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Grundlagen der Ultraschalltechnik - NONWOVENS

Das kontinuierliche Schweißen, Laminieren, Prägen und Schneiden von Endlosmaterialien

Für die Verarbeitung von Geweben, Vliesen, Verbundmaterialien und Papier sind kontinuierliche Fertigungsverfahren notwendig. Diese Herstellungs- und Weiterverarbeitungsprozesse zeichnen sich durch hohe Verarbeitungsgeschwindigkeiten und zum Teil durch eine enorme Präzision aus. Um eine hohe Wirtschaftlichkeit zu gewährleisten, sind kurze Rüstzeiten und minimaler Verschleiß die Voraussetzung. Forderungen, denen die herkömmlichen thermischen Verfahren und Klebetechniken nur teilweise oder unzureichend gerecht werden.

Die Herrmann Group hat für diesen speziellen Anwendungsbereich die Non-Contact / Non-Wear-Technologie entwickelt. Sie entspricht den spezifischen Anforderungen der oben genannten Industrie und soll im Folgenden näher beschrieben werden.

Die NON-CONTACT/NON-WEAR-Technologie

Wenn es bei der Verarbeitung von Geweben, Vliesen, Verbundmaterialien und Papier um die Reproduzierbarkeit und Schweißqualität bei hohen Verarbeitungsgeschwindigkeiten geht, dann stößt die Ultraschall-Schweißtechnologie, wie man sie aus getakteten Prozessen kennt, schnell an ihre Grenzen. Die Herrmann Group setzt daher ein patentiertes und eigens für diesen Anwendungsfall entwickeltes System ein, das ganz gezielt auf dieses anspruchsvolle Aufgabengebiet abgestimmt ist. Das Schweißsystem besteht dabei aus einem starr gelagerten Schwinggebilde, das dank einer hochpräzisen Mechanik exakt auf den gewünschten Abstand zur Konturwalze positioniert werden kann. Der Spalt oder die anstehende Kraft zwischen Sonotrode und Walze wird über den gesamten Fertigungsverlauf gemessen.

Die Steuerung regelt den Stellmotor, der die Mechanik auf den gewünschten konstanten Wert ausregelt. Mit diesem System ist es nunmehr möglich, die Einstellung von jeder Anwendung ohne mechanischen Einrichtaufwand vorzunehmen.

Die Vorteile der kontinuierlichen Verarbeitung von gewebten und ungewebten Bahnmaterialien mittels Ultraschall.

Im Vergleich mit den traditionellen Verfahren wie zum Beispiel dem thermischen Schweißen und dem Kleben hat das Ultraschall-Schweißen folgende wesentlichen Vorteile:

Die Grundeigenschaften der zu verschweißenden Materialien ändern sich durch den Einsatz von Ultraschall nicht. Es wird weder wie beim Kleben die Porösität noch wie beim thermischen Schweißen das Basismaterial thermisch überbelastet und damit geschädigt.
Das Laminieren - auch von Materialien mit unterschiedlichen Schmelzpunkten - ist mittels Ultraschall möglich. Hierbei werden in der Regel die Fasern mit dem höheren Schmelzpunkt in die plastifizierte Masse des Materials mit dem niedrigeren Schmelzpunkt verwirkt bzw. eingebettet. Auf diese Weise ist es dann auch möglich, nicht thermoplastische Fasern wie Baumwolle oder Papier mit einem thermoplastischen Gewebe oder Vlies zu verbinden.
Die Materialbahnen können je nach Kombination auch mehrlagig verschweißt oder laminiert werden.
Das Verbinden mittels Ultraschall ist umweltfreundlich, da keinerlei Klebstoffe oder sonstige Verbrauchsmaterialien als Zusatzstoffe erforderlich sind. Damit ist sortenreines Recycling bzw. sortenreines Entsorgen möglich. Außerdem hat das Ultraschall-Schweißen im Vergleich zu den thermischen Verfahren nur einen Bruchteil des Energiebedarfs dieser Verfahren.
Die Non-Contact/Non-Wear-Technologie gewährleistet eine konstante Schweißqualität, auch bei unterschiedlichen Konstellationen der Materiallagen während der Fertigung oder Verschweißungen, die quer zur Laufrichtung auftreten.
Die Wirtschaftlichkeit der Anlagen steigt durch den Wegfall von Ausschuss in den An- und Auslaufphasen der Maschine. Die Non-Contact/Non-Wear-Technologie gewährleistet auch bei unterschiedlichen Produktionsgeschwindigkeiten gleichbleibende Schweißqualität. Weitere Vorteile gegenüber Klebe- und thermischen Verfahren sind der geringere Energiebedarf und das Wegfallen von Aufwärm- und Rüstzeiten.
Die hohe Prozessgeschwindigkeit und das gleichzeitige Durchführen von Arbeitsschritten wie Schweißen, Schneiden und Perforieren (längs und quer) eröffnet für viele Bereiche die Möglichkeit neuer Produkte und auch wesentlich effektiverer Herstellungsprozesse.