DE1604733A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Ultraschallschweissen thermoplastischer Filme - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Ultraschallschweissen thermoplastischer Filme

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DE1604733A1 DE19661604733 DE1604733A DE1604733A1 DE 1604733 A1 DE1604733 A1 DE 1604733A1 DE 19661604733 DE19661604733 DE 19661604733 DE 1604733 A DE1604733 A DE 1604733A DE 1604733 A1 DE1604733 A1 DE 1604733A1
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    • B29C66/83411—Roller, cylinder or drum types

Description

Die Erfindung "bezieht sich auf/fein Verfahren, das . es ermöglicht, unter Verwendung von Ultraschallenergie thermoplastische Filme zwischen einem Ultraschallschwingungen ausführenden Schweißorgan und einer unterlage miteinander zu verschweißen. Bei einem solchen Verfahren werden die Filme oberhalh der Unterlage und unterhalb des schwingenden Schweißorgans so bewegt, daß eine ^eihe von Punktschweißstellen entsteht, die praktisch in den Filmen eine·"-lückenlose Schweißnaht bilden. Bei diesem Sehweißverfahren ergehen sich jedoch Beschränkungen bezüglich der zulässigen Geschwindigkeit, mit der die Filme.- über die Unterlage hinweggeführt werden können. Sobald eine bestimmte Geschwindigkeit überschritten wird, ist es nicht mehr möglich,· das Filmmaterial unter dem Schweißorgan mit einer unveränderlichen bzw. genau konstanten GeschwindiglceIt 2;u "bewegen. Das Filmmaterial bleibt des öfteren an der Spitze des schwingenden Schweißorgan,s hängen und neigt daher dazu, sich in kleinen Schritten ruckartig vorwärtszubewegen. Während der kurzen Zeit-
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spannen, während welcher das Filmmaterial zurüclcgehal.fceri wird, werden innerhalb der gleichen Fläche des Films zu viele ±unktschweißstellen erzeugt; dies hat zur Folge, daß die Schweißnaht an den "betreffenden stellen geschwächt wird oder sich sogar Löcher in den Filmen bilden.
Wenn sich die Filme dagegen plötzlich län--;s einer größeren Strecke vorwärtsbewegen, entstehen innerhalb einer bestimmten Fläche des Films Schweißstellen in zu geringer Anzahl, v/oraus sich ebenfalls eine Schwächung der Schweißnaht ergibt. In extremen Fällen bleibt das Filmmateris.1 dauernd an der opitze des üchweißorgans hängen, so daß der Schweißvorgang unterbrochen werden muß*
Ein Ziel der Erfindung besteht nunmehr darin, ein Ultraschall-Schweißverfahren für thermoplastische Filme vorzusehen, bei dem es im Vergleich zu bekannten Verfahren möglich ist, mit einer erheblich höheren Schweißgeschwindigkeit zu arbeiten.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch g^cenrizeichnet, daß die Filme unter dem Schweißorgan über eine Erhöhung der Unterlage geführt werden, wobei die Bewegungsrichtung der Filme parallel zu einer Ebene verläuft, in der die Oberseite der Erhöhung gekrümmt ist; der in dieser Ebene gemessene Krümmungsradius der Schweißflache des Schweißorgans entspricht mindestens dem Fünffachen des Erümmungsradius der Ober-* seite derErhÖhung.
Es hat sich gezeigt, daß dieses neuartige Schweißverfahren die Möglichkeit gibt, die Geschwindigkeit, mit der*die Filme über die Unterlage hinweg bewegt werden, im Vergleich zu
den bis jetzt gebräuchlichen üchweißverfahren um 50 /ό oder mehr su erhöhen," ohne daß öas Filffimaterial an dem Qchweißorgan . oder der unterlage hängen bleibt; daher ermöglicht die Erfindung die Erzeugung von »schweißnähten, die keine Unregelmäßigkeiten aufweisen.
Ferner sieht die Erfindung eine Vorrichtung vor, die es ermöglicht, mit Hilfe von Ultraschallenergie thermoplastische !Filme zwischen einem Ultraschall schwingungen ausführenden Üchweißorgan und einer Unterlage zu verschweißen; die-"erfindungsgemäße 'Vorrichtung ist dadurch'gekennzeichnet, daß die Unterlage unterhalb des Schweißorgans".,mit einer Erhöhung versehen ist, die mindestens in einer Ebene eine gekrümmte Oberseite aufweist, und daß der in dieser Ebene gemessene Krümmungsradius desjenigen Teils der öchweißfläche des,öchweißorgans, welcher gegenüber der; Überseite der· -Erhöhung angeordnet ist, mindestens gleich dem Fünffachen des Krümmungsradius der gekrümmten Fläche an der Oberseite der Erhöhung ist. Bei den bis jetzt bekannten Jltraschall-Bchweili-VQrricttun en ist gewöhnlich e.ine flache öchweißunterläge vorgesehen, oberhalb deren ein ochweißorgan angeordnet ist, das eine gekrümmte ochweißspitze von ziemlich kleinem Krümmunv-sradius besitzt. In manchen Fällen wird /'ie Unterlage durcl· eine drehbare zylindrische Holle gebildet, doch hat auch in diesen Fällen die oberhalb der Unterlage angeordnete Dchweißspitze einen relativ kleinen Iira^mungsradius. Bei der erfindungsgemllßen Vorrichtung stehen die Formen der öchweißspitze und der Unterlage praktisch im Gegensatz zur herkömmlichen Gestaltung dieser (Teile, .d.h. die ;Unterlage int mit e^iner gekrümmten ocbweißflache, nämlich der
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BADORlGfNAt
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Oberseite der Erhöhung, verseilen, und die Schweißfläche des schwingenden Schweißorgans ist nunmehr flach bzw. eben, oder sie besitzt im Vergleich zur Krümmung der Erhöhung der Unterlage höchstens eine sehr geringe Krümmung.
Wenn gute Ergebnisse erzielt werden sollen, muß zwar der Krümmungsradius der Schweißfläche des Schweißorgans mindestens gleich dem Fünffachen des Krümmungsradius der gekrümmten Oberseite der Erhöhung der Unterlage sein, doch sei bemerkt, daß es zweckmäßig ist, für den Krümmungsradius der Schweißfläche des Schweißelements einen möglichst großen Wert zu wählen« Vorzugsweise hat diese Schweißfläche einen unendlich großen Krümmungsradius; mit anderen Worten, die Schweißfläche ist vorzugsweise als ebene Fläche ausgebildet, und nur die Kanten der Schweißfläche sind etwas abgerundet, damit die Filme an den Kanten nicht hängen bleiben.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausfuhrungsbeispxelen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Schweißvorrichtung bekannter Art.
•Fig. 2, 3 und 4 sind scheraatische Darstellungen verschiedener Ausbildungsformen der Erfindung.
Fig. 5 und 6 zeigen zwei weitere Ausbildungsformen erfindungsgemäßer Schweißorgane. :
In Fig. 1 erkennt man eine ortsfest angeordnete ebene Unterlage 10, die unterhalb eines Schweißorgans 11 angeordnet ist. Das Schweißorgan 11 ist mit einem Ultraschallgenerator ver-
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. BAD ORIGfNAk;
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bundeh , mittels dessen das Schweißorgan in Ultraschallschwin-.-gungen in Richtung des Doppelpfeils versetzt werden kann. Bei dieser bekannten Anordnung ist die Schweißfläche 12 des Schweißorgans 11 abgerundet, und zwar mit einem ziemlich kleinen Krümmungsradius. Fig. 2 zeigt dagegen,eine erfindungsgemäße Anordnung, bei der die Unterlage 10 eine nach oben vorgewölbte Erhöhung 13 mit einer gekrümmten Oberseite 14 aufweist.
'uie Form der Erhöhung 13 ist so gewählt, daß jeder parallel zur flachen Oberseite der Unterlage 10 verlaufende Querschnitt durch die Erhöhung einen Kreis ergibt. Die Erhöhung 13 ist gegenüber dem Schweißorgan 11 angeordnet, das an seinem unteren Ende eine nur sehr schwach gekrümmte Schweißflache 12 besitzt. Die Schweißfläche 12 und die Oberseite 14 der Erhöhung 13 besitzen mindestens eine gemeinsame Krümmungsebene. In dieser Ebene, die der Zeichenebene von Fig. 2. entspricht, ist.der Krümmungsradius H der .Schweißfläche 12 dort, wo sich die Oberseite 14 der Erhöhung und die Schweißfläche 12 gegenüber liegen, mindestens gleich dem Fünffachen des Krümmungsradius r der Oberseite 14 der Erhöhung. Die miteinander zu verschweißenden Filme werden zwischen dem Schweißorgan 11. und der Erhöhung 13 der Unterlage 10 allgemein parallel zur Oberseite der Unterlage 10 und parallel zur gemeinsamen Krümmungsebene der Erhöhung 13 und der Schweißfläche 12 bewegt.
Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausbildungsform entspricht die Unterlage 10 mit derErhöhung 13 der Darstellung in Fig. 2, jedoch ist im vorliegenden Fall die Schweißfläche 12 des Schweißorgans 11 so ausgebildet, daß sie im wesentlichen Vollständig parallel zu der Unterlage"10 verläuft. Die zu verschweißendeii
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thermoplastischen Filme 15 und 16 werden in Richtung der waagereckten Pfeile inFig. 3 unter dem bchweißorgan 11 hinweygezogen. Statt eine ortsfeste Unterlage 10 vorzusehen, lcann man auch eine Holle oder walze ähnlich der in Fi^. 4 gezeigten,-allgemein zylindrischen ".Valze Y] vorsehen, die sich frei um ihre Achse a-a dreht oder so angetrieben werden kann, daß.sie um diese Achse umläuft. Auf der Umfangsflache der walze 17 ist eine ringförmige Erhöhung 18 vorgesehen, die sich zusammen mit der Walze unterhalb des ochweißorgans 11 dreht, üei der Anordnung nach E1Ij;. 4- ist die Schweififlache 12 des uchweißorgans 11 eben. In diesem Fall werden die zu verschweißenden Filme unter demSchweißorgan 11 hindurchgeführt, während sie sich zusammen mit der umlaufenden Walze 17 4·η Anlage an der Erhäiing 18 bewegen.
Fig. 5 und 6 zeigen zwei weitere Ausbildungsformen des unteren Endes des öchweißorgans 11; in beiden Fällen ist die Schweißfläche 12 eben.
Filme aus Polypropylen mit einer Dicke von 0,025 mm wurden mit Hilfe einer Ultraschall-Schweißmaschine verschweißt, die mit einer Frequenz von 20 000 Schwingungen/sec arbeitete und in der üblichen »Veise mit einer starren ebenen Unterlage versehen war. Bei Geschwindigkeiten bis zu 12 m/min ließ sich eine Schweißnaht von brauchbarer Qualität erzielen. Bei höheren Schweißgeschwindigkeiten ergaben sich Schwierigkeiten bezüglich der Vorwärtsbewegung der Filme.
'Wurde dagegen eine erfindungsgemäße Schweißmaschine benutzt, die im übrigen der vorstehend beschriebenen Maschine
ähnelte, war es bei Filmen der gleichen Art möglich, regel-. 009883/ \1X%K
BADORfGJNAL
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mäßige"Schweifnähte bei Geschwindigkeiten bis zu 24· m/min herzustellen. Arbeitet man bei der erfindungsgemäßen Maschine, die auch andere bchweißgeschwindigkeiten zuläßt, z.B. mit einer öchweißgeschwindigkeit von 6 m/min, zeigt es sich, daß die Schweißnähte eine erheblich höhere Festigkeit und ein besseres Aussehen aufweisen als bei Filmen, die mit Hilfe einer bekannten Maschine bei der gleichen Geschwindigkeit. ■ geschweißt worden waren*
Entsprechende Vergleichsversuche mit Polypropylenfilmen, deren Dicke 0,04-0 mm betrug, zeigten, daß es bei der bekannten Vorrichtunc infolge der außerordentlich unregelmäßigen Vorwärtsbewegung der Filme überhäipb nicht möglich war, die Filme zu verschweißen, iiit Hilfe der erfindungsgemäßen Schweißvorrichtuiig ließen sich jedoch bei Geschwindigkeiten bis zu 6 m/min brauchbgcre Schweißnähte herstellen.
. tatentanspriiehe:
058 8 3/1^
AD ORlGJNAt'

Claims (1)

1. Verfahren zum Ultraschall-Schweißen thermoplastischer . Filme zwischen einem Ultraschall-Schweißorgan und einer Unterlage, dadurch gekennzeichnet , daß die Filme unter dem Bchweißorgan über eine Erhöhung der Unterlage hinwegbewegt werden, wobei die Filme parallel zu einer Ebene bewegt werden, in der die Oberseite der Erhöhung gekrümmt ist, und wobei in dieser Ebene der Krümmungsradius der Schweißfläche des Schweißorgans mindestens gleich dem Fünffachen des Krümmungsradius der Oberseite der Erhöhung der Unterlage ist.
2. Vorrichtung zum Ultraschall-Schweißen thermoplastischer Filme zwischen einem Schweißorgan, das in Ultraschallschwingungen versetzt werden kann, und einer Unterlage, dadurch gekennzeichnet , daß die Unterlage (10) unter dem Schweißorgan (11) mit einer Erhöhung (13) versehen ist, deren Oberseite in mindestens einer Krümmungsebene gekrümmt ist, wobei der in dieser Ebene gemessene Krümmungsradius (S) der Schweißfläche des Sehweißorgans, die der Erhöhung zugewandt ist, mindestens gleich dem Fünffachen des Krümmungsradius (r) der Oberseite der Erhöhung ist« ·
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß mindestens der mittlere 2)eil der Schweißfläche (12) des Schweißorgans durch eine ebene Fläche gebildet wird. -*..,-.
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BAD ORIGINAL
-■*■-
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k. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß im wesentlichen die gesamte Schweißfläche als ebene Fläche ausgebildet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis ^, dadurch ge kenn ζ e ic h η e t , daß sich die Erhöhung im wesentlichen nur unterhalb der Schweißfläche des Schweißorgans erstreckt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis % dadurch g e k e η η zeichnet , daß der Querschnitt der Erhöhung parallel zu der ebenen Unterlage kreisrund ist.
7. Vorrichtung nach Anspruchs bis ^, dadurch g e k e η η zeichnet , daß,die die Erhöhung aufweisende Unterlage durch eine drehbare zylindrische Walze oder Rolle (i?) mit einer sich ringförmig über ihren Umfang erstreckenden Erhöhung (18) gebildet wird.
009883 W-
Le
erseite
DE19661604733 1965-08-03 1966-08-01 Verfahren und Vorrichtung zum Ultraschallschweissen thermoplastischer Filme Pending DE1604733A1 (de)

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