KR20010111092A - 용기 내의 튜브 밀봉 방법 - Google Patents

용기 내의 튜브 밀봉 방법 Download PDF

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KR20010111092A
KR20010111092A KR1020017008626A KR20017008626A KR20010111092A KR 20010111092 A KR20010111092 A KR 20010111092A KR 1020017008626 A KR1020017008626 A KR 1020017008626A KR 20017008626 A KR20017008626 A KR 20017008626A KR 20010111092 A KR20010111092 A KR 20010111092A
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layer
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polyolefin
ethylene
tubing
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KR1020017008626A
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스미스시드니티.
부하난브래들리
로젠바움래리에이.
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잰 에스. 리드
백스터 인터내셔널 인크.
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Abstract

본 발명은 둥근 부재(14)의 내경을 한정하는 제1 유체 경로(25)를 갖는 둥근 부재(14)를 편평 부재(16) 사이에 밀봉하는 방법을 제공한다. 본 단계는 계면 영역(26)을 한정하기 위해 편평 부재(16) 사이에 둥근 부재를 위치시키는 단계와, 제1 유체 경로(25)에 압력 하의 유체를 제공하는 단계와, 둥근 부재(14)와 편평 부재(16) 사이에 용접부를 형성하기 위해 계면 영역(26)을 가열하는 단계를 포함한다.

Description

용기 내의 튜브 밀봉 방법{METHOD OF SEALING A TUBE IN A CONTAINER}
의료 전달 분야에서, 유용 약제들은 아이.브이. 용기(I.V. bag)와 같은 가요성 용기에 포장되어, 치료 효과를 달성하기 위해 환자에게 투약 세트(set)와 같은 튜빙(tubing)을 통해 최종적으로 전달된다. 포트 튜빙은 용기의 필수적인 특성이며 용기의 내용물에 대한 접근로를 제공한다. 거의 대부분의 아이.브이. 용기는 공동 양도된 미국 특허 제5,686,527호에 개시된 바와 같이, 폴리염화비닐, 에틸렌 비닐 아세테이트 또는 폴리올레핀 합금과 같은 중합체로부터 제조된다. 일반적으로 아이.브이. 용기는 액밀 격실을 형성하도록 주연 이음부를 따라 서로 부착된 두 개의 대면 벽 또는 패널을 갖는다.
종래의 용기는 두 가지의 넓은 범주인, 패널 포트와 모서리 포트중 하나에 따르는 포트 설계를 채용한다. 패널 포트는 패널 상의 용기에 부착되며 종종 중심에 배치된다. 패널 포트는 패널의 정면으로부터 수직하게 연장된다. 모서리 포트는 용기의 주연 이음부를 따라 두 패널 사이에 부착되어 패널의 평면 내에서 연장된다.
패널 포트는 용이하게 설치되지만 많은 단점을 갖는다. 첫째로, 패널 포트는 설계에 의해 필연적으로 하나 이상의 사출 성형된 부분을 사용하게 된다. 이들 사출 성형된 부분은 특히 소량 생산의 경우 고가이다. 패널 포트를 갖는 용기는 불완전 배수로 인한 유체의 잔량을 보유하는 불필요한 경향도 갖는다.
모서리 포트는 일단의 다른 설계 상의 쟁점을 갖는다. 모서리 포트는 "채널 누출"로 알려진 제조상의 단점을 일으키기 쉽다. 채널 누출은 포트 튜브를 따라 발생되며 이는 두 패널의 편평 표면과 포트 튜브의 만곡된 표면이 만나는 위치에서의 불완전 밀봉으로 인한 결과이다. 채널 누출은 용기가 높은 모듈러스를 갖는 박판 재료로부터 제조될 때 발생하기 쉬운데, 특히 강성 재료는 절첩시 주름이 형성되는 경향이 있기 때문에 이와 같은 강성 재료로 된 박층을 사용할 때 발생하기 쉽다.
채널 누출의 문제점을 극복하고자 하는 시도로서 종래에는 사출 성형된 부분을 사용하게 되었다. 이들 부품들은 이축 배향 나일론, 포일, 테플론(TEFLON, 등록상표), 폴리에스테르 및 이들 중합체 또는 유사 비탄성재를 함유한 다층 구조물로 제조된 용기에 공통으로 사용된다. 사출 성형된 부분들은 패널들 사이에 삽입되며, 대부분의 경우, 테이퍼된 외양을 갖는다. 테이퍼의 목적은 채널 누출이 발생하기 쉬운 영역에 필렛 재료를 제공하는 것이다. 그러나, 이들 사출 성형된 부분은 특히 소량 생산시 비교적 고가이다.
모서리 포트 튜브와 관련된 다른 설계 상의 쟁점은 모서리 포트를 설치하는데 맨드릴이 사용되어야 한다는 것이다. 통상적으로, 맨드릴은 포트 튜브 내의 개구를 통해 튜빙의 유체 유동 채널 내로 삽입된다. 튜빙과 맨드릴은 용기의 측벽 사이에 위치된다. 맨드릴이 이렇게 삽입된 상태에서, 용접 다이가 측벽 사이의 튜빙을 밀봉하기 위해 용기 측벽과 튜빙을 압축하는 데 사용된다. 맨드릴은 다목적으로 이용될 수 있다. 맨드릴은 튜빙 내벽의 변형을 방지한다. 맨드릴은 외부 용접 다이와 함께 맨드릴에 대한 소정의 압축력을 얻을 수 있는 정밀한 치수로 되어야 한다. 맨드릴의 사용과 관련한 단점중 하나는 튜빙 재료가 맨드릴에 밀착될 수 있어서 맨드릴의 회수를 어렵게 한다는 것이다. 또한, 맨드릴은 포트 튜브 개구를 통해 나사 체결되기 때문에, 튜빙 세그먼트는 비교적 짧은 길이이어야 한다.
본 발명은 이들 및 다른 문제점들을 해결하기 위한 것이다.
본 발명은 일반적으로 가요성 용기에 사용되는 포트 또는 분배 튜브에 관한 것으로, 특히 의료 등급 또는 식품 등급 용기에 이와 같은 튜브를 부착하는 방법에 관한 것이다.
도1은 본 발명에 따른 용기의 주연 모서리에 밀봉된 한 쌍의 포트 튜브를 갖는 용기의 정면도이다.
도2는 본 발명에 따른 이층 공동 압출 튜브의 개략적 단면도이다.
도2a는 본 발명에 따른 삼층 공동 압출 튜브의 단면도이다.
도2b는 본 발명에 따른 단층 튜빙의 단면도이다.
도3은 개방된 편평 용접 다이들 사이의 용기의 주연 모서리의 포트 튜브를 도시한 단면도이다.
도4는 다이가 부분적으로 밀폐된 도3의 포트 튜브의 단면도이다.
도5는 다이가 밀폐된 도3의 포트 튜브의 단면도이다.
도6은 유체 투약 세트의 개략도이다.
도7은 본 발명에 따른 맨드릴의 개략도이다.
도8은 가요성 용기에 분배 튜브를 부착하는 방법을 도시한 개략도이다.
도9는 본 발명의 맨드릴의 다른 실시예의 개략도이다.
도10은 본 발명의 맨드릴의 다른 실시예의 단부도이다.
본 발명은 가요성 용기의 박형 저장부와 같은 편평 부재 사이에 포트 튜브와 같은 원형 튜브를 연결하는 방법을 제공한다. 본 과정은 맨드릴을 사용하지 않고 밀봉하기 위해 제공되거나 튜빙의 내벽과 직접 접촉하지 않는 맨드릴을 사용함으로써 제공된다. 개시된 방법은 단층 튜빙 또는 다층 튜빙을 밀봉하기 위해 사용될 수 있다.
본 발명은 또한 튜빙 측벽의 내면에 압력을 받는 유체를 전달하는 맨드릴을 제공한다. 압력은 방사 방향으로 가해지며 밀봉 과정 중에 튜빙의 외주연부와 용기 측벽의 내면 사이를 밀접 접촉시킬 정도의 충분한 힘을 갖는다. 본 방법은 내부 측벽이 서로 접촉하도록 함몰시키지 않고 맨드릴을 밀봉 영역의 튜빙 측벽과 접촉시키지 않으면서 튜빙을 밀봉할 수 있도록 한다. 양호한 형태에서, 유체는 공기지만, 액체도 사용될 수 있다.
본 발명은 또한 맨드릴을 사용하지 않고 튜빙을 밀봉하는 방법을 제공한다. 맨드릴없이 단층 튜빙을 밀봉할 때, 소정의 재료 또는 소정 모듈러스를 갖는 재료에 관해서는, 튜빙의 내경에 대한 벽 두께의 임계비를 유지하는 것이 필수적이다. 내경(ID)에 대한 벽 두께의 비는 재료의 모듈러스가 증가함에 따라 요구되는 ID에 대한 벽 두께가 감소할 수 있도록 재료의 모듈러스에 대해 역비례한다. 이런 임계비를 유지함으로써, 튜빙의 함몰은 방지되며, 단층 튜빙의 외부가 그 용융 연화 온도까지 가열되어서 용접부에 필렛 재료를 제공하기 위한 튜빙의 연화 안된 내부를 따라 유동할 수 있도록 해서, 채널 누출을 방지한다.
다층 튜빙에서, 본 발명의 방법은 제1 경도를 갖는 외층과 제1 경도보다 큰 제2 경도를 갖는 내층을 제공한다. 내층은 그 위의 외층이 다이에 의해 압축될 수 있어서 용접부에 필렛 재료를 제공하기 위해 외층으로부터의 재료가 튜빙의 용기 측벽과 외벽 사이의 틈새 공간으로 유동하게 하는 사실상 맨드릴로서의 역할을 한다.
비록 본 발명은 다양한 형태의 실시예로 허용될 수 있지만, 본 명세서에서는 도면에 도시된 본 발명의 양호한 실시예에 대해 상세히 설명하기로 하며, 다만 본 명세서에서 개시된 것들은 발명의 원리의 예시로서 고려되어야 하고 본 발명의 광범위한 태양을 설명된 실시예에만 국한하고자 하는 것이 아님을 이해하여야 한다.
도면을 참조하면, 도1은 일반적으로 인용 부호 (10)으로 지시된 가요성 용기와 같은 용기 조립체를 도시한다. 조립체(10)는 용기(12)의 주연 모서리에 밀봉된 포트 또는 분배 튜브(14)를 갖는 가요성 용기(12)를 포함한다. 용기(12)는 유체 격실(23)을 한정하도록 그 주연 모서리(18)(도1 및 도3)에서 결합된 한 쌍의 대면하는 편평 부재 또는 측벽(16)을 포함한다. 편평 부재(16)는 폴리염화비닐, 폴리올레핀, 폴리올레핀 공중합체, 폴리올레핀 합금 및 융합체, 폴리아미드, 폴리에스테르 및 이하에서 좀더 상세히 설명될 다른 재료를 포함한 많은 다양한 재료로 제조될 수 있다.
도2는 제1 층 또는 외층(20)과 제2 층 또는 내층(22)과 유체 경로(25)를 포함한 다층 포트 튜빙(14)을 도시한다. 양호한 형태에서, 외층은 0 내지 0.08, 보다 양호하게는 0.02 내지 0.075 그리고 가장 양호하게는 0.03 내지 0.06 또는 그 범위 내의 임의의 조합이나 하위 조합에서 에이에스티엠(ASTM) 제D4065-95에 따라 측정된 탄 델타(tan delta)를 갖는 열가소성 중합체이다. 적절한 열가소성 중합체는 위에서 제시된 바와 같은 탄 델타를 갖는 폴리올레핀을 포함한다. 양호한 형태에서 열가소성 중합체는 α-올레핀 공중합체가 12 이하의 탄소를 갖는 에틸렌 α-올레핀 공중합체이다. 보다 양호하게는, 에틸렌 공중합체는 약 0.880 내지 0.910 g/㎤의 밀도를 갖는 초저밀도 폴리에틸렌(ULDPE)이며, 가장 양호하게는 메탈로신(metallocene) 촉매 시스템을 사용해서 제조된다. 이런 촉매는 촉매 사이트의 혼합물을 갖는 것으로 알려진 지에글러-나타(Ziegler-Natta)형 촉매에 반대되는 것으로 단일 입체형 및 전기적으로 등가인 촉매 위치를 갖기 때문에 "단일 사이트" 촉매로 지칭된다. 이와 같은 메탈로신 촉매 반응된 에틸렌 α-올레핀은 다우(Dow)의 상표명 어피너티(AFFINITY)와 엑손(Exxon)의 상표명 이그잭트(EXACT)로 판매된다. 미쯔이(Mitsui)사의 타프머(TAFMER)와 같이 바나듐 촉매 반응된 시스템을 사용해서 제조된 에틸렌 공중합체도 적절하다.
다층 튜빙(14)의 양호한 형태에서, 내층(22)은 맨드릴로 작용하도록 압축에대한 충분한 저항을 갖는다. 튜빙(14)의 내층(22)은 상표명 하이트렐(HYTREL, 등록상표)로 판매되는 것과 같은 예컨대 폴리에스테르-폴레에테르 블록형 공중합체와 같이, 폴리올레핀, 폴리올레핀 공중합체, 폴리올레핀 합금, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리염화비닐(PVC) 및 블록형(block) 공중합체로 구성되어야만 한다. 가장 양호하게는, 내층(22)은 용매 접합 기술을 사용해서 접합될 수 있는 폴리염화비닐 또는 폴리에스테르-폴레에테르 블록형 공중합체 함유 융합체로 구성된다.
도2b는 본 발명의 단층 튜빙을 도시한다. 단층 튜빙은 다층 튜빙의 외층(20)에 대해 상술한 바와 동일한 재료로 제조될 수 있다. 쇼어 A 경도가 70인 재료로서, 단층 튜빙이 0.20보다 큰 그리고 보다 양호하게는 0.25 이상인 내경 치수에 대한 벽 두께의 비를 갖는 것은 임계적이다. 이런 임계적 치수를 갖는 형태의 재료로 된 단층 튜빙은 튜빙의 내부가 고상으로 존재할 수 있도록 해서, 튜빙의 밀봉부가 열이나 압력을 받을 때 유동하도록 하면서 사실상 맨드릴로서 작용할 수 있도록 한다.
후술하는 바와 같이, 튜빙(14)은 튜빙(14)과 편평 부재(16) 사이에 용접부를 형성하기 위해 단층 튜빙의 밀봉부 또는 밀봉층을 용융시키는 임의의 에너지원을 사용해서 편평 부재(16)에 밀봉될 수 있다. 이들 에너지원은 이에 제한되는 것은 아니지만 임펄스 용접 장치, 일정 온도 장치를 통해 인가되거나, 라디오파와 같은 유도 용접 기술에 의해 인가될 수 있다. 이하에서는 유도에 의하건 전도에 의하건 발열을 야기하는 이들 임의의 밀봉 에너지를 모두 밀봉 에너지로 지칭하기로 한다.
맨드릴의 사용에 대한 배치는 가요성 용기에 유체 투약 세트(26)(도6)를 연결하는 제조 단계에 융통성을 추가한다는 점을 포함한 여러 이유로 해서 중요하다. 맨드릴의 사용은 맨드릴이 튜빙(14)의 말단을 통해 삽입되어 유체 경로(25)를 거쳐 튜빙(14)이 편평 부재(16)에 밀봉되는 영역까지 도달되어야 하기 때문에 포트나 분배 튜브의 길이를 제한한다. 맨드릴을 투약 세트(26)의 튜빙의 전체 길이에 걸쳐 삽입하는 것은 실용적이지 않다. 따라서, 맨드릴에 필요한 배치는 튜빙(14)이 도1에 도시된 바와 같이 0.952 내지 2.54 ㎝(0.375 내지 1.0 인치)의 포트 튜브의 표준 길이로 되어 있도록 하거나, 용기(12)로부터 어느 말단 사이트까지 연장되어서 도6에 도시된 바와 같은 유체 투약 세트(26)로서의 역할을 할 수 있도록 한다. 또한, 맨드릴을 배치하게 되면 튜빙이 맨드릴에 밀착될 때 발생되는 문제점을 완화시킨다. 후술하는 바와 같이, 튜빙의 유체 경로(25)의 가압에 사용될 수 있는 유체 공급 라인을 사실상 맨드릴로서 기능하도록 사용함으로써 동일한 장점이 실현될 수 있다. 도7에 도시된 바와 같이, 양호한 형태에서 이와 같은 맨드릴은 일반적으로 J자 형상을 갖는다.
편평 부재(16)는 PVC, 폴리올레핀 및 폴리올레핀 합금을 포함하는 임의의 가요성 중합체 재료로 제조될 수 있다. 편평 부재(16)는 다층 구조이거나 단층 구조일 수 있다. 양호한 형태에서, 편평 부재(16)는 비닐 알코올 공중합체로 된 코어층(80)과, 코어층의 제1 측면 상에 위치된 폴리올레핀으로 된 용액 접촉층(82)과, 용액 접촉층(82)에 대향된 코어층의 제2 측면 상에 위치되고 폴리아미드, 폴리에스테르 및 폴리올레핀으로 구성된 그룹에서 선택된 외층(84)과, 선택 사항으로서, 코어층의 제1 및 제2 측면 각각에 부착되고 용액 접촉층과 코어층 사이 및 외층과 코어층 사이에 위치된 연결층(86)을 갖는 다층막(도8)이다.
양호한 형태의 편평 부재(16)에서, 코어층(14)은 (EVALCA 제품 목록에 명기된 바와 같이 에틸렌이 포함된) 약 25 내지 45 몰 퍼센트의 에틸렌 함량을 갖는 에틸렌 비닐 알코올 공중합체이다. 쿠라레이 콤파니사(Kuraray Company, Ltd.)에서는 약 25 내지 45 몰 퍼센트의 에틸렌과 약 150 내지 195 ℃의 융점을 갖는 상표명 에발(EVAL, 등록상표)로 판매되는 EVOH 공중합체를 생산한다. 가장 양호하게는, EVOH는 32 몰 퍼센트의 에틸렌 함량을 갖는다.
외층은 양호하게는 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리올레핀 또는 코어층으로부터의 수분을 운반하는 데 도움이 되는 다른 재료로 되어 있다. 수용 가능한 폴리아미드는 4 내지 12 탄소를 갖는 락탐(lactam)의 링-개방 반응의 결과로 인한 것들을 포함한다. 따라서 이 그룹의 폴리아미드는 나일론 6, 나일론 10 및 나일론 12를 포함한다. 가장 양호하게는, 외층은 나일론 12이다.
수용 가능한 폴리아미드는 2 내지 13 범위의 탄소수를 갖는 이-아민(di-amine)의 응축 반응으로 인한 지방족 폴리아미드와, 2 내지 13 범위의 탄소수를 갖는 이산(di-acid)의 응축 반응으로 인한 지방족 폴리아미드와, 이합체 지방산의 응축 반응으로 인한 폴리아미드와, 아미드 함유 공중합체도 포함한다. 따라서, 적절한 지방족 폴리아미드는, 예컨대 나일론 66, 나일론 6, 10 및 이합체 지방산 폴리아미드를 포함한다.
외층용으로 적절한 폴리에스테르는 이(di)- 또는 폴리카르복시기 산과 이- 또는 폴리 수산기 알코올 또는 알킬렌산의 축중합 제조물을 포함한다. 양호하게는, 폴리에스테르는 오르소(ortho) 또는 이소프탈산(isophthalic acid) 및 아디픽산(adipic acid)과 같은 포화 카르복시기산과 에틸렌 글리콜의 응축 제조물이다. 보다 양호하게는, 폴리에스테르는 에틸렌 글리콜과 테레프탈산(terephthalic acid)의 응축에 의해 제조된 폴리에틸렌에테르프탈레이트(polyethyleneterphthalate)와, 1,4-부타니디올과 테레프탈산의 응축에 의해 제조된 폴리부틸렌테레프탈레이트와, 프탈산, 이소프탈산, 세바신산(sebacic acid), 아디픽산, 아젤라산, 글루타르산, 숙신산, 옥살산 등과 같은 산 성분의 제3 성분을 갖는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 공중합체 및 폴리부틸렌테레프탈레이트 공중합체와, 1,4-시클로헥산디메탄올, 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜 등과 같은 디올(diol) 성분과 이들의 융합체를 포함한다.
외층용으로 적절한 폴리올레핀은 폴리올레핀의 단일중합체(homopolymer) 및 공중합체로부터 적절히 선택된다. 적절한 폴리올레핀은 2 내지 약 20 탄소 원자, 보다 양호하게는 2 내지 약 10 탄소를 함유한 알파-올레핀의 공중합체 및 단일 중합체로 구성된 그룹에서 선택된다. 따라서, 적절한 폴리올레핀은 프로필렌, 에틸렌, 부텐-1, 펜텐-1, 헥센-1, 헵텐-1, 옥텐-1, 노넨-1 및 데센-1의 공중합체 및 중합체를 포함한다. 적절한 폴리올레핀은 저알킬 및 저알켄 아크릴레이트와 아세테이트 및 이들의 이오노머(ionomer)를 추가로 포함한다. "저알킬"이란 용어의 의미는 에틸, 메틸, 부틸 및 펜틸과 같은 1-5의 탄소 원자를 갖는 알킬 그룹을 의미한다. "이오노머"라는 용어는 본 명세서에서 아연 또는 나트륨과 같은 1가 또는 2가 양이온과 결합된 미정 카르복시기를 갖는 아크릴산 공중합체의 금속염을 지칭한다.
가장 양호하게는, 내층은 일반적으로 초저밀도 폴리에틸렌(ULDPE)으로 지칭되는 에틸렌 α-올레핀 공중합체 특히 에틸렌-부텐-1 공중합체로부터 선택된다. 양호하게는, 에틸렌 α-올레핀 공중합체는 메탈로신 촉매 시스템을 사용해서 제조된다. 적절한 메탈로신 촉매 반응 에틸렌 α-올레핀 공중합체는 다우의 상표명 어피너티(AFFINITY) 및 엑손의 상표명 이그잭트(EXACT)로 판매된다. 에틸렌 α-올레핀 공중합체 양호하게는 0.880 내지 0.910 g/㏄의 밀도를 갖는다.
적절한 연결층은 비개질 폴리올레핀과 융합된 개질 폴리올레핀을 포함한다. 개질 폴리올레핀은 통상적으로 폴리에틸렌 또는 폴리에틸렌 공중합체이다. 폴리에틸렌은 ULDPE, 저밀도(LDPE), 선형 저밀도(LLDPE), 중밀도 폴리에틸렌(MDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)일 수 있다. 개질 폴리에틸렌은 0.850 내지 0.95 g/㏄의 밀도를 가질 수 있다.
폴리에틸렌은 카르복시산과 카르복시 무수물의 이식에 의해 개질될 수 있다. 적절한 이식 단량체는, 예컨대 말레산, 푸마르산, 이타콘(itaconic)산, 시트라콘(citraconic)산, 알릴숙신산, 시클로헥-4-센-1,2-디카르복시산, 4-메틸시클로헥-4-센-1,2-디카르복시산, 바이시클로[2.2.1]헵-5-텐-2,3-디카르복시산, χ-메틸바이시클로[2.2.1]헥-5-텐-2,3-디카르복시산, 말레산 무수물, 이타콘산 무수물, 시트라콘산 무수물, 알릴숙신산 무수물, 시클로헥-4-센-1,2-디카르복시산 무수물, 4-메틸시클로헥-4-센-1,2-디카르복시산 무수물, 바이시클로[2.2.1]헵-5-텐-2,3-디카르복시산 무수물, χ-메틸바이시클로[2.2.1]헥-5-센-2,2-디카르복시산 무수물을 포함한다.
다른 이식 단량체의 예는, 메틸 아크릴레이트, 메틸 메타아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 에틸 메타아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 부틸 메타아크릴레이트, 글리시딜 아크릴레이트, 글리시딜 메타아크릴레이트, 모노에틸 말레이트, 디에틸 말레이트, 모노메틸 말레이트, 디에틸 말레이트, 모노메틸 푸마레이트, 디메틸 푸마레이트, 모노메틸 이타코네이트 및 디에틸이타코네이트와 같은 불포화 카르복시산의 C1-C8알킬 에스테르 또는 글리시딜 에스테르 파생물과, 아크릴아미드, 메타크릴아미드, 말레 모노아미드(maleicmonoamide), 말레 디아미드, 말레 N-모노에틸아미드, 말레 N,N-디에틸아미드, 말레 N-모노부틸아미드, 말레 N,N 디부틸아미드, 푸마르 모노아미드, 푸마르 디아미드, 푸마르 N-모노에틸아미드, 푸마르 N,N-디에틸아미드, 푸마르 N-모노부틸아미드, 푸마르 N,N-디부틸아미드와 같은 불포화 카르복시산의 아미드 파생물과, 말레 이미드(maleimide), N-부티말레이미드 및 N-펜틸말레이미드와 같은 불포화 카르복시산의 이미드 파생물과, 나트륨 아크릴레이트, 나트륨 메타크릴레이트, 칼륨 아크릴레이트 및 칼륨 메타크릴레이트와 같은 불포화 카르복시산의 금속염을 포함한다. 보다 양호하게는, 폴리올레핀은 융해 링 카르복시 무수화물, 가장 양호하게는 말레 무수화물에 의해 개질된다.
비개질된 폴리올레핀은 비닐 아세테이트 및 아크릴산과의 폴리에틸렌 공중합체, ULDPE, LLDPE, MDPE 및 HDPE로 구성된 그룹에서 선택될 수 있다. 적절한 개질 폴리올레핀 혼합물은 듀폰(DuPont)에서 상표명 바이넬(BYNEL, 등록상표)로, 켐플렉스 콤파니(Chemplex Company)에서 상표명 플렉사르(PLEXAR, 등록상표)로 그리고 콴텀 케미칼 코포레이션(Quantum Chemical Co.)에서 상표명 프렉사르(PREXAR)로 판매되고 있다.
이들 다중막에 대해서는 본 명세서에서 인용 합체되어 그 부분을 이루고 있는 미국 특허 출원 제08/934,924호에서 보다 충분히 개시되어 있다.
편평 부재(16)는 본 명세서에서 인용 합체되어 그 부분을 이루고 있는 공동 양도된 미국 특허 제5,686,527호에 개시된 폴리올레핀 합금으로 제조된 다층 또는 단층 구조물일 수 있다. 예컨대, 바람직하게는, RF 반응성이고 RF 수용성인 3-5 성분 중합체 합금과 같은 다성분 중합체 합금을 사용할 수 있다. RF 수용성이란 재료가 1 내지 60 ㎒의 주파수를 갖는 신호로 여기되고 25 내지 250 ℃의 온도 사이에 있을 때 유전 손실이 0.05 이상 또는 보다 양호하게는 0.1 이상으로 되는 것을 의미한다.
RF 반응성인 수용 가능한 세 성분 중합체 합금의 제1 실시예에서, 제1 성분은 조성에 열 저항성과 가요성을 부여한다. 이 성분은 비정질 폴리알파 올레핀으로 구성된 그룹에서 선택될 수 있으며 양호하게는 가요성 폴리올레핀이다. 이들 폴리올레핀은 130 ℃ 이상의 피크 융점을 갖는 최대 121 ℃까지의 변형에 대해 저항하며, 20,000 psi보다 크지 않은 모듈러스를 갖는 높은 가요성을 가져야만 한다. 이런 가요성 폴리올레핀은 145 ℃의 피크 융점과 11,000 psi의 모듈러스를 갖는 제품 명칭 렉센(Rexene) FPO 90007로 판매되고 있다. 또한, 높은 신디오탁티서티(syndiotacticity)를 갖는 임의의 프로필렌도 고융점 저 모듈러스 성질을 갖는다. 제1 성분은 조성 중량으로 40 내지 90 중량%를 이루어야만 한다.
세 성분 조성중 제2 성분은 조성에 RF 밀봉성을 부여하는 RF 수용성 중합체이며, 두 그룹의 극성 중합체 중에서 선택될 수 있다. 제1 그룹은 아크릴산, 메타아크릴산, 1-10 탄소를 갖는 알코올과의 아크릴산의 에스테르 변형물, 1-10 탄소를 갖는 알코올과의 메타아크릴산의 에스테르 변형물, 비닐 아세테이트 및 비닐 알코올로 구성된 그룹에서 선택된 적어도 하나의 코모노너(comononer)를 구비한 50 내지 85 중량% 에틸렌 함량을 갖는 에틸렌 공중합체로 구성된다. RF 수용성 중합체는 우레탄, 에스테르, 우레아, 이미드, 술폰 및 아미드의 세그먼트 또는 적어도 하나의 단량체를 포함한 공중합체 및 중합체로 구성된 제2 그룹에서 선택될 수 있다. 이들 기능물은 RF 수용성 중합체의 5 내지 100 중량%를 구성할 수 있다. RF 수용성 중합체는 조성의 5 내지 50 중량%를 구성한다. 양호하게는, RF 성분은 중합체의 중량으로서 15 내지 25 중량% 범위 내에 있는 메틸 아크릴레이트를 갖는 에틸렌 메틸 아크릴레이트의 공중합체이다.
세 성분 조성중 최종 성분은 처음의 두 성분 사이에 양립성을 부여하며, 스티렌과 탄화수소 블록형 공중합체 및 보다 양호하게는 스티렌-에틸렌-부텐-스티렌 블록형(SEBS) 공중합체, 스티렌 블록형 공중합체와, 가장 양호하게는 말레 무수화물 기능화된 SEBS 블록형 공중합체 중에서 선택된다. 제3 성분은 조성의 5 내지 30 중량% 범위 내에서 구성되어야만 한다.
세 성분 중합체 합금의 제2 실시예에서, 제1 성분은 소정 온도 범위에 걸쳐 RF 밀봉성과 가요성을 부여한다. 제1 성분은 고온 저항성("온도 저항 중합체")을 부여하며 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리우레탄, 폴리프로필렌 및 폴리메틸펜텐으로구성된 그룹에서 선택된다. 양호하게는, 제1 성분은 조성의 30 내지 60 중량%의 범위 내에서 구성되며 폴리프로필렌이다. 제2 성분은 소정 온도 범위에 걸쳐 RF 밀봉성과 가요성을 부여한다. RF 중합체는 에틸렌 비닐 알코올을 제외하고는 제1 및 제2 그룹과 동일한 것으로부터 선택된다. 제2 성분은 조성의 30 내지 60 중량%의 범위 내에서 구성되어야만 한다. 제3 성분은 처음의 두 성분 사이의 양립성을 보장하고 SEBS 블록형 공중합체로부터 선택되며, 양호하게는 말레 무수화물 기능물이다. 제3 성분은 조성의 5 내지 30 중량%의 범위 내에서 구성되어야만 한다.
RF 반응성이 있는 넷 또는 다섯 성분 중합체 합금과 관련해서, 제1 성분은 열 저항성을 부여한다. 본 성분은 폴리올레핀, 가장 양호하게는 폴리프로필렌, 그리고 특별하게는 프로필렌 알파-올레핀 랜덤(random)형 공중합체(PPE)에서 선택될 수 있다. 양호하게는, PPE는 좁은 분자량 범위를 갖게 된다. 그러나, 그 자체로 PPE들은 너무 강성이어서 가요성 요구 조건을 만족시키지 못한다. 소정의 저 모듈러스 중합체와의 합금에 의해 결합될 때, 양호한 가요성이 얻어질 수 있다. 수용 가능한 PPE의 예는 제품명 솔텍스(Soltex) 4208, 및 엑손 에스코렌(Escorene) PD9272로 판매되는 것들을 포함한다.
이들 저 모듈러스 공중합체는 에틸렌 비닐 아세테이트("EVA"), 에틸렌 코(co)-알파 올레핀, 또는 소위 초저밀도(통상적으로 0.90 ㎏/L보다 적음) 폴리프로필렌("ULDPE")과 같은 에틸렌계 공중합체를 포함할 수 있다. 이들 ULDPE는 상표명 타프머(등록상표, 미쯔이 페트로케미칼사), 제품명 A485, 이그잭트(등록상표, 엑손 케미칼 콤파니), 제품명 4023-4024 및 인사이트(INSITE, 등록상표) 기술 중합체(다우 케미칼사)로 판매되는 상업상 구입 가능한 제품들을 포함한다. 또한, 제품명 PB-8010, PB-8310으로 셸 케미칼 콤파니에서 판매되는 것과 같은 폴리-부텐-1("PB")과, SEBS 블록형 공중합체에 기초한 열가소성 탄성 중합체(셸 케미칼 콤파니)와, 제품명 비스타넥스(Vistanex) L-80, L-100, L-120, L-140(엑손 케미칼 콤파니)으로 판매되는 폴리이소부텐("PIB")과, 에틸렌알킬아크릴레이트와, 제품명 EMAC2707 및 DE-1130(셰브론(Chevron))으로 판매되는 것과 같은 메틸아크릴레이트 공중합체("EMA")와, n-부틸 아크릴레이트("ENBA")(콴텀 케미칼)가 수용 가능한 공중합체로서 확인되었다. 아크릴 및 메타아크릴 산 공중합체와 같은 에틸렌 공중합체 및 그들의 부분 중화염과, 프리마코르(PRIMACOR, 등록상표)(다우 케미칼 콤파니) 및 술린(SURLYN, 등록상표, 이.아이.듀폰 드 네이무어 앤드 콤파니)과 같은 이오노머도 만족스럽다.
양호하게는 제1 성분은 대략 조성의 30 내지 60 중량%, 보다 양호하게는 35 내지 45 중량%, 가장 양호하게는 45 중량% 및 그 범위 내의 조합 또는 하위 조합으로 구성된 알파 올레핀과의 폴리프로필렌 단일형 및 랜덤형 공중합체의 그룹에서 선택된다. 예컨대, 에틸렌 함량이 중합체 중량의 1 내지 6 중량% 범위, 보다 양호하게는 2 내지 4 중량% 범위 내에 있을 때 에틸렌을 구비한 프로필렌의 랜덤형 공중합체가 제1 성분으로서 선호된다.
네 성분 중합체 합금의 제2 성분은 가요성과 저온 연성을 부여하며 제1 성분과 상이한 제2 폴리올레핀으로서 어떠한 프로필렌 반복 유닛도 포함하지 않는다("비프로필렌계 폴리올레핀"). 양호하게는 ULDPE, 폴리부텐, 부텐 에틸렌 공중합체,에틸렌 비닐 아세테이트, 대략 18 내지 50 중량% 사이의 비닐 아세테이트 성분을 구비한 공중합체, 대략 20 내지 40 중량% 사이의 메틸 아크릴레이트 성분을 구비한 에틸렌 메틸 아크릴레이트 공중합체, 20 내지 40 중량% 사이의 n-부틸 아크릴레이트 성분을 구비한 n-부틸 아크릴레이트 공중합체, 대략 15 중량%보다 큰 아크릴산 성분을 구비한 에틸렌 아크릴산 공중합체를 포함하는 에틸렌 공중합체로부터 선택된다. 이들 제품의 예는 타프머(등록상표) A-4085(미쯔이), 에막(EMAC) DS-1130(셰브론), 이그잭트 4023, 4024 및 4028(엑손)로 판매되고 있다. 보다 양호하게는, 제2 성분은 미쯔이 페트로케미칼 콤파니에 의해 타프머(등록상표) A-4085로 판매되는 ULDPE 또는 폴리부텐-1, PB8010 및 PB8310(셸 케미칼 콤파니)이며, 대략적으로 조성의 25 내지 50 중량%, 보다 양호하게는 35 내지 45 중량%, 가장 양호하게는 45 중량% 및 그 범위 내의 조합 또는 하위 조합으로 구성되어야 한다.
네 성분 조성에 RF 유전성 손실을 전하기 위해, 임의의 공지된 고 유전성 손실 성분("RF 수용성 중합체")이 조성에 포함되어야 한다. 이들 중합체는 상술한 제1 및 제2 그룹의 RF중합체의 그룹에서 선택될 수 있다.
다른 RF 반응성 재료는 PVC, 염화 비닐리딘, 불화물, 비스-페놀-A의 공중합체 및 페녹시스(PHENOXYS, 등록상표, 유니온 카바이드)로 공지된 에피클로로하이드린을 포함한다.
양호하게는 RF 수용성 중합체의 폴리아미드가 2 내지 13 범위 내의 탄소수를 갖는 디-아민의 응축 반응의 결과로 인한 지방족 폴리아미드, 2 내지 13 범위 내의 탄소수를 갖는 이산의 응축 반응의 결과로 인한 지방족 폴리아미드, 이합체 지방산의 응축 반응의 결과로 인한 폴리아미드 및 아미드 함유 공중합체(랜덤형, 블록형 및 이식형)로부터 선택된다. 폴리아미드는 이것들이 용액으로 누출되어서 용액을 오염시킬 수 있기 때문에 의료용 용액과 접촉하는 층에서는 거의 발견되지 않는다. 그러나, 본 발명의 출원인에 의해 발견된 바에 따르면, RF 수용성 중합체는 헨켈 코포레이션(Henkel Corporation)에서 제품명 매크로멜트(MACROMELT)와 베르사미드(VERSAMID)로 판매되는 다양한 이합체 지방산 폴리아미드이며, 이것들은 이러한 오염을 일으키지 않는다. 양호하게는 RF 수용성 중합체는 대략 조성의 5 내지 30 중량%, 보다 양호하게는 7 내지 13 중량%, 가장 양호하게는 10 중량% 및 그 범위 내의 조합 또는 하위 조합으로 구성되어야 한다.
조성의 제4 성분은 조성 성분의 극성 및 비극성 성분 사이에 양립성을 부여하며(때로 "양립화 중합체"로 지칭됨), 양호하게는 탄화수소 연화 세그먼트와의 스티렌 블록형 공중합체이다. 보다 양호하게는, 제4 성분은 말레 무수화물, 에폭시 또는 카르복시 기능물에 의해 개질된 SEBS 블록형 공중합체로부터 선택되며, 양호하게는 말레 무수화물 기능기("기능화")를 함유한 SEBS 블록형 공중합체이다. 이런 제품은 제품명 크라톤(KRATON, 등록상표) RP-6509로 셸 케미칼 콤파니에 의해 판매되고 있다. 양립화 중합체는 대략적으로 조성의 5 내지 40 중량%, 보다 양호하게는 7 내지 13 중량%, 가장 양호하게는 10 중량% 및 그 범위 내의 조합 또는 하위 조합으로 구성되어야 한다.
바람직하게는 제품명 크라톤 G-1652와 G-1657로 셸 케미칼 콤파니에 의해 판매되는 것과 같은 비기능화된 SEBS 블록형 공중합체의 제5 성분을 추가할 수 있다.제5 성분은 그 중량이 대략적으로 조성의 5 내지 40 중량%, 보다 양호하게는 7 내지 13 중량% 및 그 범위 내의 조합 또는 하위 조합을 구성해야 한다.
다른 수용성 중합체 합금은 스티렌-에틸렌-부텐-스티렌(SEBS) 블록형 공중합체(40 내지 85 중량%), 에틸렌 비닐 아세테이트(0 내지 40 중량%), 그리고 폴리프로필렌(10 내지 40 중량%)의 융합체이다.
양호하게는, 다층 또는 단층 튜빙(14)은 압출 공정에 의해 제조된다. 비록 압출 공정이 선호되지만 본 발명에 유용한 튜브를 제조하기 위해 다른 제조 방법도 사용될 수 있다.
다층 튜빙(14)은 원하는 경우 추가층을 포함할 수 있었다. 예컨대, 바람직하게는 내층(22)과 외층(20) 사이에 연결층(24)을 가질 수 있다(도2a). 연결층(24)은 말레 무수화물 개질 폴리프로필렌인 제품명 아드머(ADMER, 미쯔이), 프렉사르(콴텀 케미칼 코포레이션) 및 바이넬(듀폰)로 판매되는 것과 같이, 개질 폴리올레핀과, 개질 에틸렌과 프로필렌 공중합체로부터 선택될 수 있다. 연결층(24)은 실질적으로 얇아야만 하며 0.0005 내지 0.007 ㎝(0.0002 내지 0.003 인치)의 두께를 갖는다. 추가층이 사용된다면, 내층(22)의 경도는 외층(20)의 경도보다 커야한다는 것이 중요하다. 비록 덜 임계적이지만, 내층(22)의 용융 연화 온도 범위 T2는 외층(20)의 용융 연화 온도 범위 T1보다 높아야 하는 것도 중요하다. 그렇지만 용접 방법이 내층을 T2 온도까지 가열하지 않고도 외층을 T1 온도까지 가열하는 한 T1이 T2 이상인 곳에서 밀봉을 형성할 수도 있다.
비록 원형 튜빙(14)이 도2에 도시되어 있지만, 타원형 또는 다각형을 포함하는 다른 단면 형상을 갖는 다른 튜빙이 사용될 수도 있었다.
용기(12)의 편평 부재(16) 사이에 다층 튜빙(14)과 같은 둥근 부재(rounded member)를 밀봉하기 위해, 튜빙(14)은 튜빙(14)의 내층(22)을 원형에서 사실상 벗어나게 하지 않고도 다이를 거쳐 밀봉 에너지를 가하는 다이를 사용해서 압축된다. 비록 내층(22)은 사실상 원형에서 벗어나도록 변형되지 않지만, 튜빙(14)의 외층(20)은 압축된다. 밀봉 공정은 탄성 중합성 버퍼 또는 형상 용접 다이를 갖는 편평 다이를 사용해서 수행될 수 있다. 다이는 통상적으로 산업계에서 사용되는 것들이다.
도3은 가열 밀봉 공정에서 사용된 한 쌍의 종래의 편평 교합 용접 다이(32, 34)를 도시한다. 각각의 다이(32, 34)는 튜빙의 탄성 모듈러스보다 작은 탄성 모듈러스를 갖는 압축성 격막(36, 38)을 각각 갖는다. 튜빙(14)의 단부(14a)는 계면 영역(26)을 한정하기 위해 편평 부재쌍(16)의 주연 모서리(18) 사이에 위치된다. 화살표에 의해 지시된 바와 같은 계면 영역(26)은 편평 부재(16)가 튜빙(14)에 접합된 영역을 포함한다. 각각의 편평 부재(16)의 부분(28)은 계면 영역(26)으로부터 외향 연장된다. 물론 본 발명의 정신으로부터 벗어남이 없이 단일 다이를 통해 밀봉 에너지를 인가하는 것도 가능하다.
도3에 추가로 도시된 바와 같이, 계면 영역(26)은 그 후 편평 용접 다이(32, 34)쌍 사이에 위치된다. 도4에 도시된 바와 같이, 용접 다이는 튜빙(14)의 단부(14a)에 대해 편평 부재(16)를 압축하도록 밀폐되기 시작한다. 가요성 부재(36, 38)는 편평 부재(16)와 튜빙(14)의 둘레에서 만곡된다. 도5는 계면영역(26)에 압력을 가하도록 완전히 밀폐된 용접 다이(32, 34)를 도시한다. 용접 다이(32, 34)는 내층을 온도 T2까지 가열하지 않고 외층을 온도 T1까지 상승시키는 범위 내에서 열과 같은 밀봉 에너지를 가한다. 도5에 도시된 바와 같이, 용접 다이(32, 34)는 튜빙(14) 둘레의 편평 부재(16)를 완전하게 밀폐해서 압축한다. 튜빙(14)의 외층(20)은 압축된다. 내층(22)의 경도로 해서, 용접 다이(32, 34)가 완전 밀폐되더라도, 내층(22)은 사실상 원형에서 벗어나도록 변형되지 않는다(도5).
밀봉 에너지가 계면 영역(26)에 가해지면, 튜브(14)의 외층(20)은 용융되고 외층(20)의 외부는 튜빙(14)의 단부 부재(40)쪽으로 유동해서 계면 영역(26)에 형성된 용접부에 추가적인 재료 또는 필렛 재료를 공급한다. 이것은 둥근 부재(40)와 주연 모서리(18) 사이의 용접부를 개선하며 추가로 채널 누출 개연성을 저하시킨다.
특히, 튜빙(14)의 외층(20)과 편평 부재(16)의 주연 모서리(18)는 계면 영역(26)에서 함께 연화되고 용융된다. 따라서, 편평 부재(16)는 튜빙(14)의 단부(14a)의 전체 주연부 둘레에 용접된다. 압축력은 계면 영역(26) 너머로 선형 연장되고 서로 용접된 다이(32, 34)가 편평 부재의 부분(28)과 접촉할 때까지 계속해서 가해진다(도5).
밀봉 공정이 완료된 후, 용접 다이(32, 34)가 개방됨으로써, 계면 영역(26)에 대한 압력을 해제한다. 밀봉 에너지는 내층(22)이 온도 T2에 도달하지 않도록 가해지므로, 내층(22)은 용융되지 않는다. 그럼에도 불구하고, 내층(22)은 용접 공정 동안 편평화된 위치까지 함몰되지 않기 때문에, 내층(22)을 그 자체까지 용접할 기회가 없게 된다. 압력이 해제된 후, 튜브(14)는 용기에 저장된 내용물에 경로를 제공하기 위해 사실상 원형 형상으로 복귀한다.
튜브(14)의 외층(20)의 부분을 밀봉하고 용융할 때의 편평 부재(16) 사이의 튜빙(14)을 압축함으로써 개선된 용접부가 마련된다.
본 공정의 다른 장점에 있어서, 밀봉 에너지가 계면 영역(26)에 계속해서 가해지고 압력이 압축된 튜빙(14)에 가해지면, 튜빙(14)의 외층(20)은 계속 용융해서, 외층(20)의 일부가 유동해서 계면 영역(26)의 용접부에 필렛 재료를 제공할 수 있도록 한다. 재료는 외층(20)과 편평 부재(16) 사이에 존재하는 어떠한 공동 또는 간극도 충전하도록 유동할 수 있기 때문에 이것은 추가적으로 외층(20)과 편평 부재(16) 사이의 밀봉부를 개선한다.
튜브(14)를 함몰시키기에 앞서 또는 사용되고 있는 용접 기술에 따른 후 다이에 밀봉 에너지를 가할 수도 있음을 이해하여야 한다.
다층 튜빙을 밀봉하기 위해 상술한 것과 동일한 다이 및 공정이 도2b에 도시된 단층 튜빙을 밀봉하는 데 사용될 수도 있다. 단층 튜빙에 있어서, 다이는 내부(92)가 비교적 고상으로 잔류하는 상태에서 튜빙의 밀봉부(90)(도7)를 용융 연화하기 위해 열을 공급한다. 용융 연화된 밀봉부(90)는 튜빙의 비교적 비연화된 내부(92)를 따라 유동해서 용접 영역에 필렛 재료를 제공한다.
본 발명의 양호한 형태에 있어, J자 형상 유체 공급 라인(100)(도7)이 밀봉 공정에 사용된다(도8). 유체 공급 라인(100)은 맨드릴로서의 기능을 하지만, 계면 영역(26)의 튜빙 측벽과 직접 접촉하도록 공급 라인(100)의 외면(102)을 필요로 하지 않는다. 이하 맨드릴(100)로 지칭되는 유체 공급 라인(100)은 하강 레그(104)와 수평 레그(106)와 상승 레그(108)와 유체 입구 포트(110)와 유체 출구 포트(112)와 입구 및 출구 포트를 연결하는 유체 경로(114)를 갖는다. 유체 입구 포트(112)에 최근접한 외면은 튜빙의 유체 경로(25) 내에 끼워지도록 저감된 직경으로 테이퍼된 부분(118)을 갖는다. 양호한 형태에서, 맨드릴(100)은 튜빙의 일부가 튜빙 측벽을 밀봉 다이(32, 34)와의 접촉부로 팽창시키는 축방향 압력을 제공하기 위해 (111)에서 부분적으로 또는 완전히 접혀지는 동안 압력 하의 공기를 유체 입구 포트(110)로 전달한다. 공기는 대략 20 내지 40 psi, 보다 양호하게는 25 내지 35 psi 그리고 가장 양호하게는 27 내지 31 psi 또는 그 범위 내의 임의의 범위 또는 하위 조합 내에 있는 범위 내에서 압력을 받으며 공급되어야 한다.
또한 바람직하게는 튜빙 측벽으로 공급되는 압력을 제어하기 위해 제1 경로(114)로부터 이격된 맨드릴(100) 내의 제2 유체 경로(120)를 포함할 수 있다. 제2 유체 경로(120)는 수평 또는 수직 이격된 관계로 장착되거나 동축상에서 장착될 수 있다. 바람직하게는, 도9에 도시된 바와 같이, 맨드릴의 하강 레그(108)의 치수를 맨드릴의 일 측면 또는 양 측면 상의 공기 탈출 경로(122)를 한정하는 튜빙 내에 끼워질 수 있도록 한다. 공기 탈출 경로(122)는 튜빙에 가해지는 압력의 조절을 돕는다. 공기 탈출 경로(122)는 맨드릴 외면에 통기공(123)을 위치시킴으로써 도10에 도시된 바와 같이 마련될 수도 있다.
도8에 도시된 바와 같이, 튜빙을 밀봉할 때 맨드릴(100)을 사용하는 방법은 계면 영역(26)을 한정하기 위해 한 쌍의 편평 부재(16)의 주연 모서리 사이에 튜빙의 단부를 위치시키는 단계와, 맨드릴의 유체 토출 포트를 둥근 부재의 입구 포트로 삽입해서 유체 경로에 삽입하는 단계와, 튜빙을 팽창시키기 위해 튜빙의 측벽의 내면에 방사상의 힘을 공급하도록 압력을 받는 유체를 맨드릴(100)을 통해 튜빙의 유체 경로에 공급하는 단계와, 편평 부재와 계면 영역의 튜빙 사이에 용접부를 형성하는 둥근 부재의 부분을 연화시키기에 충분한 온도까지 튜빙을 가열하기 위해 용접 다이와의 계면 영역(26)으로 밀봉 에너지를 가하는 단계를 포함한다.
바람직하게는 도8에 도시된 바와 같이, 계면 영역(26)에 대한 왕복 운동을 위해 장착된 고온 용접 다이(130) 및 저온 용접 다이(132)를 제공할 수 있다. 고온 용접 다이(130)는 용접부를 형성하도록 우선 적용되며 저온 용접 다이(132)가 계면 영역(26)을 냉각시키기 위해 왕복될 수 있다.
비제한적인 예로서, 유체 용기를 형성하기 위해 편평 부재 사이에 밀봉된 분배 튜브와 포트에 대한 본 발명의 예에 대해 설명하기로 한다. 이들 용기의 각각의 재료는 이하의 표에 도시된다.
예1- 0.952 ㎝(0.375 인치)의 내경과 1.112 ㎝(0.438 인치)의 외경과 0.078 ㎝(0.031 인치)의 벽 두께와 내경에 대한 벽의 비가 0.07인 ULDPE(다우 PL8180)로 된 단층 튜빙이 압출되었다. 단층 튜빙은 32 몰 퍼센트의 에틸렌 함량을 갖는 에틸렌 비닐 알코올 공중합체의 코어층(80)과 나일론 12로 된 외층과 ULDPE로 된 내층을 갖는 다층 박판 재료의 측벽 사이에 부착되었다. BYNEL의 연결층은 코어층과 외층 사이 및 코어층과 내층 사이에 개재되었다. 단층 튜빙은 박판 재료 사이에 삽입되어서 형상 다이가 튜빙 둘레에서 밀폐되는 동안 30 psi의 가압 공기가 공급된다. 가압 공기는 튜빙과 박판 재료 사이에 용접부를 형성하기 위해 용접 다이와 접촉하도록 튜빙을 팽창시켰다. 박판 재료는 네 측면 상에 밀봉되어 액밀 주머니를 형성한다. 주머니는 물로 충전되었으며 어떠한 채널 누출도 관찰되지 않았다.
예2- PVC(PL 1847)로 된 내층 상에 ULDPE(다우 PL8180)로 된 외층을 공동 압출함으로써 다층화된 튜빙이 제조되었다. 다층 튜빙은 예1에 설명된 박판 재료에 용접되어서 예1에 설명된 바와 같은 채널 누출에 대해 시험되었다. 어떠한 채널 누출도 관찰되지 않았다.
예3- 0.477 ㎝(0.188 인치)의 내경과 0.952 ㎝(0.375 인치)의 외경과 0.238 ㎝(0.094 인치)의 벽 두께와 내경에 대한 벽의 비가 0.25인 ULDPE(다우 PL 1880)로 된 단층 튜빙이 압출되었다. 단층 튜빙은 32 몰 퍼센트의 에틸렌 함량을 갖는 에틸렌 비닐 알코올 공중합체의 코어층(80)과 나일론 12로 된 외층과 ULDPE로 된 내층을 갖는 다층 박판 재료의 측벽 사이에 부착되었다. BYNEL의 연결층은 코어층과 외층 사이 및 코어층과 내층 사이에 개재되었다. 단층 튜빙은 형상 다이가 튜빙 둘레에서 밀폐되는 동안 박판 재료 사이에 삽입된다. 박판 재료는 네 측면 상에서 밀봉되어 액밀 주머니를 형성한다. 주머니는 물로 충전되었으며 어떠한 채널 누출도 관찰되지 않았다.
본 명세서에서는 특별한 실시예들에 대해 설명하고 도시하였지만, 본 발명의 정신을 벗어남이 없이 다양한 개조가 가능하며, 보호 범위가 첨부된 청구항의 범위에 의해서만 제한된다.

Claims (48)

  1. 편평 부재들의 사이에서 둥근 부재를 연결하기 위한 방법에 있어서,
    제1 및 제2 단부와, 유체 경로 및 내면을 한정하는 측벽를 갖는 둥근 부재로서, 둥근 부재의 제1 단부에서 유체 경로로의 입구 포트와, 반경부를 추가로 갖는 둥근 부재를 제공하는 단계와,
    한 쌍의 편평 부재를 제공하는 단계와,
    편평 부재를 대향된 관계로 위치시키는 단계와,
    계면 영역을 한정하기 위해 한 쌍의 편평 부재의 주연 모서리 사이에 둥근 부재의 단부를 위치시키는 단계와,
    유체 토출 포트를 갖는 유체 공급 튜브를 제공하는 단계와,
    유체 공급 라인의 유체 토출 포트를 둥근 부재의 입구 포트에 넣어서 유체 경로로 삽입하는 단계와,
    반경부를 따라 배향된 둥근 부재의 측벽의 내면에 힘을 공급하기 위해 유체 공급 라인을 통해 둥근 부재의 유체 경로에 압력 하의 유체를 공급하는 단계와,
    용접 다이를 제공하는 단계와,
    계면 영역의 둥근 부재와 편평 부재 사이에 용접부를 형성하는 둥근 부재의 부분을 연화시키기에 충분한 온도까지 둥근 부재를 가열하기 위해 계면 영역에 밀봉 에너지를 가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 둥근 부재는 중합성 재료로 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 편평 부재는 다층 구조물을 구비한 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 편평 부재는, 약 24 내지 45 몰 퍼센트의 에틸렌 함량을 갖는 에틸렌 비닐 알코올 공중합체의 코어층과,
    코어층의 제1 측면 상에 위치된 폴리올레핀의 용액 접촉층과,
    용액 접촉층에 대향된 코어층의 제2 측면 상에 위치되고 폴리아미드, 폴리에스테르 및 폴리올레핀으로 구성된 그룹에서 선택된 외층을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 편평 부재는 두 개의 연결층을 추가로 포함하며, 각각의 연결층은 코어층의 대향 측면 상에 부착되고 용액 접촉층 및 코어층 사이 그리고 외층 및 코어층 사이에 위치된 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제4항에 있어서, 폴리아미드가 2 내지 13 범위의 탄소수를 갖는 이-아민의 응축 반응으로 인한 지방족 폴리아미드와 2 내지 13 범위의 탄소수를 갖는 이-산의 응축 반응으로 인한 지방족 폴리아미드와 이합체 지방산의 응축 반응으로 인한 폴리아미드와 아미드 함유 공중합체에서 선택된 것을 특징으로 하는 구조물.
  7. 제6항에 있어서, 폴리아미드는 4 내지 12 탄소를 갖는 락탐의 링-개방 반응에서 제조된 폴리아미드의 그룹에서 선택된 것을 특징으로 하는 구조물.
  8. 제7항에 있어서, 폴리아미드가 나일론 12인 것을 특징으로 하는 구조물.
  9. 제4항에 있어서, 용액 접촉층의 폴리올레핀이 2 내지 약 20 탄소 원자를 함유한 알파-올레핀의 공중합체 및 단일 중합체로 구성된 그룹에서 선택된 것을 특징으로 하는 구조물.
  10. 제9항에 있어서, 용액 접촉층의 폴리올레핀은 2 내지 약 10의 탄소를 갖는 알파-올레핀의 공중합체 또는 단일 중합체인 것을 특징으로 하는 구조물.
  11. 제10항에 있어서, 폴리올레핀은 에틸렌 공중합체 및 부텐-1 공중합체로 구성된 그룹에서 선택된 것을 특징으로 하는 구조물.
  12. 제11항에 있어서, 용액 접촉층의 에틸렌 공중합체는 에틸렌-부텐-1 공중합체인 것을 특징으로 하는 구조물.
  13. 제12항에 있어서, 용액 접촉층의 에틸렌 공중합체는 메탈로신 촉매를 사용해서 제조되는 것을 특징으로 하는 구조물.
  14. 제5항에 있어서, 연결층은 카르복시산 무수화물 또는 카르복시산으로 이식된 폴리에틸렌 공중합체와 융합된 공중합체 또는 폴리올레핀 공중합체인 것을 특징으로 하는 구조물.
  15. 제14항에 있어서, 카르복시산 무수화물은 불포화 융해-링 카르복시산 무수화물인 것을 특징으로 하는 구조물.
  16. 제15항에 있어서, 카르복시산 무수화물은 말레 무수화물인 것을 특징으로 하는 구조물.
  17. 제2항에 있어서, 둥근 부재는 단층 중합성 구조물인 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제17항에 있어서, 단층 중합성 구조물은 폴리올레핀인 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제18항에 있어서, 폴리올레핀은 알파-올레핀 공중합체의 단일 중합체 및 공중합체를 포함하는 그룹에서 선택된 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제19항에 있어서, 폴리올레핀은 에틸렌 및 알파 올레핀 공중합체의 그룹에서 선택된 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제20항에 있어서, 에틸렌 및 알파-올레핀 공중합체는 단일 사이트 촉매를 사용해서 제조된 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제20항에 있어서, 에틸렌 및 알파-올레핀 공중합체는 바나듐 촉매를 사용해서 제조된 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제2항에 있어서, 둥근 부재는 0 내지 0.08 범위의 에이에스티엠(ASTM) 제D4065-95에 따라 측정된 탄 델타를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제17항에 있어서, 단층 구조물은 내경에 대한 벽 두께의 비가 0.20 보다 큰 벽 두께와 내경을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제2항에 있어서, 둥근 부재는 다층 중합성 구조물인 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제25항에 있어서, 다층 중합성 구조물은 외층 및 내층을 가지며, 외층은 폴리올레핀을 포함하는 그룹에서 선택되고, 내층은 폴리올레핀, 폴리올레핀 공중합체, 폴리올레핀 합금, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리염화비닐 및 폴리에스테르-폴리에테르 블록형 공중합체를 포함하는 그룹에서 선택된 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 제26항에 있어서, 외층은 에틸렌-알파 올레핀 공중합체이고 내층은 폴리염화비닐인 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 둥근 부재의 내경을 한정하는 제1 유체 경로를 갖는 둥근 부재를 편평 부재 사이에 밀봉하는 방법에 있어서,
    계면 영역을 한정하기 위해 편평 부재 사이에 둥근 부재를 위치시키는 단계와,
    제1 유체 경로에 압력 하의 유체를 제공하는 단계와,
    둥근 부재와 편평 부재 사이에 용접부를 형성하기 위해 계면 영역을 가열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 제28항에 있어서, 압력 하의 유체를 제공하는 단계는 압력 하의 공기를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법
  30. 제28항에 있어서, 압력 하의 유체를 제공하는 단계는 압력 하의 액체를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법
  31. 제30항에 있어서, 액체는 물인 것을 특징으로 하는 방법.
  32. 제31항에 있어서, 압력 하의 유체를 제공하는 단계에 앞서 물을 튜빙의 융점 아래 그러나 유리 전이 온도 이상으로 가열하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  33. 제28항에 있어서, 압력 하의 유체를 제공하는 단계는,
    둥근 부재의 내경에 끼울 수 있는 치수로 된 외면과 제2 유체 경로와 출구 포트를 갖는 유체 공급 라인을 제공하는 단계와,
    가압된 유체를 공급 라인의 제2 유체 경로를 통해서 제1 유체 경로로 공급하는 단계와,
    둥근 부재에 방사상의 힘을 제공하기 위해 가압된 유체가 제1 유체 공급 라인을 통해 유동하는 것을 억제하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  34. 제33항에 있어서, 가압된 유체가 제1 유체 공급 라인을 통해 유동하는 것을 억제하는 단계는 제1 유체 경로를 거쳐 유동하는 것을 억제하기 위해 둥근 부재를 접는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  35. 제28항에 있어서, 계면 영역을 가열하는 단계는,
    다이를 제공하는 단계와,
    용접부를 형성하기 위해 편평 부재와 튜빙의 외부를 용융 연화시키기에 충분하도록 다이와의 계면 영역에 열을 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  36. 제35항에 있어서, 다이와의 계면 영역에 열을 발생하는 단계는,
    다이를 가열하는 단계와,
    다이로부터 계면 영역으로 열을 전도하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  37. 제35항에 있어서, 다이와의 계면 영역에 열을 발생하는 단계는,
    다이에 라디오 주파수 에너지를 발생시키는 단계와,
    계면 영역에 열을 유도하기 위해 계면 영역에 라디오 주파수 에너지를 향하게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  38. 제28항에 있어서, 둥근 부재는 0 내지 0.08 범위의 에이에스티엠 제D4065-95에 따라 측정된 탄 델타를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  39. 편평 부재 사이에 단층 튜빙을 밀봉하는 방법에 있어서,
    계면 영역을 한정하기 위해 편평 부재 사이에 내경에 대한 벽 두께의 비가 0.20 보다 큰 벽 구께와 내경을 갖는 단층 튜빙을 위치시키는 단계와,
    한 쌍의 편평 부재를 제공하는 단계와,
    편평 부재를 대향된 관계로 위치시키는 단계와,
    계면 영역을 한정하기 위해 한 쌍의 편평 부재의 주연 모서리 사이에 둥근 부재의 단부를 위치시키는 단계와,
    용접 다이를 제공하는 단계와,
    계면 영역의 둥근 부재와 편평 부재 사이에 용접부를 형성하는 둥근 부재의 부분을 연화시키기에 충분한 온도까지 둥근 부재를 가열하기 위해 계면 영역에 밀봉 에너지를 가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  40. 제39항에 있어서, 단층 중합성 구조물은 폴리올레핀인 것을 특징으로 하는 방법.
  41. 제40항에 있어서, 폴리올레핀은 알파-올레핀 공중합체의 단일 중합체 및 공중합체를 포함하는 그룹에서 선택된 것을 특징으로 하는 방법.
  42. 제41항에 있어서, 폴리올레핀은 에틸렌 및 알파 올레핀 공중합체의 그룹에서 선택된 것을 특징으로 하는 방법.
  43. 제42항에 있어서, 에틸렌 및 알파-올레핀 공중합체는 단일 사이트 촉매를 사용해서 제조된 것을 특징으로 하는 방법.
  44. 제42항에 있어서, 에틸렌 및 알파-올레핀 공중합체는 바나듐 촉매를 사용해서 제조된 것을 특징으로 하는 방법.
  45. 제39항에 있어서, 둥근 부재는 0 내지 0.08 범위의 에이에스티엠 제D4065-95에 따라 측정된 탄 델타를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  46. 편평 부재 사이에 다층 튜빙을 밀봉하는 방법에 있어서,
    계면 영역을 한정하기 위해 편평 부재 사이에 T1의 용융 연화 온도를 갖는 외층과 T2의 용융 연화 온도를 갖는 내층을 갖는 다층 튜빙을 위치시키는 단계와,
    한 쌍의 편평 부재를 제공하는 단계와,
    편평 부재를 대향된 관계로 위치시키는 단계와,
    계면 영역을 한정하기 위해 한 쌍의 편평 부재의 주연 모서리 사이에 둥근 부재의 단부를 위치시키는 단계와,
    용접 다이를 제공하는 단계와,
    내층을 T2보다 낮은 온도에서 유지하면서 외층을 T1 온도까지 가열하여 편평 부재와 둥근 부재 사이에 용접부를 형성하도록 계면 영역에 밀봉 에너지를 가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  47. 제46항에 있어서, 외층은 폴리올레핀을 포함하는 그룹에서 선택되며, 내층은 폴리올레핀, 폴리올레핀 공중합체, 폴리올레핀 합금, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리염화비닐 및 폴리에스테르-폴리에테르 블록형 공중합체를 포함하는 그룹에서 선택된 것을 특징으로 하는 방법.
  48. 제47항에 있어서, 외층은 에틸렌-알파 올레핀 공중합체이고, 내층은 폴리염화비닐인 것을 특징으로 하는 방법.
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