用于HF熔接的工具，用于制备药用袋的装置以及用于操作该装置的方法与流程

本发明涉及一种用于hf(高频)熔接的工具、一种用于制备药用袋的装置以及一种用于操作该装置的方法。

本发明具体涉及一种用于操作hf塑料熔接机的设备和方法，该设备通过上工具和下工具而在轴向方向上将嵌入部件熔接到两个膜以形成袋，每个工具包括设置成彼此相邻的多个电极薄片。设备中电极薄片的布置和设备在hf塑料熔接机中的使用的特征在于使得电极薄片沿嵌入部件的轴向方向交替极化并垂直于轴向方向相反地极化。此外，通过包括实心体的介电材料，电极可以沿着嵌入件的轴向方向彼此分开。

本发明还涉及一种用于制备药用袋的装置和方法，该装置包括膜进给器、熔接站和优选地填充站。该装置可包括用于保持嵌入部件的多个支撑杆，其中支撑杆与hf电源电路电隔离。

背景技术

高频熔接是一种熔接技术，其中将高频电能引入待熔接区域。得到的机械振动导致分子和边界摩擦，这使得对待连接的配对件的加热。该加热使待连接的配对件软化并在熔融状态下结合。当能量引入结束时，待连接的配对件冷却、凝固并熔接在一起。产生的熔缝非常稳定。特别地，它们可以是水密的。

在hf熔接工艺中，在相反极化电极对之间的直接连接上利用均匀主电场的方法，利用非均匀杂散电场的那些方法和利用电极之间的整体电场的两个部分结合以用于接合工艺目的的那些方法之间进行了区分。

hf熔接方法常用于将膜熔接在一起以形成气密或水密的袋或管。

而且，hf熔接方法可用于以轴向方向的嵌入部件密封在两个膜中。

在医疗产品技术中，该方法允许制备其中放置具有轴向方向的嵌入部件的袋。为了做到这一点，通常将嵌入部件熔接到两个膜上，并将两个膜彼此熔接在一起。通常使用的嵌入部件是塑料管，可以制备具有管状开口的袋。

通常，用于密封两个膜中的物体的hf熔接方法的应用必须在待密封的两个膜之间的小管和待密封的较长的物体或全轮廓物体之间进行区分。

如果要将短管密封在两个膜之间，通常将芯轴嵌入管中进行熔接。如果要密封长管，并且如果出于技术实际原因，不能将芯轴嵌入其中，或者如果要熔接诸如电缆的全轮廓物体，则使用不包括芯轴的工具。

1977年，abele、kunststoff-fügeverfahren、carlhanserverlagmunich阐明了这种类型的一些方法。例如，该公开的图243b示出了一种电极布置，其中下工具处的电极设计为单一件，而上工具处的电极由三件制成。另外，中心电极就位(芯轴)。利用该工具，在单一熔接过程中，可以在待熔接的管和两个膜之间产生熔接连接，也可以产生在彼此两个膜之间。

此外，现有的知识是在两个工作步骤中连续地在管和两个膜之间进行熔接：首先，芯轴经受高频，而上工具和单件式下工具各自切换到接地。这导致在管的周边处熔接。在第二步骤中，通常沿着袋周边在膜之间产生熔接。为此，当芯轴切换到空档时，上工具受到与下工具不同的极性。由此产生的两个膜之间的熔接或者沿着整个袋周边立即进行，或者首先在密封管的侧面的小区域中进行，然后使用袋周边熔接工具沿着袋周边进行。在后一种情况下，两个熔接区域相对于膜彼此重叠，以便产生密封连接。

在使用芯轴的熔接过程中，熔接既通过电极之间的主场发生，也通过在电极边缘形成的杂散场发生。另一方面，在没有芯轴的熔接过程中，电缆或类似物体的熔接工艺主要仅通过杂散场发生。

后一种方法，即，使用hf熔接方法的电缆熔接方法，由abele在随后的书中第469,470页进行了描述。

wo2007/140760a2公开了一种用于采用共用芯轴密封管件的工具和方法。这使得能够在单一步骤中密封嵌入件并熔接两个膜以形成袋。

us4,900,389a公开了一种hf熔接方法，用于通过主轴向场将径向对称的管端接合到径向对称的管封闭件。然而，us4,900,389没有公开将管端熔接到膜以形成袋。

同一申请人的wo2007/140760a2公开了一种用于将嵌入部件hf熔接到两个膜上的工具，该工具包括上工具和下工具，每个工具包括多个电极薄片，这些电极薄片在嵌入部件的纵向方向上交替地极化以及垂直于该方向对称地极化，其中自由连接存在于取向到嵌入件的相邻电极薄片的边缘之间。

技术实现要素：

本发明要解决的问题是提供对现有技术的替代或改进。

根据本发明的第一方面，该问题通过一种用于以轴向方向将嵌入部件hf熔接到两个膜以形成袋的工具而解决，该工具包括上工具和下工具，所述上工具和所述下工具各自包括设置成彼此相邻的多个电极薄片，其中电极薄片沿轴向方向交替极化，并且垂直于轴向方向相反极化。

迄今为止，现有技术提供了用于将嵌入部件hf熔接到两个膜的工具，该工具包括上工具和下工具，每个工具包括多个电极薄片，这些电极薄片在轴向方向上以交替方式极化并且垂直于所述方向对称极化(参见wo2007/140760a2)。与此相反，这里提出的是，电极薄片在嵌入部件的轴向方向上以交替方式极化并且垂直于该方向相反地极化。

由此产生的优点是，这允许在嵌入件的轴向方向上允许电磁场形成在成对的每个电极薄片对上，电磁场在下文称为“交叉场”。这里的电极薄片对是由彼此相对的上工具和下工具组成的任何电极薄片对。成对的电极薄片对描述了在嵌入件的轴向方向上的电极薄片对的相邻布置。

考虑到杂散场的几何结构，通过本文提出的工具布置所实现的通过交叉场的熔接作为术语被发明人称为交叉场熔接。

交叉场熔接有助于仅在一个熔接步骤中密封几乎任何嵌入件。

此外，当选择合适的参数时，交叉场熔接有时会使得嵌入部件在轴向方向上非常稳定地密封熔接到两个膜以形成袋。

对于上工具和下工具特别优选的是具有相同数量的电极薄片。优点在于，这有利于膜彼此的非常密封的熔接。

根据本发明的第二方面，该问题通过一种用于以轴向方向将嵌入部件hf熔接到两个膜以形成袋的工具而解决，该工具包括上工具和下工具，所述上工具和所述下工具各自包括设置成彼此相邻的多个电极薄片，其中电极薄片通过包括实心体的介电材料沿轴向方向彼此分开。

在嵌入件的轴向方向上使用包括用于电隔离电极薄片(包括上工具和下工具的)的实心体的电介质材料使得能够以非常小的薄片距离维持在电极薄片之间，并且还能够降低此处提供的工具的能量需求。

这里的实心体应理解为在室温(20℃)下具有固体聚集态的材料。该材料或实心体可包括材料的任何混合物。例如，该材料可以设计为织造织物、网眼布、织网、非织造织物、纺织品、针织织物等，因此可以由线状结构组成。此外，这里的实心体也被理解为包括非固态聚集状态的其他材料的多孔材料。因此，这里所理解的实心体还包括由线状材料制成的非气密或非水密构件，其在室温下具有固体聚集态。

在本发明的有利实施方式中，介电材料具有相对于电极的后退边缘或前进边缘，或者它也可以与电极平齐。还可以构思所确定的变体的组合。

在嵌入件的轴向方向上将电极薄片分开的介电材料的几何结构可以允许在hf熔接期间将要待连接的部件接合在一起的有利几何结构。

熔体的这种有利结构一方面有利于非常牢固和密封的熔接，另一方面有利于在熔接区域中袋的限定的几何设计，并且这种限定的设计可以用于与其他形成的部件的正配合。

可替代地，介电材料可以与电极平齐地结束。

此外，在使用交叉场熔接时，这里提出的本发明的其中介电材料与电极平齐地结束的变型是非常有利的。该变型使得非常集中的交叉场成为可能，这降低了整个工具的功率需求并且在待连接的配对件中实现非常均匀的熔化。

特别优选的是，介电材料在面向膜的一侧具有轮廓。这种轮廓可以任意选择。一旦塑料开始在熔接工具中流动，塑料也行进到通过电介质材料的轮廓所预定的形状中，并且在重新凝固时以这种方式获得轮廓的负形状。这样可以根据需要在熔缝区域产生特定的轮廓。这可以非常优选地用于与其他部件正配合，所述其他部件可以形成与用于药用目的的袋子相同的组件。通过这种方式，展示了在医疗技术中使用制备的袋的全新方式。

特别有利的是，轮廓可以构造成径向对称的并且轮廓不取决于嵌入件的轴向方向。该轮廓方法的变体是具有尖锐外边缘和圆形内边缘的n角星的几何形状。测试模型已经表明，在这种轮廓形式中，可以实现特别有利的熔接结果。

根据本发明的第三方面，所提出的问题通过一种用于制备药用袋的装置而解决，该装置包括膜进给器、熔接站和优选地填充站，其中熔接站包括根据本发明的上述方面之一的工具。

本发明的这个方面使得能够将根据上述方面之一的工具集成到熔接站中。以这种方式，可以首先制备使用本发明待制备的优选产品，即药用袋。熔接站将熔接站的已知方面与这里提出的工具之一相结合。

特别优选的是，用于制备药用袋的装置包括多个用于保持嵌入部件的支撑杆，该支撑杆与hf电源电路电隔离。

支撑杆能够简单有效地定位嵌入部件。此外，支撑杆防止嵌入部件在hf熔接所需的任何工艺步骤期间移位或意外地置位。

根据本发明的第四方面，所提出的问题通过一种用于操作用于制备药用袋的装置的方法而解决。

该方法能够非常优选地在药用袋的段中实现产品广泛且灵活的色彩范围(palette)。

附图说明

下面，参考附图并借助于示例性实施方式更详细地解释本发明。其中：

图1是熔接工具的示意性截面，其中垂直于该截面的方向对应于嵌入部件的轴向方向，管状嵌入部件就位但尚未熔接且两个膜尚未熔接，其中截面的方向行进通过一对电极薄片，

图2是通过熔接工具的截面，其中垂直于截面的方向对应于嵌入部件的轴向方向，圆的圆形嵌入部件就位但尚未熔接，两个膜尚未熔接，

图3是用于具有轴向方向的嵌入部件的熔接工具的分解3d视图的示意图，其中嵌入部件就位但尚未熔接且两个膜尚未熔接，其中上工具和下工具各自包括作为示例的设置成彼此相邻的三个电极薄片，

图4是根据图3中的视图iv-iv的纵向截面中的hf熔接工具的布局的示意图，其中有电极薄片之间的介电材料的示例性实施方式，介电材料具有相对于电极薄片的后退边缘，其中上工具和下工具各自包括作为示例的设置成彼此相邻的三个电极薄片，

图5是根据图3中的视图v-v的纵向截面中的hf熔接工具的布局的示意图，其中有电极薄片之间的介电材料的示例性实施方式，介电材料端部与电极薄片平齐，其中上工具和下工具各自包括作为示例的设置成彼此相邻的三个电极薄片，以及

图6是根据图3中的视图vi-vi的纵向截面中的工具中的hf场的布局的示意图，其中上工具和下工具都包括作为示例的设置成彼此相邻的三个电极薄片。

具体实施方式

图1至3中的熔接工具1基本上由上工具2和下工具3组成。该工具被设计成执行hf表面熔接工艺，特别是纯hf表面熔接工艺。

使用熔接工具1的hf表面熔接工艺旨在提供在上膜4和下膜5之间嵌入轴向方向的部件的熔凝密封。

上工具2和下工具3是两个电分离的电极，并且可以通过熔接工具1不同地极化。电极在单一的熔接步骤中同时能够得到将上膜4和下膜5以及膜和嵌入件之间的熔凝密封。

在熔接步骤期间，上工具2和下工具3不同地极化。以这种方式，在电极之间建立对称的hf主场。

例如，这使得图1中的管状嵌入部件6能够通过熔凝而密封到膜上。但是，嵌入件在轴向方向上不必是中空构件。它也可以是圆形实心体，例如圆形嵌入件7(见图2)。

当然，嵌入件的其他横截面可以是有利的，例如椭圆形、多边形、矩形、具有尖角或圆角的菱形、或正方形的那些。

这些横截面可设置有内部开口。在该过程中，该开口不一定需要具有圆形横截面或者为中心定位。嵌入件的开口还存在其它可想到的横截面，例如呈椭圆形、多边形、矩形或正方形。

明确地指出，这里未示出的替代的有利设计可以沿着医疗袋的周边分布沿轴向方向的多个嵌入部件。以这种方式，可以制备具有多个嵌入部件的药用袋，所述部件例如具有多个管状开口。

由于工具1相对于上膜4和下膜5之间的分离平面关于上工具2和下工具3对称地设计，因此在熔接过程期间相对于主hf场和相对于将引入并在下面进一步说明的hf杂散场建立了对称布局。因此熔接非常均匀地进行。

熔接工具1包括在上工具组件20中彼此平行设置的多个上工具电极薄片和在下工具组件30中彼此平行设置的多个下工具电极薄片。

上工具组件20包括第一上电极薄片21、平行的第二上电极薄片22和平行的第三上电极薄片23。下工具组件30关于上工具组件20对称设计。因此，第一下电极薄片31、平行的第二下电极薄片32和平行的第三下电极薄片33位于相同的轴向高度。

当然，也可以实现一对仅两个平行的上电极薄片和对称的下电极薄片。此外，任何多个平行的上电极薄片和对称的下电极薄片都是可能的。

电极薄片具有带凹进的中心区域，以便沿轴向方向保持嵌入件。凹进的形状取决于待密封的嵌入件的几何形状。

电极薄片上的凹进允许薄片在压力下的操作期间抵靠嵌入件的表面压平，其中上膜4和下膜5向内压，同时在凹进区域中包围嵌入部件。

在熔接过程中，选择电极薄片的极化，使得电极薄片沿轴向方向交替极化并与其垂直相反极化(见图6)。

在该过程中，轴向平行的主hf场51设置在上工具2的彼此平行取向的电极薄片之间，并且位于下工具3的彼此平行取向的电极薄片之间。

此外，由于电极薄片的布置和电极薄片的极化的结果，分别在上工具2和下工具3的对称设置的电极薄片之间产生轴向垂直的主hf场52。

而且，hf杂散场53从电极薄片的边缘发出，这些场的特征在于场线不能用直线描述。

hf杂散场也产生在不同相应极性的相邻电极薄片之间。

由于对于交叉场熔接，这里公开的工具1对于所有相邻的电极薄片具有不同的极性，当上工具2和下工具3被单独观察时以及当hf工具1被视为整体时，这都产生了高频杂散场53的特征交叉场模型。

工具1有助于在单一熔接步骤中将两个膜彼此熔接并将膜熔接到嵌入部件的表面上。

主hf场主要负责将膜熔接到彼此，并且hf杂散场53主要负责将膜熔接到嵌入部件的表面。

在hf熔接工具1的替代实施方式中(见图4和5)，上工具2和下工具3的电极薄片通过包括实心体的介电材料40沿嵌入部件的轴向方向彼此分开。

如上文所解释的，在这里描述的hf熔接工具1的替代实施方式中，几乎任何几何形状的嵌入部件也可以密封在电极薄片之间。在该过程中，必须调整电极薄片的凹进的轮廓。

介电材料40的几何形状可以改变。在该过程中，电介质材料40可以具有相对于电极薄片的后退边缘和/或前进边缘41，或者与电极薄片平齐的端部(参见平齐边缘42)。

因此，可以在制备的袋子的熔接区域中构造轮廓，从而产生所需的轮廓；这是因为塑料在熔接步骤中开始流动，因此由于其形状可以流入介电材料40的轮廓。

此外，该轮廓还可以适于与位于其上的部件正锁定。

而且，电介质材料40的轮廓使得能够有目的地将能量输入分配到熔接的各个区域中，从而可以尽可能地实现熔缝的完美和均匀。

此外，通过以这种方式控制能量输入，可以仅在单一熔接过程中实现尤其能量有效、均匀的hf熔缝。

所用的附图标记列表：

1熔接工具

2上工具

3下工具

4上膜

5下膜

6管状嵌入部件

7圆形嵌入部件

20上工具组件

21第一上电极薄片

22第二上电极薄片

23第三上电极薄片

30下工具组件

21第一下电极薄片

22第二下电极薄片

23第三下电极薄片

40电介质材料

41突出的边缘

42补偿边缘

51轴向方向平行的主hf场

52轴向方向垂直的主hf场

53hf杂散场。