專利名稱：連接塑料薄片材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種連接薄塑料薄膜或薄片材料的方法，以便形成密封的壓力容器，尤其是用于醫(yī)藥業(yè)的容器，例如血袋或尿袋。
背景技術(shù)：
用于構(gòu)成密封壓力容器的普通方法是利用射頻(RF)焊接將塑料薄片材料粘接在一起以形成容器。在該方法中，高頻電流通過作為絕緣體保持在一對射頻電極之間的塑料材料。由該處理產(chǎn)生的熱足以使要粘接的材料熔化，并使鄰接的塑料薄片之間進行熔合。利用機械壓機向熔合區(qū)域施壓，以便完成焊接。
采用射頻焊接的問題是粘接質(zhì)量不可靠，尤其是在焊點周圍的熱影響區(qū)域中的材料強度不可靠。
在很多醫(yī)藥用途中，這并不是很有效，因為在預(yù)定的使用壽命中，所形成的容器只能用一次。
不過，在其它情況下，在連續(xù)使用較長時間時，所形成的容器的完整性很重要。
對于廣泛用于醫(yī)療領(lǐng)域以增強人體中的血液循環(huán)的A-V ImpulseSystemTM裝置的可膨脹囊(bladder)，這尤其重要。
當該裝置抵靠人的肢體例如足底弓時，通過以預(yù)定循環(huán)頻率將增壓空氣配送給囊而操作該裝置。病人的治療可以以該循環(huán)率持續(xù)多天，在此期間，重要的是形成囊或包圍區(qū)域的塑料表層之間的焊接必須不能失效。
實驗顯示，由于由射頻焊接產(chǎn)生的焊點的附近區(qū)域的疲勞應(yīng)力，通常使用的囊材料有較寬的失效工作壽命分布很寬。
因此，可以考慮通過簡單增加囊材料的厚度來適當克服該問題，這在實踐中產(chǎn)生很多缺點。例如，材料的厚度增加將使它的硬度增大，因此，在該囊和它所用于的人體部分之間的柔順性降低，另外，該囊更難膨脹，從而導(dǎo)致脈沖能量損失。而且，通過以該方式增加囊的工作壽命將鼓勵在病人之間的重新使用，這可能導(dǎo)致污染物的交叉感染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種利用塑料注射模制方法而以可更精確控制和可重復(fù)的方式連接塑料薄片材料的方法，該方法在低于要連接的材料的熔點的情況下工作，因此避免了由于由現(xiàn)有技術(shù)的射頻焊接方法在連接區(qū)域中引起的材料退化而產(chǎn)生的早期失效。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種連接兩個塑料薄片材料的方法，該方法包括將薄片的外周邊緣部分以交疊關(guān)系保持在一起；以及環(huán)繞該薄片的外周邊緣模制彈性體材料小珠，以便粘接該薄片材料以形成密封接頭。
優(yōu)選是，該小珠通過在模腔中注射模制而形成，其中進行注射模制的溫度低于薄片的塑料材料的熔點。這樣，可以避免基體塑料材料象射頻焊接那樣產(chǎn)生基體塑料材料退化。
根據(jù)本發(fā)明的還一方面，提供了一種壓力容器，它包括沿密封接頭連接在一起的第一和第二外部塑料表層，該密封接頭由模制在表層的外周邊緣上的彈性體材料小珠形成，并形成密封接頭線。
下面將參考附圖接收本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點。
附圖描述在附圖中

圖1(a)、(b)和(c)分別表示了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)用于在塑料薄片材料之間形成焊接接頭，以便形成可膨脹囊的射頻焊接方法的平面圖、側(cè)視圖以及沿圖1(a)中的線A-A的詳細剖視圖；圖2(a)、(b)和(c)分別表示了根據(jù)本發(fā)明用于將兩個塑料薄片材料連接在一起以形成可膨脹囊的方法的平面圖、沿圖2(a)的線A-A的剖視圖以及側(cè)視圖；圖3(a)和3(b)表示了圖2所示的本發(fā)明實施例的屬性；圖4表示了根據(jù)本發(fā)明形成覆蓋模制封閉小珠的焊接方法的變化形式；圖5(a)和(b)分別表示了現(xiàn)有技術(shù)的射頻焊接接頭以及根據(jù)本發(fā)明形成的接頭，表示了本發(fā)明優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點；以及圖6表示了利用本發(fā)明的方法構(gòu)成可膨脹囊或其它壓力容器的相應(yīng)制造方法。
實施發(fā)明的最佳方式參考圖1，圖中表示了利用射頻焊接形成A-V Impulse SystemTM的可膨脹囊的普通方法。
圖1中所示的囊包括兩個卵形柔性塑料薄片1和2，這兩個塑料薄片沿它們的交疊外邊緣部分通過射頻焊接而焊接在一起。該囊有用于增壓空氣的進口管3，該進口管3與形成于表層2上的模制進口凸臺4相連。
在本實例中采用的囊表層的厚度為0.25mm。囊1和2的邊緣部分保持交疊關(guān)系，如圖所示，射頻焊接通過將電極6、6’靠攏而用于離表層1和2的外周邊緣一定距離處的區(qū)域5中，以便在7處形成減小厚度的橫截面，通常為初始厚度的50％-70％。
焊接的結(jié)果是在兩個材料的8處，直接靠近焊接區(qū)域的材料收縮成頸狀，并在表層1和2之間形成熔融聚合物的擠出小珠，如圖所示。
用于形成可膨脹囊的本發(fā)明新方法與射頻焊接方法完全不同，如圖2至6所示。
在圖2中，可膨脹囊也成卵形，并由兩個柔性塑料薄片或表層10和11構(gòu)成。在該方法中，與射頻焊接方法相比，表層10和11只是在它們的外周邊緣通過彈性體材料的包覆模制小珠12進行連接，優(yōu)選是，該彈性體材料選擇為在可接受的較低處理溫度下粘接到表層材料10、11上，該較低處理溫度不會由于早期疲勞和故障而導(dǎo)致囊材料變形、損壞或其它性能退化。
用于囊表層10和11以及封閉小珠12的合適材料組合是基于聚丙烯的材料。因此，囊的表層10和11可以是聚烯烴膜，而用于形成粘接的包覆模制小珠12是選擇為對聚烯烴有最佳化學(xué)親和力的熱塑性彈性體。
為了增加膜的強度，以便使病人舒適，可膨脹囊的外表面可以層壓到無紡材料，例如多孔聚酯。
如前所述，將塑料材料粘接在一起的新方法有很多優(yōu)于普通射頻焊接的優(yōu)點。
如圖2所示，在接頭區(qū)域上和超過接頭區(qū)域的部分，囊的表層10和11的厚度保持基本恒定，并且產(chǎn)品和產(chǎn)品之間也保持恒定。因此，與射頻焊接方法形成的接頭相比，不會導(dǎo)致強度減小或疲勞壽命減小，而該射頻焊接方法如圖1所示，必然導(dǎo)致表層材料在處于熔融狀態(tài)和壓力下時變形，從而導(dǎo)致橫截面厚度減小。
而且，在接頭的橫截面中沒有突然的臺階變化，該臺階變化可能易于產(chǎn)生異常應(yīng)力。
圖2中所示的接頭在低于囊表層10和11的材料的熔點的溫度下生成，這樣，對基體材料的固有特性基本無影響。相反，射頻焊接中，材料升高到熔點溫度或更高，表層材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)例如可能通過除去包含在聚合物中的增塑油而改變，從而導(dǎo)致變脆和早期疲勞，如前所述。
圖2中所示的接頭的優(yōu)點是，由于包覆模制小珠12的型面的認真設(shè)計，表層10和11在負載作用下的應(yīng)力通過錐形的應(yīng)變釋放部分逐漸傳入小珠12，而沒有突然的剖面變化。
下面進一步介紹本發(fā)明的方法的優(yōu)點，包覆模制小珠12設(shè)計成在膨脹過程中能使囊最大膨脹，并使囊表層10和11最大分離。因此，包覆模制小珠12可以形成于接頭處，從而使囊在膨脹時的負載作為撕開力施加到小珠12上，以便通過鉸接作用而在小珠12自身內(nèi)撕開，如圖3(a)和3(b)所示，該圖3(a)和3(b)分別表示了當囊膨脹時(見圖3b)小珠12怎樣適應(yīng)該拉伸。
因此，當用于形成包覆模制小珠12的材料具有相當彈性時，由于快速膨脹而引起的應(yīng)力和沖擊的一部分通過接頭自身的有限伸展而吸收。
包覆模制小珠12的橫截面適于使固有強度和粘接強度最大，同時不足以影響病人可接受的柔順性，例如當與腳配合時。通過將小珠12的橫截面改變成使內(nèi)部的封閉單元泡沫塑料結(jié)構(gòu)13裝于同樣密度的表層表面14內(nèi)部，從而更有利于提高對病人的柔順性，如圖4所示。
圖2中所示的接頭提供了較長的泄漏通路，如圖5所示，從而防止裝于該囊內(nèi)的流體泄漏到大氣或周圍環(huán)境中。
而在普通的射頻焊接中，泄漏通路可以直接通過靠近焊點處的較薄基體材料厚度部分14、15，如圖5(a)所示，而在本發(fā)明的包覆模制設(shè)計中，泄漏通路如圖5(b)所示，通過兩個嚙合表面16、17和一個基本相同的基體材料厚度。
本發(fā)明的包覆模制接頭的一個優(yōu)點是，由于疲勞失效引起的泄漏可能性非常小，同時與粘聚結(jié)合相反，不會產(chǎn)生由于粘合結(jié)合在使用時層離而引起泄漏，因為由于小珠的設(shè)計而不會產(chǎn)生這樣的故障。
本發(fā)明的包覆模制的還一優(yōu)點是接頭的外周邊緣密封，這樣，模切分開邊緣的煩惱或不便都可以避免，當有分開邊緣時，灰塵和污染物可以停留在分離層之間。
在圖6中表示了根據(jù)本發(fā)明采用包覆模制小珠方法制造可膨脹囊或其它壓力容器的典型制造方法。
要形成的容器的表層壁18、19裝入塑料注射模制工具20中，該工具20有模腔21，適于形成包覆模制小珠。
模制工具20的尺寸設(shè)置成能夠在點22處施加足夠壓力，以防止高壓熔融熱塑性彈性體流出該工具20，因此，當工具20在所示位置夾住關(guān)閉，并流入表層18、19上和之間。
可縮回芯銷23、24以合適間距布置在模腔21內(nèi)，以便在包覆模制處理的第一階段保持表層18和19的未支承端部。
當工具20關(guān)閉和可縮回芯銷23、24向內(nèi)布置在充分向前的位置時，熔融彈性體通過澆口25注入。在注射循環(huán)的預(yù)定階段，當彈性體開始凝固時，可縮回芯銷23、24退出，并繼續(xù)注射處理，直到最終充滿由銷23、24留下的空腔26。
盡管參考A-V Implus SystemTM的可膨脹囊的形成介紹了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當知道，本發(fā)明可以廣泛用于其它壓力容器的結(jié)構(gòu)，并不需要是醫(yī)藥領(lǐng)域，實際上可以是需要使塑料薄片層離彼此粘附以形成密封接頭的任意情況。
權(quán)利要求
1.一種連接兩個塑料薄片材料的方法，包括將薄片的外周邊緣部分以交疊關(guān)系保持在一起；以及環(huán)繞該薄片的外周邊緣模制彈性體材料小珠，以便粘接該薄片材料以形成密封接頭。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該小珠通過在模腔中注射模制而形成，其中進行注射模制的溫度低于薄片的塑料材料的熔點。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中薄片的外周邊緣通過可縮回的銷在模腔中保持在一起。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中在形成小珠后將可縮回銷退出，并繼續(xù)注射模制處理，直到以熔融彈性體材料充滿以前由該可縮回銷占據(jù)的空間。
5.根據(jù)前述任意一個權(quán)利要求所述的方法，其中該塑料材料是聚烯烴膜材料，而注射材料選擇為與該聚烯烴膜有最佳化學(xué)親和力的熱塑性彈性體。
6.一種壓力容器，包括沿一密封接頭連接在一起的第一和第二外部塑料表層，該密封接頭由模制在表層的外周邊緣上的彈性體材料小珠形成，并形成密封接頭線。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的壓力容器，還包括進口導(dǎo)管，該進口導(dǎo)管模制在第一或第二表層上，以便使增壓空氣能夠進入容器內(nèi)部，從而使該容器膨脹。
全文摘要
一種連接薄塑料薄膜或薄片材料的方法，用于形成密封的壓力容器，尤其是用于醫(yī)藥業(yè)的容器，例如血袋或尿袋。實踐顯示，由于在靠近由射頻焊接連接薄片材料的焊點附近的區(qū)域的疲勞應(yīng)力，普通使用的囊材料的失效工作壽命的分布很寬，該射頻焊接是普通的現(xiàn)有方法。在本發(fā)明中，使用塑料注射模制方法是可更精確控制和可重復(fù)的方法，塑料注射模制方法在要連接材料的熔點之下工作，這樣，避免了由于射頻焊接引起的材料退化而產(chǎn)生的早期疲勞。
文檔編號B31B21/60GK1476375SQ018194
公開日2004年2月18日 申請日期2001年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月25日
發(fā)明者戈登·庫克, 戈登 庫克 申請人:諾瓦梅迪克斯配送有限公司