例如金属箔、尤其铝覆层，内壁体连同模制在该内壁体处的潜热蓄存元件定位在外壁体中，该外壁体构造与潜热蓄存元件的外表面相应平行地相关联的外壁，从而在潜热蓄存元件的外表面与外壁体的壁之间构造空腔，将该空腔封闭并且在此之后以气体来填充。如有可能，外壁体的内表面可设有反射层、例如金属箔、尤其铝覆层。
所提及的方法优选也可如此变型，使得替代模具而设置中间壁体，该中间壁体构造与内壁体的壁相应平行地相关联的中间壁，从而在内壁体的壁与中间壁体的壁之间构造空腔，潜热蓄存材料被浇注到该空腔中并且被允许固化。这在该制造方法的范围内实现较高的节拍频率，因为用于构造铸件、即潜热蓄存元件的模子在空腔的两侧由限制形状的元件、即内壁体和中间壁体限制，内壁体和中间壁体作为要制造的运输容器的组成部分保留下来，从而允许半模在浇注过程之后冷却不需要否则所需的单独的模具的静置时间。
中间壁体可在背离潜热蓄存元件的侧面处如有可能设有反射层、例如金属箔、尤其铝覆层。
内壁体、外壁体和如有可能中间壁体可由塑料制成，尤其相应制造为注射成型部件。
备选地，潜热蓄存器优选可首先浇注在单独的铸模中并且接着布置在运输容器中。
附图说明
下面根据在附图中示意性示出的实施例详细阐述本发明。其中：
图1以第一剖面示出根据本发明的运输容器；以及
图2以第二剖面示出根据图1的运输容器。
具体实施方式
在图1中以纵截面示出根据本发明的运输容器。运输容器构造成方体形的并且包括外壳1，其在所有侧面上围住腔室2。腔室2用于容纳运输货物。外壳1包括外套区段3，该外套区段在图2中所示出的横截面中在周缘上、即在四个侧面处包围腔室2。此外，外壳1包括与外套区段3一件式地连接的底部区段4，其中，外套区段3和底部区段4一起在五个侧面处限制腔室2。腔室2的第六侧面由盖件5封闭，该盖件是可打开的，以便开放通向腔室2的入口。
外壳1在外套区段3中以及在底部区段4中具有层结构，该层结构从内向外观察包括内壁6，一层潜热蓄存器7，中间壁8，隔绝层9和外壁10。盖件5可具有相同的层结构。由外套区段3以及由底部区段4形成的五个侧面的内壁6一起构造内壁体，该内壁体一件式地构造并且优选通过注射成型方法制成。由外套区段3和由底部区段4形成的五个侧面的中间壁8一起构造中间壁体，该中间壁体一件式地构造并且优选通过注射成型方法制成。由外套区段3和由底部区段4形成的五个侧面的外壁10一起构造外壁体，该外壁体一件式地构造并且优选通过注射成型方法制成。
通过内壁体和中间壁体形成的空腔由潜热蓄存元件7完全填充，潜热蓄存元件构造为铸体，其中，制造优选如此进行，使得潜热蓄存元件的材料被加热超过软化点并且被浇注到空腔中，并且然后被允许固化。
通过外壁体和中间壁体形成的空腔被气体完全填充，由此产生起隔绝作用的层10。中间壁8和/或外壁10的面向气腔的表面可在全面积上设有起反射作用的覆层。
在该实施方案中，盖件5还附加地具有另外的隔绝层11，以便将在盖件1与外套区段3之间的连接密封。
在图2中根据图1的剖面II-II示出根据本发明的运输容器的横截面。可看出的是，潜热蓄存器7在整个周缘上一件式地包围腔室2。内壁6、中间壁8、隔绝层9和外壁10也在整个周缘上包围腔室2。
在运输容器的一种备选的、未示出的构造方案中省略了中间壁8，从而潜热蓄存元件7在内侧限制隔绝层9、即气腔。在此，潜热蓄存元件7可在面向气腔的表面处在全面积上设有起反射作用的覆层。

Claims (34)

1.用于运输温度敏感的运输货物的运输容器，所述运输容器包括用于容纳所述运输货物的腔室(2)和围住所述腔室(2)的外壳(1)，其中，所述外壳(1)包括至少一个第一潜热蓄存元件(7)，所述第一潜热蓄存元件与所述腔室(2)处于热交换连接中，其中，所述第一潜热蓄存元件包含潜热蓄存材料，所述潜热蓄存材料包括在使用温度中形状稳定的载体材料和分布在所述载体材料的物料中的相变材料，从而所述至少一个第一潜热蓄存元件(7)不仅在所述相变材料的熔点以下的温度范围而且在所述相变材料的熔点以上的温度范围中都是形状稳定的，其中，所述至少一个第一潜热蓄存元件(7)构造为在横截面中看至少在一半周缘上一件式地包围所述腔室(2)的铸件，其中，所述第一潜热蓄存元件(7)通过浇注所述潜热蓄存材料制成，其中，通过加热将所述潜热蓄存材料液化，其中，经液化的所述潜热蓄存材料被浇注并且被允许固化。
2.根据权利要求1所述的运输容器，其特征在于，所述至少一个第一潜热蓄存元件(7)构造为在横截面中看在整个周缘上一件式地包围所述腔室(2)的铸件。
3.根据权利要求1所述的运输容器，其特征在于，所述至少一个第一潜热蓄存元件(7)具有在周缘上完全包围所述腔室(2)的外套区段(3)和在底部侧封闭所述外套区段(3)的底部区段(4)，其中，所述外套区段(3)和所述底部区段(4)相互一件式地构造。
4.根据权利要求1所述的运输容器，其特征在于，另外设置有构造为铸件的第二潜热蓄存元件(7)，其中，所述第一潜热蓄存元件和所述第二潜热蓄存元件(7)一起形成在周缘上完全包围所述腔室(2)的外套区段(3)以及如有可能在底部侧封闭所述外套区段(3)的底部区段(4)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的运输容器，其特征在于，所述外壳(1)双壁式地构造成带有内壁(6)和外壁(10)和布置在所述内壁与所述外壁之间的空腔，并且所述至少一个第一潜热蓄存元件(7)布置在所述空腔中。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的运输容器，其特征在于，所述相变材料由烷烃、酯、线性醇、醚、有机酐、盐水合物、水-盐混合物、盐-溶液和/或基于水的溶液形成。
7.根据权利要求6所述的运输容器，其特征在于，所述烷烃是n-十四烷或n-十六烷。
8.根据权利要求6所述的运输容器，其特征在于，所述酯是甲酯。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的运输容器，其特征在于，所述潜热蓄存元件(7)在所述相变材料的相转变温度以上5°C的温度范围中是形状稳定的。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的运输容器，其特征在于，所述潜热蓄存元件(7)在所述相变材料的相转变温度以上10°C的温度范围中是形状稳定的。
11.根据权利要求1至4中任一项所述的运输容器，其特征在于，所述潜热蓄存元件(7)在所述相变材料的相转变温度以上15°C的温度范围中是形状稳定的。
12.根据权利要求1至4中任一项所述的运输容器，其特征在于，所述潜热蓄存元件(7)通过注射成型方法制成。
13.根据权利要求1至4中任一项所述的运输容器，其特征在于，所述相变材料具有3-10°C的相转变温度。
14.根据权利要求13所述的运输容器，其特征在于，所述相变材料具有5°C的相转变温度。
15.根据权利要求1至4中任一项所述的运输容器，其特征在于，设置有包围所述腔室(2)的隔绝层(9)。
16.根据权利要求15所述的运输容器，其特征在于，所述隔绝层布置在所述至少一个第一潜热蓄存元件(7)或者说潜热蓄存器层外部。
17.根据权利要求15所述的运输容器，其特征在于，所述隔绝层(9)由气体形成。
18.根据权利要求17所述的运输容器，其特征在于，所述隔绝层(9)由空气、CO2、氪气、氙气或这些气体的混合物形成。
19.根据权利要求17或18所述的运输容器，其特征在于，所述隔绝层相对于周围环境具有负压。
20.根据权利要求15所述的运输容器，其特征在于，在所述至少一个第一潜热蓄存元件(7)与所述隔绝层(9)之间布置有中间壁(8)。
21.根据权利要求20所述的运输容器，其特征在于，所述中间壁在面向所述隔绝层(9)的侧面处以反射层来涂覆。
22.根据权利要求15所述的运输容器，其特征在于，所述隔绝层(9)在内部由所述至少一个第一潜热蓄存元件(7)限制。
23.根据权利要求22所述的运输容器，其特征在于，所述至少一个第一潜热蓄存元件(7)在面向所述隔绝层(9)的侧面处以反射层来涂覆。
24.根据权利要求15所述的运输容器，其特征在于，所述隔绝层(9)在外侧处由外壁(10)限制。
25.根据权利要求24所述的运输容器，其特征在于，所述外壁在面向所述隔绝层(9)的侧面处以反射层来涂覆。
26.根据权利要求23或25所述的运输容器，其特征在于，所述反射层由金属的覆层形成。
27.根据权利要求26所述的运输容器，其特征在于，所述反射层由气体密封的覆层形成。
28.根据权利要求26所述的运输容器，其特征在于，所述反射层由由铝构成的覆层形成。
29.根据权利要求26所述的运输容器，其特征在于，所述反射层由带有<0.5的发射率的覆层形成。
30.根据权利要求26所述的运输容器，其特征在于，所述反射层由带有<0.2的发射率的覆层形成。
31.根据权利要求26所述的运输容器，其特征在于，所述反射层由带有<0.04的发射率的覆层形成。
32.用于制造根据权利要求1至31中任一项所述的运输容器的方法，其特征在于，提供潜热蓄存材料，所述潜热蓄存材料包括在使用温度中形状稳定的载体材料和分布在所述载体材料的物料中的相变材料，通过加热将所述潜热蓄存材料液化，并且所述至少一个第一潜热蓄存元件(7)通过浇注方法制成，在所述浇注方法中，经液化的所述潜热蓄存材料被浇注并且被允许固化。
33.根据权利要求32所述的方法，其特征在于，所述第一潜热蓄存元件和第二潜热蓄存元件通过浇注方法制成。
34.根据权利要求32或33所述的方法，其特征在于，所述浇注方法是注射成型方法。
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