DE2909693A1

DE2909693A1 - Verfahren zur herstellung eines aufbrechbaren behaelterverschlusses

Info

Publication number: DE2909693A1
Application number: DE19792909693
Authority: DE
Inventors: Thomas A Fowles; David A Winchell
Original assignee: Baxter Travenol Laboratories Inc
Current assignee: Baxter International Inc
Priority date: 1978-03-13
Filing date: 1979-03-12
Publication date: 1979-09-20
Also published as: FR2419877A1; IL56740A; IT1111502B; FR2419877B1; ES478546A1; IT7920916A0; CA1112417A; IL56740A0; GB2018194B; SE7901742L; ZA791026B; BE874774A; GB2018194A; AU4461779A; AU535169B2; JPS627078B2; JPS54148074A

Description

Henkel, Kern, Feiler & Hänzel Patentanwälte

^ Registered Representatives

before the European Patent Office

Baxter Travenol Laboratories, Inc. ,

_Ä , , Möh!straße37

Deerfield, 111., V.St.A. D-8000München80

Tel.: 089/982085-87 Telex: 0529802 hnkld Telegramme: ellipsoid

12. März1979

B-704CIP

Verfahren zur Herstellung eines aufbrechbaren BehälterverSchlusses

(Zusatz zu Patent (P 28 09 855.7))

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines aufbrechbaren Behälterverschlusses nach

Patent (P 28 09 855.7), bei dem ein erster Teil

luftdicht mit einem zweiten Teil verschweißt wird. Obgleich sich das offenbarte Ausführungsbeispiel auf die Herstellung von Behälterverschlüssen bezieht, ist das erfindungsgemäße Verfahren selbstverständlich auch auf verschiedene Arten von Kunststoffteilen anwendbar, die später voneinander trennbar sein müssen.

Sterile pharmazeutische Lösungen, wie 5%-ige Dextrose, Normalsalzlösung und dgl., werden an Krankenhäuser oder Kliniken geliefert, um aus einem über dem Patienten aufgehängten

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Behälter in die Venen des Patienten eingeführt zu werden. Die sterile Flüssigkeit fließt dabei mit Fallströmung durch eine schlauchartige Infusionsanlage/ die am einen Ende mit dem Behälter und am anderen Ende mit einer in den Patienten eingeführten Venen(hohl)nadel verbunden ist.

Derartige Behälter, die häufig aus einem thermoplastischen Material hergestellt sind, umfassen einen Halsteil mit einer oder mehreren öffnungen oder Zulassen durch diesen Halsteil hindurch. Diese Zulasse können dabei auf übliche Weise luftdicht verschlossen sein, um den Behälterinhalt in einem sterilen Zustand zu halten.

Vorzugsweise sollte auch der Zulaß in einem sterilen Zustand gehalten werden. Dabei ergeben sich jedoch Schwierigkeiten mit unmittelbar mit dem Flaschenhals verbundenen Verschlüssen aus thermoplastischem Material, weil dabei eine zu große Kraft erforderlich ist, um den Verschluß aufzubrechen oder abzunehmen. Es sind allerdings aufbrechbare Verschlüsse aus Thermoplastmaterial bekannt, bei denen um den Boden herum ein Aufreißbereich vorgesehen ist, der durch eine Reihe von Schlitzen oder Einschnitten im Verschluß gebildet ist. Ein solcher Verschluß vermag jedoch in seinem Inneren keine sterilen Bedingungen aufrechtzuerhalten. Ein Beispiel für einen derartigen Verschluß findet sich in der US-PS 3 904 060.

Es sind auch Verschlüsse aus Thermoplastmaterial bekannt, die um ihre gesamte Unterseite herum verschlossen bzw. verschweißt sind und eine luftdichte Abdichtung herstellen, wobei an dieser Schweißstelle ein aufbrechbarer Abschnitt vorgesehen sein kann. Diese Aufreißabschnitte erfordern für das Aufbrechen im allgemeinen die Ausübung einer Biege-Scherkraft, die in vielen Fällen zu hoch ist. Ein Beispiel für einen Verschluß, der einen getrennten, mit Ge-

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winde versehenen Hebeschraubring benötigt, um die für das Aufbrechen des Aufreißabschnitts erforderliche Biege-Scherkraft aufzubringen, ist in der US-PS 3 923 182 beschrieben.

Aufgabe der Erfindung ist demgegenüber die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung eines aufbrechbaren Behälterverschlusses, der vergleichsweise leicht aufzubrechen sein soll, und zwar unter einer Zugbeanspruchung, wenn ein Teil vom anderen Teil entfernt wird.

Dieses Verfahren soll dabei auch eine vereinfachte Behälterverschlußkonstruktion ermöglichen, insbesondere durch Vermeidung der Notwendigkeit für einen ringförmigen, vom Verschluß nach außen ragenden Rand zur Abdichtung des Verschlusses gegen einen Behälter.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Herstellung eines aufbrechbaren Behälterverschlusses, bei dem ein erster (Kunststoff-)Teil luftdicht mit einem zweiten (Kunststoff-)Teil verschweißt wird,

erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

der erste Teil so auf den zweiten Teil aufgesetzt wird, daß er praktisch auf einer Fläche des letzteren aufliegt, daß ein Schweißwerkzeug auf eine Temperatur über dem Schmelzpunkt beider Teile, mindestens aber eines der Teile erwärmt wird, daß das Schweißwerkzeug an die Fläche, auf welcher der erste Teil aufliegt, herangeführt und in Wärmeaustauschbeziehung zu einem Abschnitt des ersten Teils an diesem entlang bewegt wird und daß das Schweißwerkzeug so in die genannte Fläche hineingedrückt wird, daß diese und der erste Teil anschmelzen und das Material dieser Fläche unter Herstellung einer quer zur Fläche verlaufenden und unter einer Zugbeanspruchung aufbrechbaren Schweißnaht verdrängt wird.

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Besondere Merkmale bestehen dabei darin, daß das Schweißwerkzeug auf eine Temperatur von etwa 0,5 - 55°C über dem Schmelzpunkt der beiden Teile erwärmt wird und daß die Auflagefläche durch das Schweißwerkzeug um mindestens etwa 0,13 mm von ihrer ursprünglichen Höhe aus eingedrückt wird.

In spezieller Ausführungsform besteht der erste Teil aus einer napf- oder becherförmigen Verschlußkappe aus Kunststoff, während der zweite Teil den planen Oberflächenabschnitt eines Behälterhalses umfaßt. Das Schweißwerkzeug (sealing die), das ein praktisch der Außenabmessung der Verschluß-Seitenwand entsprechendes Innenmaß besitzt, wird um die Seitenwand herum und in Wärmeaustauschbeziehung mit ihr lotrecht nach unten geführt und dabei in die Planfläche des Behälterhalses hineingepreßt.

Im folgenden ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Teildarstellung eines Behälterhalses mit einer Verschlußkappe, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren am Behälterhals angeschweißt worden ist,

Fig. 2 eine im Schnitt gehaltene Seitenansicht der Anordnung nach Fig. 1,

Fig. 3 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Teilschnittansicht des Aufbrechteils von Verschluß und Behälter vor dem Aufbrechen,

Fig. 4 eine Fig. 3 ähnelnde Darstellung nach dem Aufbrechen und

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Fig. 5 eine den Fig. 3 und 4 ähnelnde Darstellung eines Arbeitsgangs bei Herstellung und Montage des Behälters nach Fig. 1.

Die Fig. 1 und 2 veranschaulichen einen Teil eines aus thermoplastischem Material bestehenden Behälters 10 mit einem Körper 11 und einem auf übliche Weise angeformten Halsteil 12. Dabei ist am Halsteil 12 ein von diesem nach oben abgehender Füllstutzen (port tube) 15 vorgesehen, der durch einen Schraubverschluß 16 luftdicht verschlossen ist.

Eine aus thermoplastischem Material bestehende Schutz- oder Verschlußkappe 20 umschließt den Schraubverschluß unter Herstellung eines luftdicht verschlossenen, sterilen Raums. Die Verschlußkappe 20 ist im wesentlichen napfförmig mit einem praktisch kreisrunden Querschnitt, und sie weist eine Unterkante 22 und eine von dieser nach oben abgehende Seitenwand 24 auf. Vorzugsweise verjüngt sich die Seitenwand 24 geringfügig aufwärts und einwärts zur Zentralachse der Verschlußkappe 20 hin. Die Seitenwand 24 geht in einen materialeinheitlich mit ihr ausgebildeten Oberteil 26 über, so daß die gesamte Verschlußkappe 20 als einstückiger Formteil ausgebildet ist.

Das Verfahren zur Anbringung der Verschlußkappe 20 am Behälter 10 ist in Fig. 5 veranschaulicht. Dabei wird die Verschlußkappe 20 über den Füllstutzen hinweg so aufgesetzt, daß ihre Unterkante 22 auf einer planen Oberseite 27 des Halsteils 12 aufliegt oder sich nahe dieser Oberseite 27 befindet. Ein Wärmer- und Druck-Schweißwerkzeug 28 wird auf eine Temperatur über dem Schmelzpunkt des Kunststoffs erwärmt. Das Schweißwerkzeug 28 besitzt dabei einen Innendurchmesser, welcher praktisch dem Außendurchmesser des unteren Bereichs der Seitenwand 24 an der Unterkante 22 entspricht.

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Das Schweißwerkzeug 28 wird über die Verschlußkappe hinweg nach unten und in Warineaustauschbeziehung zu dem Seitenwandabschnitt nahe der Unterkante 22 bewegt. Wenn das Schweißwerkzeug 28 weiter nach unten gedrückt wird, entsteht in der Fläche bzw. Oberseite 27 eine Vertiefung 34, wobei sowohl die Fläche 27 als auch die Seitenwand 24 angeschmolzen und Teile der angeschmolzenen Fläche 27 verdrängt werden, so daß gemäß Fig. 3 bei 30 eine quer zur Fläche 27 liegende Schweißnaht entsteht. Durch diese Wärme- und Druckeinwirkung wird das Behältermaterial im Bereich der Innenringfläche des Schweißwerkzeugs 28 zu einem dünnen lotrechten Steg 30 verformt, während um die Vertiefung 34 herum ein Ringwulst 32 entsteht.

Auf diese Weise wird somit senkrecht zur Vertiefung 34 ein aufbrechbarer Steg bzw. ein Aufbrechabschnitt 30 gebildet, welcher die lotrechte Seitenwand bzw. Flanke der Vertiefung 34 bildet und der vorzugsweise auf die in Fig. 4 gezeigte Weise unter einer Zugbeanspruchung an einer waagerecht verlaufenden Bruchstelle aufbricht. Die Zugfestigkeit eines geeigneten Polyolefins, z.B. Polypropylen, liegt im Bereich von etwa 302 - 352 kg/cm², verglichen mit seiner Biegestreckgrenze von etwa 422 562 kg/cm^a . Die Schweißstelle bricht somit unter einer geringeren Belastung als bei den bisher üblichen Schweißverbindungen dieser Art, wodurch die Entfernung der Verschlußkappe erleichtert wird. Obgleich die Verschlußkappe mit einer Heberschraube verwendet werden kann, ist eine solche für das Aufbrechen des Aufbrechabschnitts nicht unbedingt nötig. Durch die dargestellte waagerechte Bruchstelle des Aufbrechabschnitts wird weiterhin ein Hängenbleiben (hangups) eines Teils dieses Abschnitts weitgehend vermieden,

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was auf den vergleichweise glatten und sauberen Bruch des Aufbrechabschnitts gegenüber Aufbrechabschnitten, die eine Scherkraft erfordern, zurückzuführen ist. Die Verschlußkappe ist ohne jede Belüftung oder öffnung vollständig um den Füllstutzen herum geschlossen, so daß die Sterilität sicher erhalten bleibt.

Die Verschlußkappe 20 kann so lang sein, daß sie dann, wenn sie von Hand zur Seite weggedrückt wird, einen ausreichend großen Hebelarm für das Aufbrechen des Aufbrechabschnitts gewährleistet. Es hat sich gezeigt, daß eine mindestens dem Durchmesser entsprechende Länge zufriedenstellend ist.

Geeignete thermoplastische Stoffe für den Behälter und die Verschlußkappe sind verschiedene Polyolefine, z.B. Polyäthylen, Polypropylen, Polyallomer und Mischpolymerisate davon. Das Schweißwerkzeug 28 kann auf eine Temperatur von etwa 0,5 - 55⁰C (1° bis 100⁰F) und vorzugsweise etwa 28°C über dem Schmelzpunkt des Kunststoffs erwärmt werden.

In einem speziellen Ausführungsbeispiel wurde eireO,5 mm tiefe (Maß a gemäß Fig. 3) Vertiefung ausgebildet, wobei ein dünner, senkrecht zur Planfläche des Halsteils liegender Aufbrechabschnitt mit einer Dicke von 0,13 mm entstand. Die Vertiefung ist bevorzugt mindestens 0,13 nun tief. Beim Abnehmen der Verschlußkappe bricht der Aufbrechabschnitt 30 unter einer Zugbelastung in einer im wesentlichen waagerechten Ebene auf.

Obgleich vorstehend nur ein spezielles Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt und beschrieben ist, sind dem Fachmann selbstverständlich verschiedene Änderungen und Abwandlungen möglich, ohne daß vom Rahmen der Erfindung abgewichen wird.

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M.

L e.e.r s ei t e

Claims

Patentansprüche

.; Verfahren zur Herstellung eines aufbrechbaren Behälterverschlusses, bei dem ein erster (Kunststoff-)Teil luftdicht mit einem zweiten (Kunststoff-)Teil verschweißt wird, nach Patent (P 28 09 855.7), dadurch gekennzeichnet, daß der erste Teil so auf den zweiten Teil aufgesetzt wird, daß er praktisch auf einer Fläche des letzteren'aufliegt, daß ein Schweißwerkzeug auf eine Temperatur über dem Schmelzpunkt beider Teile, mindestens aber eines der Teile erwärmt wird, daß das Schweißwerkzeug an die Fläche, auf welcher der erste Teil aufliegt, herangeführt und in Wärmeaustauschbeziehung zu einem Abschnitt des ersten Teils an diesem entlang bewegt wird und daß das Schweißwerkzeug so in die genannte Fläche hineingedrückt wird, daß diese und der erste Teil anschmelzen und das Material dieser Fläche unter Herstellung einer quer zur Fläche verlaufenden und unter einer Zugbeanspruchung aufbrechbaren Schweißnaht verdrängt wird.

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schweißwerkzeug auf eine Temperatur von etwa 0,5 bis 55⁰C über dem Schmelzpunkt der beiden Teile erwärmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagefläche durch das Schweißwerkzeug um mindestens etwa 0,13 mm von ihrer ursprünglichen Höhe aus eingedrückt wird.
4. Verfahren zur Herstellung eines aufbrechbaren Behälterverschlusses, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem eine napfförmige Kunststoff-Verschlußkappe mit einer planen Kunststoff-Fläche verschweißt wird, wobei die Verschlußkappe eine Unterkante und eine von dieser aus nach oben abgehende Seitenwand besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußkappe so auf die Planfläche aufgesetzt wird, daß ihre Unterkante praktisch auf dieser Planfläche ruht, daß ein Schweißwerkzeug mit einem im wesentlichen dem Außenmaß der Seitenwand nahe der Unterkante entsprechenden Innenmaß auf eine Temperatur über dem Schmelzpunkt des Kunststoffs von Verschlußkappe und Planfläche erwärmt wird und daß das Schweißwerkzeug um die Seitenwand herum und in Wärmeaustauschbeziehung zu dieser an die Planfläche herangeführt und in letztere hineingedrückt wird, so daß Planfläche und Seitenwand angeschmolzen werden und das Material der Planfläche unter Bildung einer quer zur Planfläche verlaufenden Schweißnaht, die beim Abtrennen der Verschlußkappe von der Planfläche unter einer Zugspannung aufbrechbar ist, verdrängt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das

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Schweißwerkzeug auf eine Temperatur von etwa 0,5 bis 55⁰C über dem Schmelzpunkt der Planfläche und der Seitenwand erwärmt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Planfläche um mindestens etwa 0,13 mm von ihrer ursprünglichen Höhe aus eingedrückt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußkappe einen im wesentlichen kreisrunden Querschnitt mit einer sich aufwärts und einwärts verjüngenden Seitenwand besitzt und daß das Schweißwerkzeug zur Herstellung der Schweißnaht lotrecht abwärts bewegt und in die Planfläche eingedrückt wird.