Das Ultraschall-Schweißverfahren mit rotierender Sonotrode


Die Voraussetzungen:


Das Verschweißen, also das Verbinden von mehreren Textil- oder Naturfaserflächen setzt voraus, das darin gewisse Anteile von thermoplastischen, hitzeverformbaren Materialien vorhanden sind.

Da die meisten der heute gebräuchlichen technischen Textilien auf synthetischen Grundmaterialien basieren, sind diese für ein schweißtechnisches Verbinden perfekt geeignet.

 

Die technischen Bestandteile:

Das Verfahren im Detail

Beim Schweißen wird das Schweißgut erhitzt, plastifiziert, unter Druck ver- bunden und abgekühlt. Es gibt eine Vielfalt von unterschiedlichen Schweiß- verfahren, die sich im Wesentlichen nur durch die Art der Wärmeerzeugung unterscheiden.

 

Beim Ultraschallverfahren werden die von einem Ultraschall-Generator er- zeugten elektrischen Schwingungen durch den Ultraschall-Wandler (Kon- verter) in mechanische Schwingungen gleicher Frequenz umgewandelt und über ein Transformationszwischenstück (Booster) und über die Sonotrode (Schweißwerkzeug) dem Schweißgut zugeleitet. Dabei arbeiten der Genera- tor und das sog. Schwinggebilde in Resonanz. Durch die Reflexion der mechanischen Schwingungen an der schallabstrahlenden Endfläche der Sonotrode bildet sich eine stehende Welle aus, die Energie in das Schweiß- gut überträgt.

 

Die den Werkstücken unter einem bestimmten Anpressdruck zugeleiteten mechanischen Schwingungen werden absorbiert und an der Grenzfläche reflektiert. Durch die daraus entste- hende Molekular- und Grenzflächenrei- bung entsteht Wärme. Der Kunststoff beginnt zu erweichen und es bildet sich im Bereich der Fügezone aufgrund der plastifizierten und stark dämpfenden Kunststoffschicht eine Schallsperre, die zu einer sehr intensiven Aufschmelz- ung des Kunststoffs führt, d.h. die Reaktion beschleunigt sich von selbst, da ein steigender Anteil der Schwin- gungsenergie in Wärme umgesetzt wird.

 

Es findet also ein Verschweißen durch innere Reibung statt. Nach einer bestimmten Halte- bzw. Abkühlzeit unter Beibehaltung der Anpresskraft ist die Schweißverbindung geschaffen.