HU226932B1 - Method for welding components of a multi-layer construction - Google Patents

Description

A jelen találmány idegen alkatrész tasak-összeállításhoz történő hozzáerősítésére szolgáló eljáráshoz kapcsolódik. Jellemzően az ilyen összeállításokhoz való anyagok zsákszerű tárolóeszközök előállítására használt vékony, hajlékony polimer fóliák vagy -lapok. A jelen találmány tárgyát képezik emellett a találmány szerinti eljárás alkalmazásával gyártott speciális termékek is.

A múltban lapszerű anyagok összehegesztésére különféle módszereket alkalmaztak, például a hagyományos érintkeztetés mellett, hő útján végrehajtott hegesztést. Ezen módszernél a két összehegeszteni szándékozott lapot egy melegített hegesztőelem és egy tartóelem közé helyezik be vagy fogják be, ahol az összehegeszteni szándékozott felületek közötti szoros kapcsolat biztosítása érdekében a lapokat meghatározott nagyságú erővel egymásnak nyomják. Ezt követően a lapok egyikén keresztül az egyik oldalról a melegítést hőközléssel addig folytatják, amíg az a második lapot el nem éri; az anyagokat jellemzően úgy választják meg, hogy mindkét anyag megolvadjon és a két lap között hegesztővarrat jöjjön létre. Ezen módszer a kétrétegű összeállítás mindkét oldalához szabad hozzáférést követel meg.

Egy másik alkalmazott módszer a nagyfrekvenciás (HF) hegesztés, amelynél a két összehegeszteni szándékozott lapot egy tartóelem és egy rádiófrekvenciás jeleket a rétegekbe irányító elem közé helyezik el vagy fogják be, miáltal az anyagok „belső” melegedését érik el. Mivel a sugárzás az összehegeszteni szándékozott anyagok felületeitől indul, a hőfelhalmozódás a kétrétegű összeállítás közepe felé a legerősebb, ami azonos vastagsággal rendelkező rétegek esetén az összehegeszteni szándékozott tartomány, vagyis az érintkező felületek helyével egyezik meg. Ezen módszer hátrányainak egyike, hogy az anyagok a nagyfrekvenciás sugárzásra érzékeny anyagok kell legyenek, mint amilyen például a PVC. Az anyagok és a HF hegesztés általában környezetszennyezőek, emellett az eltérő vastagsággal rendelkező anyagok hegesztéséhez társuló nehézségek a módszer alkalmazási területét nagyban korlátozzák.

Egy további módszer a CO₂ lézerrel megvalósított lézeres hegesztés, amely a legtöbb műanyagot felszínétől lefelé haladva rendkívül gyors melegítőhatás elérése mellett hajlamos melegíteni; ezen módszer ennek megfelelően a hagyományos hőközlés útján megvalósított hegesztésre hasonlít. Az Nd:YAG lézer és a diódalézer fénye pigmentálatlan polimereken keresztülhatol. A polimer úgy állítható elő, hogy belső tulajdonságai következtében vagy elnyelőanyag hozzáadása hatására ilyen lézernyalábokban fényt nyeljen el és felmelegedjék. Ezen folyamatot először 1985-ben ismertették autóalkatrészek hegesztésére, amint az megtalálható a Műanyag lemezek lézernyalábos hegesztése („Laser beam welding of plastic plates”) című, JP—85—213,304 számú japán szabadalmi bejelentésben; a szóban forgó folyamat a szakirodalomban transzmissziós lézeres hegesztésként ismeretes. A transzmissziós lézeres hegesztés során az elnyelés fokozása céljából adalék anyagként jellemzően korompigmentet használnak; a hozzáadását követően fekete színű anyagot eredményező kormot mindazonáltal orvosi alkalmazás céljára - ahol az esetek többségében az átlátszó megjelenés a kívánatos - hagyományosan alkalmatlannak tartják. A fekete helyett átlátszatlan anyagok alkalmazása ugyancsak lehetséges, mindazonáltal ezek a kívánatos teljesen átlátszó megjelenést szintén nélkülözik.

Az előzőekben ismertetett alapelv az EP-A-0,942,139 számú európai közzétételi iratból is megismerhető, amely átlátszó ablaküvegek kerethez való lézeres hozzáhegesztésére szolgáló eljárást tárgyal, ahol a keret legalább az érintkezési felületeknél lézerfényt elnyelő tulajdonságú, aminek következtében a lézerfényt a keret minden oldaláról biztosítani kell.

Számos termék esetén van azonban szükség arra, hogy a kész állapotában többrétegű összeállítást képező terméknek csupán két rétege között hozzanak létre hegesztővarratot.

Az ilyen típusú termék első példáját a rendszerint kerületük mentén egymáshoz hegesztett két tasakfalból álló sztómatasakok képezik. A falak egyike sztornóból ürülő anyagot fogadó nyílással van ellátva. A tasakfalhoz a sztóma nyílása körül csatlakoztatóelem, például tapadólapka vagy védőlemez van hegesztéssel vagy ragasztással hozzáerősítve. A csatlakoztatóelem teszi lehetővé, hogy a tasak a felhasználó testére a sztóma köré leválasztható módon legyen felerősíthető.

Az effajta sztómatasakok gyártása során kiindulási anyagként általában hegeszthető műanyag lemez két szövetét használják, melyeket egy három munkahellyel rendelkező berendezésben lépésről lépésre tolnak előre. Az első állomás a szövetek egyikében nyílások létrehozására lyukasztószerszámmal van felszerelve, a tekintett szövetre a csatlakoztatóelemet a nyílások köré a második munkahelyen hegesztik rá, míg végezetül a harmadik munkahelyen a két szövetet egymáshoz illesztik és gyűrű alakú hegesztőelektród segítségével a tasak kívánt körvonalának megfelelő vonal mentén egyesítik. A kész tasakokat a visszamaradó lemezről ezzel egyidejűleg választhatják le.

Mivel a körvonalhegesztő művelet a csatlakoztatóelemen keresztül nem hajtható végre, a szóban forgó gyártástechnológia egyik elsődleges feltétele, hogy a csatlakoztatóelem teljes egészében a tasak körvonalán belül helyezkedjék el. Számos esetben ez teljességgel elfogadható. Egyéb esetekben azonban ez azt jelenti, hogy a tasakot technológiai okokból az egyébként szükséges méretnél nagyobbra kell készíteni vagy a nyílástól a tasak tetejéig mért távolságot meg kell növelni. Az ilyen, megnövelt méretekkel rendelkező tasak használata azt eredményezheti, hogy a tasak felső része a tasak megtöltődése során fellépő súlynövekedés következtében a felhasználó testétől eltávolodik.

Ennek megfelelően az EP-0,045,587 számú európai közzétételi irat olyan sztómatasak gyártására szolgáló eljárást ismertet, amelynél a tapadólapka vagy védőlemez a tasak körvonalán részben túlnyúlhat. A szóban forgó eljárás különleges jellemzője abban áll, hogy a két tasakfalat egy első lépésben részle2

HU 226 932 Β1 ges körvonalhegesztéssel egyesítik, vagyis egy olyan területen, amely a tasak felső szélétől a nyílás körüli hegesztővarrat tartományán túl terjed. A tapadólapkát vagy védőlemezt ezt követően hegesztéssel erősítik rá, amihez egy, a részlegesen elkészült tasakba bevezetett elválasztóelemet alkalmaznak. Az elválasztóelem alapként szolgál azon tasakfalhoz, amelyhez a címkét hozzáhegesztik. A körvonalhegesztő műveletet ezt követően egy második lépésben, az elválasztóelem kihúzását követően fejezik be. Annak ellenére, hogy az EP-0,045,587 számú európai közzétételi irat a kívánt sztómatasak gyártására alkalmas eljárást mutat be, az eljárás a nagyszámú gyártási lépés, valamint a speciális felszerelés következtében viszonylag bonyolult, és ennélfogva nem költséghatékony.

A fenti példában a csatlakoztatóelem, például tapadólapka felhelyezésével kapcsolatos nehézségeket tárgyaltuk, azonban ugyanilyen megfontolások érvényesek egyéb esetekben is, például amikor hasonló kiterjedésű idegen alkatrészeket, például szűrő-összeállításokat kívánunk tasakra ráerősíteni.

A késztermékben csupán két réteg közötti hegesztővarratokat tartalmazó többrétegű felépítéssel bíró termékek egy lehetséges másik típusát az egy vagy két további belső lapszerű elem között kialakított belső szelepekkel rendelkező sztóma- és vizeletgyűjtő zacskók képezik.

Az effajta termék egyik példáját az EP-0,106,587 számú európai közzétételi iratból ismerjük, amely visszacsapó szelepegységet magában foglaló vízelvezető zsákot ismertet. Közelebbről tekintve a szelepegység legalább egy, a zsák teteje és alja között elhelyezett és a zsák bal szélétől annak jobb széléig keresztben terjedő legalább egy terelőfalat foglal magában. Valamennyi terelőfalnak olyan felső része van, amely a zsák egyik lapjához annak bal szélétől jobb széléig folytonosan van csatlakoztatva, továbbá olyan alsó része van, amely a zsák szemben lévő lapjához a zsák bal széle és jobb széle között különálló tartományokban van csatlakoztatva. Ezen felépítés a terelőfal alsó része mentén legalább egy nyílás létrejöttét eredményezi; a nyílás(ok) a zsák elülső vagy hátulsó lapjával szomszédosán van(nak) elrendezve oly módon, hogy folyadék zsák aljából zsák felső részébe való áramlásának megakadályozása mellett a folyadék zsák felső részéből zsák aljába irányuló áramlását lehetővé tegyék. Annak ellenére, hogy az EP-0,106,587 számú európai közzétételi irat csupán egyetlen terelőfal alkalmazását ismerteti, visszacsapó szelepek két közbenső, külön-külön a tasak egyik falához csatlakoztatott terelőfallal is megvalósíthatóak.

A késztermékben csupán két réteg közötti hegesztővarratot tartalmazó többrétegű felépítéssel rendelkező termékek egy további típusát a zacskó megtöltődése esetén a megduzzadás csökkentése érdekében a külső elülső és hátsó falak közé beerősített belső falakkal ellátott sztóma- és vizeletgyűjtő zacskók képezik. Egy ilyen zacskót, valamint az annak előállítására szolgáló gyártási eljárásokat a WO 93/17643 számú nemzetközi közzétételi irat ismerteti részletesen.

Amint az előbbiekben tárgyalt két eltérő típusú zacskó bemutatásából nyilvánvaló, az ilyen zacskók a külső elülső és hátulsó falaikat, valamint a zacskók terelőfalát/belső falát képező legalább három réteggel rendelkeznek, ahol a belső réteg hegesztővarratok mentén van a külső falakhoz hozzáerősítve.

Az US-5,165,799 számú amerikai szabadalom olyan eljárást mutat be, amelynél többrétegű műanyag zacskó részét képező rétegek kiválasztott felületi tartományaiba kikeményíthető kötőanyagot hordanak fel, például rányomtatás útján. A kötőanyagot a zacskó teljes szélességében emittált felületi elektronnyalábbal keményítik ki. Annak ellenére, hogy ezen eljárás többrétegű szerkezetben lévő rétegek egyedi tartományainak szelektív egyesítését teszi lehetővé, pontossága teljes egészében a rányomtatott rétegek kikeményítést megelőző pozicionálásától függ, ami a szóban forgó eljárást mindazon termékek esetében alkalmatlanná teszi, amelyeknél nagyfokú pontosságra van szükség, mint amilyenek például az orvosi eszközök. Emellett bizonyos orvosi eszközök esetén hegesztett kötésre lehet szükség.

Amint a fentiekből kitűnik, előnyös lenne, ha a bemutatott típusú többrétegű szerkezetek egyszerű, megbízható és költséghatékony módon lennének gyárthatóak, és emellett nagyfokú pontosságot is biztosítanának. Ennek megfelelően a jelen találmánnyal célunk olyan eljárás kidolgozása, amely lehetővé teszi olyan összeállítás gyártását, amelynél egy, kész állapotában többrétegű összeállítás formáját felvevő termékben adott helyen csupán két réteg között van hegesztővarrat létrehozva, továbbá amely az ismert megoldások fentiekben ismertetett hátrányai közül egyet vagy többet kiküszöböl.

A jelen találmány azon észrevételen alapszik, hogy megfelelő módszer alkalmazásával hegesztővarratok létrehozhatóak egy több réteggel rendelkező összeállításnak csupán a kiválasztott rétegei között is. Itt és a továbbiakban a „réteg” megjelölés csupán arra utal, hogy „munkadarabról” van szó. Következésképpen annak ellenére, hogy a találmány szerinti megoldások bizonyos előnyös kiviteli alakjainál a „réteg” megjelölés alatt vékony fóliaszerű vagy lapszerű anyagokat értünk, a találmányi gondolat általánosságban tekintve „munkadarabok” összeállításához kapcsolódik. Továbbmenve, amikor arról van szó, hogy egy réteg abszorbens anyag fedőrétegével van ellátva, akkor ez alá értünk olyan kiviteli alakokat is, amelyeknél a rétegen vékony abszorbens fóliadarabot helyezünk el ahhoz akár hozzáerősített helyzetben, akár szabadon.

A fentiek fényében kitűzött célunkat egyrészt olyan eljárás kidolgozásával értük el, amelynél belső és külső felületekkel rendelkező külső és belső tasakfalakat tartalmazó tasak-összeállítást biztosítunk; első és második felületekkel rendelkező idegen alkatrészt második felületével a belső tasakfalra nézőn helyezünk el; az idegen alkatrész és a belső tasakfal közötti egyesíteni szándékozott tartománynál adott hullámhossztartományba eső lézerfényt elnyelő képességű abszorbens összetevőt rendezünk el; adott hullámhossztartomány3

HU 226 932 Β1 ba eső lézerfényt az egyesíteni szándékozott tartományba irányítunk; és ezáltal az idegen alkatrész és a belső tasakfal között hegesztővarratot hozunk létre.

Kitűzött célunkat másrészt az EP-0,045,587 és az EP-0,106,587 számú európai közzétételi iratból megismerhető, valamint az előzőekben részletesen tárgyalt típusú tasakok, továbbá ezen megoldások tulajdonságaitól eltérő tulajdonságokkal rendelkező tasakok gyártására szolgáló eljárások kidolgozásával értük el.

Az érintkező felületeket hegesztés végrehajtásához szorítószerkezet használatával egymással megfelelő módon érintkező helyzetbe kell hoznunk. Mivel azonban a megfelelő érintkezés biztosítása rendkívül nagy erő kifejtését követelheti meg, a hegeszteni szándékozott felületdarabokat előnyösen a megfelelő érintkezés létrehozását elősegítő tapadóeszközzel látjuk el. Ily módon a szorítószerkezet fő feladata a hegesztés alatt a többrétegű összeállítás egyenességének biztosítása; az egyesíteni szándékozott felületek közötti szoros érintkezést legalább részben a tapadóeszköz biztosítja. A kötőanyagot a felületre kívánt minta szerint felhordott abszorbens bevonat részeként biztosíthatjuk, vagy általánosságban véve egy abszorbens felületre kívánt mintázat szerint hordhatjuk fel.

A szóban forgó eljárás a legszélesebben tekintve érintkeztetést megkövetelő folyamatok során érintkezés létrehozásának elősegítésére szolgáló általános eszközt szolgáltat.

A találmány szerinti eljárást és berendezést a továbbiakban a csatolt rajzra hivatkozással ismertetjük részletesen, ahol az

1a. és 1b. ábrák első többrétegű, nevezetesen három réteggel rendelkező összeállítást szemléltetnek vázlatosan; a

2a. és 2b. ábrák második többrétegű, három réteget tartalmazó összeállítást ábrázolnak vázlatosan; a

3. ábra harmadik többrétegű, négy réteget tartalmazó összeállítás vázlatos ábrázolása; a

4. ábra negyedik többrétegű, négy réteget tartalmazó összeállítást szemléltet vázlatosan; az

5. ábra előnyösen a jelen találmány szerinti eljárás alkalmazásával gyártható első többrétegű szerkezetet szemléltet; a

6. ábra előnyösen a jelen találmány szerinti eljárás alkalmazásával gyártható második többrétegű szerkezetet ábrázol részlegesen; a

7. ábra előnyösen a jelen találmány szerinti eljárás alkalmazásával gyártható harmadik többrétegű szerkezetet ábrázol részlegesen; míg a

8. ábra előnyösen a jelen találmány szerinti eljárás alkalmazásával gyártható negyedik többrétegű szerkezetet szemléltet részlegesen.

Az 1a. és 1b. ábrák egy első, három rétegből felépülő és a jelen találmány szerint készített tasakösszeállítás egy részének két változatát szemléltetik. Az 1a. ábrán bemutatott tasak-összeállítás első külső fényátbocsátó 1 réteget, második külső 2 réteget, valamint egy, az első és a második 1, 2 rétegek között elhelyezett közbenső 3 réteget tartalmaz. A közbenső 3 réteg, annak egy darabjaként, például a felületén vagy a térfogatában, adott hullámhossztartományba eső lézerfény elnyelésére képes abszorbens összetevővel rendelkezik; ezen összetevőt képezheti azon anyag, amelyből maga a 3 réteg elő van állítva, vagy az lehet valamilyen hozzáadott összetevő, például az anyag térfogatába bekevert szén vagy színezék. A hozzáadott abszorbensként való használatra alkalmas speciális anyagokat az alábbiakban fogjuk részletesen ismertetni. A három 1, 2, 3 réteg egymás fölötti, az érintkező felületek (a rajzon nem ábrázolt, később azonban részletesen ismertetésre kerülő) arra alkalmas szorítószerkezet használatával megfelelő érintkezésbe hozása melletti elhelyezését követően az összeállítást a tekintett kiválasztott abszorbensnek megfelelő hullámhosszú 4 lézerfénnyel világítjuk meg nyalábfókuszáló 5 pozíció mellett. A 4 lézerfény fókuszpontját csupán az illusztráció kedvéért tüntettük fel; a fókuszpont magasabban vagy alacsonyabban, vagy akár az alkalmazott munkadaraboknak és a lézertechnológiának megfelelően a hegeszteni szándékozott tárgyak alatt is elhelyezkedhet. A 4 lézerfény keresztülhalad az első fényátbocsátó külső 1 rétegen, majd amikor ezt követően a 3 rétegnek a külső 2 réteghez legközelebbi külső darabjain halad keresztül, a fény elnyelődik és helyi felmelegedést vált ki, aminek eredményeként az első külső 1 réteg és a közbenső 3 réteg közötti határfelületnek megfelelő összetevők megömlednek. A két 1, 3 réteg összetevőinek ezen helyi megömledése 1, 3 rétegeket összekapcsoló 6 hegesztővarrat kialakulásához vezet.

Az 1b. ábra az 1a. ábrán szemléltetett összeállításhoz hasonló összeállítást szemléltet, amelynél a közbenső 3 réteg térfogati abszorbensét a közbenső 3 rétegnek a külső 1 rétegre néző felülete egy tartományában (például felfestéssel vagy rányomtatással) létrehozott abszorbens összetevő képezte 7 fedőréteggel helyettesítjük. Ez az 1, 3 rétegek között kialakuló 6 hegesztővarrathoz vezet. Az abszorbens anyagot a megfelelő hatás elérése mellett a külső 1 réteg belső felületére is felhordhatjuk.

A 2a. és 2b. ábrák egy második, ugyancsak három réteget tartalmazó és a jelen találmány szerinti eljárásnak megfelelően gyártott tasak-összeállítás egy részének két változatát szemléltetik. A 2a. ábrán bemutatott tasak-összeállítás első külső fényátbocsátó 1 réteget, második külső fényátbocsátó 2 réteget, továbbá egy, az első és a második 1, 2 rétegek között elhelyezett közbenső 3 réteget tartalmaz. A közbenső 3 rétegnek adott hullámhossztartományba eső lézerfény elnyelésére képes abszorbens összetevője van annak adott darabján. Miután a három 1,2, 3 réteg egymás fölött elrendezésre került az érintkező felületek egymással való érintkezésének megfelelő (rajzon nem ábrázolt) szorítószerkezet alkalmazásával történő tökéletes létrehozása mellett, az összeállítást első 4 lézerfénnyel világítjuk meg. A 4 lézerfény keresztülhalad a fényátbocsátó külső 1 rétegen, majd amikor ezt követően a 3 rétegnek a külső 2 réteghez legközelebbi külső tartomá4

HU 226 932 Β1 nyain halad keresztül, fényelnyelődés lép fel, ami helyi felmelegedést vált ki és ezáltal az első külső 1 réteg és a közbenső 3 réteg közötti határfelületnek megfelelő összetevők megömledése következik be. A két 1,3 réteg összetevőinek helyi megömledése az 1, 3 rétegeket összekapcsoló 6 hegesztővarrat kialakulását eredményezi. Az összeállítást ezt követően, vagy igény szerint ezzel egyidejűleg második 8 lézerfénnyel világítjuk meg. A második 8 lézerfény keresztülhalad a fényátbocsátó külső 2 rétegen, majd a közbenső 3 rétegnek a második külső 2 réteghez legközelebb lévő külső tartományain való ezt követő áthaladásakor fényelnyelődés lép fel, ami helyi felmelegedést vált ki és ezáltal 2, 3 rétegeket csatlakoztató 9 hegesztővarrat kialakulásához vezet.

A 2b. ábra egy, a 2a. ábrán szemléltetett kiviteli alakhoz hasonló összeállítást szemléltet, amelynél a közbenső 3 réteg térfogati abszorbensét a közbenső 3 rétegnek rendre a külső 1, 2 rétegekre néző felületei megfelelő tartományaiban elhelyezett abszorbens anyagból lévő 7, 10 fedőrétegekkel helyettesítjük, ami két-két réteg között kialakuló 6, illetve 9 hegesztővarratokat eredményez. Továbbmenve, az abszorbens anyagot a szóban forgó külső 1,2 rétegek belső felületeire megegyező hatás kifejtése mellett szintén felhordhatjuk. Amint azt az előzőekben már említettük, a 7, 10 fedőrétegeket tetszőleges, arra alkalmas módszerrel kialakíthatjuk.

A 3. ábra egy négy réteget tartalmazó és a találmány szerinti eljárással összhangban gyártott harmadik tasak-összeállítás egy részét ábrázolja. Ezen tasak-összeállításnak első külső fényátbocsátó 11 rétege, második külső 14 rétege, az első külső 11 réteg alatt elhelyezett első lényegében fényátbocsátó közbenső 12 rétege, valamint a második külső 14 réteg és az első közbenső 12 réteg között elrendezett második lényegében fényátbocsátó közbenső 13 rétege van. A második külső 14 réteg adott hullámhossztartományba eső lézerfény elnyelésére képes térfogati abszorbens összetevőt tartalmaz; ezen összetevőt - akár az

1. és 2. ábrán bemutatott kiviteli alakok esetében - képezheti magának a 14 rétegnek a gyártására felhasznált anyag, vagy az lehet egy hozzáadott összetevő is. Térfogati összetevő alkalmazása helyett a második külső 14 réteget a második közbenső 13 rétegre néző felületén abszorbens réteggel ugyancsak elláthatjuk. A második közbenső 13 réteg az első közbenső 12 rétegre néző felülete meghatározott darabján abszorbens anyag képezte 15 fedőréteggel van ellátva, továbbá az első közbenső 12 réteg az első külső 11 rétegre néző felületének adott tartományában abszorbens anyag képezte 16 fedőréteggel van ellátva. Továbbmenve, a 15, 16 fedőrétegeket a megfelelő egymásra néző felületeken is elhelyezhetjük.

Miután a négy 11, 12, 13, 14 réteget egymás fölött érintkező felületeiknek (rajzon nem ábrázolt) megfelelő szorítószerkezet alkalmazásával megvalósított megfelelő érintkeztetése mellett elhelyeztük, az összeállítást első 17 lézerfénnyel világítjuk meg. A 17 lézerfény keresztülhalad a fényátbocsátó 11, 12 rétegeken, majd a második közbenső 13 rétegnek az első közbenső réteghez legközelebb lévő külső tartományain való ezt követő áthaladása során fényelnyelődés lép fel, ami helyi felmelegedést vált ki és az első, valamint a második közbenső 12, 13 rétegek közötti határfelületnek megfelelő összetevők megömledéséhez vezet és ezáltal 12, 13 rétegeket összekapcsoló első 20 hegesztővarrat kialakulását eredményezi. Az összeállítást ezt követően, vagy igény szerint ezzel egyidejűleg második 18 lézerfénnyel világítjuk meg. A második 18 lézerfény keresztülhalad a fényátbocsátó 11, 12, rétegeken, majd a második külső 14 rétegnek a második közbenső 13 réteghez legközelebbi külső tartományain való ezt követő áthaladása során fényelnyelődés lép fel, ami helyi felmelegedést okoz és így 13, rétegeket összekapcsoló második 21 hegesztővarrat kialakulásához vezet. Az összeállítást ezt követően, vagy igény szerint ezzel egyidejűleg harmadik 19 lézerfénnyel világítjuk meg. A harmadik 19 lézerfény keresztülhalad a külső fényátbocsátó 11 rétegen, majd az első közbenső 12 rétegnek az első külső 11 réteghez legközelebb lévő külső tartományain való ezt követő áthaladása során fényelnyelődés lép fel, ami helyi felmelegedést vált ki és ily módon az első külső 11 réteg és az első közbenső 12 réteg közötti határfelületnek megfelelő összetevők megömledését okozza, ami 11, 12 rétegeket összekapcsoló harmadik 22 hegesztővarrat kialakulásához vezet.

Bár a 3. ábrán vázolt kiviteli alaknál három lézerfényforrást tüntettünk fel, a három 20, 21,22 hegesztővarrat létrehozásához szükséges 17, 18, 19 lézerfényeket előnyösen egyetlen változtatható vagy rögzített fókuszpontú lézernyalábbal is biztosíthatjuk; az utóbbi viszonylag vékony rétegek esetében megfelelő. Továbbmenve, különböző pontoknál való ponthegesztés vagy hosszirányú hegesztővarratok létrehozása érdekében a lézerfény pozíciójának megfelelően vezérelhetőnek kell lennie. Az összeállításhoz emellett további rétegeket is hozzáadhatunk, és nyilvánvaló, hogy a találmány szerinti eljárással rendkívül bonyolult összeállítások gyárthatóak kényelmesen és hatékony módon.

A 4. ábra négy réteget tartalmazó és a jelen találmány szerinti eljárással összhangban előállított negyedik tasak-összeállítás egy részét szemlélteti. A szóban forgó tasak-összeállításnak első külső fényátbocsátó rétege, második külső fényátbocsátó 33 rétege, az első külső 30 réteg alatt elrendezett első közbenső rétege, valamint a második külső 33 réteg és az első közbenső 31 réteg között elhelyezett második elsődlegesen fényátbocsátó közbenső 32 rétege van. Az első közbenső 31 réteg adott hullámhossztartományba eső lézerfény elnyelésére képes abszorbens összetevőt tartalmaz; ezen összetevőt - akárcsak az 1-3. ábrákon bemutatott kiviteli alakok esetében - képezheti magának a 31 rétegnek a gyártására szolgáló anyag, vagy az lehet egy hozzáadott összetevő is. Az első közbenső 31 réteget térfogati összetevő helyett abszorbens réteggel akár mindkét felületén is elláthatjuk. A második közbenső 32 réteg a második külső 33 rétegre néző felületének adott tartományában abszor5

HU 226 932 Β1 bens anyag képezte 34 fedőréteggel van ellátva. A 34 fedőréteget mindazonáltal a második külső 33 réteg megfelelő szemközti felületén ugyancsak elhelyezhetjük.

Miután a négy 31, 32, 33, 34 réteget egymás felett érintkezési felületeiknek (rajzon nem ábrázolt) megfelelő szorítószerkezet alkalmazásával kiváltott alapos érintkeztetése mellett elrendeztük, az összeállítást első 35 lézerfénnyel világítjuk meg. Az első 35 lézerfény keresztülhalad a fényátbocsátó külső 30 rétegen, majd az első közbenső 31 rétegnek az első külső 30 réteghez legközelebb lévő külső tartományain való ezt követő áthaladása során fényelnyelődés következik be, ami helyi felmelegedést okoz és így az első külső 30 réteg és az első közbenső 31 réteg közötti határfelületnek megfelelő összetevők megömledését váltja ki, ami 30, 31 rétegeket összekapcsoló első 38 hegesztővarrat kialakulásához vezet. Az összeállítást ezt követően, vagy igény szerint ezzel egyidejűleg második 36 lézerfénnyel világítjuk meg. A második 36 lézerfény keresztülhalad a fényátbocsátó 33, 32 rétegeken, majd az első közbenső 31 rétegnek a második közbenső 32 réteghez legközelebb lévő külső tartományain való ezt követő áthaladása során fényelnyelődés lép fel, ami helyi felmelegedést okozva 31, 32 rétegeket összekapcsoló második 39 hegesztővarrat kialakulásához vezet. Az összeállítást ezt követően, vagy igény szerint ezzel egyidejűleg harmadik 37 lézerfénnyel világítjuk meg. A harmadik 37 lézerfény keresztülhalad a második külső fényátbocsátó 33 rétegen, majd a második közbenső 32 rétegnek a második külső 33 réteghez legközelebb lévő külső tartományain való ezt követő áthaladása során fényelnyelődés lép fel, ami helyi felmelegedést kiváltva a második külső 33 réteg és a második közbenső 32 réteg közötti határfelületnek megfelelő összetevők megömledését okozza, ami 33, 32 rétegeket összekapcsoló harmadik 40 hegesztővarrat kialakulását eredményezi.

A második 36 és a harmadik 37 lézerfényeket - hasonlóan a 3. ábrán bemutatott kiviteli alakhoz - előnyösen egyetlen lézerrel biztosítjuk.

Amint azt a technika állásának ismertetésekor elmondtuk, a lézerfény hatására felmelegedő anyagok biztosításához évek hosszú során át fényt át nem eresztő anyagokat vagy hozzáadott abszorbensként kormot használtak. Az anyagok átlátszóságának hiánya következtében az orvosi eszközök területén ezen eljárás nem talált széles körű elfogadásra.

A WO 00/20157 számú nemzetközi közzétételi irat szerint ezen hátrányokat olyan eljárással küszöbölték ki vagy mérsékelték, amelynek keretében két munkadarabot kötőtartományban azt látható tartományon kívül eső hullámhosszú beeső sugárzással, például lézerfénnyel megvilágítva hegesztenek össze, továbbá ahol a kötőtartományban a beeső sugárzás elnyelése és a megömlesztési/hegesztési folyamathoz hő fejlesztése céljából a beeső sugárzás hullámhosszával egybeeső, a látható tartományon lényegében kívül eső abszorpciós sávval bíró sugárzást elnyelő anyag van elrendezve, így az anyag a látható tartományba eső fény mellett a kötőtartomány vagy a munkadarabok átlátszóságát nem befolyásolja. Ezen eljárás rendkívül előnyösen használható a jelen találmány szerinti eljárásokkal.

A fent idézett eljárás alapelvei részletekbe menően megtalálhatóak a 2000. május 11-17. között Orlandóban (Florida, USA) a Műanyagipari Mérnökök Társasága számára megrendezett Antec 2000 elnevezésű konferencia kiadványának 1. kötetében Infravörös színezékek alkalmazása műanyagokban transzmissziós lézeres hegesztéshez („Use of infrared dyes fór transmission laser welding in plastics”) címmel közzétett munkában. A szóban forgó munkában felsorolásra kerültek a lézeres hegesztéshez való közeli infravörös színezékek kiválasztásakor támasztott követelmények, melyek a következőek: a lézer hullámhosszának közelében keskeny abszorpciós sáv jelenléte nagy moláris fajlagos abszorpciós koefficiens mellett, fellépése esetén kismértékű abszorpció a 400-700 nm tartományban, jó oldhatóság a befogadó anyagban, megfelelő stabilitás az alkalmazott beviteli eljárás során, valamint a színes melléktermékekké történő degradálódás kizártsága. Az ezen követelményeknek eleget tevő színezékekre a cianin színezékek, a szkvarilium színezékek, valamint a krokónium színezékek szolgáltatnak példákat. A bemutatott eljárásnál alkalmazott lézereket az 1064 nm hullámhosszú Nd:YAG lézer, valamint a 800-1100 nm hullámhosszal rendelkező diódalézerek képezik. Az említett munka a színezékek bevitelére szolgáló számos eljárást is felsorol. Az itt felsorolt tulajdonságok, anyagok és lézerek a jelen találmány szerinti eljárásokkal való alkalmazás szempontjából különösen előnyösek.

Amint arról korábban már szó esett, a különböző rétegek egymás fölötti elhelyezését követően az érintkezési felületeket szorítószerkezet alkalmazásával egymással megfelelő érintkezésbe kellett hozni. A fentiekben említett Antec 2000 konferenciához kapcsolódóan megjelent munka 5. ábrája egy olyan sémát mutat be, amelynél a hegesztéssel egyesíteni szándékozott tartományon kívül, vagyis a lézerfényt nem zavaró helyzetben elrendezett hagyományos szorítóelemek alkalmazásával van két munkadarab összeszorítva. A jelen találmány alapelveit alkalmazva azonban az összeszorítást a hegeszteni szándékozott többrétegű összeállítás nagy területén keresztül olyan, viszonylag merev lemezszerű szorítóelemek alkalmazásával biztosíthatjuk, amelyek általában teljes egészében fedik azon területet, amelyen a hegesztővarratokat elhelyezni szándékozzuk, továbbá amelyek biztosítják a lézerfény rajtuk való keresztülhaladását. A szorítóelemeknek legalább egy, összeállításra néző rugalmas felületük van, miáltal eltérő vastagságú többrétegű összeállítások szoríthatóak össze lényegében ugyanakkora érintkezési nyomással. Az összeszorító nyomást a szorítóelem külső oldalán kifejtett erővel vagy a szorítóelem széleinek légmentes lezárásával és a többrétegű összeállításra néző belső szorítófelületek közötti tér légtelenítésével hozhatjuk létre. Egy ilyen típusú összeszorító módszernek számos előnye van, mivel a

HU 226 932 Β1 létrehozni szándékozott hegesztővarratok tényleges helyétől függetlenül a pozicionálás könnyen végrehajtható, továbbá változó gyártófolyamat során rendkívül rugalmas, hiszen a hegesztővarratok helye az átlátszó szorítóelem bármiféle módosítása nélkül megváltoztatható. A többrétegű összeállítás teljes egészén kifejtett összeszorítás emellett csökkenti a szorítóeszközök összeállítással való érintkeztetésekor fellépő ráncosodás problémáját. Továbbmenve, ha az összeállítást lézerfény alkalmazásával mindkét oldalról hegeszteni szándékozzuk, átlátszó szorítóeszközök mindkét oldalon alkalmazhatóak.

Amint azt a technika állásának bemutatásakor ismertettük, a megfelelő érintkezés biztosításához rendkívül nagy erőkre lehet szükség. Éppen ezért a hegeszteni szándékozott felületeket előnyösen megfelelő érintkezés létrehozását elősegítő tapadóeszközzel látjuk el. Ily módon a szorítóeszközök fő feladata a többrétegű összeállítás hegesztés alatti ráncmentesen tartása; az egyesíteni szándékozott felületek közötti szoros érintkezést, legalábbis részben, a tapadóeszköz biztosítja.

Az 5. ábra sztómás gyűjtözacskó gyártására szolgáló találmány szerinti eljárás egyik előnyös példakénti változatát szemlélteti. Amint azt az EP-0,045,587 számú európai közzétételi irathoz kapcsolódóan részleteztük, rendkívül nehéz olyan sztómatasakokat gyártani, amelyeknél a tapadólapka vagy védőlemez a tasak körvonalának egy részén vagy annak egészén túlér.

Először olyan 100 tasak-összeállítást hozunk létre, amelynél első lépésben külső 101 tasakfal és belső 102 tasakfal széleik mentén kerületi 103 hegesztővarrat létrehozása céljából tetszőleges arra alkalmas módszerrel kerülethegesztéssel kerül egyesítésre. A belső 102 tasakfal olyan 104 nyílással van ellátva, amely körül megfelelő 106 nyílással ellátott 105 idegen alkatrész formájában biztosított csatlakoztató összetevő, például tapadólapka van elhelyezve. A 105 idegen alkatrész megfelelő 100 tasak-összeállításra erősítését követően a 105 idegen alkatrészt a jelen találmány szerinti eljárás alkalmazásával 107 hegesztövarrat mentén a belső 102 tasakfalhoz hegesztjük. Az 5. ábra a 105 idegen alkatrész felerősítésére két eltérő módszert szemléltet. Ha a 105 idegen alkatrész fényátbocsátó anyagokból van előállítva, a hegeszteni szándékozott tartományban, vagyis a 104, 106 nyílások kerületi peremeinek megfelelő tartományban abszorbens összetevőt rendezünk el. Az abszorbens anyagot elrendezhetjük a belső 102 tasakfalban vagy az egyesíteni szándékozott felületek egyikén, vagyis a 105 idegen alkatrésznek a belső 102 tasakfalra néző felületén vagy a belső 102 tasakfalnak a 105 idegen alkatrészre néző felületén. Az abszorbens anyagot a 105 idegen alkatrész vagy a 102 tasakfal felületének csupán egy darabján helyezzük el. Ezt követően a hegeszteni szándékozott területen 108 lézerfényt irányítunk keresztül, ezáltal létrehozva a 107 hegesztővarratot. A másik módszernél, vagyis amikor a külső 101 tasakfal a lézerfényt áteresztő tulajdonságú, az abszorbens anyagot elhelyezhetjük ömlesztett formában a 105 idegen alkatrészben, előnyösen annak csupán egy darabjában vagy a fentiekhez hasonlóan az abszorbens anyagot felhordhatjuk az egyesíteni szándékozott felületek egyikére. Ezt követően a hegeszteni szándékozott területen 109 lézerfényt irányítunk keresztül, ami a 107 hegesztövarrat létrejöttét eredményezi.

A fentiekben ismertetett előnyös példakénti kiviteli alaknál 105 idegen alkatrészt használtunk, például valamilyen tapadólapka vagy csatlakoztató gyűrű formájában. A találmány szerinti eljárás alkalmazásával azonban a 105 idegen alkatrész helyett egyéb összetevők széles skáláját erősíthetjük hozzá a 100 tasakösszeállításhoz. Ilyen lehetőséget jelent például, ha egy tasakra hasonló kiterjedéssel rendelkező szűrőösszeállításokat kívánunk ráerősíteni.

A 6. ábrához kapcsolódóan sztómás gyűjtözacskó találmány szerinti gyártási eljárásának egy lehetséges másik előnyös változatát ismertetjük. Amint azt az előzőekben az EP-0,106,587 európai és a WO 93/17643 számú nemzetközi közzétételi iratokhoz kapcsolódóan tárgyaltuk, gyakran van szükség arra, hogy gyűjtőzacskó elülső és hátulsó falaihoz közbenső elemet hozzáerősítve, például szelep vagy tartószerkezet kialakítása céljából egy, a falak között átívelő tagot hozzunk létre.

Ehhez első lépésben első 201 tasakfallal és második 202 tasakfallal, továbbá felső 204 és alsó 205 szélekkel rendelkező, a 201,202 tasakfalak közé behelyezett közbenső 203 terelőelem rétegével rendelkező 200 tasak-összeállítást állítunk elő. Ezen lépésben a három réteget tasak létrehozása céljából széleiken tetszőleges arra alkalmas módszerrel kerületük mentén összehegesztjük; a 203 terelőelemet annak megfelelő végeinél, vagyis a 6. ábra síkjához képest befelé és kifelé irányított részeknél a 201, 202 tasakfalakhoz erősíthetjük. Az első 201 tasakfal és a 203 terelőelem az egyesíteni szándékozott tartományokon lézerfényt döntően áteresztő fényátbocsátó anyagból van. Az egyesíteni szándékozott tartományoknak megfelelő tartományokat, vagyis az első 201 tasakfal és a 203 terelőelem felső 204 széle mentén elterülő tartomány közötti területnek, valamint a második 202 tasakfal és a 203 terelőelem alsó 205 széle mentén elterülő tartomány közötti területnek megfelelő részt rendre 210, 211 abszorbens összetevővel látjuk el. A 210, 211 abszorbens összetevőket tehát úgy rendezzük el, hogy azok nem nyúlnak egymás fölé, ami lehetővé teszi, hogy lézerfényt csupán az egyik oldalról használjunk. Amint azt az 5. ábrához kapcsolódóan ismertettük, a 210, 211 abszorbens összetevőt az egyesíteni szándékozott felületek bármelyikén elhelyezhetjük. A 200 tasak-összeállítást ezt követően kellőképpen összeszorítjuk és az első 201 tasakfalon első 206 lézerfényt keresztülvezetve első 207 hegesztett terület képezte egyesített tartományt, továbbá az első 201 tasakfalon és a 203 terelőelemen második 208 lézerfényt keresztülvezetve második 209 hegesztett terület képezte egyesített tartományt hozunk létre. A 203 terelőelem speciális feladatától függően, vagyis attól függően, hogy az szelepként vagy tartószerkezetként funkcionál-e, a 207, 209 hegesztett területek a 203 terelőelem felső 204 és alsó 205 szélei

HU 226 932 Β1 mentén teljes egészében vagy részlegesen terjedhetnek. Ha a 203 terelőelemet szelep kialakítására használjuk, a 203 terelőelemet jellemzően a felső 204 szél hossza mentén az első 201 tasakfallal egyesítjük, miközben annak alsó 205 szélét folyadék áthaladásának lehetővé tétele céljából egy vagy több szakaszon szabadon hagyjuk; ilyen megoldást szemléltetnek például az EP—0,106,587 számú európai közzétételi irat 1. és

2. ábrái.

A 7. és a 8. ábra tasak-összeállítások részeit képező többrétegű szerkezetekre mutatnak be olyan lehetséges további példaként! kiviteli alakokat, amelyek a találmány szerinti eljárások használatával előnyösen gyárthatóak. A 7. ábra olyan négyrétegű 300 tasakösszeállítás egy részletét szemlélteti, amelynek első külső 301 és második külső 302 tasakfalai, továbbá első közbenső 303 és második közbenső 304 elemek között kialakított 305 szeleptagja van. Megjegyezzük, hogy a 7. ábrán feltüntetett 307 hegesztővarrat az ábrán feltüntetett 306 hegesztővarrathoz képest kismértékben el van tolva; ez teszi lehetővé azt, hogy a 306, 307 hegesztővarratokat lézerrel ugyanazon oldalról alakítsuk ki. A 8. ábra olyan háromrétegű 400 tasakösszeállítást ábrázol részlegesen, amelynek első külső 401 és második külső 402 falai, továbbá egy közbenső 405 réteg és a második 402 külső fal között kialakított, 404 szűrőt fogadó 403 zsebe van. Ismét megjegyezzük, hogy a rajz bal oldalán feltüntetett két hegesztővarrat egymáshoz képest kismértékben el van tolva. Az 5. és a 6. ábrán szemléltetett kiviteli alakokhoz kapcsolódó kitanítás fényében a területen járatos szakember számára nyilvánvaló, hogyan kell a találmány szerinti eljárásokat ezen utóbbi kiviteli alakok esetében alkalmazni, vagyis nyilvánvaló számára az abszorbens összetevő megfelelő helyeken való elrendezése, továbbá a lézerfénynek a megfelelő rétegeken való keresztül vezetése.

Nyilvánvaló, hogy a fentiekben ismertetett kiviteli alakok csupán példaként! kiviteli alakok; a területen járatos szakember azokon számos változtatást és módosítást eszközölhet anélkül, hogy a találmányra az alábbi igénypontok szerint igényelt oltalmi kört meghaladná.

Claims (13)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Eljárás idegen alkatrész tasak-összeállításhoz erősítésére, azzal jellemezve, hogy

   - belső és külső felületekkel rendelkező külső és belső tasakfalakat (101, 102) tartalmazó tasakösszeállítást (100) biztosítunk;

   - első és második felületekkel rendelkező idegen alkatrészt (105) második felületével a belső tasakfalra (102) nézőn helyezünk el;

   -az idegen alkatrész (105) és a belső tasakfal (102) közötti egyesíteni szándékozott tartománynál adott hullámhossztartományba eső lézerfényt elnyelő képességű abszorbens összetevőt rendezünk el;

   - adott hullámhossztartományba eső lézerfényt (108,109) az egyesíteni szándékozott tartományba vezetünk; és ezáltal

   -az idegen alkatrész (105) és a belső tasakfal (102) között hegesztővarratot (107) hozunk létre.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az idegen alkatrészt (105) a lézerfényt (108) az első felületétől a második felülete közelébe lényegében a lézerfényből (108) való energiaelnyelés nélkül áteresztőn alakítjuk ki, továbbá a lézerfényt (108) az egyesíteni szándékozott tartományba az idegen alkatrészen (105) keresztül vezetjük oda.
3. 3. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a külső tasakfalat (101) a lézerfényt (109) áteresztőn alakítjuk ki, továbbá a belső tasakfalat (102) a lézerfényt (109) a belső felületétől a külső felülete közelébe lényegében a lézerfényből (109) való energiaelnyelés nélkül áteresztőn alakítjuk ki, továbbá a lézerfényt (109) az egyesíteni szándékozott tartománya a külső és a belső tasakfalakon (101,102) keresztül vezetjük oda.
4. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a belső és a külső tasakfalakat (102, 101) széleiken elterülő kerületi peremekkel alakítjuk ki, továbbá az idegen alkatrészt (105) legalább egy irányban a peremeken túlnyúlón rendezzük el.
5. 5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a belső tasakfalon (102) első nyílást (104) alakítunk ki, az idegen alkatrészt (105) második nyílással (106) rendelkezőn biztosítjuk, továbbá az idegen alkatrészt (105) második nyílásával (106) az első nyílással (104) központosított helyzetben rendezzük el.
6. 6. Tasak-összeállítás, azzal jellemezve, hogy tartalmaz

   - belső és külső felületekkel rendelkező külső és belső tasakfalakat (101, 102);

   - első és második felületekkel rendelkező, második felületével a belső tasakfalra (102) nézőn elrendezett idegen alkatrészt (105); ahol

   -az idegen alkatrész (105) és a belső tasakfal (102) közötti egyik tartománynál adott hullámhossztartományba eső lézerfényt (108, 109) elnyelő képességű abszorbens összetevő van elrendezve; továbbá

   -az idegen alkatrész (105) és a belső tasakfal (102) között a tartománynak megfelelő hegesztővarrat (107) van kialakítva.
7. 7. A 6. igénypont szerinti tasak-összeállítás, azzal jellemezve, hogy az idegen alkatrész (105) a lézerfényt (108) az első felületétől a második felülete közelébe lényegében a lézerfényből (108) való energiaelnyelés nélkül áteresztő tulajdonságú.
8. 8. A 6. igénypont szerinti tasak-összeállítás, azzal jellemezve, hogy a külső tasakfal (101) a lézerfényt (109) áteresztő tulajdonságú, továbbá a belső tasakfal (102) a lézerfényt (109) a belső felületétől a külső felülete közelébe lényegében a lézerfényből (109) való energiaelnyelés nélkül áteresztő tulajdonságú.
9. 9. A 6-8. igénypontok bármelyike szerinti tasakösszeállítás, azzal jellemezve, hogy a belső és a külső

   HU 226 932 Β1 tasakfalak (102, 101) széleiken elterülő kerületi peremekkel rendelkeznek, továbbá az idegen alkatrész (105) legalább egy irányban a peremeken túlnyúlón van elrendezve.
10. 10. A 6-9. igénypontok bármelyike szerinti tasak- 5 összeállítás, azzal jellemezve, hogy a belső tasakfalnak (102) első nyílása (104) van, az idegen alkatrésznek (105) második nyílása (106) van, továbbá az idegen alkatrész (105) második nyílásával (106) az első nyílással (104) központosított helyzetben van elrendezve.
11. 11. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az összeállítást lényegében egyenletes érintkezési nyomást kifejtő és általában a hegesztővarratok (107) kialakítási területét takaró, emellett a lézerfényt (108, 109) áteresztő szorítóesz10 közt használva összeszorítjuk és az összehegeszteni szándékozott felületi területeket előnyösen megfelelő érintkezés létrehozását elősegítő tapadóeszközzel látjuk el.
12. 12. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az abszorbens összetevőt a cianin színezékek, a szkvarilium színezékek és a krokónium színezékek alkotta csoportból választjuk, továbbá 800-1100 nm hullámhossztartományba eső hullámhosszal rendelkező lézert használunk.
13. 13. A 6-10. igénypontok bármelyike szerinti tasakösszeállítás, azzal jellemezve, hogy az abszorbens összetevő a cianin színezékek, a szkvarilium színezékek és a krokónium színezékek alkotta csoportból van választva.