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Dokumentenidentifikation DE69900857T2 12.09.2002
EP-Veröffentlichungsnummer 0993930
Titel Verfahren zum Herstellen eines Gegenstandes bestehend aus einem Träger und einer darauf geschweissten Membran, insbesondere eines Stopfens für ein Röhrchen und eine dadurch hergestellte Membran-Trägergruppe
Anmelder IMV Technologies, L'Aigle, FR
Erfinder Saint-Ramon, Jean-Gerard, 61300 L'Aigle, FR;
Beau, Christian, 78960 Voisins le Bretonneux, FR;
Houlvigue, Bernard, 61300 L'Aigle, FR
Vertreter Patentanwälte Gesthuysen, von Rohr & Eggert, 45128 Essen
DE-Aktenzeichen 69900857
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, NL, PT, SE
Sprache des Dokument FR
EP-Anmeldetag 15.10.1999
EP-Aktenzeichen 994025518
EP-Offenlegungsdatum 19.04.2000
EP date of grant 06.02.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.09.2002
IPC-Hauptklasse B29C 65/02
IPC-Nebenklasse B29C 65/74   A61D 19/00   B65B 15/00   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Elements (Gegenstands), bestehend aus einem Träger und einer auf diesen aufgeschweißten Membran. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Elements, bestehend aus einem Träger, der ungefähr die Form eines Zylinders mit einer ungefähr koaxialen Öffnung aufweist, und einer Membran, die auf eine der Grundflächen des Zylinders geschweißt ist. Die vorliegende Erfindung beschreibt auch eine Membran-Träger-Einheit, die während dieses Verfahrens hergestellt werden kann.

Insbesondere betrifft die Erfindung bei einer ihrer Ausführungsformen ein Verfahren zur Herstellung eines Röhrchenstopfens, bestehend aus einem Einsatz, der ungefähr die Form eines Zylinders mit einer ungefähr koaxialen Öffnung aufweist, und einer mikroporösen und hydrophoben Membran, die dicht gegenüber Flüssigkeiten und durchlässig für Gase ist und auf eine der Grundflächen des Zylinders geschweißt ist, sowie eine Einheit von einer mikroporösen und hydrophoben Membran und von Einsätzen, die während dieses Verfahrens hergestellt werden können.

Die US 5 772 818 beschreibt das Schweißen eines aus einer porösen Membran bestehenden Filters auf einen röhrenförmigen Körper.

Die Röhrchen für die Aufbewahrung kleiner Mengen von Substanzen, insbesondere biologischer Substanzen, vorzugsweise biologischer Flüssigkeiten, sind unter der Bezeichnung "Paillette franqaise" bekannt und wurden zum ersten Mal in dem französischen Patent 995 878 beschrieben.

Diese Röhrchen umfaßten einen dreiteiligen Stopfen, bestehend aus zwei Puffern aus einer faserigen Substanz, umschließend ein Pulver, das in der Lage ist, sich im Kontakt mit einer Flüssigkeit in eine undurchlässige Paste oder ein undurchlässiges Gel zu verwandeln, das an der Wand des Röhrchens anhaftet und einen dichten Stopfen bildet.

Die von der Anmelderin entwickelten und vertriebenen Röhrchen mit dreiteiligem Stopfen sind vollkommen zufriedenstellend. Dennoch konnte eine gewisse Absorption von in dem Röhrchen enthaltener Flüssigkeit festgestellt werden, obwohl diese sehr gering war.

Es gibt auch dreiteilige Verschlüsse geringerer Größe, jedoch ist diese Lösung für das Absorptionsproblem nicht hilfreich.

Eine Lösung, die bereits vorgeschlagen wurde, um das oben erwähnte Problem zu beseitigen, bestand darin, den dreiteiligen Stopfen durch eine Kugel aus starrem Plastikmaterial oder metallischem Material zu ersetzen. Diese Lösung stellte sich nicht als zufriedenstellend heraus, da, auch wenn die Absorption von in dem Röhrchen enthaltener Flüssigkeit auf Null verringert wurde, neue unüberwindbare Schwierigkeiten auftraten, wobei der Stopfen überhaupt nicht mehr dicht gegenüber Flüssigkeiten war.

Die Anmelderin entwickelte ein Röhrchen, umfassend einen zweiteiligen Stopfen, das die oben erwähnten Nachteile nicht aufweist.

In ihrer anhängigen Patentanmeldung FR 97 14729 beschreibt die Anmelderin ein Röhrchen für die Aufbewahrung kleiner Mengen von Substanzen, insbesondere von biologischen Substanzen, bestehend aus einem Röhrenabschnitt, der im Inneren eines seiner Enden mit einem Verschlußmittel versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußmittel ein zweiteiliger Stopfen ist, der von einer mikroporösen und hydrophoben Membran und einem Einsatz mit einer ungefähr koaxialen Öffnung gebildet wird. Nach einer besonderen Ausführungsform dieser Patentanmeldung ist die Membran ungefähr senkrecht auf die Längsachse eines ungefähr zylindrischen Einsatzes angeordnet, der auf die Membran geschweißt ist.

Die vorliegende Erfindung schlägt ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Stopfens vor, bestehend aus einem Einsatz, der ungefähr die Form eines Zylinders mit einer ungefähr koaxialen Öffnung aufweist, und einer mikroporösen und hydrophoben Membran, die dicht gegenüber Flüssigkeiten, jedoch durchlässig für Gase ist und auf eine der Grundflächen des Zylinders geschweißt ist.

Allgemeiner betrifft die Erfindung die Herstellung eines Elements, das von einem Träger, der ungefähr die Form eines Zylinders mit einer ungefähr koaxialen Öffnung aufweist, und einer Membran gebildet wird, die auf eine der Grundflächen des Zylinders geschweißt ist und ungefähr senkrecht auf die Längsachse des Trägers positioniert ist.

Bei einer insbesondere interessanten Ausführungsform ermöglicht es das erfindungsgemäße Verfahren, zweiteilige Stopfen von Röhrchen und Filterelemente herzustellen.

Im Falle eines Stopfens, der von einem Einsatz und einer auf diesen geschweißten Membran gebildet wird, ist der Träger der Membran ein Einsatz und die Membran ist mikroporös, hydrophob und dicht gegenüber Flüssigkeiten, jedoch durchlässig für Gase, und im Falle eines Filterelements ist der Träger ein Ring und die Membran ist ein Filtermedium.

Die Herstellung von Stopfen für Röhrchen, die aus einem Einsatz und einer Membran gebildet werden, ist heikel. Es ist besonders darauf zu achten, daß die Membran nicht über den Einsatz hinausragt und keine "Membrangrate" verbleiben.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine ungefähr ebene Membran durch Thermoschweißung auf einen Träger ungefähr senkrecht zur Längsachse des Trägers geschweißt und der Träger wird von der Membran in eine ungefähr zu der Ebene der Membran senkrechte Richtung abgetrennt.

Das Schweißen der Membran auf den Träger erfolgt mit Hilfe einer Matrix, die eine derartige Form aufweist, daß sie nach dem Abkühlen das Abtrennen des Trägers von der Membran ermöglicht.

Zum Zeitpunkt des Thermoschweißens wird die Membran vorgeschnitten oder vorgestanzt, wodurch ein gratloses Abtrennen möglich ist.

Beispielsweise wird eine Heizelektrode verwendet, die aufgrund ihrer Form es ermöglicht, die Membran vorzuschneiden oder vorzustanzen, wodurch ein gratloses Abtrennen möglich ist.

Bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird auch nicht auf ein Entgratungswerkzeug zurückgegriffen.

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung führt zu keinerlei "Grat" der Membran auf dem Träger und ermöglicht es, eine nicht über den Querschnitt des Trägers, insbesondere des Einsatzes, hinausragende Membran zu erhalten.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, daß keine restliche Membran bis zum Rand eines Einsatzes für einen Röhrchenstopfen gelangt.

Zum Abtrennen kann die Membran an ihrem Platz belassen werden, oder es wird mit Hilfe eines Abstreifers der Träger eingeschlossen und sodann ein Zug ungefähr senkrecht auf die Ebene der Membran ausgeübt. In diesem Fall wird eine Abstreifplatte verwendet, die auf der Membran zur Auflage gelangt. Mit einer Zange oder einem Haltewerkzeug wird der Träger durch ungefähr senkrechten Zug auf die Ebene der Membran abgetrennt.

Eine Lösung zur Vermeidung des Einsatzes eines Abstreifers besteht darin, eine Unterdruckscheibe zu verwenden, d. h. eine Scheibe, die eine Vielzahl von Öffnungen aufweist und mit einer Vakuumpumpe verbunden ist. Die Membran- Träger-Einheit wird nun auf der Scheibe angeordnet, und es wird ein Unterdruck angelegt. Das Abtrennen erfolgt unter denselben Bedingungen wie vorher.

Die Membran wird beispielsweise auf den Träger mit Hilfe eines Schweißambosses geschweißt, der an einem seiner Enden eine Elektrode aufweist. Nach einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Drehung der Elektrode um einen Bruchteil einer Umdrehung bis zu einigen Umdrehungen, beispielsweise um eine halbe Umdrehung, durchgeführt, wodurch das Abtrennen erleichtert wird, indem der Anriß zwischen der Membran und dem Träger verbessert wird.

Das Schweißen-Abtrennen gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht es insbesondere, ein Stanzen nach dem Schweißen zu vermeiden.

In der Praxis wird zuerst eine Einheit hergestellt, die von der Membran und Trägern gebildet wird, wobei die Ebene der Membran ungefähr senkrecht auf die Längsachsen der Träger steht.

Die Membran kann eine Filtermembran sein oder nicht; sie kann hydrophob sein oder nicht.

Im Falle der Herstellung eines Stopfens für ein Röhrchen, wie oben erwähnt, ist die Membran mikroporös und hydrophob, dicht gegenüber Flüssigkeiten und durchlässig für Gase.

Die verwendete mikroporöse Membran weist insbesondere einen Porendurchmesser zwischen ungefähr 0,001 und 10 um auf, vorzugsweise ist der Porendurchmesser der Membran kleiner oder gleich 0,2 um. Die Membran besteht aus Polymermaterial, beispielsweise einem Material, das aus hochdichtem Polyethylen (PE-HD), Polyamiden, Nitrocellulose, Polyestern, Phenolformol-Harzen (PF-Harze), Perfluoralkoxy-Harzen (PFA) und Fluorcarbonharzen ausgewählt wird.

Das Polymermaterial der Membran weist vorzugsweise einen Blasenpunkt P von mehr als 6·10&sup5; Pa (6 bar) auf 0,2 um auf.

Bei der Herstellung eines Röhrchenstopfens besteht der Einsatz üblicherweise aus einem Material, das unter den Elastomerenmaterialien, den thermoplastischen Materialien und den thermoplastischen Elastomerenmaterialien ausgewählt wird. Der Einsatz ist vorzugsweise aus Polyethylen.

Nach einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist das Material des Einsatzes farbig. Auf diese Weise wird ein "Farbcode" erhalten, ohne auf gefärbte Röhrchen zurückgreifen zu müssen.

Die vorliegende Erfindung wird im Detail unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren beschrieben, die als nicht beschränkendes Beispiel die Herstellung eines zweiteiligen Röhrchenstopfens darstellen, der von einem auf eine Filtermembran geschweißten Einsatz gebildet wird.

Die Fig. 1 bis 5 stellen schematisch die Schritte einer Herstellungsart des Verfahrens zur Herstellung eines erfindungsgemäßen zweiteiligen Röhrchenstopfens dar.

Fig. 1 stellt den Einsatz und die Membran getrennt dar.

Fig. 2 ist eine schematische Ansicht des Einsatzes auf der Membran, wobei ein Schweißamboß für das Schweißen des Einsatzes auf die Membran angeordnet wurde.

Fig. 3 ist eine schematische Ansicht der Membran mit einem auf diese Membran geschweißten Einsatz.

Fig. 4 ist eine schematische Ansicht der Membran mit einem auf diese Membran geschweißten Einsatz, wobei ein Abstreifer auf die Membran aufgebracht wurde.

Fig. 5 ist eine schematische Ansicht des auf die Membran geschweißten Einsatzes nach dem Abtrennen.

Fig. 6 stellt eine Einheit von auf eine ungefähr ebene Membran geschweißten Einsätzen ungefähr senkrecht auf die Ebene der Membran dar.

In den Figuren wurde die Dicke der Membran stark vergrößert, um die Darstellung klarer zu gestalten.

Die Membran 1 in Folien- oder Rollenform läuft in Richtung des Pfeils F&sub1; ab. Der Einsatz 2, der die Form eines Zylinders mit einer koaxialen Öffnung 21 aufweist und sich über der Membran 1 befindet, wird auf diese letztgenannte in Richtung des Pfeils F&sub2; aufgebracht, um auf diese mit Hilfe eines Schweißambosses 3, der eine Elektrode 4 trägt, geschweißt zu werden.

Die Form der Heizelektrode ermöglicht ein Vorschneiden der Membran, was einen Anriß 5 darstellt.

Nach dem Schweißen des Einsatzes 2 auf die Membran 1 wird die Einheit beispielsweise durch natürliche Konvektion oder Zwangskonvektion abgekühlt.

Sodann wird mit Hilfe eines Abstreifers 6 der Einsatz 2 eingeschlossen und sodann ein ungefähr senkrechter Zug auf die Ebene der Membran 1 ausgeübt. Mit einer Zange (nicht dargestellt) wird der Träger durch ungefähr senkrechten Zug auf die Ebene der Membran in Richtung des Pfeils F&sub3; abgetrennt. Der Anriß 5 ermöglicht ein gratloses Abtrennen des Einsatzes 2, der einen Teil der auf diesen geschweißten Membran umfaßt, von der restlichen Membran 1. Der Teil der auf den Einsatz 2 geschweißten Membran wird mit 7 bezeichnet, und der Stopfen, der von dem Träger mit der auf diesen geschweißten Membran gebildet wird, wird mit 8 bezeichnet.

In der Praxis werden auf die Membran 1 mehrere Einsätze 2 geschweißt, um eine Membran-Einsatz-Einheit, die mit 9 bezeichnet ist, zu bilden. Eine Unterdruckscheibe (nicht dargestellt) wird bei P aufgebracht und es wird ein Unterdruck in Richtung des Pfeils F&sub4; angelegt. Das Abtrennen erfolgt unter denselben Bedingungen wie vorher in Richtung des Pfeils F&sub3;. Die Zeichen 10 bezeichnen die Löcher, die in der Membran 1 nach dem Abreißen von Stopfen zurückbleiben, die von einem Träger mit einer auf sie geschweißten Membran gebildet werden.

Um einen Röhrchenstopfen herzustellen, erfolgt das Schweißen der Membran auf den Einsatz beispielsweise bei einer Temperatur von 100 bis 130ºC ungefähr 1 Sekunde lang. Die Kontaktkraft beträgt ungefähr 100 Gramm. Der Fachmann kann leicht die erforderliche Kontaktkraft in Abhängigkeit vom Durchmesser des Röhrchens bestimmen.

Unter Bezugnahme auf Fig. 5 ist zu bemerken, daß die restliche Membran nicht bis zum Rand des Einsatzes gelangt.

Der Fachmann wird verstehen, daß die Erfindung für besondere Ausführungsformen beschrieben und dargestellt wurde, daß allerdings zahlreiche Varianten möglich sind, ohne über den Rahmen der Erfindung, wie in den beiliegenden Ansprüchen definiert, hinauszugehen.


Anspruch[de]

1. Verfahren zur Herstellung eines Elements (Gegenstands) (8), bestehend aus einem Träger (2) mit ungefähr der Form eines Zylinders, der mit einer ungefähr koaxialen Öffnung (21) durchbohrt ist, und aus einer Membran (7), die ungefähr senkrecht zur Längsachse des Trägers auf eine der Grundflächen (Basen) des Zylinders geschweißt ist, wobei man eine ungefähr ebene Membran (1) auf eine der Grundflächen eines Trägers (2) mit ungefähr zylindrischer Form ungefähr senkrecht zur Längsachse des Trägers thermisch verschweißt, dadurch gekennzeichnet, daß man nach dem Abkühlen den Träger (2) in ungefähr senkrechter Richtung zur Membran (1) von der Membran (1) abtrennt, so daß ein Teil (7) der Membran (1), welcher ungefähr der Grundfläche des Zylinders entspricht, aufgrund der Verschweißung auf dem Träger (2) befestigt bleibt, und daß man die Membran im Augenblick des Verschweißens vorschneidet oder vorstanzt, was ein gratloses Abtrennen ermöglicht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das thermische Verschweißen mittels eines Schweißambosses durchgeführt wird, der eine Heizelektrode (4) mit einer solchen Form umfaßt, die ein Vorschneiden oder Vorstanzen der Membran ermöglicht.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Rotation der Elektrode (4) um die ungefähr senkrecht zur Membran befindliche Achse durchführt, was ein Abtrennen erleichtert, indem der Anriß zwischen der Membran und dem Träger verbessert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotation zwischen einer teilweisen Umdrehung und einigen Umdrehungen liegt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotation eine halbe Umdrehung ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (2) mittels eines Abstreifers (6) eingeschlossen ist und daß anschließend ein Zug ungefähr in Richtung der Längsachse des Trägers (2) auf die Membran (1) ausgeübt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man nach Verschweißen eines Trägers (2) auf die Membran eine Unterdruckscheibe unter die Membran anbringt und man einen Unterdruck ungefähr in Richtung der Längsachse des Trägers (2) anlegt, bevor man das Abtrennen durchführt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man mehrere Träger (2) auf die Membran (1) schweißt, so daß eine Gesamtheit (Gruppe) aus Membran-Trägern (9) gebildet wird, bevor man mit das Abtrennen der Träger durchführt.

9. Gesamtheit aus Membran-Trägern (9), hergestellt nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus mehreren Trägern (2) besteht, die jeweils ungefähr die Form eines Zylinders, der mit einer ungefähr koaxialen Öffnung durchbohrt ist, aufweisen und auf einer ihrer Grundflächen mit einer ungefähr ebenen Membran (1) verschweißt sind, wobei ihre Längsachse ungefähr senkrecht zur Membran angeordnet ist.

10. Gesamtheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran mikroporös und hydrophob und dicht gegenüber Flüssigkeiten und durchlässig gegenüber Gasen ist und daß jeder der Träger ein Einsatz für einen Stopfen für ein Röhrchen aus einem Material ist, welches ausgewählt ist aus Elastomerenmaterialien, thermoplastischen Materialien und thermoplastischen Elastomerenmaterialien.

11. Gesamtheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Material, welches die Einsätze darstellt, Polyethylen ist.

12. Gesamtheit nach einem der Ansprüche 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Material, welches die Einsätze darstellt, gefärbt ist.







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