DE69828090T2

DE69828090T2 - Behälter mit Peripherieabdichtungen und aus mehrschichtigen Materialien

Info

Publication number: DE69828090T2
Application number: DE69828090T
Authority: DE
Inventors: Sidney T. Lake Forest Smith; Steven H. Vernon Hills Giovanetto; Bradley Ross Buchanan; Larry Gurnee Rosenbaum
Original assignee: Baxter International Inc
Current assignee: Baxter International Inc
Priority date: 1997-12-24
Filing date: 1998-12-18
Publication date: 2005-12-01
Anticipated expiration: 2018-12-19
Also published as: DE69813190T2; EP1238920B1; DE69813190D1; AU1929499A; CA2280748A1; WO1999033714A1; EP0963326A1; DE69828090D1; AU745634B2; EP0963326B1; EP1238920A1; JP2001513062A; JP2007276884A; CA2280748C; JP4065033B2

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Nahtgeometrien für Behälter und insbesondere auf Nähte, die dazu verwendet werden, einen Behälter und Kammern eines Behälters zu verschließen, die aus Mehrschichtmaterialien hergestellt sein können.
Hintergrund der Erfindung
Behälter, die zum Versand, zur Lagerung und Abgabe von Flüssigkeiten wie medizinischen oder therapeutischen Fluiden verwendet werden, sind oftmals aus ein- oder mehrlagigen Materialien auf Polyesterbasis hergestellt. Die Materialien, die verwendet werden, um den Behälter zu bilden, müssen gefaltet oder zwei Flächenkörper müssen auf andere Weise in einander überlappende Beziehung gebracht und die sich überlappenden Flächenkörper an ihrem äußeren Umfang verbunden werden, um eine Flüssigkeiten enthaltende Kammer oder Tasche auszubilden. Üblicherweise werden die Materialien entlang ihrer Innenflächen mittels Verbindungstechniken wie Heißverschweißen, HF-Schweißen, Thermotransferschweißen, Verkleben, Warmklebung, Ultraschall- und Laserschweißen miteinander verbunden.
Für die meisten Anwendungen muss die ausgebildete Naht genügend stark sein, um den Belastungen zu widerstehen, die beim Fallenlassen oder Schütteln der mit Flüssigkeit gefüllten Behälter entstehen. Probleme wurden bei der Ausbildung ausreichend starker Nähte bei mehrschichtigen Materialien angetroffen, bei denen die Bestandteile, die das Material darstellen, in irgendeiner Weise nicht miteinander kompatibel sind. Ein Problem, das angetroffen wurde, besteht bei der Ausbildung starker Nähte in mehrschichtigen Materialien, die eine große Diskrepanz im Elastizitätsmodul der Materialbestandteile aufweisen.
Beispielsweise ist ein Zellkulturbehälter, der in der gleichzeitig anhängigen und gemeinsam erteilten US-Patentanmeldung Nr. 08/330,717 beschrieben ist, aus einem mehrschichtigen Material mit einer Außenschicht mit einer Polymermischung aus Styrol-Ethylen-Buten-Styrol- („SEBS" Blockcopolymer (40–85 Gew.-%), Ethylenvinylacetat (0–40 Gew.-%) und Polypropylen (10–40 Gew.-%) und einer Innenschicht aus Polystyrol aufgebaut. Aufgrund des Unterschieds im Elastizitätsmodul der Bestandteile des mehrschichtigen Materials war es nicht möglich, dadurch starke Nähte auszubilden, dass die Polystyrolschichten miteinander verbunden wurden. Als Konsequenz konnten die sich ergebenden Zellkulturbehälter nicht bei angemessenen Geschwindigkeiten zentrifugiert werden, und konnten in vielen Fällen nicht aus Höhen über sechs Fuß fallen gelassen werden, ohne dass die Nähte kaputtgingen.
Das US-Patent Nr. 3,403,064 („das Patent '064") offenbart ein Verfahren zur Ausbildung eines Verbundkunststoffbehälters mit einer Innen- und Außennaht. Die Wände der Behälter sind Laminate, wovon jedes eine Innenschicht aus einem Polyhalokohlenwasserstofffilm und eine Außenschicht aus Polyvinylharz umfasst. Ein Paar der Laminate wird in einander gegenüberstehendem Verhältnis zwischen ein Paar Formwerkzeugen eingebracht. Dies führt zu einer geschichteten Struktur aus vier Schichten zwischen den Formwerkzeugen zu Beginn des Schweißvorgangs. Durch Zusammenpressen der Formwerkzeuge und Anlegen von induktiver Schweißenergie, wie Ultraschall- oder HF-Energie, bilden sich zwei Nähte. Eine Außennaht bildet sich zwischen den Außenschichten (Polyvinalharz). Die Innenschichten (Polyhalokohlenwasserstofffilme) schmelzen und werden nach innen, aus dem Bereich der Formwerkzeuge herausgedrückt, um eine Innennaht 16 zu bilden. Der Schweißprozess erzeugt somit zwei Nahtbereiche mit unterschiedlich vielen Schichten. Der äußere Nahtbereich umfasst zwei Schichten (zwei Polyvinylharzschichten), und der innere Nahtbereich umfasst vier Schichten (zwei Polyvinylharzschichten und zwei Polyhalokohlenwasserstofffilmschichten). Der Unterschied bei den Schichten wird dadurch erzeugt, dass die Innenschichten während des Schweißvorgangs aus dem ersten Nahtbereich herausgedrückt werden. Um das zu erreichen, müssen die Materialien der Innen- und Außenschichten des Patents '064 eine variierende Ansprechfähigkeit aufweisen, wenn sie Ultraschall- oder Hochfrequenzen ausgesetzt werden, um eine relative Bewegung der Schichten zuzulassen. Dies schließt die Verwendung von Konduktionsschweißenergien aus.
Weitere Schwierigkeiten traten beim Einschweißen von Zugangsstutzen in den Behälter auf. Sowohl in der Medizin als auch in anderen Bereichen ist es üblich, Zugangsstutzen vorzusehen, so dass die Inhalte der Behälter auch von außerhalb des Behälters zugänglich sind. Die Zugangsstutzen weisen typischerweise ein zylinderförmiges Röhrchen kleinen Durchmessers auf, das sich von außerhalb des Behälters ins Innere des Behälters erstreckt, um einen Fluiddurchgang in den Behälter hinein und aus selbigem heraus bereitzustellen. Das Anschweißen eines Zugangsstutzens an die Seitenwände des Behälters unter Einsatz von Konduktionswärmeschweißtechniken führte jedoch in einer unannehmbaren Anzahl von Fällen zu etwas, was als Kanalleck bezeichnet wird. Man nimmt an, dass ein Kanalleck von einer unvollständigen Naht entlang des äußeren Umfangs des Stutzenröhrchens mit den Seitenwänden des Behälters herrührt, was zu einem Kanal führt, der Fluid aus dem Behälter entlang des Außenumfangs des Stutzenröhrchens fließen lässt.
Für einige medizinische Anwendungen wie der Rekonstitution von Arzneien, ist es wünschenswert, einen Behälter mit vielen Kammern zu konstruieren, wobei jede Kammer entlang einer aufbrechbaren Naht abgeteilt ist, die aufbricht, wenn sie einem bestimmten Fluiddruck unterliegt. Beispielsweise können medizinische Behälter mehr als eine Kammer umfassen, die gesondert Substanzen enthalten, die miteinander gemischt werden können, wenn die aufbrechbare Naht, die die Kammern voneinander trennt, aufgebrochen ist. Ein solcher Typ Mehrkammerbehälter ist in dem US-Patent Nr. 5,176,634 („dem Patent '634") offenbart. Der Behälter des Patents '634 ist um den Umfang der beiden Seitenwandinnenflächen verschweißt und umfasst eine ähnliche Naht an einem Zwischenabschnitt des Behälters, um zwei Innenkammern auszubilden. Die Zwischennaht ist aufbrechbar („abziehbar". Das Patent '634 offenbart, die Umfangsnaht stärker auszulegen, indem eine Schweißtechnik mit höherer Temperatur, höherem Druck und längerer Zeit eingesetzt wird, als sie für die Herstellung der abziehbaren Naht eingesetzt wird. Solch ein Verfahren, eine Umfangsnaht ausreichend stärker auszulegen als eine aufbrechbare Innennaht, und gleichzeitig eine lecksichere aufbrechbare Naht bereitzustellen, ist jedoch schwierig und ungenau. Leichte Schwankungen in den Schweißparametern konnten bei der Schweißtechnik des Patents '634 zu einer schwachen Umfangsnaht oder zu undichten Stellen in der aufbrechbaren Naht führen. Darüber hinaus war die '634-Schweißtechnik beim Schweißen mehrschichtiger Materialien unwirksam, wenn die Innenschichten der Materialien keine starke Umfangsnaht ausbilden konnten.
Aufgrund der oben erläuterten Probleme bezüglich der Ausbildung einer starken Umfangsnaht in bestimmten mehrschichtigen Materialien, besteht ein Bedarf nach der Herstellung einer angemessen starken Umfangsnaht in solchen Materialien. Auch besteht ein Bedarf nach einer wirtschaftlichen und lecksicheren Bereitstellung eines Zugangsstutzens oder -rohrs, der/das vom Behälterinneren zum Behälteräußeren durch die Behälterumfangsnaht hindurchgeht. Darüber hinaus besteht aufgrund der vorstehend erläuterten Probleme bezüglich der Verwendung einer aufbrechbaren Naht im Inneren des Behälters und einer Behälterumfangsnaht ein Bedarf nach einer geeigneten aufbrechbaren Innennaht und der gleichzeitigen Bereitstellung einer Umfangsnaht, die von viel größerer Stärke ist.
Manche medizinische Behälter, d. h. großvolumige Behälter, können eine relativ große Menge an Fluid enthalten (1–2 Liter). Wenn das Fluidvolumen im Behälter zunimmt, tun dies auch die hydraulischen Kräfte des Fluids. In Fällen, bei denen die Behälter befällt werden, bevor sie zum Endverbraucher transportiert werden, können hydraulische Kräfte die Nähte dazu bringen, zu versagen. Auf ähnliche Weise kann sich, wenn ein medizinischer Behälter dieser Art fallengelassen wird, ein Aufreißen entlang des verschweißten Abschnitts entwickeln, wenn die hydraulischen Kräfte die Rißauslösekraftgrenze der Naht übersteigt. Der Riss kann sich bei einer Beaufschlagung mit Kräften, die deutlich unter der Rissauslösekraft liegen, entlang der Naht fortsetzen, bis der Behälter platzt. Somit kann es sein, dass ein Behälter, wenn er fallengelassen wird, nicht platzt, aber dann, wenn ex später gehandhabt wird.
Ein Verfahren, das dazu ausgelegt ist, die Nahtfestigkeit zu verbessern, ist in dem an Bacehowski et al. erteilten und auf Baxter International Inc. („Bacehowski") übertragenen US-Patent Nr. 4,968,624 offenbart. Bacehowski offenbart einen medizinischen Behälter mit zwei Umfangsnähten in horizontal beabstandetem Verhältnis. Seitenwände des Behälters sind aus einem mehrlagigen Material mit gleichmäßiger Lagendicke über die Seitenwände hinweg hergestellt. Dieser Aufbau erhöht die Platzfestigkeit des Behälters. Bacehowski stellt jedoch kein Verfahren bereit, um Materialien zu verbinden, die variierende Lagendicken über die Schicht hinweg aufweisen.
Dokument DE-A-24 34 248 offenbart einen Behälter der eine äußere Schicht hat, welche nicht dazu geeignet ist eine Umfangsnaht zu liefern. Die Umfangsnaht wird durch eine innere Schicht gebildet.
Aufgrund der Probleme bezüglich des Verschweißens bzw. Abdichtens von aus mehrlagigen Materialien hergestellten Behältern besteht ein Bedarf nach der Herstellung einer angemessen festen Umfangsnaht bei solchen Behältern.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Behälter gemäß Anspruch 1 und eine Herstellungsmethode eines Behälters gemäß Anspruch 21, bereitgestellt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden Behälter und Verfahren zum Schweißen von Behältern bereitgestellt, die die vorstehend dargelegten Probleme lösen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Behälter anzugeben, welcher eine erste und eine zweite Seitenwand hat, wobei die erste und die zweite Seitenwand jeweils eine innere und eine äußere Oberfläche haben. Eine Einfassung verbindet die äußeren Oberflächen der ersten und zweiten Seitenwände, um eine innere Kammer dazwischen zu definieren.
Bei einem zweiten Behälter der vorliegenden Erfindung ist eine erste Seitenwand aus einem Material, das eine erste Schicht und eine zweite Schicht hat, wobei die zweite Schicht einen Abschnitt der ersten Schicht überlappt, um einen Überlappungs-Bereich zu definieren. Ein Verschlußflansch erstreckt sich von der ersten Schicht aus dem Überlappungsbereich heraus. Der Behälter umfasst auch eine zweite Seitenwand, welche mit der ersten Seitenwand entlang des Verschlußflansches verbunden ist, um zwischen der ersten und der zweiten Seitenwand eine innere Kammer zu definieren.
Ein dritter Behälter der vorliegenden Erfindung umfasst eine erste Seitenwand und eine zweite Seitenwand, welche jeweils äußere Oberflächen haben. Die erste Seitenwand ist mit einem Abschnitt der zweiten Seitenwand entlang einer Naht verbunden, um eine Kammer zu definieren, welche an einem Ende eine Öffnung hat. Eine Endnaht ist vorgesehen, um die Kammer-Öffnung abzudichten. Die Endnaht hat eine Einfassung, die die äußere Oberfläche der ersten Seitenwand mit der äußeren Oberfläche der zweiten Seitenwand verbindet.
Ein vierter Behälter der vorliegenden Erfindung weist eine erste und eine zweite Seitenwand auf, die miteinander entlang einer Umfangsnaht verbunden sind, um eine innere Kammer dazwischen zu definieren. Ein Streifenmaterial, das wenigstens entlang eines Abschnitts der ersten Seitenwand plaziert ist und sich parallel zu den Behälterenden erstreckt, ist aus einem Material, das sich von dem der ersten und der zweiten Seitenwand unterscheidet. Das Streifenmaterial befestigt die erste Seitenwand zerbrechlich an der zweiten Seitenwand, um separate Teilkammern in der inneren Kammer zu definieren.
Ein fünfter Behälter der vorliegenden Erfindung umfasst eine erste und eine zweite Seitenwand, die jeweils innere und äußere Seiten haben. Die zweite Seitenwand ist mit einem Abschnitt der ersten Seitenwand verbunden, um einen Beutel zu definieren, der eine dazwischen gelegene innere Kammer und ein offenes Ende hat. Eine Einfassung verbindet die äußere Seite der ersten Seitenwand mit der äußeren Seite der zweiten Seitenwand, um die Beutelenden zu verschließen. Ein Zugangsstutzen erstreckt sich durch die Einfassung von außerhalb der Kammer nach innerhalb der inneren Kammer, um einen Fluiddurchgang zu definieren.
Ein weiterer Behälter der vorliegenden Erfindung umfasst eine erste Seitenwand, welche eine erste Schicht und eine zweite Schicht hat. Die zweite Schicht überlappt einen Abschnitt der ersten Schicht, um einen Überlappungsbereich zu definieren. Ein Verschlußflansch erstreckt sich von der ersten Schicht über den Überlappungsbereich hinaus. Eine zweite Seitenwand ist mit der ersten Seitenwand entlang des Verschlußflansches verbunden, um eine innere Kammer dazwischen zu definieren. Die zweite Seitenwand und der Verschlußflansch defineren eine erste geschichtete Struktur, welche eine erste Anzahl von Schichten entlang dem Verschlußflansch hat. Der Überlappungsbereich und die zweite Seitenwand definieren eine zweite geschichtete Struktur, die eine zweite Anzahl von Schichten hat. Die zweite Anzahl von Schichten ist größer als die erste Anzahl von Schichten. Der Behälter wird durch paßgenaues Positionieren von Umfangsrändern der ersten und der zweiten Seitenwand so, daß der Überlappungsbereich im wesentlichen zentral über der zweiten Seitenwand angeordnet ist, und durch Anwendung von Dicht-Energie auf die erste Anzahl von Schichten, um eine Umfangsnaht zu definieren, abgedichtet.
Darüber hinaus bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Behälter und auf ein Verfahren zum Schweißen mehrschichtiger Materialien, deren Innenschichten unter Verwendung geläufiger Schweißtechniken keine ausreichend starke Nähte ausbilden können. Dieses Verfahren zum Schweißen mehrschichtiger Behälter kann dazu eingesetzt werden, um Behälter und Nahtzugangsstutzen in die Behälter auszubilden, und einen Mehrkammerbehälter mit einer starken Umfangsnaht bereitzustellen.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein für medizinische Zwecke geeigneter Behälter ein erstes ebenflächiges Element, ein zweites ebenflächiges Element, eine erste Naht und eine zweite Naht. Das erste ebenflächige Element ist aus einem ersten mehrschichtigen Polymermaterial hergestellt. Dieses mehrschichtige Polymermaterial umfasst ein erstes Substrat und eine erste Schicht. Die erste Schicht ist auf einem Teilbereich des ersten Substrats so angeordnet, dass sie gesondert einen ersten Überlappungsbereich und einen ersten Umfangsflansch ausbildet. Der erste Umfangsflansch erstreckt sich von dem ersten Überlappungsbereich.
Die erste Naht schließt die Verbindung eines Teilbereichs des ersten Überlappungsbereichs zum zweiten ebenflächigen Element ein. Die zweite Naht ist von der ersten Naht beabstandet und schließt die Verbindung eines Teilbereichs des ersten Umfangsflansches zum zweiten ebenflächigen Element ein.
In einer anderen Ausführungsform umfasst das zweite ebenflächige Element ein zweites mehrschichtiges Polymermaterial, das vorzugsweise dasselbe wie dasjenige des ersten ebenflächigen Elements ist. Dementsprechend umfasst das zweite mehrschichtige Polymermaterial ein zweites Substrat und eine zweite Schicht. Die zweite Schicht ist auf einem Teilbereich des zweiten Substrats angeordnet. Dieses Aneinanderfügen des zweiten Substrats und der zweiten Schicht definiert gesondert einen zweiten Überlappungsbereich und einen zweiten Umfangsflansch. Der zweite Umfangsflansch erstreckt sich vom zweiten Überlappungsbereich.
In dieser Ausführungsform schließt die erste Naht die Verbindung eines Teilbereichs des ersten Überlappungsbereichs zu einem Teilbereich des bzw. Abschnitt des zweiten Überlappungsbereichs ein. Die zweite Naht ist von der ersten Naht getrennt und schließt die Verbindung eines Teilbereichs des ersten Umfangsflansches zu einem Teilbereich des zweiten Umfangsflansches ein.
In einer anderen Ausführungsform umfasst der Behälter ein erstes ebenflächiges Element aus einem ersten mehrschichtigen Polymermaterial, ein zweites ebenflächiges Element aus einem zweiten mehrschichtigen Polymermaterial, eine erste Naht, eine Abstandsnaht, und eine zweite Naht. Hier umfasst die erste Naht einen Anbindungsabschnitt und einen Verbindungsabschnitt. Der Anbindungsabschnitt befestigt einen äußeren Teilbereich des ersten Überlappungsbereichs mit einem äußeren Teilbereich des zweiten Überlappungsbereichs. Dementsprechend weist der Anbindungsabschnitt eine vierlagige Dicke auf. In einer anderen Ausführungsform umfasst die erste und zweite Schicht jeweils zwei Schichten, bei denen jeder Überlappungsbereich drei Schichten umfasst. Somit weist in dieser Ausführungsform der Verbindungsabschnitt eine sechslagige Dicke auf. Der Verbindungsabschnitt befestigt einen inneren Teilbereich des ersten Umfangsflansches mit einem inneren Teilbereich des zweiten Umfangsflansches. Dieses Aneinanderfügen des ersten und zweiten Umfangsflansches erzeugt eine zweilagige Dicke.
Die Abstandsnaht trennt die erste von der zweiten Naht. Die Abstandsnaht bildet eine Kammer, die zwischen einem Zwischenabschnitt des ersten Umfangsflansches und einem Zwischenabschnitt des zweiten Umfangsflansches ausgebildet ist.
Die zweite Naht ist vorzugsweise benachbart zum äußeren Umfang des verschweißten Abschnitts des Behälters angeordnet. Ähnlich dem Verbindungsabschnitt der ersten Naht, schließt die zweite Naht die Verbindung von Teilbereichen des ersten und zweiten ebenflächigen Elements ein. Insbesondere schließt die zweite Naht die Verbindung eines äußeren Teilbereichs des ersten Umfangsflansches zu einem äußeren Teilbereich des zweiten Umfangsflansches ein. Wie der Verbindungsabschnitt der ersten Naht, umfasst die zweite Naht eine zweilagige Dicke.
Nach einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum gegenseitigen Verschließen bzw. Abdichten von ebenflächigen Polymerelementen wie beispielsweise mehrschichtigen Polymerfolien bereitgestellt, um einen medizinischen Behälter auszubilden. Ein erstes ebenflächiges Element wird bereitgestellt, das eine erste Schicht auf einem ersten Substrat umfasst, bei dem Umfangsränder der ersten Schicht innerhalb von Umfangsrändern des ersten Substrats angeordnet sind. Die Umfangsränder des ersten Substrats bilden einen ersten Umfangsflansch aus. Es wird auch ein zweites ebenflächiges Element bereitgestellt, das eine zweite Schicht auf einem zweiten Substrat aufweist, bei dem Umfangsränder der zweiten Schicht innerhalb von Umfangsrändern des zweiten Substrats angeordnet sind. Die Umfangsränder des zweiten Substrats bilden einen zweiten Umfangsflansch aus. Die ebenflächigen Elemente werden in Gegenüberlage positioniert, bei dem die erste Schicht der zweiten Schicht so zugewandt ist, dass sie einen ersten Grenzflächenbereich ausbilden, und der erste Umfangsflansch dem zweiten Umfangsflansch so zugewandt ist, dass sie einen zweiten Grenzflächenbereich ausbilden. Ein Schweißgerät mit einem Formwerkzeug wird bereitgestellt. Der erste und zweite Grenzflächenbereich wird in das Schweißgerät eingebracht und das Formwerkzeug betätigt, um die ebenflächigen Elemente in den Grenzflächenbereichen zu komprimieren. Eine Schweißenergie wird durch das Formwerkzeug angelegt, wodurch eine Schweißnaht im ersten Grenzflächenbereich und eine zweite Schweißnaht im zweiten Grenzflächenbereich ausgebildet wird.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst der erste Grenzflächenbereich den Bereich, in dem die erste Schweißnaht ausgebildet ist, und umfasst darüber hinaus den Anbindungsabschnitt und den Verbindungsabschnitt der ersten Schweißnaht. Der zweite Grenzflächenbereich umfasst den Bereich, in dem die zweite Schweißnaht ausgebildet ist, und umfasst darüber hinaus die äußeren Teilbereiche der Umfangsflansche.
Nach noch einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst das Schweißformwerkzeug ein erstes Paar von Formwerkzeugen und ein zweites Paar von Formwerkzeugen. Der erste Grenzflächenbereich wird zwischen den ersten Formwerkzeugen positioniert, und der zweite Grenzflächenbereich wird zwischen den zweiten Formwerkzeugen positioniert. Die Formwerkzeuge werden betätigt, um den ersten Grenzflächenbereich auf ein erstes Kompressionsverhältnis zu komprimieren, und den zweiten Grenzflächenbereich auf ein zweites Kompressionsverhältnis zu komprimieren, wobei das erste Kompressionsverhältnis im wesentlichen gleich dem zweiten Kompressionsverhältnis ist.
Weitere Vorteile und Aspekte der vorliegenden Erfindung werden bei der Lektüre der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnungen und der ausführlichen Beschreibung der Erfindung deutlich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 bis 3 sind nur zur erläuternden Zwecken mit einbezogen, und fallen nicht mit in den Umfang der vorliegenden Erfindung.
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Behälters der vorliegenden Erfindung für medizinisches Fluid;
2 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 2-2 des in 1 gezeigten Behälters;
3 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 3-3 des in 1 gezeigten Behälters;
4 ist eine Querschnittsansicht eines Behälters mit Seitenwänden aus einem mehrschichtigen Material;
5 ist eine Querschnittsansicht eines mehrschichtigen Materials, das zum Aufbau einer Seitenwand verwendet wird;
6 ist eine perspektivische Ansicht eines Mehrkammerbehälters mit Teilkammern, die entlang einer aufbrechbaren Naht unterteilt sind;
7 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 7-7 von 6;
8 ist eine Ausschnittsansicht eines Behälters mit einem Zugangsstutzen;
9 ist eine perspektivische Ansicht eines Behälters, der aus einem mehrschichtigen Material aufgebaut ist, wobei die erste und zweite Seitenwand entlang Innenflächen entlang eines Verschlussflansches verbunden sind;
10 ist eine Draufsicht auf einen Zuschnitt, der zur Herstellung des in 9 gezeigten Behälters verwendet wird;
11 ist eine perspektivische Ansicht eines Behälters, der aus einem mehrschichtigen Material aufgebaut ist, wobei die erste und zweite Seitenwand entlang eines Verschlussflansches auf Zwischenflächen der ersten und zweiten Seitenwand verbunden sind und eine Schlußnaht umfassen, die einen Abschnitt des Behälters verschließt;
12 ist eine perspektivische Ansicht eines Mehrkammerbehälters mit mehreren Zugangsstutzen, um zu den Teilkammern unabhängig voneinander Zugang zu finden;
13 ist eine Teildraufsicht auf ein Paar mehrschichtiger Seitenwände zwischen einem Paar offener Formwerkzeuge;
14 ist eine Teildraufsicht auf die in 13 gezeigten mehrschichtigen Seitenwände aber mit geschlossenen Formwerkzeugen;
15 ist eine Teildraufsicht auf ein Paar Seitenwände zwischen einem Paar geschlossener Formwerkzeuge, wobei nur eine der Seitenwände mehrschichtig ist;
16 ist eine Teildraufsicht auf ein Paar mehrschichtiger Seitenwände zwischen einem anderen Paar geschlossener Formwerkzeuge;
17 ist eine Teildraufsicht auf eine mehrschichtige Seitenwand mit gleichmäßiger Dicke; und
18 ist eine Teildraufsicht auf ein in 17 gezeigtes Paar mehrschichtiger Seitenwände zwischen einem Paar geschlossener Formwerkzeuge.
19 ist eine perspektivische Ansicht eines anderen Behälters für medizinisches Fluid nach der vorliegenden Erfindung;
20 ist eine Draufsicht auf ein mehrschichtiges ebenflächiges Element, das zum Aufbau einer Behälterwand verwendet wird;
20a ist eine Seitenansicht des mehrschichtigen ebenflächigen Elements von 20;
21 ist eine Draufsicht auf ein anderes mehrschichtiges ebenflächiges Element, das zum Aufbau einer anderen Behälterwand verwendet wird;
21a ist eine Seitenansicht des mehrschichtigen ebenflächigen Elements von 21;
22 ist eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht eines äußeren Umfangsrandes des Behälters von 19, der nach einem Aspekt der Erfindung dicht verschlossen wurde;
23 ist eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht eines äußeren Umfangsrandes des Behälters von 19, der nach einem anderen Aspekt der Erfindung dicht verschlossen wurde;
23a ist eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht eines äußeren Umfangsrandes des Behälters von 19, der nach einem anderen Aspekt der Erfindung dicht verschlossen wurde;
24 ist eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht eines äußeren Umfangsrandes des Behälters von 19, der nach einem anderen Aspekt der Erfindung dicht verschlossen wurde;
25 ist eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht eines äußeren Umfangsrandes des Behälters von 19, der nach einem anderen Aspekt der Erfindung dicht verschlossen wurde;
26 ist eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht, die äußere Umfangsränder der ebenflächigen Elemente zwischen Paaren von Schweißformwerkzeugen zeigen, wobei die Formwerkzeuge offen sind;
27 ist eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht der äußeren Umfangsränder zwischen den Formwerkzeugen, wobei die Formwerkzeuge teilweise geschlossen sind aber die ebenflächigen Elemente nicht komprimieren;
28 ist eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht der äußeren Umfangsränder zwischen den Formwerkzeugen, wobei die Formwerkzeuge geschlossen sind; und
29 ist eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht der äußeren Umfangsränder der ebenflächigen Elemente, die gemäß der vorliegenden Erfindung dicht verschlossen wurden.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Während diese Erfindung in vielen unterschiedlichen Formen als Ausführungsform geeignet ist, sind in den Zeichnungen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung gezeigt und werden hier beschrieben, mit dem Verständnis, dass die vorliegende Offenbarung als beispielhafte Darlegung der Prinzipien der Erfindung betrachtet werden und den breiten Aspekt der Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränken soll.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Behälter und ein Verfahren zum dichten bzw. luftdichten Verschließen mehrschichtiger Materialien, deren Innenschichten nicht in der Lage sind, unter Verwendung geläufiger Schweißverfahren starke Nähte bzw. Dichtungen auszubilden. Das Verfahren zum Schweißen von Behältern nach der vorliegenden Erfindung kann verwendet werden, um Behälter auszubilden, Zugangsstutzen in Behältern ohne Kanalleck bereitzustellen, und einen Mehrkammerbehälter bereitzustellen, der eine starke Umfangsnaht aufweist, wobei eine aufbrechbare Naht die einzelnen Kammern voneinander trennt. Die Behälter, die unter Verwendung des Verschließverfahrens hergestellt werden, können für eine breite Palette von Anwendungen einschließlich der Medizin- und Nahrungsmittelindustrie eingesetzt werden. Die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie sie in den Zeichnungen dargestellt ist, bezieht sich auf die Verwendung der vorliegenden Erfindung bei Behältern für medizinische Fluide, wie IV-Beutel (zur intravenösen Verabreichung medizinischer Lösungen) oder anderen Fluidverabreichungsbeuteln, und Zellkulturbeutel.
Die 1, 2 und 3 zeigen einen Behälter 10 mit einer ersten Seitenwand 12, die entlang einer Umfangsnaht 16 an einer zweiten Seitenwand 14 befestigt ist. Die Umfangsnaht 16 besteht aus einer Einfassung 18, die ein Paar miteinander verbundener Schenkel 18a und 18b aufweist. Die Einfassung 18 kann aus einem Streifen Material gebildet sein, das an einem Zwischenabschnitt des Materials gefaltet ist, bei dem der Schenkel 18a an einer ersten Seitenwandaußenfläche 20 und der Schenkel 18b an einer zweiten Seitenwandaußenfläche 22 befestigt wird bzw. angebracht ist.
Zwischen der ersten 12 und zweiten 14 Seitenwand ist eine Kammer 23 zur Aufbewahrung von Fluid oder einem anderen Material gebildet.
Die Einfassung 18 und die jeweilige Außenfläche 20 bzw. 22 der ersten und zweiten Seitenwand 12 und 14 sollten aus Materialien aufgebaut sein, die die Ausbildung einer starken Verbindung unter Verwendung von Konduktions-, Induktions- oder anderer gebräuchlicher Schweißtechniken zulässt. Diese Materialien sind vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt, die aus Polyolefinen besteht, einschließlich aber nicht darauf beschränkt Polypropylen, Polyethylen einschließlich Polyethylen niedriger Dichte, Polybuten und Copolymere davon; Polyamide wie Nylon, Polyvinylchlorid, Polyurethan und Polymermischungen, wie sie in dem gemeinsam erteilten US-Patent Nr. 4,140,162 offenbart sind, auf das hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird. Solche Polymermischungen umfassen eine Mischung aus Styrol-Ethylen-Buten-Styrol-(„SEBS") Blockcopolymer (40–85 Gew.-%), Ethylenvinylacetat (0–40 Gew.-%) und Polypropylen (10–40 Gew.-%).
Wie in 3 gezeigt ist, umfasst an einem Ende 24 des Behälters die Einfassung 18 einen Flansch 26, der das Ende 24 des Behälters verschließen soll. Diese Einfassung 18 kann manchmal als Schlussnaht 27 bezeichnet werden. Die Schlussnaht 27 kann dazu verwendet werden, eine offene Tasche zu verschließen, die zuvor durch die vorliegende Verschlusstechnik oder durch andere Verfahren verschlossen wurde. Der Flansch 26 hat eine Ausnehmung an einem Zwischenabschnitt des Flansches 26, der ein Aufhängeloch 28 bilden soll, das so dimensioniert ist, dass es eine Beutelaufhängevorrichtung zum Aufhängen des Behälters 10 aufnimmt.
4 zeigt einen Behälter 10' mit einer Seitenwand 14, die aus einem mehrschichtigen Material 50 (5) aufgebaut ist. Das mehrschichtige Material weist mindestens Innenschichten 52 und Außenschichten 54 auf, könnte aber natürlich auch zusätzliche Schichten umfassen, ohne dabei den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Da die Einfassung 18 die Außenflächen 20 bzw. 22 der ersten und zweiten Seitenwand 12 und 14 befestigt, spielt es keine Rolle, ob die Innenschicht 52 in der Lage ist, eine starke Verbindung mit der Seitenwand 12 auszubilden. Die Außenschicht ist vorzugsweise aus einem Material, das aus derselben Gruppe ausgewählt ist wie vorstehend für die Seitenwände dargelegt wurde. De Innenschicht 54 kann aus der Gruppe von Polystyrol und Ethylenvinylalkohol oder einem anderen Material ausgewählt sein, das dem Behälter 10' eine gewünschte Funktionalität verleiht.
Die 6 und 7 zeigen solch einen Behälter 10'' mit einer aufbrechbaren Naht 60, die sich seitlich quer über den Behälter 10'' erstreckt und die erste Seitenwand 12 mit der zweiten Seitenwand 14 entlang der aufbrechbaren Naht 60 verbindet. Die aufbrechbare Naht 60 teilt dabei die Innenkammern in zwei Teilkammern 23a und 23b ab. Es wäre auch möglich, eine längs verlaufende aufbrechbare Naht vorzusehen, ohne dabei den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Die erste und zweite Seitenwand 12 und 14 können, wie in 1 gezeigt, miteinander verschweißt werden, wobei eine Einfassung 18 eine Umfangsnaht 16 um den gesamten Umfang des Behälters 10'' bildet, oder indem die Innenflächen 64 und 66 der jeweiligen ersten oder zweiten Seitenwand 12 und 14 entlang des Umfangs des Behälters 10'' zusammengeschweißt werden. Eine starke Umfangsnaht 16 kann entlang der Innenflächen 64 und 66 der ersten und zweiten Seitenwand 12 und 14 ausgebildet werden, wenn die Innenflächen der ersten und zweiten Seitenwand 12 und 14 aus einem wie vorstehend spezifizierten Material ist, das in der Lage ist, eine starke Naht bzw. Dichtung auszubilden.
Die aufbrechbare Naht 60 ist bevorzugt aus einem Material ausgewählt, das einen höheren Elastizitätsmodul aufweist und deshalb steifer ist als das Material, das dazu verwendet wird, um die erste und zweite Seitenwand 12 und 14 zu bilden. Ein Beispiel für solch ein Material zur Ausbildung der aufbrechbaren Naht 60 wäre Polystyrol, wenn es mit der Polymermischung SEBS, EVA und Polypropylen verwendet wird. Ethylenvinylalkohol wäre ein anderes Beispiel, wenn es mit Ethylenvinylacetat verwendet wird.
Wenn sich die aufbrechbare Naht 60 seitlich zum äußeren Umfang des Behälters erstreckt und dort eine schwache Naht am äußeren Umfang bildet, muss eine kurze Einfassung 62 eingefügt werden, um die Außenfläche 20 der ersten Seitenwand 12 an der Außenfläche 22 der zweiten Seitenwand zu befestigen, um diesen schwachen Nahtbereich abzustützen. Die kurze Einfassung 62 kann aus derselben Kategorie von Materialien wie die Seitenwände und die vorstehend dargelegte Einfassung 18 hergestellt sein.
Der Behälter 10'' hat spezielle Anwendungen auf dem Gebiet der Medizin, um einen Mehrkammerbehälter bereitzustellen, so dass die Teilkammern Chemikalien oder Lösungen enthalten können, die im Behälter 10'' unmittelbar vor Gebrauch zusammengemischt werden können. Beispielsweise kann ein Mehrkammerbeutel 10'' zur Verabreichung eines medizinischen Fluids in den verschiedenen Kammern verschiedene Substanzen enthalten, und die aufbrechbare Naht 60 kann vom medizinischen Personal aufgebrochen werden, indem Druck auf die aufbrechbare Naht 60 ausgeübt wird (wie beispielsweise durch Zusammendrücken von 23a oder 23a und 23b der Kammern). Wenn die Substanzen ordnungsgemäß vermischt sind, kann die Mischlösung dem Patienten verabreicht werden. Ein anderes Beispiel für eine Verwendung eines Mehrkammerbehälters mit solch einer aufbrechbaren Naht 60 sind Behälter, die als Warm- oder Kaltpackungen verwendet werden. Solche Behälter verwenden Chemikalien, die wenn sie gemischt sind, eine exotherme, oder eine endotherme chemische Reaktion durchlaufen. Der Behälter 10'' nach der vorliegenden Erfindung stellt einen Behälter mit Kammern 23a und 23b bereit, die durch eine aufbrechbare Naht 60 voneinander getrennt sind, die aufgebrochen werden kann, wenn eine Warmpackung oder eine Kaltpackung benötigt wird, ohne das Problem, die Umfangsnaht des Behälters versehentlich zu zerreißen.
8 zeigt einen Zugangsstutzen 70 in einem Ende eines Behälters 10. Der Zugangsstutzen kann in jedem der oben beschriebenen Behälter vorgesehen sein, um einen Zugang zum Inhalt der Innenkammer 23 von außerhalb des Behälters zu ermöglichen. Es kann wünschenswert sein, mehr als einen Zugangsstutzen 70 vorzusehen, oder mehrere Zugangsstutzen 70 an verschiedenen Stellen am Behälter, einschließlich an entgegengesetzten Enden des Behälters 10, wie in 11 gezeigt ist. Der Zugangsstutzen 70 von 8 weist ein Stutzenrohr 72 auf, das sich von außerhalb des Behälters zur Innenkammer 23 des Behälters 10 erstreckt. Typischerweise ist das Stutzenrohr 72 durch eine Membran (nicht gezeigt) verschlossen, die eine Kontamination der enthaltenen Lösung mit Umweltstoffen verhindert. Wie in 8 gezeigt ist, kann das Stutzenrohr in die Schlussnaht 27 eingebaut sein, so dass der Zugangsstutzen 70 im Behälter 10 eingebaut ist, nachdem das offene Ende des Behälters mit der Schlussnaht 27 verschlossen wurde.
9 zeigt einen Behälter 10''', der aus einem mehrschichtigen Material 100 (10) mit einer Innen- und Außenschicht 102 bzw. 104 hergestellt ist. Die Außenschicht 104 umfasst eine erste Schicht, und die Innenschicht 102 umfasst eine zweite Schicht. Die Innenschicht 102 überlappt einen Teilbereich der Außenschicht 104, um einen Überlappungsbereich 106 zu bilden. Ein Verschlussflansch 108 erstreckt sich von der Außenschicht 104 außerhalb des Überlappungsbereichs 106. Faltlinien 110 teilen das Material 100 in zwei Bahnen, die, wenn sie gefaltet sind, die Seitenwände 12 und 14 bilden. Der Behälter 10''' wird hergestellt, indem das Material 100 entlang der Faltlinien 110 gefaltet wird, um die Seitenwände 12 und 14 in gleiche Ausrichtung zu bringen, und das Material 100 entlang des Verschlussflansches 108 verschweißt wird, um den Behälter 10''' zu verschließen. 11 zeigt einen Behälter 10^IV , der in allen Hinsichten derselbe wie Behälter 10''' von 9 ist, mit der Ausnahme, dass ein Ende des Behälters durch eine Schlussnaht 27 verschlossen ist.
Wie darüber hinaus in den 9, 10, und 13 bis 18 gezeigt ist, werden Umfangsränder der ersten und zweiten Seitenwand 12, 14 in gleiche Ausrichtung bzw. Paßgenauigkeit gebracht, bevor mit dem Schweißprozess begonnen wird. Im Ergebnis ist der Überlappungsbereich 106 (10) der ersten Seitenwand 12 im wesentlichen mittig über dem Überlappungsbereich 106 der zweiten Seitenwand 14 angeordnet, bei dem die Innenschichten 102 jedes mehrschichtigen Materials 100 in einander gegenüberstehendem Verhältnis sind. Die Verschlussflansche 108 der ersten Seitenwand 12 und der zweiten Seitenwand 14 sind auch in einander gegenüberstehendem Verhältnis. In dieser Konfiguration bilden der Verschlussflansch 108 der ersten Seitenwand 12 und der Verschlussflansch 108 der zweiten Seitenwand 14 eine erste geschichtete Struktur 120 mit einer ersten Anzahl an Schichten entlang des Verschlussflansches 108, d. h. zwei Schichten. Der Überlappungsbereich 106 der ersten Seitenwand 12 und der Überlappungsbereich 106 der zweiten Seitenwand 104 bilden eine zweite geschichtete Struktur 122 mit einer zweiten Anzahl an Schichten, d. h. vier Schichten. Die zweite geschichtete Struktur 122 hat eine größere Anzahl an Schichten als die erste geschichtete Struktur 120.
Wie darüber hinaus in 13 gezeigt ist, sind die gleich ausgerichteten Seitenwände 12, 14 zwischen ein Paar Schweißformwerkzeuge 124, 126 eingebracht. 13 zeigt die Schweißformwerkzeuge 124, 126 im offenen Zustand. Im Speziellen sind die Verschlussflansche 108, die die erste geschichtete Struktur 120 bilden, zwischen den Formwerkzeugen 124, 126 positioniert. Wie in 14 gezeigt, schließen sich die Formwerkzeuge 124, 126 gegen die erste geschichtete Struktur 120. Dann wird durch die Formwerkzeuge 124, 126 Schweißenergie an die erste geschichtete Struktur 120 angelegt, um eine Umfangsnaht auszubilden. Die Schweißenergie kann durch Konduktions- oder Induktionsschweißtechniken wie Ultraschall- oder Hochfrequenzenergie erfolgen. 16 zeigt die erste geschichtete Struktur 120 und einen Teilbereich der zweiten geschichteten Struktur 122 zwischen einem anderen Paar von Schweißformwerkzeugen 128, 130, um eine Umfangsnaht auszubilden. Somit versteht sich von selbst, dass, falls gewünscht, die Schweißenergie nicht nur an die Verschlussflansche 108 oder die erste geschichtete Struktur 120 angelegt werden kann, sondern auch an die Überlappungsbereiche 106 oder die zweite geschichtete Struktur 122. Es versteht sich darüber hinaus auch noch, dass die erste geschichtete Struktur 120 und die zweite geschichtete Struktur 122 eine größere Anzahl an Schichten umfassen könnten, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Während die Seitenwände 12, 14 typischerweise aus mehrschichtigen Materialien 100 hergestellt sind, wie in 15 gezeigt ist, kann eine der Seitenwände eine Einzelschicht sein. In dieser Konfiguration werden Umfangsränder der ersten Seitenwand 12 in gleiche Ausrichtung mit einer einschichtigen Seitenwand 14a mit einem Verschlussflansch 108 gebracht. Im Ergebnis ist der Überlappungsbereich 106 der ersten Seitenwand 12 im wesentlichen mittig über der zweiten Seitenwand 14a angeordnet. Der Verschlussflansch 108 der ersten Seitenwand 12 ist in gleicher Ausrichtung mit dem Verschlussflansch 108 der zweiten Seitenwand 14a. In dieser Konfiguration bilden der Verschlussflansch 108 der ersten Seitenwand 12 und der Verschlussflansch 108 der zweiten Seitenwand 14a eine erste geschichtete Struktur 132 mit einer ersten Anzahl an Schichten entlang des Verschlussflansches 108, d. h. zwei Schichten. Der Überlappungsbereich 106 der ersten Seitenwand 12 und der zweiten Seitenwand 14a bilden eine zweite geschichtete Struktur 134 mit einer zweiten Anzahl an Schichten, d. h. drei Schichten. Die zweite geschichtete Struktur 134 hat eine größere Anzahl an Schichten als die erste geschichtete Struktur 132. Wie darüber hinaus noch in 15 gezeigt ist, wird Schweißenergie an die erste geschichtete Struktur 132 angelegt, um eine Umfangsnaht auszubilden.
Die 17 und 18 zeigen ein anderes mehrschichtiges Material 140 der vorliegenden Erfindung, das zur Ausbildung der ersten und zweiten Seitenwand 12, 14 verwendet wird. Das mehrschichtige Material 140 weist eine erste Schicht 142 und eine zweite Schicht 144 auf. Obwohl das Material 140 mehrere Schichten aufweist, besitzt es über eine Breite der Materialbahn eine gleichmäßige Dicke „t". Ein Teilbereich der ersten Schicht 142, die sich von der zweiten Schicht 144 nach außen erstreckt, umfasst den Verschlussflansch 108. Wie in 18 gezeigt, sind die Seitenwände 12, 14, die das mehrschichtige Material 140 umfassen, zwischen das Paar Schweißformwerkzeuge 124, 126 eingebracht, bei dem die Verschlussflansche 108 in gleicher Ausrichtung sind. Dies ergibt die erste geschichtete Struktur 120 und die zweite geschichtete Struktur 122. Schweißenergie wird an die erste geschichtete Struktur 120 entlang der Verschlussflansche 108 angelegt, um eine Umfangsnaht auszubilden. Falls gewünscht, kann Schweißenergie auch an die zweite geschichtete Struktur 122 angelegt werden.
Auf diese Weise wird ein Behälter mit verschiedenen geschichteten Strukturen ausgebildet. Anders als im zuvor erörterten Patent '064, wird der oben beschriebene Behälter ausgebildet, bei dem von Anfang des Prozesses an, eine erste geschichtete Struktur und eine zweite geschichtete Struktur vorhanden sind, wobei die zweite geschichtete Struktur eine größere Anzahl an Schichten aufweist als die erste geschichtete Struktur. Diese geschichteten Strukturen werden durch die anfängliche Positionierung der Seitenwandmaterialien ausgebildet. Die geschichteten Strukturen entstehen nicht aus dem Schweißprozess selbst wie beim Patent '064. Dies ermöglicht eine größere Vielseitigkeit bei den verfügbaren Schweißenergien, die eingesetzt werden können, wie sowohl Konduktions- als auch Induktionsschweißtechniken. Diese Erfindung hängt nicht von bestimmten Eigenschaften der Seitenwandmaterialien ab, wie Ansprechvermögen der Innenschicht auf HF-Energie.
Selbstverständlich könnte die zuvor beschriebene Einfassung 18 auch dazu verwendet werden, die Außenflächen der ersten und zweiten Seitenwand 12, 14 zu verbinden.
Die Außenschicht 104 des Materials 100 kann aus der vorstehend für die Seitenwände dargelegten Kategorie von Materialien ausgewählt sein, und die Innenschicht 102 kann aus derselben Kategorie von Materialien sein, wie für die aufbrechbare Naht 60 verwendet wird. Die Innenschicht 102 kann auf die Außenschicht 104 koextrudiert oder darauf mittels Drucktechniken wie Walze, Bürste, Aufsprühen, Gravurdruck, Siebdruck, Warmpressen, Tintenstrahldruck, chemisches Aufdampfen oder elektrostatisches Beschichten aufgetragen sein.
12 zeigt einen Mehrkammerbehälter 10^V mit Schlußnähten 27, die entgegengesetzte Enden des Behälters verschließen, und der mehrere Zugangsstutzen 70 bereitstellt, die unabhängig voneinander Zugang zur Kammer 23a und 23b ermöglichen. Der Behälter 10^V ist mit seiner Umfangsnaht 16 gezeigt, die die Innenwände 64 und 66 (7) der Seitenwände 12 bzw. 14 (wie auch mit Bezug auf die 9 und 10 beschrieben) verbindet, um ein Rohr auszubilden, und die die offenen Enden des Rohrs mit zwei Schlußnähten 27 verschließt. Der Behälter 10^V könnte auch mit einer Einfassung 18 (2) verschlossen sein, die die Außenflächen 20 und 22 entlang Seitenrändern 113 des Behälters verbindet, um ein Rohr auszubilden, und die beide Enden des Rohrs mit Schlußnähten 27 abschließt.
Die Behälter können hergestellt werden, indem die erste und zweite Seitenwand 12 und 14 so positioniert wird, dass die Außenumfänge der jeweiligen Seitenwände in gleicher Ausrichtung sind. Dies kann dadurch erreicht werden, dass ein einzelner Materialflächenkörper entlang einer Faltlinie gefaltet wird, wie in 10 gezeigt ist, oder indem zwei gesonderte Materialflächenkörper verwendet werden. Der erste Schenkel der Einfassung 18a wird dann an der ersten Seitenwandaußenfläche 20 entlang des gesamten Außenumfangs befestigt, und danach wird der zweite Schenkel der Einfassung 18b an der Außenfläche 22 der zweiten Seitenwand entlang ihres gesamten Außenumfangs befestigt, um eine Innenkammer 22 zwischen der ersten und zweiten Seitenwand 12 und 14 zu bilden.
Es ist auch möglich, dieses Verfahren zum Verschließen eines Behälters nur auf einem Teilbereich eines Behälters einzusetzen. Zum Beispiel kann die Schlußnaht 27 dazu verwendet werden, ein offenes Ende einer Tasche zu verschließen, oder zwei Schlußnähte können verwendet werden, um zwei offene Enden einer Röhre zu verschließen. Die Tasche wird gebildet, indem drei Seiten der ersten und zweiten Seitenwand 12 und 14 verschlossen werden, indem die Außenflächen 20 und 22 der ersten und zweiten Seitenwand unter Verwendung einer Einfassung 18 befestigt werden, oder indem deren Innenflächen 64 und 66 aneinander befestigt werden. Gleichermaßen kann eine Röhre gebildet werden, indem zwei entgegengesetzte Seitenränder 113 der Seitenwände 12 und 14 befestigt werden. Solch eine Tasche oder Röhre kann unter Verwendung der Schlußnaht 27 oder von Schlußnähten verschlossen werden, um die Außenflächen 20 und 22 der ersten und zweiten Seitenwände 12 und 14 in unmittelbarer Nähe des offenen Endes oder des Endes der Tasche oder Röhre zu verbinden.
Die Seitenwände 12 und 14 können mit jeder herkömmlichen Einrichtung verschlossen werden, wie durch Verwendung eines Heißformwerkzeugs und einer Heißformaufspannplatte, denen ein Abkühlformwerkzeug und eine Abkühlformaufspannplatte folgen kann, wie in der Industrie hinlänglich bekannt ist.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen zeigt 19 einen anderen Behälter, der im allgemeinen mit der Bezugszahl 200 bezeichnet ist, und der gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde. Der Innenaufbau des Behälters 200 ist von Außenelementen abgeschlossen. Äußere Teilbereiche 214 des Behälters 200 sind durch eine erste Wand oder ein erstes ebenflächiges Element 218 und eine gegenüberliegende zweite Wand oder ein zweites ebenflächiges Element 222 gebildet, die entlang einer ersten und zweiten horizontal beabstandeten Naht 224, 226 verbunden sind, um eine fluiddichte Kammer 227 auszubilden (siehe 22). Der in 1 gezeigte Behälter 200 ist im wesentlichen rechteckig, kann aber auch in anderen Formen ausgebildet sein, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Wie in 20 gezeigt ist, umfasst in einer Ausführungsform der Erfindung das erste ebenflächige Element 218 ein erstes mehrschichtiges Material 234. 20a zeigt, dass das erste mehrschichtige Material 234 drei Lagen aufweist. Die erste Lage ist ein erstes Substrat 238 des ersten ebenflächigen Elements 218 und bildet eine Außenwand des Behälters 200. Die zweite und dritte Lage bilden eine erste Schicht 246 des ersten ebenflächigen Elements 218 und die innerste Fläche bildet eine Innenwand des Behälters 200. Die erste Schicht 246 ist selbst eine Mehrschichtstruktur mit einer Innenschicht 246a und einer Zwischenschicht 246b. Die Innenschicht 246a bildet die Innenwand des Behälters 200, und die Zwischenschicht 246b haftet am ersten Substrat 238 an. Wie weiter unten noch ausführlicher beschrieben wird, ist die erste Schicht 246 bevorzugt dadurch ausgebildet, dass die Innenschicht 246a und die Zwischenschicht 246b koextrudiert werden. Die erste Schicht 246 ist vorzugsweise mittig auf einem Teilbereich 254 des ersten Substrats 238 angeordnet, um gesondert einen ersten Überlappungsbereich 258 und einen ersten Umfangsflansch 262 auszubilden, der sich vom ersten Überlappungsbereich 258 erstreckt. In dieser Ausführungsform läuft der erste Umfangsflansch 262 um den ersten Überlappungsbereich 258 herum; wie nachstehend in einer alternativen Ausführungsform beschrieben wird, umgibt der erste Umfangsflansch 262 jedoch den ersten Überlappungsbereich 258 nicht auf allen Seiten. Die erste Schicht 246 wird mit dem ersten Substrat 238 an entgegengesetzten Umfangsrändern der Zwischenschicht 246b der ersten Schicht 246 heißverschweißt. Obwohl nicht unbedingt notwendig, ist die Zwischenschicht 246b vorzugsweise aus demselben Material hergestellt wie das erste Substrat 238.
Der erste Umfangsflansch 262 bildet vorzugsweise den Außenumfang der ersten Wand 218 und ist der Teibereich der ersten Wand 218, der dazu verwendet wird, die erste Wand 218 an die anderen Bestandteile des Behälters 200 anzubinden. Wie darüber hinaus in 20a gezeigt ist, umfasst der erste Umfangsflansch 262 noch einen Innenabschnitt 264, einen Zwischenabschnitt 265 und einen Außenabschnitt 266. Der Zweck der ersten Umfangsflanschabschnitte 264, 265, 266 geht aus der weiteren Beschreibung hervor. Selbstverständlich kann die Länge des ersten Umfangsflansches 262 je nach der gewünschten Verschlussgeometrie variieren.
In einer Ausführungsform umfasst die zweite Wand oder das zweite ebenflächige Element 222 ein erstes Polymermaterial. In dieser Ausführungsform ist das zweite ebenflächige Element 222 ein einlagiger Flächenkörper. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das in den 21 und 21a gezeigte zweite ebenflächige Element 222 aus einem zweiten mehrschichtigen Polymermaterial und vorzugsweise aus denselben Materialien wie das erste ebenflächige Element 218 hergestellt. Ähnlich dem ersten mehrschichtigen Polymermaterial 234 umfasst das zweite mehrschichtige Polymermaterial 270 eine dreilagige Struktur. Die erste Lage ist ein zweites Substrat 278, das eine gegenüberliegende Außenwand des Behälters 200 bildet. Die zweite und dritte Lage bilden eine zweite Schicht 286, die eine gegenüberliegende Innenwand des Behälters 200 bildet. Die zweite Schicht 286 ist selbst eine mehrschichtige Struktur mit einer Innenschicht 286a und einer Zwischenschicht 286b. Die Innenschicht 286a bildet die Innenwand des Behälters 200, und die Zwischenschicht 286b haftet am ersten Substrat 238 an. Wie weiter unten noch ausführlicher beschrieben wird, ist die zweite Schicht 286 vorzugsweise durch Koextrusion der Innenschicht 286a und der Zwischenschicht 286b gebildet. Die zweite Schicht 286 ist vorzugsweise mittig auf einem Abschnitt 287 des zweiten Substrats 278 angeordnet, um gesondert einen zweiten Überlappungsbereich 288 und einen zweiten Umfangsflansch 290 auszubilden, der sich vom zweiten Überlappungsbereich 288 erstreckt. Die zweite Schicht 286 ist an das zweite Substrat 278 an entgegengesetzten Umfangsrändern der Zwischenschicht 286b der zweiten Schicht 286 heiß angeschweißt. Obwohl es nicht notwendig ist, ist die Zwischenschicht 286b vorzugsweise aus demselben Material hergestellt wie das zweite Substrat 278.
Die 21 und 21a zeigen die zweite Schicht 286 mittig auf einem Abschnitt des zweiten Substrats 278 angeordnet. Der zweite Umfangsflansch 290 bildet vorzugsweise einen Außenumfang der zweiten Wand 222. Ähnlich dem ersten Umfangsflansch 262 umfasst der zweite Umfangsflansch 290 darüber hinaus einen Innenabschnitt 302, einen Zwischenabschnitt 303 und einen Außenabschnitt 306. Der Zweck der zweiten Umfangsflanschabschnitte 302, 303, 306 geht aus der weiteren Beschreibung hervor. Ähnlich dem ersten Umfangsflansch 262 kann der zweite Umfangsflansch 290 auch in der Länge variieren und ist für gewöhnlich genauso lang wie der erste Umfangsflansch 262.
Vorzugsweise wird während des Aufbaus des Behälters 200 die zweite Schicht 286 auf dem zweiten Substrat 278 in gleicher Ausrichtung wie die erste Schicht 246 auf dem ersten Substrat 238 positioniert, so dass, wenn der Behälter 200 voll ausgebildet ist, die erste Schicht 246 und die zweite Schicht 286 die Innenwände des Behälters 200, und das erste Substrat 238 und zweite Substrat 278 die Außenwände des Behälters 200 bilden.
Das erste ebenflächige Element 218 und das zweite ebenflächige Element 222 sind im allgemeinen aus einem ersten bzw. zweiten mehrschichtigen Polymermaterial 234, 270 hergestellt. Die Polymermaterialien, die zur Ausbildung des ersten und zweiten mehrschichtigen Materials 234 und 270 verwendet werden, können aus jedem elastischen Polymermaterial einschließlich PVC, Polyolefinen und Polyolefinverbindungen sein. Geeignete Polyolefinverbindungen umfassen diejenigen, die im gemeinsam erteilten US-Patent Nr. 08/153,823 offenbart sind. Beispielsweise kann es wünschenswert sein, Mehrkompononentenpolymerverbindungen zu verwenden, wie Polymerverbindungen mit 3–5 Komponenten, die auf HF ansprechen oder dafür empfänglich sind. Was mit empfänglich für HF gemeint ist, ist, dass das Material einen dielektrischen Verlust aufweist, wenn es mit einem Signal erregt wird, das eine Frequenz zwischen 1 und 60 MHz hat, und in einem Temperaturbereich von 25 bis 250°C, der größer oder gleich 0,05 oder darüber, und noch bevorzugter größer oder gleich 0,1 ist.
Bei einer Dreikomponentenpolymerverbindung, die auf HF anspricht, verleiht die erste Komponente der Zusammensetzung Wärmewiderstand und Elastizität. Diese Komponente kann aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus amorphen Polyalphaolefinen besteht und ist vorzugsweise ein elastisches Olefin. Diese Polyolefine sollten Verformungen bei hohen Temperaturen bis zu 121°C mit einem Spitzenschmelzpunkt von über 130°C widerstehen und hochelastisch sein mit einem Elastizitätsmodul von nicht mehr als 1.38 × 10⁵ kPa (20.000 psi). Solch ein flexibles Polyolefin ist unter der Produktbezeichnung Rexene FPO 90007 im Handel, das einen Spitzenschmelzpunkt von 145°C und einen Elastizitätsmodul von 7.58 × 10⁴ kPa (11.000 psi) hat. Dazu kommt, dass bestimmte Polypropylene mit hoher Syndiotaktizität auch die Eigenschaften eines hohen Schmelzpunktes und niedrigen Moduls besitzen. Die erste Komponente sollte 40–90 Gew.-% der Zusammensetzung ausmachen.
Die zweite Komponente der Dreikomponentenzusammensetzung ist ein für HF empfängliches Polymer, das der Verbindung HF-Verschweißbarkeit verleiht, und kann aus einer von zwei Gruppen polarer Polymere ausgewählt sein. Die erste Gruppe besteht aus Ethylencopolymeren mit einem Ethylengehalt von 50–85%, wobei mindestens ein Comonomer aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Acrylsäure, Methacrylsäure, Esterderivaten von Acrylsäure mit Alkoholen mit 1–10 Kohlenstoffen, Esterderivaten von Methacrylsäure mit Alkoholen mit 1–10 Kohlenstoffen, Vinylacetat und Vinylalkohol besteht. Das für HF empfängliche Polymer kann auch aus einer zweiten Gruppe ausgewählt sein, die aus Polymeren und Copolymeren besteht, die mindestens ein Monomer oder Segment von Urethan, Ester, Harnstoff, Imid, Sulfon und Amid enthalten. Diese Funktionalitäten können zwischen 5–100% des für HF empfänglichen Polymers ausmachen. Das für HF empfängliche Polymer sollte gewichtsmäßig 5–50% der Zusammensetzung darstellen. Vorzugsweise besteht die HF-Komponente aus Copolymeren von Ethylenmethylacrylat, wobei das Methylacrylat im Bereich von 15–25 Gew.-% des Polymers liegt.
Die letzte Komponente der Dreikomponentenverbindung verleiht Kompatibilität zwischen den ersten beiden Komponenten und ist aus einem Styrol- und Kohlenwasserstoffblockcopolymer und noch bevorzugter aus Styrol-Ethylen-Buten-Styrol- („SEBS") Blockcopolymer, Styrolblockcopolymeren, und am bevorzugtesten einem SEBS-Blockcopolymer ausgewählt, das ein funktionalisiertes Maleinsäureanhydrid ist. Die dritte Komponente sollte gewichtsmäßig innerhalb des Bereichs von 5–30% der Zusammensetzung liegen.
In einer zweiten Dreikomponentenpolymerverbindung verleiht die erste Komponente HF-Verschweißbarkeit und Elastizität über den gewünschten Temperaturbereich. Die erste Komponente verleiht hohe Temperaturbeständigkeit („temperaturbeständiges Polymer") und ist aus der Gruppe ausgewählt, die aus Polyamiden, Polyimiden, Polyurethanen, Polypropylen und Polymethylpenten besteht. Vorzugsweise liegt die erste Komponente gewichtsmäßig im Bereich von 30 bis 60% der Zusammensetzung und ist vorzugsweise Polypropylen. Die zweite Komponente verleiht HF-Verschweißbarkeit und Elastizität über den gewünschten Temperaturbereich. Das HF-Polymer ist aus der oben dargestellten ersten und zweiten Gruppe ausgewählt, mit Ausnahme von Ethylenvinylalkohol. Die zweite Komponente sollte gewichtsmäßig 30–60% der Zusammensetzung betragen. Die dritte Komponente stellt die Kompatibilität zwischen den ersten beiden Komponenten sicher und ist aus SEBS-Blockcopolymeren ausgewählt, und ist vorzugsweise ein funktionalisiertes Maleinsäureanhydrid. Die dritte Komponente sollte im Bereich von 5–30 Gew.-% der Zusammensetzung liegen.
Was Vier- oder Fünfkomponentenpolymerverbindungen anbelangt, die auf HF ansprechen, verleiht die erste Komponente Wärmebeständigkeit. Diese Komponente kann aus Polyolefinen, am bevorzugtesten Polypropylenen, und im Spezielleren den Propylenalphaolefin-Zufallscopolymeren (PPE) ausgewählt sein. Vorzugsweise haben die PPEs einen engeren Molekulargewichtsbereich. Dennoch sind sie für sich selbst genommen zu starr, um den Elastizitätsanforderungen gerecht zu werden. Wenn sie durch Verbinden mit bestimmten Polymeren niedrigen Moduls kombiniert werden, kann eine gute Elastizität erzielt werden. Beispiele annehmbarer PPEs umfassen diejenigen, die unter den Markenbezeichnungen Soltex 4208 und Exxon Escorene PD9272 im Handel sind.
Diese Copolymere niedrigen Moduls können auf Ethylen basierende Copolymere wie Ethylencovinylacetat ("EVA"), Ethylencoalphaolefine, oder die sogenannten ultraniedrigdichten (typischerweise weniger als 0,90 Kg/L) Polyethylene („ULDPE") umfassen. Diese ULDPEs schließen diejenigen im Handel erhältlichen Produkte ein, die unter den Markenbezeichnungen TAFMER^® (Mitsui Petrochemical Co.) mit der Produktbezeichnung A 485, EXACT^® (Exxon Chemical Company) mit den Produktbezeichnungen 4023-4024, und INSITE^® Technologiepolymere (Dow Chemical Co.) vertrieben werden. Zusätzlich wurden auch noch die nachstehenden Copolymere als annehmbar empfunden: Polybuten-1 („PB"), wie diejenigen, die von Shell Chemical Company mit den Produktbezeichnungen PB-8010, PB-8310 vertrieben werden; thermoplastische Elastomere basierend auf SEBS-Blockcopolymeren (Shell Chemical Company), Polyisobuten („PIB") mit den Produktbezeichnungen Vistanex L-80, L-100, L-120, L-140 (Exxon Chemical Company), Ethylenalkylacrylat, die Methylacrylatcopolymere („EMA") wie diejenigen mit der Produktbezeichnung EMAC 2707 und DS-1130 (Chevron), und n-Butylacrylate („ENBA") (Quantum Chemical). Ethylencopolymere wie Acryl- und Methacrylsäurecopolymere und deren teilweise neutralisierten Salze und Ionomere, wie PRIMACOR^® (Dow Chemical Company) und SURYLN^® (E. I. DuPont de Nemours & Company) waren auch zufriedenstellend.
Vorzugsweise ist die erste Komponente aus der Gruppe von Polypropylenhomo- und -zufallscopolymeren mit Alphaolefinen, die ca. 30–60 Gew.-%, bevorzugter 35–45 Gew.-%, und am bevorzugtesten 45 Gew.-% der Zusammensetzung ausmachen, und irgendeiner Kombination oder Unterkombination von darin vorkommenden Bereichen ausgewählt. Beispielsweise werden Zufallscopolymere von Polypropylen mit Ethylen, worin der Ethylengehalt in einer Menge von 1–6 Gew.-% und noch bevorzugter 2–4 Gew.-% des Polymers beträgt, als erste Komponente bevorzugt.
Die zweite Komponente der Vierkomponentenpolymerverbindung verleiht Elastizität und Verformbarkeit bei niedrigen Temperaturen und ist ein zweites Polyolefin, das sich von demjenigen der ersten Komponente unterscheidet, wobei es keine Propylengrundeinheiten enthält („nicht auf Propylen basieredes Polyolefin"). Vorzugsweise sind es Ethylencopolymere einschließlich ULDPE, Polybuten, Butenethylencopolymer, Ethylenvinylacetat, Copolymere mit einem Vinylacetatgehalt zwischen ca. 18–50%, Ethylenmethylacrylatcopolymere mit einem Methylacrylatgehalt zwischen ca. 20–40%, Ethylen-n-Butylacrylatcopolymere mit einem n-Butylacrylatgehalt zwischen 20–40%, Ethylenacrylsäurecopolymere mit einem Acrylsäuregehalt von über ca. 15%. Beispiele dieser Produkte sind diejenigen, die unter den Proktbezeichnungen TAFMER^® A-4085 (Mitsui), EMAC DS-1130 (Chevron), Exact 4023, 4024 und 4028 (Exxon) vertrieben werden. Bevorzugter ist die zweite Komponente entweder das von Mitsui Petrochemical Company unter der Bezeichnung TAFMER A-4085 vertriebene ULDPE, oder Polybuten-1, PB8010 und PB8310 (Shell Chemical Co.), und sollte ca. 25–50 Gew.-%, noch bevorzugter 35–45 Gew.-%, und am bevorzugtesten 45 Gew.-% der Zusammensetzung ausmachen, oder irgendeine Kombination oder Unterkombination der darin vorkommenden Bereiche sein.
Um der Vierkomponentenzusammensetzung dielektrischen Verlust für HF zu verleihen, werden bestimmte bekannte Inhaltsstoffe für dielektrischen Verlust („HF-empfängliche Polymere") in die Zusammensetzung aufgenommen. Diese Polymere können aus der Gruppe der HF-Polymere in der vorstehend dargelegten ersten und zweiten Gruppe ausgewählt sein.
Weitere HF-aktive Materialien umfassen PVC, Vinylchloride und -fluoride, das Copolymer von bis-Phenol-A und Epichlorhydrin, das als PHENOXYS^® (Union Carbide) bekannt ist. Allerdings würde ein bedeutender Gehalt an diesen chlor- und fluorhaltigen Polymeren die Zusammensetzung umweltschädlich machen, da die Verbrennung eines solchen Materials zu Asche anorganische Säuren erzeugen würde.
Die Polyamide des für HF empfänglichen Polymers sind vorzugsweise aus aliphatischen Polyamiden ausgewählt, die aus der Kondensationsreaktion von Diaminen stammen, die eine Kohlenstoffanzahl im Bereich von 2–13 aufweisen, aliphatischen Polyamiden, die aus einer Kondensationsreaktion von zweiwertigen Säuren stammen, die eine Kohlenstoffanzahl im Bereich von 2–13 aufweisen, Polyamiden, die aus der Kondensationsreaktion von Dimerfettsäuren stammen, und amidhaltigen Copolymeren (Zufalls-, Block, und Pfropfcopolymere). Polyamide werden selten in der Schicht angetroffen, die mit medizinischen Lösungen in Berührung kommt, da sie typischerweise die Lösung kontaminieren, indem sie in die Lösung ausgewaschen werden. Die Anmelder der vorliegenden Erfindung fanden jedoch heraus, dass die bevorzugtesten für HF empfänglichen Polymere eine breite Palette von Dimerfettsäurepolyamiden sind, die von Henkel Corporation unter den Produktbezeichnungen MACROMELT und VERSAMID vertrieben werden, welche nicht zu solch einer Kontamination führen. Die Anmelder hatten auch mit Nylon₁₂ Erfolg, das von Henkel unter dem Namen L-20 vertrieben wird. Das für HF empfängliche Polymer sollte ca. 5–30 Gew.-%, bevorzugter zwischen 7–13 Gew.-%, und am bevorzugtesten 10 Gew.-% der Zusammensetzung ausmachen oder irgendeine Kombination oder Unterkombination der darin vorkommenden Bereiche sein.
Die vierte Komponente der Zusammensetzung verleiht Kompatibilität zwischen den polaren und nichtpolaren Komponenten der Zusammensetzung (und wird manchmal als „Kompatibilisierungspolymer" bezeichnet) und besteht aus Styrolblockcopolymeren mit Kohlenwasserstoffweichsegmenten. Bevorzugter ist die vierte Komponente aus SEBS-Blockcopolymeren ausgewählt, die durch Maleinanhydrid-, Epoxy- oder Carboxylatfunktionalitäten modifiziert sind, und ist vorzugsweise ein SEBS-Blockcopolymer, das funktionalisierte Maleinanhydridgruppen enthält („funktionalisiert" ist). Solch ein Produkt wird von Shell Chemical Company unter der Bezeichnung KRATON^® RP-6509 vertrieben. Das Kompatibilisierungspolymer sollte ca. 5–40 Gew.-%, bevorzugter 7–13 Gew.-%, und am bevorzugtesten 10 Gew.-% der Zusammensetzung und irgendeiner Kombination oder Unterkombination von darin vorkommenden Bereichen ausmachen.
Es kann auch wünschenswert sein, eine fünfte Komponente als nichtfunktionalisiertes SEBS-Blockcopolymer hinzuzufügen, wie diejenigen, die von Shell Chemical Company unter den Produktbezeichnungen KRATON G-1652 und G-1657 vertrieben werden. Die fünfte Komponente sollte ca. 5–40 Gew.-% und bevorzugter 7–13 Gew.-% ausmachen und irgendeine Kombination oder Unterkombination von darin vorkommenden Bereichen sein.
Die bevorzugte Polymerverbindung ist eine Mischung aus Styrol-Ethylen-Buten-Styrol(„SEBS") Blockcopolymer (40–85 Gew.-%), Ethylenvinylacetat („EVA") (0–40 Gew.-%) und Polypropylen (10–40 Gew.-%). Noch bevorzugter enthält die Mischung 60 Gew.-% SEBS, 20 Gew.-% EVA und 20 Gew.-% Polypropylen. Diese Mischung ist ausführlich im gemeinsam erteilten US-Patent Nr. 4,140,162 beschrieben, auf das hier in seiner Gänze Bezug genommen wird und das somit hiervon Bestandteil wird. Eine repräsentative Mischung wird von Baxter Healthcare unter der Markenbezeichnung PL-732^® vertrieben.
In einer bevorzugten Ausführungsform, und wie im nachstehenden Beispiel beschrieben wird, umfasst die erste Schicht 246 ein koextrudiertes mehrschichtiges Material, bei dem die Innenschicht 246a Polystyrol und die Zwischenschicht 246b PL-732^® ist, wie es oben beschrieben wurde. Das erste Substrat 238 besteht auch aus PL-732^®. Somit bestehen zwei der Lagen des mehrschichtigen Materials 234 aus demselben Material, PL-732^®. Auf ähnliche Weise umfasst die zweite Schicht 286 ein koextrudiertes mehrschichtiges Material, bei dem die Innenschicht 286a aus Polystyrol und die Zwischenschicht 286b aus PL-732^® besteht. Das zweite Substrat 278 besteht auch aus PL-732^®. Es kann jedoch auch angedacht werden, dass die erste Schicht 246 bzw. die zweite Schicht 286 jeweils einlagig oder einschichtig sein kann. Die einlagige erste und zweite Schicht 246, 286 könnte beliebig viele Materialien, einschließlich Polystyrol umfassen. Es ist ferner angedacht, dass das erste Substrat 238, die erste Schicht 246, das zweite Substrat 278 und die zweite Schicht 286 alle selbst mehrere Schichten umfassen können. Somit befasst sich die Erfindung mit beliebig vielen Schichten, bei denen eine unterschiedliche Anzahl an Schichten über die gesamte mehrschichtige Materialbahn 234, 270 vorhanden ist, die wie vorstehend beschrieben miteinander verbunden werden.
23a zeigt ein Beispiel, bei dem das erste mehrschichtige Material 234 zwei Lagen umfasst. Das erste Substrat 238 ist einlagig und besteht vorzugsweise aus PL-732^®. Die erste Schicht 246 ist einlagig und besteht vorzugsweise aus Polystyrol. Ähnlich umfasst das zweite mehrschichtige Material 270 zwei Lagen. Das zweite Substrat 278 ist einlagig und besteht vorzugsweise aus PL-732^®. Die zweite Schicht 286 ist einlagig und besteht vorzugsweise aus Polystyrol. Die Materialien 234, 270 werden dann erfindungsgemäß miteinander verbunden, wie nachstehend noch beschrieben wird.
Vorzugsweise ermöglichen die mehrschichtigen Polymermaterialien die Ausbildung starker Verbindungen zwischen dem ersten und zweiten Substrat 238, 278 und der ersten und zweiten Schicht 246, 286. Das erste und zweite Substrat 238, 278 wird mit einer Dicke von ca. 0,102 mm (0,004 Inch) bis ca. 0,305 mm (0,012 Inch), bevorzugter 0,127 mm bis ca. 0,254 mm (0,005 bis ca. 0,010 Inch), und am bevorzugtesten 0,152 mm bis ca. 0,203 mm (0,006 bis ca. 0,008 Inch) oder irgendeinem darin vorkommenden Bereich oder irgendeiner darin vorkommenden Kombination von Bereichen hergestellt. Das erste und das zweite Substrat 238, 278 werden im allgemeinen unter Verwendung von Konduktions-, Induktions- oder anderer geläufiger Verbindungstechniken verbunden.
Die Innenschicht 246a, 286a der ersten und zweiten Schicht 246, 286, die das Innere des Behälters 200 bilden, sind aus einem zweiten Polymermaterial hergestellt. Dieses Polymer eignet sich dazu, als Zellkulturwachstumsfläche zu dienen und weist vorzugsweise eine Dicke von 2,54 × 10^–3 mm bis ca. 0,0254 mm (0,0001 Inch bis ca. 0,0010 Inch), bevorzugter 5,08 × 10^–3 mm bis ca. 0,0152 mm (0,0002 Inch bis ca. 0,0006 Inch), und am bevorzugtesten ca. 7,62 × 10^–3 mm (0,0003 Inch) oder irgendeinen Bereich oder eine Kombination von Bereichen auf, die darin vorkommen. Die erste und zweite Schicht 246, 286 kann auch aus irgendeinem Material bestehen, das sich für das erste bzw. zweite Substrat 238 bzw. 278 eignet. Wie erläutert umfassen in einer bevorzugten Ausführungsform die erste und zweite Schicht 246, 286 jeweils eine Polystyrolschicht (Innenschichten 246a, 286a), die auf eine Schicht PL-732^® (Zwischenschichten 246a, 286b) koextrudiert wurden.
22 zeigt eine Teilquerschnittsansicht eines äußeren Umfangs 310 des Behälters 200 einer Ausführungsform der Erfindung. Ein Verschluss 314 umfasst die erste Naht 224, eine Abstandsnaht 318 und die zweite Naht 226. Dieser Verschluss 314 verbessert die Stoßfestigkeit des Behälters 200, indem er seine Fähigkeit erhöht, hydraulischer Erschütterung und nachfolgendem Reißen der Behälterseitenwände 218, 222 zu widerstehen, was auftreten kann, wenn ein mit Flüssigkeit gefüllter Behälter fallengelassen wird oder anderweitig mit Erschütterung beaufschlagt wird.
In 22 ist die erste Naht 224 durch die Verbindung des ersten Überlappungsbereichs 258 mit dem zweiten Überlappungsbereich 288 gebildet. Die Abstandsnaht 318 bildet eine Kammer 320. Die Kammer 320 ist durch nicht verschlossene Teilbereiche der Innen- und oder Zwischenabschnitte 264, 265, 302, 303 des ersten und zweiten Umfangsflansches 262 und 290 gebildet. Die zweite Naht 226 liegt weiter zur äußeren Peripherie des äußeren Umfangs 310 hin als erste Naht 224. Die zweite Naht 226 verbindet Teilbereiche der Außenabschnitte 266, 306 des ersten und zweiten Umfangsflansches 262 und 290.
23 zeigt eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einem Verschluss 321 im äußeren Umfang 310 des Behälters 200. Die erste Naht 224 des Verschlusses 321 umfasst einen Anbindungsabschnitt 322 und einen Verbindungsabschnitt 326. Die Länge des Anbindungsabschnitts 322 kann im Verhältnis zu derjenigen des Verbindungsabschnitts 326 stark abgeändert sein. In einer Ausführungsform ist die Länge des Anbindungsabschnitts 322 in etwa gleich der Länge des Verbindungsabschnitts 326. Selbstverständlich umfasst die vorliegende Erfindung jedes Größenverhältnis zwischen dem Anbindungsabschnitt 322 und dem Verbindungsabschnitt 326.
Wie auch noch in 23 gezeigt ist, besitzt der Anbindungsabschnitt 322 eine sechslagige Dicke. Dementsprechend verbindet der Anbindungsabschnitt 322 den ersten Überlappungsbereich 258 der ersten Wand 218 mit dem zweiten Überlappungsbereich 288 der zweiten Wand 222. Diese Verbindung wird im allgemeinen durch die Verwendung von Wärme und/oder Kompression hergestellt, die von einem mechanischen Formwerkzeug geliefert wird, wie weiter unten noch beschrieben wird. Andere Verbindungstechniken können auch verwendet werden, wie das Auftragen einer Klebesubstanz oder einer Verbindungsschicht auf eine oder alle Komponenten innerhalb des Anbindungsabschnitts 322, um einen Verschluss auszubilden.
Mehr zur äußeren Peripherie des äußeren Umfangs 310 des Behälters 200 hin ist der Verbindungsabschnitt 326 durch die Verbindung des Innenabschnitts 264 des ersten Umfangsflansches 262 mit dem Innenabschnitt 302 des zweiten Umfangsflansches 290 gebildet. An einem Übergangspunkt 330 wirken der Anbindungsabschnitt 322 und der Verbindungsabschnitt 326 zusammen, um die erste Schicht 246 mit der zweiten Schicht 286 zusammenzuquetschen und fest zu verbinden. Der an diesem Übergangspunkt 330 vorgesehene Verschluss ist ausreichend stark und dauerhaft, um inneren und äußeren Kräften zu widerstehen, die zur schichtenweisen Ablösung in diesem Bereich führen könnten.
Der Verbindungsabschnitt 326 hat eine zweilagige Dicke. Wie der Anbindungsabschnitt 322 kann der Verbindungsabschnitt 326 durch Verwendung von Wärme und/oder Kompression verschlossen werden, die von einem mechanischen Formwerkzeug geliefert wird; andere Einrichtungen zum Zusammenfügen dieser Komponenten können auch verwendet werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Mehr zur äußeren Peripherie des äußeren Umfangs 310 des Behälters 200 hin trennt die Abstandsnaht 318 den Verbindungsabschnitt 326 von der äußeren oder zweiten Naht 226. Wieder bildet die Abstandsnaht 318 die Kammer 320. Hier ist die Kammer 320 nahe der Mitte der Abstandsnaht 318 gebildet und durch nicht verschlossene Teilbereiche der Zwischenabschnitte 265, 303 des ersten und zweiten Umfangsflansche 262, 290 gekennzeichnet. Die vorliegende Erfindung zieht auch das Weglassen der Kammer 320 in Erwägung, wodurch eine direkte Verbindung zwischen dem Verbindungsabschnitt 326 und der zweiten Naht 226 besteht.
Wie auch noch in 23 gezeigt ist, ist die zweite Naht 226 neben der äußeren Peripherie des äußeren Umfangs 310 des Behälters 200 positioniert. Der Außenabschnitt 266 des ersten Umfangsflansches 262 und der Außenabschnitt 306 des zweiten Umfangsflansches 290 sind zusammengefügt, um die zweite Naht 226 auszubilden. In der bevorzugten Ausführungsform hat die zweite Naht 226 eine zweilagige Dicke, und der in der zweiten Naht 226 erzeugte Verschluss kann auf ähnliche Weise gebildet sein wie andere im Verschluss 321 erzeugte Verschlüsse.
24 stellt einen alternativen Verschluss 338 im Querschnitt dar. In dieser Ausführungsform umfasst die erste Naht 224 einen Teilbereich des ersten Überlappungsbereichs 258, einen durchgehenden Abschnitt 346 der ersten Schicht, und einen Teilbereich der zweiten Wand 222. Hier ist der durchgehende Abschnitt 346 dadurch ausgebildet, dass die erste Schicht 246 auf sich selbst gefaltet ist. Der durchgehende Abschnitt 346 wird dann in der ersten Naht 224 mit einem Teilbereich des ersten Überlappungsbereichs 258 und einem Teilbereich der zweiten Wand 222 vergeschlossen.
Der in 24 offenbarte Verschluss 338 wäre besonders nützlich beim Verschließen eines mehrschichtigen Polymermaterials, das röhrenförmig hergestellt ist. Solch eine Röhrenform wird durch Koextrusion erzeugt. Die Röhre kann mit einem herkömmlichen Koextrusionsformwerkzeug hergestellt werden, um eine Röhre zu erzeugen, die in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung nützlich ist. Die Röhre kann zu einem Behälter geformt werden, indem längs beabstandete Teilbereiche der Röhre verschlossen werden, um zwischen diesen eine fluiddichte Kammer auszubilden.
Eine andere Ausführungsform eines Verschlusses 348 ist in 25 offenbart. In dieser Ausführungsform umfasst der Anbindungsabschnitt 322 den ersten Überlappungsbereich 258 und den zweiten Überlappungsbereich 288. Hier hat der Anbindungsabschnitt 322 eine vierlagige Dicke. Über diese Ausführungsform hinaus hat der Verbindungsabschnitt 326, die Abstandsnaht 318 und die zweite Naht 226 eine dreilagige Dicke. Diese Teilbereiche des Verschlusses 348 werden gebildet, indem der erste Überlappungsbereich 258 mit dem zweiten Umfangsflansch 290 zusammengefügt wird. In dieser Ausführungsform laufen der erste Umfangsflansch 262 und der zweite Umfangsflansch 290 nicht um die erste bzw. zweite Wand 218, 222 herum. Hier weisen die erste und zweite Wand 218, 222 diese Flanschabschnitte an äußeren entgegengesetzten Rändern auf. Diese Ausführungsform ermöglicht es, dass durchgehend extrudierte mehrschichtige Polymerwände zur Ausbildung eines medizinischen Behälters 10 zusammengefügt werden, der sich für Zellkulturwachstum eignet.
Ein Vorteil der in 7 gezeigten Struktur ist, dass der wie vorstehend beschriebene Abstreifprozess verringert ist. In diesem Fall müssen, anstatt eine Schicht um den äußeren Umfang des Flächenkörpers abzustreifen, nur zwei parallele Seiten des Flächenkörpers abgestreift werden. Dann wird ein Flächenkörper um 90° gedreht und der Behälter dann unter Verwendung des Verschlusses 338 fertiggestellt. Darüber hinaus kann ein Abstreifen komplett entfallen, wenn ein Flächenkörper aus mehrschichtigem Material mit der abgestreiften zweiten Schicht Ende an Ende aber nicht Seite an Seite vorliegt. Dann kann eine Wand um 90° gedreht und der Behälter unter Verwendung des Verschlusses 138 fertiggestellt werden.
Die 26–29 offenbaren das Verfahren zur Herstellung des in den 20–25 gezeigten Behälters 200, bei dem ein Verschluss mit mehreren Nähten entlang des äußeren Umfangs 310 eines Paars gegenüberliegender, mehrere Schichten aufweisender Folien ausgebildet ist. Das Verfahren zieht die Verwendung einer Schweißvorrichtung mit einem (Schweiß)-Formwerkzeug in Betracht. Die Funktionsweise dieses Formwerkzeugs ist für die in der Industrie vorkommenden typisch. Das Formwerkzeug besitzt jedoch eine Form in einer einzigartigen Konfiguration, um die Schweißnähte der vorliegenden Erfindung herzustellen, und um eine im wesentlichen gleiche Kompression zu erreichen, wenn ebenflächige Elemente mit unterschiedlichen Lagendicken über ihre Flächen hinweg verschlossen werden. Zunächst wird der Schweißformwerkzeugaufbau und dann das Verfahren zum Herstellen des Behälters 200 beschrieben.
26 zeigt ein Schweißformwerkzeug 350 nach der vorliegenden Erfindung. Das Schweißformwerkzeug 350 umfasst ein Paar Gegenstücke 352, 354, die im Schweißprozess verwendet werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, nur ein einziges Formwerkzeug zu verwenden, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Schweißformwerkzeug 350 ein erstes Paar aufeinander abgestimmter Schweißformwerkzeuge 356, 358 und ein zweites Paar aufeinander abgestimmter Schweißformwerkzeuge 360, 362. Das erste Paar von Schweißformwerkzeugen 356, 358 ist jeweils mit „B" bezeichnet. Das zweite Paar von Schweißformwerkzeugen 360, 362 ist jeweils mit „A" bezeichnet. In der bevorzugten Ausführungsform sind die Formwerkzeuge 356, 360 des Gegenstücks 352 durch eine Abstandsstange 364 voneinander getrennt, und die Formwerkzeuge 358, 362 des Gegenstücks 354 sind durch eine Abstandsstange 366 voneinander getrennt. Die Formwerkzeuge jedes Gegenstücks 352, 354 könnten integral angebracht oder getrennt sein, ohne die Abstandsstangen 364, 366 zu verwenden, wenn das gewünscht wird. Der Abstand oder Zwischenraum zwischen den Formwerkzeugen „A" und „B" ermöglichen größere Herstellungstoleranzen zur Ausrichtung der Formwerkzeuge 356, 358, 360, 362 mit den ebenflächigen Elementen 218, 222, die den Behälter 200 im Schweißprozess ausbilden.
Die Breite W1 des ersten Paars der Formwerkzeuge 356, 358 liegt vorzugsweise im Bereich von 2,54 bis 10,16 mm (0,10 bis 0,40 Inch), und am bevorzugtesten ist die Breite W1 6,35 mm (0,25 Inch). Die Breite W2 des zweiten Paars der Formwerkzeuge 360, 362 liegt vorzugsweise im Bereich von 1,02 mm bis 5,08 mm (0,04 bis 0,20 Inch), und am bevorzugtesten ist die Breite W2 1,52 mm (0,06 Inch). Die Breite W3 der Stangen 366, 364 liegt vorzugsweise im Bereich von 1,27 bis 5,08 mm (0,05 bis 0,20 Inch), und am bevorzugtesten ist die Breite W3 1,52 mm (0,06 Inch). Somit ist das erste Paar der Formwerkzeuge 356, 358 am bevorzugtesten um 1,52 mm (0,06 Inch) vom zweiten Paar der Formwerkzeuge 360, 362 beabstandet. Die Breiten W1, W2, W3 können variieren je nach dem gewünschten Aufbau des Behälters 200, was nachstehend noch eingehender erläutert wird. Schließlich ist in jedem Schweißgegenstück 352, 354 das mit „B" bezeichnete Formwerkzeug 356, 358 um einen Abstand L vom mit „A" bezeichneten Formwerkzeug 360, 362 vertikal versetzt oder abgestuft. Der Abstand L kann variieren je nach Dicke der Substrate 238, 278 und der Schichten 246, 286, die im Behälter 200 zum Tragen kommen. Dieser Aspekt wird nachstehend noch näher erläutert.
Im allgemeinen werden zur Herstellung eines Behälters 200 mit einem Verschluss, der eine wie oben beschriebene Doppelnaht aufweist, das erste ebenflächige Element 218 und das zweite ebenflächige Element 222 in Gegenüberlage zwischen den Schweiß- bzw. Schweißgegenstücken 352, 352 des Schweißformwerkzeugs 350 (27 und 28) eingebracht. Die Überlappungsbereiche 258, 288 der ebenflächigen Elemente 218, 222 erstrecken sich in etwa über die halbe Breite W1 des ersten Paars der Formwerkzeuge 356, 358, und die Flansche erstrecken sich vom ersten Paar der Formwerkzeuge 356, 358 durch das zweite Paar der Formwerkzeuge 360, 362 (27 und 28). Die Schweißgegenstücke 352, 354 schließen sich und es wird Schweißenergie durch die Teile 352, 354 (28) angelegt. Das erste Paar der Formwerkzeuge 356, 358 bildet die erste Naht 224 aus, und das zweite Paar der Formwerkzeuge bildet die zweite Naht 226 aus. Die Formwerkzeuge werden dann geöffnet und ein Behälter 200 hat sich gebildet, mit einem Verschluss, der Doppelnähte aufweist (29).
Im Speziellen müssen vor dem Beginn des Prozesses der vorliegenden Erfindung noch bestimmte Parameter bestimmt werden, um das Schweißformwerkzeug 350 ordnungsgemäß für die Ausbildung des Behälters 200 basierend auf den Materialien zu konfigurieren, die für die ebenflächigen Elemente 218, 222 verwendet werden. Zunächst werden, wie in 26 gezeigt ist, die Dicken der Substrate 238, 278 und der Schichten 246, 286 der ebenflächigen Elemente 218, 222 bestimmt. Die Dicke des ersten Substrats 238 ist mit T1 bezeichnet und die Dicke des zweiten Substrats 278 mit T2. Die Dicke der ersten Schicht 246 ist mit T3 bezeichnet. Die Dicke T3 umfasst die jeweiligen Dicken der Innenschicht 246a und der Zwischenschicht 246b. Die Dicke der zweiten Schicht 286 ist mit T4 bezeichnet. Die Dicke T4 umfasst die jeweiligen Dicken der Innenschicht 286a und der Zwischenschicht 286b. Die Dicken T1, T2 der Substrate 238, 278 und die Dicken T3, T4 der Schichten 246, 286 bestimmen die Stapelhöhe (SH) der zwischen den Formwerkzeugen in einem unkomprimierten Zustand kombinierten Lagen (27). Somit beträgt, wie in 27 gezeigt ist, die Stapelhöhe SH1 im ersten Paar der Formwerkzeuge 356, 358 die Dicke T1 des ersten Substrats 238, die Dicke T3 der ersten Schicht 246, die Dicke T2 des zweiten Substrats 278 und die Dicke T4 der zweiten Schicht 286 (d. h. SH1 = T1 + T2 + T3 + T4). Die Stapelhöhe SH2 im zweiten Paar der Formwerkzeuge 360, 362 umfasst die Dicke T1 des ersten Substrats 238 und die Dicke T2 des zweiten Substrats 278 (d. h. SH2 = T1 + T2). Es versteht sich, dass alle Dicken T1 bis T4 variieren können. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Dicken T1, T2 der Substrate 238, 278 gleich, und die Dicken T3, T4 der Schichten 246, 286 sind gleich. Ein Kompressionsverhältnis wird auch ausgewählt. Das Kompressionsverhältnis ist das Verhältnis zwischen der Ausgangsstapelhöhe SH und einer gewünschten Nahtdicke ST (siehe 29) (CR = SH/ST). Typischerweise wird anfänglich ein Kompressionsverhältnis gewählt, so dass dann die anderen Variablen berechnet werden können. Ein typisches Kompressionsverhältnis kann 60% betragen. Nach der Auswahl eines Kompressionsverhältnisses können gewünschte Nahtdicken berechnet und die Versatzlänge L des Formwerkzeugs 350 dementsprechend eingestellt werden.
Sind die Ausgangsparameter eingestellt, kann der Prozess gestartet werden. Zunächst werden, wie in 26 gezeigt, das erste ebenflächige Element 238 und das zweite ebenflächige Element 278 in Gegenüberlage positioniert. Die erste Schicht 246 ist der zweiten Schicht 286 zugewandt, um einen ersten Grenzflächenbereich 370 auszubilden, bei dem die Innenschicht 246a der ersten Schicht 246 der Innenschicht 286a der zweiten Schicht 286 zugewandt ist. Der erste Umfangsflansch 262 des ersten Substrats 238 ist dem zweiten Umfangsflansch 290 des zweiten Substrats 278 zugewandt, um einen zweiten Grenzflächenbereich 372 zu bilden. Die gegenüberliegenden ebenflächigen Elemente werden zwischen die Schweißgegenstücke 352, 354 des Schweißformwerkzeugs 350 (26) eingebracht. 27 zeigt die ebenflächigen Elemente 238, 278 zwischen den Schweißgegenstücken 352, 354 positioniert, die teilweise geschlossen sind, aber in denen die ebenflächigen Elemente 238, 278 in einem unkomprimierten Zustand sind. In der bevorzugten Ausführungsform befindet sich der erste Grenzflächenbereich 370 zwischen dem ersten Paar von Formwerkzeugen 356, 358, und der zweite Grenzflächenbereich 372 befindet sich zwischen dem zweiten Paar von Formwerkzeugen 360, 362. Wie darüber hinaus in 27 gezeigt ist, erstrecken sich die erste und zweite Schicht 246, 286 in etwa über die halbe Länge W1 des ersten Paars von Formwerkzeugen 356, 358. Der erste und der zweite Umfangsflansch 262, 290 erstrecken sich vom ersten Paar von Formwerkzeugen 356, 358 über die Abstandsstangen 346, 366 hinaus und durch das zweite Paar von Formwerkzeugen 360, 362. Speziell befinden sich, wie in 28 gezeigt ist, die Innenabschnitte 264, 302 des ersten und zweiten Umfangsflansches 262, 290 unmittelbar zwischen dem ersten Paar von Formwerkzeugen 356, 358; die Zwischenabschnitte 256, 303 der Flansche 262, 290 befinden sich unmittelbar zwischen den Abstandsstangen 346, 366; und die Außenabschnitte 266, 306 der Flansche 262, 290 befinden sich unmittelbar zwischen dem zweiten Paar von Formwerkzeugen 360, 362.
Wie in 28 gezeigt ist, wird dann das Schweißformwerkzeug 350 betätigt, in dem das erste Paar von Formwerkzeugen 356, 358 und das zweite Paar von Formwerkzeugen 360, 362 die ebenflächigen Elemente 218, 222 in den Grenzflächenbereichen 370, 372 komprimieren. Dann wird durch die Formwerkzeuge 356, 358, 360, 362 Schweißenergie angelegt, die eine erste Schweißnaht 224 im ersten Grenzflächenbereich 370 und eine zweite Schweißnaht 226 im zweiten Grenzflächenbereich 372 ausbildet. Speziell wird in einem ersten Segment 374 des ersten Grenzflächenbereichs 370, die Innenschicht 246a der ersten Schicht 246 an die Innenschicht 286a der zweiten Schicht 286 geschweißt. In einem zweiten Segment 376 des ersten Grenzflächenbereichs 370, wird der Innenabschnitt 264 des ersten Umfangsflansches 262 an den Innenabschnitt 302 des zweiten Umfangsflansches 290 geschweißt. Die Zwischenabschnitte 265, 303 der Umfangsflansche 262, 290 werden nicht verschweißt und bilden gemeinsam die Kammer 320. Im zweiten Grenzflächenbereich 372 wird der Außenabschnitt 268 des ersten Umfangsflansches 262 an den Außenabschnitt 306 des zweiten Umfangsflansches 290 geschweißt, um die zweite Schweißnaht 226 auszubilden.
Wie zuvor erörtert, nimmt das erste Paar von Formwerkzeugen 356, 358 den ersten Überlappungsbereich 258 und den zweiten Überlappungsbereich 288 auf, die bei der Stapelhöhe SH1 sechs Schichten umfassen. Das zweite Paar von Formwerkzeugen 360, 362 nimmt die Außenabschnitte 268, 306 der Umfangsflansche 262, 290 auf, die bei der Stapelhöhe SH2 zwei Schichten umfassen. Wurde ein herkömmliches Flachwerkzeug im Prozess verwendet, um sowohl die erste Schweißnaht 224 als auch die zweite Schweißnaht 226 mit einer gleichmäßigen Nahtdicke auszubilden, konnte der Unterschied in den Stapelhöhen dazu führen, dass eine zu starke Kompression im ersten Grenzflächenbereich 370 und wenig oder gar keine Kompression im zweiten Grenzflächenbereich 372 auftrat. Somit werden die Formwerkzeuge 356, 360 im Schweißgegenstück 352 vertikal versetzt, und auch die Formwerkzeuge 358, 362 werden ebenfalls im Schweißgegenstück 354 vertikal versetzt. Die Formwerkzeuge 356, 358, 360, 362 werden um einen Abstand L (26) derart versetzt, dass, wenn die Formwerkzeuge wie in 28 betätigt werden, die Formwerkzeuge 356, 358 die erste Schweißnaht 224 mit einer ersten Nahtdicke ST1 ausbilden, und die Formwerkzeuge 360, 362 die zweite Schweißnaht mit einer zweiten Schweißnahtdicke ST2 ausbilden. Wegen des vertikal versetzten Abstands L, werden die Schweißnähte 224, 225 unter im wesentlichen gleichen Kompressionsverhältnissen ausgebildet. Wie erörtert ist das Kompressionsverhältnis das Verhältnis zwischen der gewünschten Nahtdicke ST und der anfänglichen Stapelhöhe SH. Dementsprechend ist das Kompressionsverhältnis CR1 (CR1 = ST1/SH1) im ersten Grenzflächenbereich 370 im wesentlichen gleich dem Kompressionsverhältnis CR 2 (CR2 = ST2/SH2) im zweiten Grenzflächenbereich 372. Der Abstand L wird offensichtlich je nach den gewünschten Nahtdicken ST und der anfänglichen Stapelhöhen SH geändert, oder das Kompressionsverhältnis CR wird für den Prozess ausgewählt. Der Abstand L kann durch die Formel: L = (SH1*CR – SH2*CR)/2 ausgedrückt werden. Ein typisches Kompressionsverhältnis CR kann 60% betragen. Danach sind die Schweißnähte 224, 226 fertig und die Schweißgegenstücke 352, 354 werden geöffnet (29). Der Behälter 200 ist dann ausgebildet und es könnten auch noch andere Zusatzeinrichtungen am Behälter 200 angebracht werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die durch die Formwerkzeuge 356, 358, 360, 362 angelegte Schweißenergie Wärmeenergie. Andere Arten von Schweißenergien könnten jedoch auch, basierend auf den für den Behälter 200 verwendeten Materialien, angelegt werden. Beispielsweise könnten auch Schweißenergien, die beim HF-Schweißen, Thermotransferschweißen, Ultraschall- und Laserschweißen zum Einsatz kommen, verwendet werden.
Es ist klar, dass die 26 bis 29 Teilquerschnittsansichten sind und die Nähte 224, 225 um einen im wesentlichen vollen Umfang des Behälters 200 mit angemessenen Zwischenräumen gebildet sind, die, wie hinlänglich bekannt ist, Schlauchbefestigungen aufnehmen sollen. Es ist jedoch auch angedacht, dass beliebig viele Seiten des Behälters 200, bei dem nur ein Teilbereich des Umfangs wie beschrieben verschweißt ist, verschlossen werden können.
Beispielhaft und nicht einschränkend wird nun ein Beispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben, das die Herstellung des Behälters 200 darstellt. Eine erste Schicht 246 wurde vorbereitet, indem eine Innenschicht 246 aus Polystyrol und eine Zwischenschicht 246b aus PL-732^® koextrudiert wurde. Die Polystyrolschicht hatte eine Dicke von 7,62 × 10^–3 mm (0,0403 Inch) und das PL-732 hatte eine Dicke von 0,203 mm (0,008 Inch). Es wurde ein erstes Substrat 238 bereitgestellt und bestand aus PL-732 mit einer Dicke von 0,254 mm (0,010 Inch). Die erste Schicht 246 wurde auf einen zentralen Teilbereich des ersten Substrats 238 aufgeschweißt. Eine zweite Schicht 286 wurde auf ähnliche Weise vorbereitet, indem eine Innenschicht 286 aus Polystyrol und eine Zwischenschicht 286b aus PL-732 koextrudiert wurde. Die Polystyrolschicht hatte eine Dicke von 7,62 × 10^–3 mm (0,0003 Inch) und das PL-732 hatte eine Dicke von 0,203 mm (0,008 Inch). Ein zweites Substrat 278 wurde bereitgestellt und bestand aus PL-732 mit einer Dicke von 0,254 mm (0,010 Inch). Die zweite Schicht 286 wurde auf einen zentralen Teilbereich des zweiten Substrats aufgeschweißt. Die Schichten 246, 286 und Substrate 238, 278 wurden in Gegenüberlage zwischen das Schweißformwerkzeug 350 eingebracht, wobei die Innenschicht 246a (Polystyrolschicht) der ersten Schicht 246 der Innenschicht 286a (Polystyrolschicht) der zweiten Schicht 286 zugewandt war. Ein Kompressionsverhältnis von 60% wurde gewählt und der Abstand L basierend auf den gewünschten Nahtdicken eingestellt. Das Schweißformwerkzeug 350 wurde betätigt und der Behälter 200 ausgebildet. Behälter 200 mit einer Größe von 180 cm² wurden hergestellt und erfolgreich zentrifugiert. Unter normaler Handhabung rissen die Behälter 200 nicht. Andere Behälter 200 mit Größen von 70 bis 1000 cm² wurden auch erfolgreich hergestellt und waren in der Lage, Flüssigkeiten zu enthalten, ohne unter normaler Handhabung zu reißen.
Während die spezifischen Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurden, sind zahlreiche Änderungen möglich, ohne wesentlich vom Schutzumfang abzuweichen, der nur durch den Umfang der beigefügten Ansprüche begrenzt ist.

Claims

Behälter (10), der folgendes aufweist: – eine erste Seitenwand (12), die eine äußerste Schicht (104) hat, die durch Coextrusion mit einer zweiten Schicht (102) verbunden ist, wobei die zweite Schicht einen Abschnitt der ersten Schicht überlappt, um einen Überlappungs-Bereich (106) zu definieren; – einen Verschlußflansch (108), der durch einen Abschnitt der äußersten Schicht, der sich über den Überlappungs-Bereich hinauserstreckt, definiert ist; – eine zweite Seitenwand (14), die mit der ersten Seitenwand entlang des Verschlußflansches verbunden ist, um dazwischen eine innere Kammer (23) zu definieren; – wobei die zweite Seitenwand und der Verschlußflansch eine erste geschichtete Struktur (120) definieren, die eine erste Anzahl von Schichten entlang des Verschlußflansches hat; – wobei der Überlappungs-Bereich und die zweite Seitenwand eine zweite geschichtete Struktur (122) definieren, die eine zweite Anzahl von Schichten hat, wobei die zweite Anzahl von Schichten größer ist als die erste Anzahl von Schichten; und – wobei der Behälter durch paßgenaues Positionieren von Umfangsrändern der ersten und der zweiten Seitenwand, so daß der Überlappungs-Bereich im wesentlichen zentral über der zweiten Seitenwand angeordnet ist, und durch Anwendung von Dicht-Energie auf die erste Anzahl von Schichten, um eine Umfangsnaht (16) zu definieren, abgedichtet wird.
Behälter nach Anspruch 1, der weiterhin folgendes aufweist: eine zerbrechliche Naht (60) an einem dazwischenliegenden Abschnitt der ersten (12) und der zweiten (14) Seitenwand, um die innere Kammer (23) in zwei Teilkammern (23a, 23b) zu trennen.
Behälter nach Anspruch 1, wobei die zweite Schicht (102) aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Polystyrol und Ethylenvinylalkohol besteht.
Behälter nach Anspruch 2, wobei die zerbrechliche Naht (60) geeignet ist, durch eine mechanische Beanspruchung gebrochen zu werden, während die Umfangsnaht (16) nicht gebrochen wird.
Behälter nach Anspruch 1, der weiterhin folgendes aufweist: einen Zugangsstutzen (70), der sich durch die Umfangsnaht (16) von außerhalb der Kammer (23) nach innerhalb der Kammer erstreckt, um einen Fluiddurchgang zu definieren.
Behälter nach Anspruch 1, der weiterhin folgendes aufweist: eine Einfassung (18), die eine Außenseite (20) der ersten Seitenwand (12) mit einer Außenseite (22) der zweiten Seitenwand (14) verbindet, um die Umfangsnaht (16) einzukapseln.
Behälter nach Anspruch 6, der weiterhin folgendes aufweist: einen Zugangsstutzen (70), der sich durch die Einfassung (18) und die Umfangsnaht (16) von außerhalb der Kammer (23) nach innerhalb der Kammer erstreckt, um einen Fluiddurchgang zu definieren.
Behälter nach Anspruch 7, wobei der Zugangsstutzen (70) eine äußere Oberfläche hat, die mit der Einfassung (18) abgedichtet bzw. verschweißt ist, um eine lecksichere Befestigung des Zugangsstutzens an dem Behälter zu bilden.
Behälter nach Anspruch 1, wobei die vielschichtige erste Seitenwand (12) eine gleichförmige Dicke hat.
Behälter nach Anspruch 1, wobei: – die erste Seitenwand (12) eine äußere Oberfläche (20) hat; – die zweite Seitenwand (14) eine äußere Oberfläche (22) hat; – eine Einfassung (18) die äußere Oberfläche der ersten Seitenwand mit der äußeren Oberfläche der zweiten Seitenwand entlang des Verschlußflansches verbindet.
Behälter nach Anspruch 10, wobei die Einfassung (18) aus einem Polyolefin gebildet ist.
Behälter nach Anspruch 1, wobei – die zweite Seitenwand (14) eine äußerste Schicht (104) und eine zweite Schicht (102) hat, wobei die zweite Schicht einen Abschnitt der äußeren Schicht überlappt, um den Überlappungs-Bereich (106) zu bilden, wobei der Behälter weiterhin folgendes aufweist: – einen zweiten Verschlußflansch (108), der von einem Abschnitt der äußersten Schicht der zweiten Seitenwand definiert ist und sich über den zweiten Überlappungs-Bereich hinauserstreckt, wobei – die zweite Seitenwand mit der ersten Seitenwand entlang der Verschlußflansche verbunden ist, um die innere Kammer (23) dazwischen zu definieren; – die Verschlußflansche die erste geschichtete Struktur (120) definieren; – die Überlappungs-Bereiche die zweite geschichtete Struktur (122) definieren; und – wobei der Behälter durch paßgenaues Positionieren der Verschlußflansche der ersten und der zweiten Seitenwand, so daß die Überlappungs-Bereiche im wesentlichen zentral übereinander angeordnet sind, und durch die Anwendung von Dicht-Energie auf die erste Anzahl von Schichten, um die Umfangsnaht (16) zu definieren, abgedichtet ist.
Behälter nach Anspruch 12, der weiterhin folgendes aufweist: einen Zugangsstutzen (70), der sich durch die Umfangsnaht (16) von außerhalb der Kammer (23) nach innerhalb der Kammer erstreckt, um einen Fluiddurchgang zu definieren.
Behälter nach Anspruch 12, der weiterhin folgendes aufweist: eine Einfassung (18), die eine Außenseite (20) der ersten Seitenwand (12) mit einer Außenseite (22) der zweiten Seitenwand (14) verbindet, um die Umfangsnaht (16) einzukapseln.
Behälter nach Anspruch 14, der weiterhin folgendes aufweist: einen Zugangsstutzen (70), des sich durch die Einfassung (18) und die Umfangsnaht (16) von außerhalb der Kammer (23) nach innerhalb der Kammer erstreckt, um einen Fluiddurchgang zu definieren.
Behälter nach Anspruch 15, wobei der Zugangsstutzen (70) eine äußere Oberfläche hat, die gegen die Einfassung (18) abgedichtet bzw. an diese geschweißt ist, um eine lecksichere Befestigung des Zugangsstutzens am Behälter zu bilden.
Behälter nach Anspruch 1, wobei der Verschlußflansch (108) gegenüberliegende seitliche Ränder hat und der Behälter weiterhin folgendes aufweist: – Streifenmaterial, das eine Breite hat und sich zwischen den seitlichen Rändern der Seitenwände (12, 14) erstreckt, um eine zerbrechliche Naht (60) zu definieren, wobei das Streifenmaterial ein Material ist, das unterschiedlich von dem der ersten und der zweiten Seitenwand ist und die erste Seitenwand zerbrechlich an die zweite Seitenwand entlang der zerbrechlichen Naht anfügt, um separate Teilkammern (23a, 23b) in der inneren Kammer (23) zu definieren.
Behälter nach Anspruch 17, wobei die erste (12) und die zweite (14) Seitenwand aus einem vielschichtigen Material, das eine innere Schicht aus Polystyrolmaterial und eine äußerste Schicht aus Polyolefinmaterial einschließt, gebildet sind.
Behälter nach Anspruch 17, der weiterhin zwei kurze Einfassungen (62) aufweist, die die erste Seitenwand (12) mit der zweiten Seitenwand (14) fest verbinden, wobei jeweils eine der kurzen Einfassungen an gegenüberliegenden seitlichen Rändern plaziert ist und das Streifenmaterial überlappt, wobei die kurzen Einfassungen sich entlang eines Abschnitts der seitlichen Ränder erstrecken.
Behälter nach Anspruch 1, wobei – die erste Seitenwand (12) eine Außenseite (20) hat; – die zweite Seitenwand (14) eine Außenseite (22) hat, wobei die zweite Seitenwand mit einem Abschnitt des Verschlußflansches (108) der ersten Seitenwand verbunden ist, um einen Beutel zu definieren, der eine dazwischengelegene innere Kammer (23) und ein offenes Ende hat, wobei der Behälter weiterhin folgendes aufweist: – eine Einfassung (18), die die Außenseite der ersten Seitenwand mit der Außenseite der zweiten Seitenwand verbindet, um das Ende des Beutels zu verschließen; und – einen Zugangsstutzen (70), der sich durch die Einfassung von außerhalb der Kammer nach innerhalb der inneren Kammer erstreckt, um einen Fluiddurchgang zu definieren.
Verfahren zur Herstellung eines Behälters (10), das folgende Schritte aufweist: – Bereitstellen einer ersten Seitenwand (12), die eine äußerste Schicht (104) hat, die durch Coextrusion mit einer zweiten Schicht (102) verbunden ist, wobei die zweite Schicht einen zentralen Abschnitt der ersten Schicht überlappt, um einen Überlappungs-Bereich (106) zu definieren; – wobei die erste Seitenwand einen Verschlußflansch (108) hat, der durch den Teil der äußersten Schicht definiert ist, die sich über den Überlappungs-Bereich hinauserstreckt; – Bereitstellen einer zweiten Seitenwand (14), die einen äußeren Umfang hat; – paßgenaues Positionieren des Verschlußflansches der ersten Seitenwand zu dem äußeren Umfang der zweiten Seitenwand, wobei der Verschlußflansch und die zweite Seitenwand eine erste geschichtete Struktur (120) definieren, die eine erste Anzahl von Schichten entlang des Verschlußflansches hat, und der Überlappungs-Bereich und die zweite Seitenwand eine zweite geschichtete Struktur (122) definieren, die eine zweite Anzahl von Schichten hat, wobei die zweite Anzahl von Schichten größer ist als die erste Anzahl von Schichten; – Anwendung von Dicht-Energie auf die erste Anzahl von Schichten, um eine abgedichtete Kammer (23) zwischen der ersten und der zweiten Seitenwand zu definieren.