本发明公开了一种塑料袋，其包括：至少一个纵向端部焊缝(112)，其中端部焊缝包括由分别从沿横向定向的焊缝(114)的第一端(114a)和第二端(114b)沿倾斜角延伸的第一对(116)和第二对(118)共终端的倾斜焊缝(116a,116b,118a,118b)界定的长形沿横向定向的焊缝(114)，使得各对倾斜焊缝(116a,116b,118a,118b)分别形成沿横向定向的焊缝(114)的其相应端部(114a,114b)附近的第一顶点(120a)和第二顶点(120b)，沿第一对(116a,116b)和第二对(118a,118b)倾斜焊缝或在其内附接到袋(110)上以便分别上覆第一顶点(120a)和第二顶点(120b)的第一平面角板(122)和第二平面角板(124)。
至少一个纵向端部焊缝(112)，其中所述端部焊缝包括长形沿横向定向的焊缝(114)，所述长形沿横向定向的焊缝(114)由分别从沿横向定向的焊缝(114)的第一端(114a)和第二端(114b)沿倾斜角延伸的第一对(116)和第二对(118)共终端的倾斜焊缝(116a, 116b,
118a, 118b)界定，使得各对倾斜焊缝(116a, 116b, 118a, 118b)分别形成所述沿横向定向的焊缝(114)的其相应端部(114a, 114b)附近的第一顶点(120a)和第二顶点(120b)，第一平面角板(122)和第二平面角板(124)，其沿所述第一对和第二对倾斜焊缝 (116a,116b,118a,118b)或在其内附接到所述袋(110)上以便分别上覆所述第一顶点(120a)和第二顶点(120b)。
2.根据权利要求1所述的塑料袋，其特征在于，各个角板分别插入所述横向焊缝的各端处，使得各个角板在所述顶点附近的位置处的一对共终端的倾斜焊缝内延伸。
3.根据权利要求1或2所述的塑料袋，其特征在于，各个角板在所述顶点附近的位置处的一对共终端的倾斜焊缝内部分地延伸。
4.根据权利要求1或2所述的塑料袋，其特征在于，所述袋由四个长形矩形片(130,
132, 134, 136)形成，所述片中的各个包括第一沿横向相对的纵向边缘(130a, 132a,
134a, 136a)和第二沿横向相对的纵向边缘(130b, 132b, 134b, 136b)，以及第一沿纵向相对的横向边缘(130c, 132c, 134c, 136c)和第二沿纵向相对的横向边缘，其中各个片沿其第一纵向边缘唯一地连结到其它片中的一个的第二纵向边缘上，且沿其第二纵向边缘唯一地连结到其它片中的另一个的第一纵向边缘上，使得所述四个长形矩形片可扩展以形成长形圆柱形，且所述四个长形矩形片限定其间的长形容器腔(140)。
5.根据权利要求1或2所述的塑料袋，其特征在于，所述袋由具有可连结在一起来形成端部焊缝的相对的开口端的长形塑料管形成。
6.根据权利要求4所述的塑料袋，其特征在于，所述沿横向定向的焊缝通过连结面对彼此延伸穿过容器腔的两个片的第一横向边缘的相对部分来形成。
7.根据权利要求4所述的塑料袋，其特征在于，各个倾斜焊缝由从所述沿横向定向的焊缝的相应端到相邻片的连结的第一纵向边缘和第二纵向边缘焊接在一起的纵向相邻的片的部分形成。
8.根据权利要求1或2所述的塑料袋，其特征在于，所述沿横向定向的焊缝延伸超过各个顶点。
9.根据权利要求4所述的塑料袋，其特征在于，所述沿横向定向的焊缝将相对的片的部分保持在一起。
10.根据权利要求4所述的塑料袋，其特征在于，所述沿横向定向的焊缝将限定各个顶点的片的部分连结到其自身上。
11.根据权利要求10所述的塑料袋，其特征在于，将限定各个顶点的所述片的部分连结到其自身上是通过焊接、粘合剂或机械手段实现的。
12.根据权利要求10所述的塑料袋，其特征在于，限定各个顶点的所述片的外表面切断，以便可焊接的材料的内表面焊接在一起来形成延伸的焊缝(114')的相对端。
13.根据权利要求12所述的塑料袋，其特征在于，各个角板(122, 124)分别焊接到延伸的焊缝(114')的相对端部(114'a, 114'b)中的独立的一个上或在其内。
至少一个纵向端部焊缝(112)，其中所述端部焊缝包括延伸的长形沿横向定向的焊缝(114')，其沿横向延伸超过沿倾斜角从分别从延伸的沿横向定向的焊缝(114')的第一端部(114'a)和第二端部(114'b)向内间隔开的位置延伸的第一对(116)和第二对(118)共终端的倾斜焊缝(116a, 116b, 118a, 118b)，使得各对倾斜焊缝(116a, 116b, 118a, 118b)分别形成所述沿横向定向的焊缝(114')的其相应端(114'a, 114'b)附近的第一顶点(120a)和第二顶点(120b)，其中所述沿横向定向的焊缝延伸超过各个顶点(120a, 120b)，以便限定相对的沿横向打开的凹穴(150a, 150b)，且其中，所述延伸的沿横向定向的焊缝(114')与第一沿横向定向的焊缝(114)沿纵向间隔开且大致平行，所述第一沿横向定向的焊缝(114)跨越第一对(116)和第二对(118)共终端的倾斜焊缝(116a, 116b, 118a, 118b)之间。
15.根据权利要求14所述的塑料袋，其特征在于，所述塑料袋还包括沿所述第一对和第二对倾斜焊缝(116a,116b,118a,118b)或在其内附接到所述袋(110)上以便分别上覆所述第一顶点(120a)和所述第二顶点(120b)的第一角板(122)和第二角板(124)。
16.根据权利要求15所述的塑料袋，其特征在于，各个角板(122, 124)还沿所述沿横向定向的焊缝(114')的第一端(114'a)和第二端(114'b)或在其内附接到所述袋上。
塑料袋
技术领域
[0001] 本发明涉及具有可焊接在一起以便形成袋中的密封接缝的构件的聚合物袋。更具体而言，本发明涉及具有围绕在当袋膨胀或内部加压时形成的应力集中位置定位在袋的上覆边缘之间的角板的聚合物袋。
背景技术
[0002] 技术包括由聚合物片形成的聚合物袋，聚合物片沿长形边缘焊接在一起，以便限定袋内的包围的室。此袋用作一次性生物反应器、一次性混合室或储存容器。袋可具有附接到袋的一个或多个壁上的各种配件，以允许接近袋的内室，同时保持室的环境完整性。袋可以以折叠的基本上平面形状运输，且然后能够在内容物加至袋时膨胀。
[0003] 参看图1至图3，现有技术的袋1可包含在其各端处的一对三接缝焊缝2。在未由刚性保持器皿约束时，三接缝焊缝设计允许袋充胀而具有圆形端(如果不是圆形形状的话)。这些三接缝焊缝分别形成顶点5。当袋1内部加压时，在充胀到接近4.8kPa(0.7psi)的设计水平时，该技术看到了一端处的一个或两个顶点5处的袋的材料失效。当袋1由多层片形成时，有可能的是，顶点5处的仅一层失效，以便形成顶点5处的撕口或孔6。在许多应用中，此材料失效意味着袋对于其预期目的失效。
附图说明
[0004] 图1绘出了具有现有技术的两个三接缝焊缝的袋端。
[0005] 图2绘出了在袋内的内部压力下失效的现有技术的三接缝焊缝。
[0006] 图3绘出了现有技术的三接缝焊缝的另一失效。a)照片，b)照片的轮廓线。
[0007] 图4绘出了插入片的两层之间的本发明的角板，其加工成一对倾斜焊缝的一部分，这对倾斜焊缝在端焊缝的顶点附近共终端。a)照片，b)照片的轮廓线。
[0008] 图5绘出了分别插入形成本发明的袋的一部分的片的两层之间的一对角板。
[0009] 图6绘出了示出相对于袋的其相应倾斜焊缝定位一对角板的本发明的袋的侧视图。
[0010] 图7绘出了示出相对于袋的其相应倾斜焊缝定位一对角板的本发明的袋的另一个侧视图。
[0011] 图8绘出了示出相对于各个相邻顶点定位一对角板的本发明的袋的顶视图。
[0012] 图9绘出了示出沿其相应倾斜焊缝或在其相应倾斜焊缝内延伸的各个角板的本发明的袋的顶部斜视图。
[0013] 图10绘出了具有焊接在其中的两个角板以及延伸超过各个顶点的延伸的沿横向定向的焊缝的本发明的接缝。
[0014] 图11绘出了在未由刚性器皿约束时充胀的本发明的袋。
[0015] 图12绘出了形成对应成对倾斜焊缝之前具有焊接到延伸的沿横向定向的焊缝中的两个角板的本发明的端部接缝。
[0016] 图13绘出了结合本发明角板和延伸的沿横向定向的焊缝两者的端部焊缝。
[0017] 图14绘出了图8的接缝的备选视图。
[0018] 图15绘出了通过本发明的延伸的沿横向定向的焊缝形成的凹穴的视图。
[0019] 图16绘出了图15的凹穴的备选视图。
[0020] 图17绘出了图15的凹穴的备选视图。
[0021] 图18绘出了在由单层的片形成时形成围绕顶点的凹穴的本发明的延伸的沿横向定向的焊缝的细节的各种视图。
[0022] 图19绘出了在由多层的片形成时形成围绕顶点的凹穴的本发明的延伸的沿横向定向的焊缝的细节的各种视图。
[0023] 图20绘出了附接根据本发明的角板之前由单层片形成的袋。
[0024] 图21绘出了如图20中所示的由单层片形成的袋的前视图，其中一对角板在相应倾斜焊缝处焊接到袋的外表面上。
[0025] 图22绘出了图21的袋的侧视图，且示出了相对于其相应倾斜焊缝和由此形成的顶点定位角板。
[0026] 图23绘出了图21的袋的顶视图。
[0027] 图24绘出了具有由非线性形状形成的横向接缝的本发明的袋。
具体实施方式
[0028] 在某些实施例中，本发明提供了一种角板，其在形成用来闭合袋的接缝处连结到长形塑料袋上。角板设在由袋内的内部压力引起的应力集中的区域附近。应力集中的区域是在袋在其它情况下未由外部刚性容器约束的区域处成角汇合的至少两条接缝的结果。两个倾斜的接缝汇合，以便在第三接缝的一端处共终端，且两个倾斜的接缝将形成应力集中区域处的顶点。顶点将期望地具有沿形成顶点的两个接缝密封到袋上的角板，且角板将包括悬置部分，其因此定位在顶点附近，以便覆盖(即，跨越或上覆)顶点。在袋接缝形成一个以上顶点的情况下，本发明期望提供形成的各个顶点附近的角板。角板形成为具有由可焊接材料如聚乙烯形成的相对的主表面，以允许角板的边缘焊接到也将焊接到其上的倾斜的焊缝上。
[0029] 如果在一个端部接缝定位在刚性容器或器皿内且抵靠其而另一个端部接缝露出且不由容器约束的情况下使用袋，则本发明构想出仅无约束的接缝将可能需要角板，但还构想出各个端部接缝可使用根据本发明的一个或多个角板。例如，某些袋用作放置到刚性器皿中的一次性生物反应器，使得一个端部接缝将例如由刚性器皿的底部相对于膨胀完全受约束，同时相对端将自由延伸出器皿的顶部，而在袋内部加压时没有约束力施加到接缝的顶点上。
[0030] 尽管本发明构想出了各个角板可形成为将附接到袋上的单独构件，但角板可形成为一体的凸片，其在将形成顶点位置附近的位置处从片的纵向边缘延伸。即，形成袋的部分的片可切割，以便一个边缘包括从边缘延伸的角板凸片，使得凸片可在边缘处折叠来定位在由端部接缝形成的相应顶点附近。如果形成在将折叠在其自身上来形成顶点的片的纵向边缘上(例如，部分地形成限定顶点的两个倾斜焊缝的侧向片)，则在凸片与凸片从其延伸的片之间将不需要缝隙。如果形成在延伸到顶点的一侧上的片的纵向边缘上(即，形成沿横向定向的接缝的一部分的前或后片)，则期望沿片的纵向边缘切割缝隙到在定位在顶点的任一侧上时处于或超过凸片的折线的位置。
[0031] 参看图11，本发明的袋110示为充胀的。袋110由具有密封在一起的相邻的长形纵向边缘的四个平面矩形片形成。袋的纵向端以形成复杂接缝112的方式焊接闭合，复杂接缝112具有由第一对116和第二对118倾斜焊缝116a, 116b和118a, 118b界定的相对片的边缘的中心的沿横向定向的端部焊缝114，其中相邻的片的边缘沿倾斜角焊接在一起，倾斜角从端部焊缝114朝四个平面矩形片的独立纵向边缘焊缝延伸。所说的焊缝114由第一对116和第二对118倾斜焊缝'界定'其意思是各对倾斜焊缝终止于焊缝114的一端处，而不论在其横向末端，或在沿焊缝114的横向端的朝袋的其余部分的位置处。在平放时，袋110的各个纵向端表现为横向边缘，具有从中心焊缝朝纵向边缘的外缘延伸的锥形边缘。前片和后片沿中心的沿横向定向的焊缝114连结在一起，而相对的侧片分别仅焊接到前片和后片上，但不焊接到彼此上。
[0032] 当袋110由具有仅由或主要由可焊接材料如聚乙烯形成的主表面的片形成时，主表面的边缘将可焊接到彼此上。当期望此材料的边缘不焊接在一起时，操作者必须注意在焊接装置的相对夹爪之间独立地提供将焊接在一起的边缘。作为备选，多个上覆接缝可上覆套准地定位在焊接装置的相对的夹爪之间，同时在不期望焊缝的情况下具有定位在相邻表面之间的非可焊接的材料如PTFE。非可焊接的材料如PTFE认作是如此，因为它们可由具有更高熔点的材料形成，使得焊接装置不能引起它们连结到焊接的接缝中的相邻上覆表面上。
[0033] 当袋110由具有仅由或主要由可焊接材料如聚乙烯形成的一个主表面，以及由非可焊接材料如尼龙形成的其它主表面的片形成时，焊缝可沿相邻(或重叠)可焊接材料的边缘有选择地形成，而没有焊缝将沿非可焊接的材料的相邻边缘形成。
[0034] 不管是否由矩形片形成(例如，如图11中所示)，无约束的袋110都可在充胀时采用球形，部分地由袋的各个纵向端处的焊缝形状协助。
[0035] 例如，另外参看图8至图9和图13至图15，各对116和118的倾斜焊缝是共终端的，以便在其间形成本文分别称为顶点120a和120b的角。
[0036] 参看图4至图19，本发明还提供了具有至少一个纵向端部焊缝112的长形塑料袋110。端部焊缝112包括长形沿横向定向的焊缝114，其在各端114a和114b处分别由第一对
116和第二对118共终端的倾斜焊缝116a, 116b和118a, 118b界定。倾斜焊缝116a, 116b和
118a, 118b沿倾斜角分别从沿横向定向的焊缝114的第一端114a和第二端114b延伸，使得各对倾斜焊缝116a, 116b和118a, 118b分别在沿横向定向的焊缝14的其相应端114a和
114b附近形成第一顶点120a和第二顶点120b。各个顶点120a和120b均由单个片形成，片分别由倾斜焊缝116a, 116b和118a, 118b界定。
[0037] 本发明提供了沿第一对和第二对倾斜焊缝116a, 116b和118a, 118b附接到袋110上的第一平面角板122和第二平面角板124，以便分别上覆第一顶点120a和第二顶点120b。各个角板122和124分别包括分别粘接到其相应倾斜焊缝上或在其内的第一边缘122a和
124a，以及分别定位成穿过(或邻近)其相应顶点120a和120b放置的边带部分。各个角板因此焊接到一对倾斜焊缝上，以便顶点至少部分地由那些倾斜焊缝界定。本发明构想出了边带部分可从其相应的焊缝自由地延伸，或自身可附连到形成相应顶点120a和120b的片上。
[0038] 本发明还构想出了各个角板均可沿形成顶点的片的任何表面定位。如果形成顶点的片由具有两个相对的主表面的单层形成，一个表面面对袋的内容物或内部且另一个表面面向外或袋的外侧，则角板可附接到形成顶点的片的内表面或其外表面上的其倾斜接缝上。当角板沿此袋的内表面定位时，其第一边缘将定位在倾斜焊缝内之间，即，聚在一起来形成倾斜边缘的相邻边缘之间。此外，如果形成顶点的片自身由多层形成，则角板可类似地沿面对袋的内部的片的内表面定位，沿袋的外表面上的片的外表面定位，或定位在片的相邻层(例如，如图4、图5和图10中所示)之间，只要角板的部分包括在倾斜焊缝中。
[0039] 聚在一起来形成焊接的接缝的任何片边缘都是由可焊接的材料形成的表面的部分。同样，角板的各个主表面期望由可焊接的材料形成，以便角板可热焊接到形成倾斜焊缝的两个片边缘上。期望地，角板提供由用于其附连的表面的相同材料形成的相对表面，但可使用符合本发明的教导内容的任何适合的材料。
[0040] 仍作为备选，对于某些应用，端部接缝112可由使用适合的粘合剂粘接在一起的边缘形成。然而，对于某些生物应用，如，生物反应器或混合单元，将优选的是将这些边缘热焊接在一起，以便避免引入附加材料，附加材料必须与提供到袋内部的内容物相容。然而，对于其它应用，端部接缝和角板的粘合粘结可能就足够。
[0041] 本发明还构想出了各个角板均定位在横向焊缝的一端处，使得各个角板在顶点附近的位置处的一对共终端的倾斜焊缝内延伸。期望地，各个角板均部分地沿一对共终端的倾斜焊缝或在其内延伸到附近的位置，使得顶点至少部分地由倾斜焊缝界定。更期望地，角板延伸远超过顶点区域，以提供袋经历顶点处的材料失效之前的更高的设计裕度。这意思是例如角板边缘更期望沿各个倾斜焊缝116a和116b延伸到沿远超过顶点的倾斜焊缝的点，以便较好地防止顶点120a处的材料失效。本发明的角板的尺寸及其延伸的沿其相应倾斜焊缝的范围可根据端部接缝的构造、袋的尺寸和/或袋的特定应用来选择。
[0042] 具体查参看图5，袋110可由四个长形矩形片130, 132, 134和136形成。各个片130, 132, 134和136均分别包括第一和第二横向相对的纵向边缘130a和130b, 132a和
132b, 134a和134b和136a和136a，以及第一沿纵向相对的横向边缘130c, 132c, 134c和
136c，和第二沿纵向相对的横向边缘。各个片130, 132, 134和136沿其第一纵向边缘130a,
132a, 134a和136a唯一地连结到其它片中的一个的第二纵向边缘130b, 132b, 134b和
136b上，以便形成纵向接缝A, B, C和D。如可从附图中看到那样，各个片还且唯一地沿第一横向边缘130c, 132c, 134c和136c连结到其它片中的一个或两个的第一横向边缘130c,
132c, 134c和136c上，以便在袋的第一纵向端处形成端部接缝(图6)。类似地，各个片还且唯一地沿其第二横向边缘连结到其它片中的一个或多个的第二横向边缘上，以形成袋110的相对端处的第二端部接缝112，使得四个片可扩展来形成长形圆柱形，且其中四个片限定其间的长形容器腔140。袋110构想为接受附接到其上的各种配件，以便提供端口将材料输送到腔140中和从腔140取回，提供了各种探头和传感器的通路，或用于轮叶定位在腔140中的底座，这是混合器和生物反应器领域中已知的。
[0043] 仍参看图5和图6，沿横向定向的焊缝114通过连结两个片130和134的第一横向边缘130c和134c的相对部分来形成。片130和134与彼此面对延伸穿过容器腔。尽管沿横向定向的焊缝114示为沿大致线性的线在其端点114a和114b之间连续地延伸，但本发明构想出了焊缝114可沿其它连续线在端点114a和114b之间延伸，如，大致弓形的线或多个线性节段(如图24中所示)。
[0044] 参看图5至图9，倾斜焊缝116a, 116b, 118a和118b中的各个由从沿横向定向的焊缝的相应端到相邻片的连结的第一纵向边缘和第二纵向边缘焊接在一起的纵向相邻的片的边缘部分形成。由各对116和118倾斜焊缝围绕顶点120a和120b分别形成的角期望围绕其，且期望在大约80度到大约90度之间，但本发明可构想出此范围外的角。由各个倾斜焊缝与沿横向定向的焊缝114(或在焊缝114并未遵循线性路径时在端部114a和114b之间延伸的节段)形成的角期望在130到135度之间；在相邻倾斜焊缝形成大约90度角时期望为大约135度，且在相邻倾斜焊缝形成大约80度角时为大约130度，但本发明也可构想出在此范围外的角。倾斜焊缝116a和116b从沿横向定向的焊缝114的端部114a分别延伸至纵向边缘焊缝A和B，而倾斜焊缝118a和118b从焊缝114的端部114b分别延伸至纵向边缘焊缝D和C。
[0045] 图20至图23绘出了袋110可如何由单层片形成。在图20至图23的实施例中，角板在袋的外表面上的位置处沿相应的倾斜焊缝焊接。本发明还构想出了角板可焊接到倾斜焊缝的内部上，以便定位在袋的内部中的片的流体接触表面附近。
[0046] 尽管袋110示为由如刚刚所述那样连结的四个矩形片形成，但本发明构想出了接缝112可由其它组合和成形的片形成。例如，袋110可作为备选由长形柔性塑料管形成，其可以以类似于针对矩形片所示的相似方式折叠。此塑料管构想为由具有单个纵向接缝的单个片形成，或甚至由没有纵向接缝，而是提供可根据本发明连结在一起的各端处的相对的圆柱形边缘的长形挤制管形成。
[0047] 如图10、图11和图13至图19中所示，本发明作为备选构想出了提供延伸的沿横向定向的焊缝114'，其延伸穿过袋110的端部上的各个顶点120a和120b，以便围绕其进一步提供强度。焊缝114'例如可延伸超过各个顶点120a, 120b至少0.5cm或至少1cm，如1到5cm或1到3cm。本发明构想出了延伸的焊缝114'可为未设有如前文所述的插入的角板的顶点处的应力集中失效的独立解决方案，或可除本发明的角板外提供。此外，本发明构想出了延伸的焊缝114'可提供为从焊缝114的各端的延伸，或可提供为第二沿横向延伸的焊缝，其平行于焊缝114延伸，但超过其端部114a和114b。焊缝114'包括相对端部114'a和114'b，其横向穿过各个顶点120a和120b，以便分别限定沿横向打开的凹穴150a和150b。焊缝114'构想为提供顶点120a和120b的附加支承和应力缓解，以有助于防止该处的材料失效。
[0048] 边带160a和160b跨越端部114'a与倾斜焊缝116a和116b之间，分别进一步限定凹穴150a。类似地，边带162a跨越端部114'b和倾斜焊缝118a和118b之间，以进一步限定凹穴150b。边带160a, 160b, 162a中的各个期望由连结来分别形成倾斜焊缝116a, 116b, 118a和118b的相同材料片形成，但如下文所述，具有围绕顶点的外表面的层的部分可能需要切断，以便允许可焊接的表面在其它情况下不露出而连结在一起，以形成焊缝114'的各个端部114'a和114'b。
[0049] 焊缝114'的相对端部114'a和114'b因此可通过将在相邻倾斜焊缝之间延伸的最外片的外表面的一部分连结在一起来形成。对于袋的这些部分的外表面包括可焊接材料的袋，这些折叠到自身上的片部分可热焊接在一起来形成各个端部114'a和114'b。对于袋的外表面由非可焊接的材料如尼龙形成的袋，本发明构想出了切断具有该非可焊接材料的片的部分，以便从袋的内表面露出可焊接的材料，而不论其来自相同片的层或来自相邻片的层，以便这些可焊接的部分可连结在一起。当切断外层的一部分时，更期望的是，剪除部分切割成形成圆形转角，以便减小形成在围绕任何尖锐转角的袋上的其余材料中的尖锐转角处的应力集中。作为备选，袋的外表面的这些部分可粘性地或甚至机械地连结在一起。
[0050] 结合本发明的角板和本发明的延伸的接缝114'中的仅一个的袋的测试分别能够经得起泄漏前的袋内的6.9kPa(1psi)的内部压力。结合本发明的角板和本发明的延伸的接缝两者的袋的测试能够经得起大约13kPa(1.9psi)的内部压力。
[0051] 尽管已经示出和描述了本发明的特定实施例，但本领域的技术人员将清楚的是，可在不脱离本发明的教导内容的情况下制作出改变和改型。前述描述和附图中阐释的主题仅通过图示提供而不作为限制。在基于现有技术以其适合的观点查阅时，本发明的实际范围旨在限定于所附权利要求中。
