JP2021512808A - プラスチック部材同士を接合する方法 - Google Patents

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Abstract

本発明は、少なくとも１つの第１の区画要素と、この第１の区画要素に接合領域において熱可塑性により溶着された少なくとも１つの第２の区画要素とを含む、少なくとも部分的に熱可塑性のプラスチックから構成された容器を製造する方法、ならびに本発明に係る方法により製造可能な、好適には製造されたプラスチック容器に関する。
【選択図】図５

Description

本発明は、少なくとも１つの第１の区画要素と、この第１の区画要素に接合領域において熱可塑性により溶着された少なくとも１つの第２の区画要素とを含む、少なくとも部分的に熱可塑性のプラスチックから構成された容器を製造する方法、ならびに本発明に係る方法により製造可能な、好適には製造されたプラスチック容器に関する。
熱可塑性のプラスチックから成る容器を製造する際の特別な課題は、容器を形成する複数のプラスチック要素の、固くて、特に余すところのない接合である。現在、プラスチック部材同士の溶着のためには、先行技術において種々異なる方法が使用されている。
いわゆるレーザ溶着は、互いに異なる２種のプラスチックを使用することに基づいている。これらのプラスチックのうち、一方のプラスチックはレーザに対して透過性であり、他方のプラスチックはレーザのエネルギを吸収するので、熱可塑性のプラスチックが局所的に加熱され、接合圧を加えることで個別のプラスチック部材間の溶着が行われる。
いわゆる超音波法では、意図的に特定されたプラスチックの部分が超音波により加熱され、これにより、加熱された熱可塑性のプラスチック部材の接合が接合圧を加えつつ行われる。この方法において不都合であるのは、特にパーティクル形成のリスクである。
個別のプラスチック要素を互いに接合するための別の可能性は、プラスチック容器の個別の要素を互いに接着することにある。しかし、これにより、不都合なことには、接着剤もしくは使用された溶剤の残分が接合箇所に残ってしまうリスクがあり、したがって、この形式で製造された容器の使用分野は著しく制限されてしまう。
加熱要素溶着、熱風溶着またはスピン溶着では、熱可塑性のプラスチック部材は、まず、加熱により可塑化され、次いで接合圧を加えることによって互いに接合される。加熱要素溶着は、溶着すべき両方の熱可塑性のプラスチック部材のうちの少なくとも一方のプラスチック部材と加熱要素との接触を含む。これにより、接合面が局所的に可塑化される。次いで、第２のステップにおいて、溶着すべきプラスチック部材同士の接合が接合圧を加えることによって行われる。加熱要素溶着とは異なり、熱風溶着では、溶着すべきプラスチック部材のうちの少なくとも一方のプラスチック部材の接合面が、加熱ガス流により局所的に可塑化される。この方法でも、プラスチック部材同士の接合は、接合圧を加えることによって行われる。スピン溶着では、プラスチックの可塑化が、摩擦熱によって行われる。この摩擦熱は、溶着すべきプラスチック部材を、回動しないように固定された第２のプラスチック部材上で回転させる際に発生させられる。接触し合う接合面の領域において、接合すべきプラスチック部材同士が溶融し始め、圧力を加えることによって互いに固く接合される。
独国特許出願公開第３６０９７７５号明細書は、少なくとも接合箇所の領域において熱可塑性であるプラスチックを材料接合式に接合する装置に関する。この装置は、熱放射機構および／またはマイクロ波放射機構と、２つのプラスチック部材の接触領域に、可塑化されたプラスチックを供給する供給ノズルとを含む。これにより、少なくとも接合箇所の領域において熱可塑性であるプラスチック部材が材料接合式に互いに接合される。
本発明の課題は、少なくとも部分的に熱可塑性のプラスチックから構成された容器を製造する方法を改良して、先行技術において公知の接合方法の欠点を克服し、これにより、有利には接合圧を加える必要なしに、容器を形成する個別のプラスチック部材同士の、特に接着剤、溶剤およびパーティクルのない溶着が行われるようにすることにある。
本発明は、その根底にある技術的な問題を、特に独立請求項に記載の対象により解決する。
本発明は、特に、少なくとも１つの第１の区画要素と、この第１の区画要素に接合領域において熱可塑性により溶着された少なくとも１つの第２の区画要素とを含む、少なくとも部分的に熱可塑性のプラスチックから構成された容器を製造する方法であって、
a）少なくとも１つの第１の区画要素および第２の区画要素を提供する方法ステップであって、これらの区画要素が、これらの区画要素の外縁部を含む熱可塑性の材料から成る少なくとも１つの接合ゾーンを備えた板要素をそれぞれ有していて、少なくとも第２の区画要素が、板要素の外周面周りに配置された、遠位の第１の外縁部および近位の第２の外縁部をそれぞれ備えた側壁を含む、方法ステップと、
b）少なくとも２つの区画要素を互いに接合する方法ステップであって、熱可塑性のプラスチックから成る接合ゾーン同士を接触させ、第１の区画要素の外縁部を、第２の区画要素の第１の外縁部に全周にわたって突き合わせ、２つの区画要素間に全周にわたる突き合わせ部を形成する、方法ステップと、
c）少なくとも２つの区画要素を温度調整式の少なくとも１つのノズルにより溶着する方法ステップであって、少なくとも１つのノズルを突き合わせ部に接触させてこの突き合わせ部の周面周りにガイドするか、または突き合わせ部を少なくとも１つのノズルに接触させてこの少なくとも１つのノズルに沿ってガイドし、区画要素のそれぞれの第１の外縁部および第２の外縁部を可塑化すると同時に、可塑化された溶加材を突き合わせ部に移送し、これにより、両区画要素間に溶着継目を形成する、方法ステップと、
d）少なくとも２つの区画要素が互いに溶着されているプラスチック容器を得る方法ステップと
を含む方法に関する。
本発明の好適な実施形態では、第１の区画要素が板要素である。この実施形態によれば、第２の区画要素は、板要素と、この板要素の外周面周りに配置された、板要素に対して平行に配置された遠位の第１の外縁部および近位の第２の外縁部をそれぞれ備えた側壁とを含む。
本発明の別の好適な実施形態では、第１の区画要素および／または第２の区画要素が、板要素の外周面周りに配置された、板要素に対して平行に配置された遠位の第１の外縁部および近位の第２の外縁部をそれぞれ備えた側壁を含む。好適には、第１の区画要素および／または第２の区画要素の側壁は、板要素により形成された平面に対して垂直に、板要素の外周面周りに配置されている。好適には、板要素により形成された平面は、遠位の第１の外縁部および近位の第２の外縁部により形成された平面に対して平行に延びている。好適には、遠位の第１の外縁部により形成された平面に対する、板要素により形成された平面の間隔は、近位の第２の外縁部により形成された平面に対する、板要素により形成された平面の間隔よりも大きい。好適には、遠位の第１の外縁部により形成された平面に対する、板要素により形成された平面の間隔は、近位の第２の外縁部により形成された平面に対する、板要素により形成された平面の間隔よりも小さい。好適には、遠位の第１の外縁部により形成された平面に対する、板要素により形成された平面の間隔は、近位の第２の外縁部により形成された平面に対する、板要素により形成された平面の間隔と同一である。
本発明の好適な実施形態では、区画要素の側壁が、２mm〜２００mm、好適には２mm〜１８０mm、好適には２mm〜１６０mm、好適には２mm〜１４０mm、好適には２mm〜１２０mm、好適には２mm〜１００mm、好適には２mm〜８０mm、好適には２mm〜６０mm、好適には４mm〜４０mm、好適には４mm〜３０mm、好適には４mm〜２５mm、好適には４mm〜２０mm、好適には４mm〜１８mm、好適には４mm〜１６mm、好適には６mm〜１４mm、好適には６mm〜１２mm、好適には８mm〜１２mm、好適には１０mmの高さを有している。好適には、区画要素の側壁の高さは、少なくとも２mm、好適には少なくとも４mm、好適には少なくとも６mm、好適には少なくとも８mm、好適には少なくとも１０mmである。
本発明の別の好適な実施形態では、個別の区画要素の側壁は、それぞれ異なる高さを有している。好適には、個別の区画要素の全ての側壁は、同一の高さを有している。
本発明の別の好適な実施形態では、区画要素の側壁が、０．１mm〜１０mm、好適には０．１mm〜９mm、好適には０．２mm〜８mm、好適には０．３mm〜７mm、好適には０．４mm〜６mm、好適には０．５mm〜５mm、好適には０．６mm〜４．５mm、好適には０．７mm〜４mm、好適には０．８mm〜３．５mm、好適には１mm〜３mm、好適には１．２５mm〜２．５mm、好適には１．５mm〜２．５mm、好適には１．７５mm〜２．２５mm、好適には２mmの厚さを有している。好適には、区画要素の側壁の厚さは、少なくとも０．１mm、好適には少なくとも０．２mm、好適には少なくとも０．３mm、好適には少なくとも０．４mm、好適には少なくとも０．５mm、好適には少なくとも０．６mm、好適には少なくとも０．７mm、好適には少なくとも０．８mm、好適には少なくとも０．９mm、好適には少なくとも１mmである。
本発明の別の好適な実施形態では、個別の区画要素の側壁は、それぞれ異なる厚さを有している。好適には、個別の区画要素の全ての側壁は同一の厚さを有している。
本発明の好適な実施形態では、少なくとも２つの区画要素の板要素は、正方形、長方形、楕円形または円形である。好適には少なくとも２つの区画要素の板要素は正方形である。好適には少なくとも２つの区画要素の板要素は長方形である。好適には少なくとも２つの区画要素の板要素は楕円形である。好適には少なくとも２つの区画要素の板要素は円形である。
本発明の好適な実施形態では、方法ステップa）において、少なくとも１つの別の区画要素が提供され、方法ステップb）において、この別の区画要素の第１の外縁部が、第２の区画要素または場合により存在するさらに別の区画要素の第２の外縁部に全周にわたって接合され、方法ステップc）において、互いに接合された区画要素間に形成された突き合わせ部が溶着される。
本発明の好適な実施形態では、各々の別の区画要素が、板要素と、この板要素の外周面周りに配置された、板要素に対して平行に配置された遠位の第１の外縁部および近位の第２の外縁部をそれぞれ備えた側壁とを含む。
本発明の好適な実施形態では、方法ステップb）において、区画要素同士が互いに相対回動不能に互いに接合される。
本発明の好適な実施形態では、少なくとも１つの区画要素および溶加材が、同一の材料から成り、好適には１種の同一の材料から成る。
本発明の好適な実施形態では、溶加材が、温度調整式の少なくとも１つのノズルにより可塑化される。好適には、溶加材は、温度調整式の少なくとも１つのノズル内で可塑化される。
本発明の好適な実施形態では、温度調整式の少なくとも１つのノズルの温度は、１５０℃〜３２０℃、好適には１６０℃〜３１０℃、好適には１７０℃〜３００℃、好適には１８０℃〜２９０℃、好適には１９０℃〜２８０℃、好適には２００℃〜２７５℃、好適には２１０℃〜２７０℃、好適には２２０℃〜２６５℃、好適には２５５℃〜２６０℃、好適には２３０℃〜２５５℃、好適には２３５℃〜２５０℃、好適には２４０℃〜２５０℃である。好適には、温度調整式の少なくとも１つのノズルの温度は、最低でも１５０℃、好適には最低でも１６０℃、好適には最低でも１７０℃、好適には最低でも１８０℃、好適には最低でも１９０℃、好適には最低でも２００℃、好適には最低でも２１０℃、好適には最低でも２２０℃、好適には最低でも２３０℃、好適には最低でも２４０℃、好適には最低でも２５０℃である。温度調整式の少なくとも１つのノズルの調整された温度は、本発明に係る方法において選択された少なくとも１種の熱可塑性の材料の固有の溶融温度に依存し、かつ温度調整式の少なくとも１つのノズルと、少なくとも２つの区画要素間に形成された突き合わせ部との接触によって、区画要素の接合ゾーンの領域においてそれぞれの第１の外縁部および第２の外縁部の可塑化が生じると同時に、可塑化された溶加材を温度調整式の少なくとも１つのノズルにより突き合わせ部に移送することができるように、選択される。
本発明の好適な実施形態では、少なくとも１種の熱可塑性の材料は、ポリスチロールであり、温度調整式の少なくとも１つのノズルの温度は、２２５℃〜２４０℃であり、好適には２３０℃〜２３５℃である。別の好適な実施形態では、少なくとも１種の熱可塑性の材料は、ポリウレタンであり、温度調整式の少なくとも１つのノズルの温度は、２００℃〜２４０℃、好適には２０５℃〜２３５℃、好適には２２０℃である。別の好適な実施形態では、少なくとも１種の熱可塑性の材料は、ポリエチレンテレフタレートであり、温度調整式の少なくとも１つのノズルの温度は、２０５℃〜２５５℃、好適には２１０℃〜２５０℃、好適には２３０℃である。別の好適な実施形態では、少なくとも１種の熱可塑性の材料は、アクリルニトリル−ブタジエン−スチロールであり、温度調整式の少なくとも１つのノズルの温度は、２３５℃〜２６５℃、好適には２４０℃〜２６０℃、好適には２５０℃である。別の好適な実施形態では、少なくとも１種の熱可塑性の材料は、ポリアミドであり、温度調整式の少なくとも１つのノズルの温度は、２３５℃〜２６５℃であり、好適には２４０℃〜２６０℃であり、好適には２５０℃である。別の好適な実施形態では、少なくとも１種の熱可塑性の材料は、ポリプロピレンであり、温度調整式の少なくとも１つのノズルの温度は、２４５℃〜２７５℃、好適には２５０℃〜２７０℃であり、好適には２６０℃である。別の好適な実施形態では、少なくとも１種の熱可塑性の材料は、ポリエチレン（LDPE）であり、温度調整式の少なくとも１つのノズルの温度は、１５５℃〜２６５℃、好適には１６０℃〜２６０℃、好適には１８０℃〜２４０℃、好適には２００℃〜２２０℃、好適には２１０℃である。別の有利な実施形態では、少なくとも１種の熱可塑性の材料は、ポリエチレン（HDPE）であり、温度調整式の少なくとも１つのノズルの温度は、２５５℃〜３０５℃、好適には２６０℃〜３００℃、好適には２８０℃である。
本発明の好適な実施形態では、少なくとも２つの区画要素の接合ゾーンが、ポリスチロール、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレートおよびポリエチレンから成る群から選択された１種または複数種の熱可塑性樹脂を含む材料から成る。
別の好適な実施形態では、少なくとも２つの区画要素のうちの少なくとも１つの区画要素が、ポリスチロール、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレートおよびポリエチレンから成る群から選択された１種または複数種の熱可塑性樹脂を含む材料から成る。
本発明の好適な実施形態では、溶加材の材料が、ポリスチロール、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレートおよびポリエチレンから成る群から選択された１種または複数種の熱可塑性樹脂である。
本発明の別の好適な実施形態では、少なくとも２つの区画要素のうちの少なくとも１つの区画要素および溶加材が、同一の材料から成る。好適には、少なくとも２つの区画要素のうちの少なくとも１つの区画要素および溶加材が、ポリスチロール、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレートおよびポリエチレンから成る群から選択された１種または複数種の熱可塑性樹脂から成る。
本発明の別の好適な実施形態では、溶加材が、造粒体または連続的なストランドの形で少なくとも１つのノズルに供給される。好適には、溶加材は、造粒体の形で少なくとも１つのノズルに供給される。好適には、溶加材は、連続的なストランドの形で、好適には溶着線材の形で少なくとも１つのノズルに供給される。
本発明の好適な実施形態では、別の方法ステップb’）において、区画要素が、突き合わせ部の領域において予熱される。好適には、方法ステップb’）において、区画要素の予熱が、突き合わせ部の領域において加熱空気、赤外線放射および／またはマイクロ波放射により行われる。
本発明の好適な実施形態では、別の方法ステップc’）において、溶着継目が加熱される。好適には、方法ステップc’）において、溶着継目が、加熱空気、赤外線放射および／またはマイクロ波放射により加熱される。
本発明の好適な実施形態では、区画要素相互の突き合わせにより、方法ステップb）において、区画要素間の突き合わせ部の領域に少なくとも１つの凹部が形成される。
本発明の好適な実施形態では、少なくとも２つの区画要素の溶着が、温度調整式の少なくとも１つのノズルによって、方法ステップc）において、少なくとも１つのノズルを突き合わせ部に接触させてこの突き合わせ部の周面周りにガイドすると同時に、可塑化された溶加材を突き合わせ部に移送し、これにより、両区画要素間に溶着継目を形成することにより、行われる。
別の好適な実施形態では、少なくとも２つの区画要素の溶着が、温度調整式の少なくとも１つのノズルによって、方法ステップc）において、突き合わせ部を少なくとも１つのノズルに接触させてこの少なくとも１つのノズルに沿ってガイドすると同時に、可塑化された溶加材を突き合わせ部に移送し、これにより、両区画要素間に溶着継目を形成することにより、行われる。
好適には、少なくとも２つの区画要素の溶着が、温度調整式の少なくとも１つのノズルによって、方法ステップc）において、突き合わせ部と少なくとも１つのノズルとを互いに接触させて互いに相対的に運動させると同時に、可塑化された溶加材を突き合わせ部に移送し、これにより、両区画要素間に溶着継目を形成することにより、行われる。
本発明の別の好適な実施形態では、温度調整式の少なくとも１つのノズルは、０．３mm〜２mm、好適には０．３mm〜１．８mm、好適には０．４mm〜１．６mm、好適には０．４mm〜１．４mm、好適には０．５mm〜１．２mm、好適には０．５mm〜１mm、好適には０．５mm〜０．８mmの直径を有している。小さなノズル直径を有する温度調整式の少なくとも１つのノズルの使用は、有利には、方法ステップc）において区画要素間に形成される溶着継目が特に小さな幅を有していることを可能にする。
本発明の好適な実施形態では、方法ステップc）において区画要素間に形成される溶着継目の幅が、好適には５mm未満、好適には４．５mm未満、好適には４mm未満、好適には３．５mm未満、好適には３mm未満、好適には２．５mm未満、好適には２mm未満である。
本発明の好適な実施形態では、方法ステップa）において提供され、かつ方法ステップb）において互いに接合される少なくとも３つの、好適には少なくとも４つの、好適には少なくとも５つの、好適には少なくとも６つの、好適には全ての区画要素が、方法ステップc）において互いに同時に溶着される。好適には、方法ステップa）において提供され、かつ方法ステップb）において互いに接合される少なくとも３つの、好適には少なくとも４つの、好適には少なくとも５つの、好適には少なくとも６つの、好適には全ての区画要素が、方法ステップc）において相前後して溶着される。
本発明の好適な実施形態では、温度調整式の少なくとも１つのノズルが、方法ステップc）において、少なくとも１つの凹部内に完全にまたは部分的に導入される。好適には、方法ステップc）において、温度調整式の少なくとも１つのノズルが、少なくとも１つの凹部内に完全に導入される。好適には、方法ステップc）において、温度調整式の少なくとも１つのノズルが、少なくとも１つの凹部内に部分的に導入される。この実施形態では、温度調整式の少なくとも１つのノズルが、少なくとも１つの凹部内への完全なまたは部分的な導入時に、凹部を形成する両区画要素に、特に凹部を形成する区画要素の両外縁部に接触する。この接触により、接合領域において、区画要素の熱可塑性の材料が溶融し始め、その際に凹部に、温度調整式の少なくとも１つのノズルによって溶加材が少なくとも部分的に、好適には完全に充填され、これにより、特に区画要素の、接着剤、溶剤およびパーティクルのない溶着が行われる。
本発明の好適な実施形態では、区画要素が、細胞の培養および／または検査のために適している。好適には、少なくとも１つの区画要素が、細胞の培養および／または検査のために適している。好適には、少なくとも１つの区画要素が、細胞培養シャーレである。
本発明の好適な実施形態では、ステップd）において得られたプラスチック容器が、少なくとも２個、好適には少なくとも３個、好適には少なくとも４個、好適には少なくとも５個、好適には少なくとも６個、好適には少なくとも７個、好適には少なくとも８個、好適には少なくとも９個、好適には少なくとも１０個、好適には少なくとも２０個、好適には少なくとも３０個、好適には少なくとも４０個、好適には少なくとも５０個、好適には少なくとも１００個、好適には少なくとも２００個の、互いに溶着されている区画要素を含んでいる。好適には、ステップd）において得られたプラスチック容器は、２個〜２０個、好適には２個〜１８個、好適には２個〜１６個、好適には２個〜１４個、好適には２個〜１２個、好適には２個〜１０個、好適には４個〜１０個、好適には４個〜８個、好適には４個〜６個の、互いに溶着されている区画要素を含んでいる。
本発明の好適な実施形態では、少なくとも１つの区画要素が、好適には中央の接続通路を有している。好適には、少なくとも１つの区画要素が、細胞培養培地用の供給通路としての、好適には中央の接続通路を有している。好適には、各区画要素が、好適には中央の接続通路を有している。好適には各区画要素が、細胞培養培地用の供給通路としての、好適には中央の接続通路を有している。
本発明の好適な実施形態では、少なくとも１つの区画要素が、排出通路を有している。好適には、少なくとも１つの区画要素が、消費された細胞培養培地用の排出通路を有している。
本発明の好適な実施形態では、個別の区画要素間で物質交換、好適には気体交換および／または液体交換が可能である。好適には、全ての区画要素間で物質交換、好適には気体交換および／または液体交換が可能である。
本発明の好適な実施形態では、少なくとも１つの区画要素、好適には正確に１つの区画要素が、閉鎖可能な、好適には再閉鎖可能な少なくとも１つの開口を有している。好適な実施形態では、少なくとも１つの開口は、ねじ山、好適には雄ねじ山を有している。好適には、少なくとも部分的に熱可塑性のプラスチックから構成された容器は、少なくとも１つの開口を介して充填しかつ空にすることができる。
本発明は、本発明に係る方法により製造可能な、好適には製造された、少なくとも２つの区画要素を含むプラスチック容器にも関する。
好適な実施形態では、少なくとも２つの区画要素を含むプラスチック容器が、細胞培養容器である。好適には、少なくとも２つの区画要素を含むプラスチック容器は、少なくとも１つの細胞培養シャーレから構成されている細胞培養容器である。
好適な実施形態では、本発明に係る方法に関連してなされた説明は、本発明に係る方法により製造可能な、好適には製造されたプラスチック容器自体にも準用される。
本発明に関連して、「側壁」とは、開放または閉鎖した中空室を取り囲む区画要素の壁であると理解される。少なくとも２つの区画要素のそれぞれの側壁は、本発明に係るプラスチック容器の側壁を形成することができる。区画要素の側壁は、遠位の第１の外縁部および近位の第２の外縁部を有している。両外縁部はそれぞれ、板要素により形成された平面に対して平行に延びる平面に位置している。第１の区画要素または第２の区画要素が側壁を有していない場合、第１の区画要素または第２の区画要素は、板要素であり、したがって、この第１の板要素または第２の板要素の外縁部は、側壁の遠位の第１の外縁部および近位の第２の外縁部に対応する。
本発明に関連して、「区画要素」という用語は、少なくとも部分的に熱可塑性のプラスチックから構成された容器の個別の構造ユニットであると理解される。区画要素は、板要素であってよく、または板要素と、この板要素の外周面周りに配置された側壁とを含んでよい。第１の区画要素が板要素である場合、少なくとも第２の区画要素は、板要素と、この板要素の外周面周りに配置された側壁とを含む。
本発明に関連して、「板要素」は、それ自体が遠位の第１の外縁部および近位の第２の外縁部を有するか、またはその外周面周りに側壁を有する区画要素の部分であると理解される。側壁は、板要素に対して平行に配置された遠位の第１の外縁部および近位の第２の外縁部をそれぞれ含む。
本発明に関連して、板要素の外周面周りに配置された側壁の、板要素により形成された平面から離れて位置する方の外縁部が、「遠位の」外縁部と呼ばれる。対応して、板要素の外周面周りに配置された側壁の、板要素により形成された平面の近くに位置する方の外縁部が、「近位の」外縁部であると理解される。第１の外縁部と第２の外縁部とが、板要素により形成された平面から同じだけ離れて位置している場合、本発明によれば、「遠位の」外縁部は、板要素自体の、または存在する場合には板要素の外周面周りに配置された側壁の、すぐ隣りの区画要素の板要素により形成された平面から離れて位置している方の外縁部である。
本発明によれば、少なくとも２つの区画要素の接合が行われる区画要素の領域が、「接合ゾーン」という用語で呼ばれる。本発明によれば、接合ゾーンは、熱可塑性の材料から成るので、この領域において、温度調整式の少なくとも１つのノズルとの接触により区画要素の可塑化が行われる。区画要素の接合ゾーンは、熱可塑性の材料から成る遠位の第１の外縁部および熱可塑性の材料から成る近位の第２の外縁部を含む。したがって、典型的には、各区画要素は、２つの接合ゾーンを有している。しかし、第１の区画要素および第２の区画要素が板要素である場合、板要素は単に１つの接合ゾーンしか含むことができない。
本発明に関連して、「および／または」という用語は、「および／または」という用語により接続されている１つの群の全ての要素が、互いに代替的にも、それぞれ互いに追加的に任意に組み合わせても開示されていると理解される。これは、「A、Bおよび／またはC」という表現にとって、以下の開示内容、AまたはBまたはC、あるいは（AおよびB）または（AおよびC）または（BおよびC）または（AおよびBおよびC）を含むと理解されることを意味する。
本発明に関連して、「含む」という用語は、この用語により明示的に含まれる要素に対して付加的に、明示的に挙げられていないさらに別の要素を加えることができると理解される。本発明に関連して、この用語は、明示的に挙げられた要素しか含まれず、別の要素は存在しないとも理解される。この特別な実施形態では、「含む」という用語の意味は、「〜から成る」という用語と同一である。さらに、「含む」という用語は、明示的に挙げられた要素の他に、機能的および質的に下位の性質である挙げられていない別の要素も含む全体を含む。この実施形態では、「含む」という用語は、「実質的に〜から成る」という用語と同一の意味である。
本発明の別の有利な構成は、従属請求項に記載されている。
２つの区画要素間に位置する接合ゾーン内への温度調整式のノズルの進入状態を示す図。 接合ゾーンの形状の代替的な幾何学形状を示す図。 溶着継目の形状を示す図。 温度調整式のノズルの構造を示す図。 本発明に係る方法により製造された、２つの区画要素から成るプラスチック容器を示す図。
本発明を以下に図面および実施例につき詳しく説明する。
図１は、２つの区画要素１，２間に位置する接合ゾーン３内への温度調整式のノズル７の進入状態を示している。両区画要素１，２は、接合ゾーン３の領域において可塑化される。
接合ゾーン３の形状の代替的な幾何学形状が、図２に示されている。区画要素１，２間の接合ゾーン３の領域において、溝が形成される。このような溝の利点は、可塑化された溶加材を、可塑化された区画要素１，２間に、より自由に導入することができることにある。なぜならば、ノズル出口のすぐ前方の領域に中空室が形成されるからである。この中空室内に、溶加材を調量供給することができる。
溶着継目の形状が図３に示されている。温度調整式のノズル７が両区画要素１，２を接合ゾーン３に沿って可塑化すると同時に、可塑化された溶加材８が、可塑化された接合ゾーン３内に塗布される。これにより、温度調整式のノズル７により接合ゾーン３の領域において可塑化された区画要素１，２と、溶加材８とが融合され、これにより、冷却後に固い溶着継目１５が形成される。
図４は、温度調整式のノズル７の構造を示している。ノズルは、前方でノズル出口１１に向かって先細りし、これにより、２つの区画要素間の接合ゾーン３を意図的に加熱し、この接合ゾーン３に溶加材８を配置することができる。
図５は、本発明に係る方法により製造された、２つの区画要素１，２から成るプラスチック容器９を示している。接合ゾーン３の領域において第２の区画要素２に溶着された、側壁４の遠位の第１の外縁部６および側壁４の近位の第２の外縁部５を含む区画要素１が図示されている。
実施例
少なくとも２つの区画要素を本発明に係る方法によって溶着するために適している温度調整式のノズル７が、図４に図示されている。ノズル７は、加熱ブロック１３内にねじ込まれている。この加熱ブロック１３は、たとえば加熱カートリッジおよびセンサを介して所望の温度へと調整される。熱伝導により、加熱ブロック１３の温度がノズル７に伝達されるので、このノズル７は、温度調整されて作動させられる。溶加材８は、裏側からノズルに供給される。その際に、溶加材８を溶着線材の形で供給することが可能である。溶加材８を溶着線材として供給することの利点は、１．７５mmまたは２．８５mmの直径を有する溶着線材が一般的に３Dプリンタにおいても使用され、したがって、標準的に提供されていることにある。溶着線材の形の溶加材は、刻み付きねじと組み合わせたモータによって送ることもできるし、引き戻すこともできる。これにより、正確な調量供給が可能となる。しかし代替的には、たとえば造粒体の使用も可能である。造粒体の使用時には、溶加材８の貯蔵およびノズル７への分配がよりフレキシブルである。これは、特に、複数の溶着が並行して実施される場合、つまり、複数のノズルに同時に溶加材を供給しなければならない場合に重要である。本明細書において説明する方法の例では、０．５mm〜１mmの直径を有する前側の開口１１を備えたノズル７が使用される。これは、約２mmの溶着継目１５の幅を可能にする。開口１１の別の直径は、溶着継目１５の幅の他に、溶着の強度も変更する。
図５に示された円筒形のプラスチック容器の場合、接合ゾーン３を可塑化するために、温度調整式のノズル７を接合ゾーン３内へと移動させることができる。同時に温度調整式のノズル７は、溶加材８を、円筒形のプラスチック容器９の周面を取り囲むように区画要素１，２間に調量供給する。本発明の簡単な実施形態では、円筒形のプラスチック容器９が、その固有の軸線を中心として回転する一方で、ノズル７は定置に留まる。
円筒形状を有していないプラスチック容器では、温度調整式のノズル７を、２つの区画要素間に形成された接合ゾーン３に沿ってガイドしなければならない。これは、３Dプリンタまたはフライス盤に類似して、たとえば３軸システムにより実現することができる。ジョイントアームシステムまたはヘキサポッドシステムの使用も可能である。

Claims (22)

  1. 少なくとも１つの第１の区画要素と、該第１の区画要素に接合領域において熱可塑性により溶着された少なくとも１つの第２の区画要素とを含む、少なくとも部分的に熱可塑性のプラスチックから構成された容器を製造する方法であって、
    a）少なくとも１つの第１の区画要素（１）および第２の区画要素（２）を提供する方法ステップであって、該区画要素（１，２）が、該区画要素の外縁部を含む熱可塑性の材料から成る少なくとも１つの接合ゾーン（３）を備えた板要素をそれぞれ有していて、少なくとも前記第２の区画要素が、前記板要素の外周面周りに配置された、遠位の第１の外縁部（６）および近位の第２の外縁部（５）をそれぞれ備えた側壁（４）を含む、方法ステップと、
    b）少なくとも２つの前記区画要素（１，２）を互いに接合する方法ステップであって、熱可塑性のプラスチックから成る前記接合ゾーン（３）同士を接触させ、前記第１の区画要素の外縁部を、前記第２の区画要素の前記第１の外縁部に全周にわたって突き合わせ、２つの区画要素（１，２）間に全周にわたる突き合わせ部を形成する、方法ステップと、
    c）前記少なくとも２つの区画要素（１，２）を温度調整式の少なくとも１つのノズル（７）により溶着する方法ステップであって、前記少なくとも１つのノズル（７）を前記突き合わせ部に接触させて該突き合わせ部の周面周りにガイドするか、または前記突き合わせ部を前記少なくとも１つのノズル（７）に接触させて該少なくとも１つのノズル（７）に沿ってガイドし、前記区画要素のそれぞれの前記第１の外縁部（６）および前記第２の外縁部（５）を可塑化すると同時に、可塑化された溶加材（８）を前記突き合わせ部に移送し、これにより、前記両区画要素（１，２）間に溶着継目（１５）を形成する、方法ステップと、
    d）前記少なくとも２つの区画要素（１，２）が互いに溶着されているプラスチック容器（９）を得る方法ステップと
    を含む方法。
  2. 前記第１の区画要素が、前記板要素の外周面周りに配置された、前記板要素に対して平行に配置された遠位の第１の外縁部（６）および近位の第２の外縁部（５）をそれぞれ備えた側壁（４）を含む、請求項１に記載の方法。
  3. 方法ステップa）において、少なくとも１つの別の区画要素を提供し、方法ステップb）において、該別の区画要素の第１の外縁部（６）を前記第２の区画要素または場合により存在するさらに別の区画要素の前記第２の外縁部（５）に全周にわたって接合し、ステップc）において、互いに接合された前記区画要素間に形成された前記突き合わせ部を溶着する、請求項１または請求項２に記載の方法。
  4. 各々の別の区画要素が、板要素と、該板要素の外周面周りに配置された、前記板要素に対して平行に配置された遠位の第１の外縁部（６）および近位の第２の外縁部（５）をそれぞれ備えた側壁（４）とを含む、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の方法。
  5. 方法ステップb）において、前記区画要素同士を互いに相対回動不能に互いに接合する、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の方法。
  6. 少なくとも１つの区画要素および前記溶加材（８）が、同一の材料から成る、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の方法。
  7. 前記少なくとも１つのノズル（７）が、前記溶加材（８）を可塑化する、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の方法。
  8. 前記少なくとも２つの区画要素（１，２）のうちの少なくとも１つの区画要素が、ポリスチロール、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレートおよびポリエチレンから成る群から選択された１種または複数種の熱可塑性樹脂を含む材料から成る、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の方法。
  9. 前記溶加材（８）の材料が、ポリスチロール、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレートおよびポリエチレンから成る群から選択された１種または複数種の熱可塑性樹脂である、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の方法。
  10. 前記溶加材（８）を、造粒体の形で前記少なくとも１つのノズル（７）に供給する、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の方法。
  11. 前記溶加材（８）を、連続的なストランドの形で前記少なくとも１つのノズル（７）に供給する、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の方法。
  12. 別の方法ステップb’）において、前記区画要素を前記突き合わせ部の領域において予熱する、請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の方法。
  13. 方法ステップb’）において、前記区画要素を前記突き合わせ部の領域において加熱空気、赤外線放射および／またはマイクロ波放射により予熱する、請求項１２に記載の方法。
  14. 別の方法ステップc’）において、前記溶着継目（１５）を加熱する、請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の方法。
  15. 方法ステップc’）において、前記溶着継目（１５）を加熱空気、赤外線放射および／またはマイクロ波放射により加熱する、請求項１４に記載の方法。
  16. 前記区画要素相互の突き合わせにより、方法ステップb）において、前記区画要素間の前記突き合わせ部の領域に少なくとも１つの凹部を形成する、請求項１から請求項１５のいずれか一項に記載の方法。
  17. 前記温度調整式の少なくとも１つのノズル（７）を、方法ステップc）において、前記少なくとも１つの凹部内に完全にまたは部分的に導入する、請求項１６に記載の方法。
  18. 前記区画要素が、細胞の培養および／または検査のために適している、請求項１から請求項１７のいずれか一項に記載の方法。
  19. 少なくとも１つの区画要素が、細胞培養シャーレである、請求項１８に記載の方法。
  20. 前記少なくとも１つの区画要素が、細胞培養培地用の供給通路としての接続通路を有している、請求項１８または請求項１９に記載の方法。
  21. 少なくとも１つの区画要素が、消費された細胞培養培地用の排出通路を有している、請求項２０に記載の方法。
  22. 請求項１から請求項２１のいずれか一項に記載の方法により製造可能な、少なくとも２つの区画要素（１，２）を含むプラスチック容器（９）。
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