DE102005024621A1

DE102005024621A1 - Verfahren zur festen Verbindung eines Schlauches mit einem Hartteil und mit diesem Verfahren hergestellte Verbindung

Info

Publication number: DE102005024621A1
Application number: DE200510024621
Authority: DE
Inventors: Jörn Dr. Apel; Tobias Weber
Original assignee: Fresenius Medical Care Deutschland GmbH
Current assignee: Fresenius Medical Care Deutschland GmbH
Priority date: 2005-05-30
Filing date: 2005-05-30
Publication date: 2006-12-14

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur festen Verbindung eines Schlauches mit einem Hartteil, bei welchem der Schlauch mit dem Hartteil zunächst verbunden wird und hinterher eine bei Wärmebehandlung schrumpfende Manschette im Verbindungsbereich von Schlauch und Hartteil aufgeschrumpft wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Verbindung von Schlauch mit Hartteil gemäß diesem Verfahren.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur festen Verbindung eines Schlauches mit einem Hartteil, wie beispielsweise einem Konnektor oder einem Port. Weiterhin betrifft die Verbindung eine Schlauchverbindung, die mit diesem Verfahren hergestellt wurde.
Will man beispielsweise aus PVC bestehende Schläuche mit einem Konnektor, einem Port oder einem sonstigen Hartteil aus einem inkompatiblen Material, beispielsweise Polypropylen verbinden, ergeben sich große Probleme, da diese Materialkombination nicht verschweißbar ist.

Nach dem bisher üblichen Verbindungsverfahren versucht man bei einer solchen Verbindungspaarung, eine Klebeverbindung herzustellen. Derartige Klebeverbindungen sind allerdings sehr aufwendig. Da die Polyolefine zu den schwer klebbaren Kunststoffen gehören, ist für eine ausreichende Festigkeit und Dichtheit eine Vorbehandlung notwendig. Diese erfolgt üblicherweise durch Auftrag eines Primers, durch Plasmabehandlung oder durch Koronabehandlung oder ähnliche Verfahren.

Insbesondere die Automatisierung eines derartigen Klebeverfahrens bereitet Schwierigkeiten.

Daher greift man häufig zu der Alternative eines Verpressens der beiden Materialpaarungen durch Einbringen einer Vorspannung auf einen eingelegten O-Ring, der hier zur Verbindung und Abdichtung dient. Da jedoch medizinische Vorrichtungen, bei denen diese Verbindungen verwendet werden, dampfsterilisierbar sein müssen, besteht hier die Problematik, dass beim Dampfsterilisieren, der größte Teil der in die Kunststoffteile eingebrachten Vorspannung wieder abgebaut wird. Dadurch ist die Prozeßsicherheit der Verbindung nach der Dampfsterilisierung nicht mit Sicherheit gegeben.

Eine weitere alternative Verbindung besteht in dem sogenannten „Insert Molding". Hier wird ein Einlegeteil eingebracht. Dieses wird in ein Spritzgußwerkzeug eingelegt und von einem Kunststoff umspritzt. Beim Dampfsterilisieren ergeben sich hier aber die gleichen Probleme, die auch bei der Verpreß-Lösung, die zuvor erläutert wurde, auftreten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur festen Verbindung eines Schlauches mit einem Hartteil an die Hand zu geben, mit der eine kostengünstig und einfach zu montierende Verbindung geschaffen wird, die auch dampfsterilisierbar ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Erfindungsgemäß wird also der Schlauch mit dem Hartteil verbunden und anschließend wird eine bei Wärmebehandlung schrumpfende Manschette im Verbindungsbereich von Schlauch und Hartteil aufgeschrumpft.

Durch die schrumpfende Manschette wird eine Vorspannung aufgebracht. Diese Vorspannung wird während des Dampfsterilisationsprozesses nicht abgebaut, da der Schlauch beim Dampfsterilisieren stärker und bereits bei niedrigeren Temperaturen zu schrumpfen beginnt, als alle anderen beteiligten Kunststoffpartner. Bei der Dampfsterilisation wird der Schrumpfvorgang also auch noch fortgesetzt. Die Vorspannung bleibt somit erhalten. Die bei Wärmebehandlung schrumpfende Manschette kann durch beliebige Heizquellen aufgeheizt werden. Hier stehen Heißluft, Bestrahlungswärme durch Heizstrahler, Spiegelschweißen oder ähnlichem bzw. eine Laserbehandlung mit einer entsprechenden Absorberschicht im oder auf der schrumpfenden Manschette oder jede andere mögliche Wärmebehandlung zur Verfügung. Als schrumpfende Manschette kann beispielsweise ein Schrumpfschlauch, wie er im Bereich der Elektronik bekannt ist, verwendet werden.

Besondere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den sich an den Hauptanspruch anschließenden Unteransprüchen.

Hier ist es besonders vorteilhaft, wenn die Innenfläche der schrumpfenden Manschette mit Klebstoff bestrichen ist, so dass sich beim Aufschrumpfen der Manschette eine Klebeverbindung ergibt. Diese Klebeverbindung kann vorzugsweise eine Heißkleber-Innenschicht umfassen. Der Heißkleber wird beim Wärmebehandeln der schrumpfenden Manschette gleichzeitig aktiviert. Durch die entsprechende Heißkleber-Innenschicht wird die Dichtheit der Verbindung gewährleistet. Der verwendete Heißkleber hat eine deutlich niedrigere Schmelztemperatur als die beiden Verbindungspartner, beispielsweise Polyvinylchlorid und Polypropylen. Beim Schrumpfen der schrumpfenden Manschette schmilzt die Kleberschicht und bildete eine zähe elastische Masse, die durch den schrumpfenden Polyolefinmantel fest in jede Unebenheit gedrückt und dort gehalten wird, bis das Material wieder erstarrt ist. Hierdurch ergibt sich eine luft- und feuchtigkeitsdichte Verbindung, die gegen 2,5 bar Über- und unter –0,8 bar Unterdruck erfolgreich getestet wurde.

Gemäß einer weiteren besonderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung, kann die Verbindung des Schlauches durch Aufstecken des Schlauches auf die Außenkontur des Hartteils erfolgen. Alternativ hierzu kann der Schlauch durch Einstecken des Schlauches in die Innenkontur des Hartteils erfolgen.

Vorteilhaft wird der Schlauch über auf der Außen- bzw. Innenkontur vorgesehene Unstetigkeitsbereiche in Form von Vorsprüngen bzw. Ausnehmungen gezogen. Diese Unstetigkeitsbereiche dienen zur Verbesserung der mechanischen Stabilität der Gesamtverbindung. Da die Heißkleber-Innenschicht mit dem Material des Hartteils, beispielsweise dem Polypropylen eine relativ schlechte Verbindung eingeht, ist auf dem Hartteil die entsprechende Unstetigkeitsstelle, beispielsweise in Form eines Hinterschnitts, vorgesehen. Durch die aufgeschrumpfte Manschette wird nun die Manschette und soweit der Schlauch über das Hartteil gezogen ist, auch der Schlauch durch einen entsprechenden Formschluß zusätzlich gesichert.

Darüber hinaus führt die Manschette dazu, dass im Bereich des Hartteils besserer Schutz gegen Abknicken erreicht wird.

Vorteilhaft kann das Hartteil eine Außenkontur mit einem zumindest teilweise auf Umfang verlaufenden Vorsprung, vorzugsweise mit Hinterschnitt, aufweisen, über den der Schlauch gezogen ist, wobei die aufgeschrumpfte Manschette eine formschlüssige Verbindung herstellt.

Alternativ kann das Hartteil eine Außenkontur mit mindestens einer zumindest teilweise auf Umfang umlaufenden Vertiefung aufweisen, über die der Schlauch gezogen ist, wobei die aufgeschrumpfte Manschette eine formschlüssige Verbindung herstellt.

Der Schlauch kann vorteilhaft aus Polyvinylchlorid und das Hartteil aus Polypropylen bestehen.

Vorteilhaft sind der Vorsprung bzw. die Vertiefung von Außen- bzw. Innenkontur des Hartteils ballig konkav bzw. ballig konvex ausgeführt. Hierdurch werden eventuelle mechanische Belastungen, die hartkantige Übergänge, Lufteinschlüsse oder Kleberansammlungen, die während des Aufschrumpfens entstehen können, vermieden. Durch diese ballig konkav bzw. konvex ausgebildeten Unstetigkeiten wird ein vergleichsweise flacher Winkel zwischen Schlauch und Hartteil erzeugt, wo durch Ablösungen des Schlauchs vom Hartteil bei Belastungen entgegengewirkt wird.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel. Es zeigen:
1 bis 7: Längsschnitte durch unterschiedliche Ausführungsformen einer Verbindung zwischen einem Schlauch und einem Hartteil.
In 1 ist beispielhaft eine Verbindung eines Hartteils 10 mit einem Schlauch 12 gezeigt. Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel besteht das Hartteil 10 aus Polypropylen, während der Schlauch 12 aus PVC besteht. Das Hartteil 10 weist einen Konnektoransatz 14 auf, in dem der Polypropylenschlauch 12, wie in 1 dargestellt, eingesteckt ist. Zur Verbindung des Polypropylenschlauchs mit dem Hartteil 10 ist eine bei Wärmebehandlung schrumpfende Manschette 16 aufgebracht, die, wie in der 1 dargestellt, sowohl das Ansatzstück 14 des Hartteils 10, wie andererseits auch den PVC-Schlauch 12 überdeckt. Die bei Wärmebehandlung schrumpfende Manschette 16 weist eine Innenbeschichtung aus einem Heißkleber auf, die den Zwischenraum zwischen Anschlußstück 14 des Hartteils 10 mit der Manschette einerseits und dem Schlauch 12 mit der Manschette 16 andererseits abdichtet. Um eine bessere Verbindung zwischen Manschette und Hartteil zu ermöglichen, ist hier eine auf Umfang vorgesehen Unstetigkeitsstelle in Form eines Hinterschnitts 18 am Außenumfang des Ansatzes 14 am Hartteil 10 vorhanden. Beim entsprechenden Schrumpfen der Manschette durch Wärmebehandlung ergibt sich hier wie in 1 dargestellt, eine formschlüssige Verbindung.
2 zeigt eine alternative Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verbindung, wobei hier der Schlauch 12 auf dem Ansatz 14 des Hartteils 10 aufgesteckt ist. Wie hier dargestellt, folgt der Schlauch der Unstetigkeitsstelle 18 an der Außenkontor des Ansatzes 14 des Hartteils 10. Durch die aufgeschrumpfte Manschette 16 wird hier eine formschlüssige Verbindung zwischen Schlauch und dem Hartteil 10 geschaffen. Zur Abdichtung dient die hier nicht näher im einzelnen dargestellte Heiß kleberschicht zwischen der aufgeschrumpften Manschette 16 und dem Schlauch 12.
3 zeigt eine der 1 ähnliche Ausgestaltung, wobei hier bewußt ein scharfkantiger Übergang eines Hinterschnitts bei der Unstetigkeitsstelle am Außenumfang des Ansatzes 14 vermieden wird.
4 zeigt eine noch weiter abgeflachte Unstetigkeitsstelle 18 mit einem sehr flachen Winkel zwischen der Manschette 16 und dem Hartteil 10.
In 5 wird statt einer konvexen Flächenerhöhung am Außenumfang eine konkave Vertiefung am Außenumfang des Hartteils 10 ausgenommen, die hier mit 19 bezeichnet ist. Die aufgeschrumpfte Manschette 16 legt sich auch hier an die Außenkontur des Hartteils 10 an, so dass auch hier eine formschlüssige Verbindung erzielt wird.
Die 6 zeigt eine der 2 ähnliche Ausführungsvariante, wobei auch hier die Unstetigkeitsstelle 18 im Unterschied zu der Ausführungsvariante gemäß 2 ballig konkav ausgebildet wurde. Durch diese Ausbildung werden eventuelle mechanische Beanspruchungen weitgehend ausgeschlossen, so dass die Kleberinnenschicht bei entsprechender mechanischer Beanspruch des Schlauchs die dichtende Eigenschaft beibehalten kann.
Die 7 entspricht weitgehend der Ausführungsvariante gemäß 6, wobei hier im Bereich des Hartteils ein Absatz 15 im Bereich des Ansatzes 14 des Hartteils 10 angeformt ist. Hierdurch kann sich die bei Wärmebehandlung schrumpfende Manschette 16 stetig zwischen dem Ansatz 14 über den aufgesteckten Schlauch 12 erstrecken, wodurch der sich in der 6 ergebende Absatz der Manschette 16 beim entsprechenden Aufschrumpfen am Ende des aufgesteckten Schlauchs vermeiden läßt.
Die in den 1 bis 7 dargestellten Varianten der Querschnittsänderung im Bereich des Hartteils 10 sind nur beispielhaft genannt. Es sind noch weitere Variationen, insbesondere auch im Bereich der inneren Oberfläche des Hartteils denkbar. Zu beachten ist jedoch bei der Ausgestaltung, dass möglichst keine scharfkantigen Übergänge geschaffen werden, um Lufteinschlüsse und Kleberansammlungen während des Aufschrumpfens der Manschette 16 zu vermeiden. Weiterhin soll ein möglichst flacher Winkel zwischen Schlauch und Hartteil gewählt werden, um Ablösung bei Belastung vorzubeugen. Da die Kleberinnenschicht hauptsächlich die Dicht-Funktion übernimmt, muss die aufschrumpfbare Manschette eine ausreichend große Klebefläche sowohl auf dem Schlauch, wie auch auf dem Hartteil aufweisen, damit die Dichtheit auch unter Belastungen gewährleistet ist. Eine möglichst gradfreie Ausführung des Hartteil-Konnektors ist zu wählen, damit eine unbeabsichtigte Beschädigung der dichtenden Kleberinnenschicht ausgeschlossen werden kann.

Claims

Verfahren zur festen Verbindung eines Schlauches mit einem Hartteil, wie beispielsweise einem Konnektor oder einem Port, mit folgenden Schritten: – Verbinden des Schlauches mit dem Hartteil und – Aufschrumpfen einer bei Wärmebehandlung schrumpfenden Manschette im Verbindungsbereich von Schlauch und Hartteil.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche der schrumpfenden Manschette mit Klebstoff bestrichen ist, so daß sich beim Aufschrumpfen der Manschette eine Klebeverbindung ergibt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbinden des Schlauches durch Aufstecken des Schlauches auf die Außenkontur des Hartteils erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbinden des Schlauches durch Einstecken des Schlauches in die Innenkontur des Hartteils erfolgt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch über auf der Außen- bzw. Innenkontur vorgesehene Unstetigkeitsbereiche in Form von Vorsprüngen, vorzugsweise Hinterschnittbereiche, bzw. Ausnehmungen gezogen wird.
Verbindung gemäß einem Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß über das Hartteil ein Schlauch gezogen ist und dass eine aufgeschrumpfte Manschette eine formschlüssige Verbindung herstellt.
Verbindung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Hartteil eine Außenkontur mit einem zumindest teilweise auf Umfang umlaufenden Vorsprung, vorzugsweise mit Hinterschnitt, aufweist.
Verbindung gemäß einem Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Hartteil eine Außenkontur mit mindestens einer zumindest teilweise auf Umfang umlaufenden Vertiefung aufweist, über die der Schlauch gezogen ist und daß die aufgeschrumpfte Manschette eine formschlüssige Verbindung herstellt.
Verbindung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch aus Polyvinylchlorid (PVC) und das Hartteil aus Polypropylen (PP) bestehen.
Verbindung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung bzw. die Vertiefung von Außen- bzw. Innenkontur ballig konkav bzw. ballig konvex ausgeführt sind.