Glossar

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Begriffe

Hier finden Sie einige Beschreibungen oder Erklärungen zu den verschiedenen Technologien. Bei weiteren Fragen stehen wir Ihnen natürlich gerne zur Verfügung

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Heissluftschweissen ist ein Schweissverfahren, bei dem mittels einer Heizpatrone ein Heissluftstrom erzeugt wird, welcher die beiden zu verbindenden Teile anschmelzt. Der Vorteil im Heissluft Schweissverfahren liegt darin, dass die Hitze direkt in die Naht eingebracht wird, ohne das Kontakt zum Material besteht. Dadurch werden Abdrücke und Verunreinigungen vermieden. Jentschmann verwendet das Heissluft Schweissverfahren zum Verbinden von Stoffen in der Bekleidungs-, Filter-, und textilen Sonnenschutz Branche.
Mit Leerlaufleistung ist die Leistungsaufnahme gemeint, die erforderlich ist, um eine Sonotrode in Resonanzfrequenz frei zum Schwingen zu bringen. Ist der Anteil an z.B. unerwünschten Querschwingungen zu hoch, ist eine hohe Leerlaufleistung erforderlich. Hohe Leerlaufleistungen sind zu vermeiden; sie sind ein Hinweis auf schlechte Sonotrodenqualität, die Schweißung wird nicht optimal und die Lebensdauer der Sonotrode wird eingeschränkt sein. Es gibt bei der Entwicklung von Sonotroden eine ganze Reihe von Anforderungen, die erfüllt werden müssen. Hinweise auf eine fehlerhafte Konstruktion, auf falsche Schwingungsformen oder auf einen zu hohen Anteil an unerwünschten Querschwingungen können u.a. sein:
  • hohe Leerlaufleistung
  • die Sonotrode wird warm
  • großer Verschleiß an der Arbeitsfläche
  • geringe Lebensdauer.
In der betrieblichen Praxis ist ohne entsprechende Messmittel die Qualität von eingesetzten Sonotroden praktisch nicht bestimmbar. Darüber hinaus gibt es – im Gegensatz zu den meisten anderen Werkzeugen – bislang keine verbindlichen Qualitätsmerkmale oder gar Normen für diese Schweißwerkzeuge. Weblinks: Prinzipien des Ultraschallschweissens http://www.uni-kl.de/WKK/deutsch/forschungsbereiche/fb_uss-glas_wagner.html
Die Amplitude ist die Schwingweite einer Sonotrode an ihrer Arbeitsfläche, sie wird in µm (Mikrometer) angegeben. Die Größe der Amplitude wird beeinflusst von der Ausgangsamplitude, die der Konverter (Transformationsstück) bereitstellt, und von der jeweiligen Verstärkung durch den Booster und die Sonotrode selbst. Die benötigte Amplitude wird u.a. durch das Schmelzverhalten der eingesetzten Kunststoffe bestimmt und kann erheblich schwanken. Bei der Konstruktion der Sonotrode ist die benötigte Amplitude unter Berücksichtigung der zur Verfügung stehenden Booster zu berücksichtigen. Die wichtigsten üblicherweise einstellbaren Parameter beim Ultraschallschweißen sind die Schweißzeit, die einzubringende Energie und der Anpressdruck der Sonotrode auf das Schweißteil. Stellt jedoch die Sonotrode beispielsweise eine zu geringe Amplitude zur Verfügung, wird der Schweißprozess nicht oder nur unzureichend gelingen. Amplitudenverteilung Ist eine Sonotrode falsch konstruiert, kann die Amplitude an der Arbeitsfläche an unterschiedlichen Stellen unterschiedlich groß sein. Das führt zu einem schlechten Schweißbild oder gar zu Fehlschweißungen.
Die Ultraschallschwingung muss eine bestimmte Richtung aufweisen. Ein Körper kann viele Resonanzfrequenzen mit den unterschiedlichsten Schwingungsformen haben. Beim Ultraschallschweißen muss die Schwingungsrichtung meist longitudinal sein, also senkrecht auf das Werkstück wirken. Nur so kommt die mechanische Energie tatsächlich in der Wirkzone an.
Eine Sonotrode ist in der Regel so konstruiert, dass ihre Resonanzfrequenz mit der vom eingesetzten Generator zur Verfügung gestellten Frequenz übereinstimmt.
Das rotative Ultraschallschweissen eignet sich für folgende Applikationen
  • Verschweissen von thermoplastischen Materialien wie PP, PVC, PE, PET, ABS, Nonwoven Vliese, thermoplastbeschichtete Gewebe und Folien
  • Verkleben von nicht-thermoplastischen Geweben und Folien mittels thermoplastischen Schmelzklebeband der Firma Gluetex (http://www.gluetex.com/)
Das rotative Ultraschallschweissverfahren wird von der Jentschmann AG seit über 10 Jahren erfolgreich angewandt. Die hauptsächlichen Einsatzgebiete sind:
  • Herstellung von Markisen, Sonnensegeln, Grossschirmen und Rollos
  • Produktion von Geotextilien, Schwimmbadabdeckungen, Gewächshausbeschattungen, Dränagefolien,
  • Konfektion von Grossformatbannern, Werbetextilien, PVC Plakaten
  • Einsatz beim textilen Bauen u.v.m.
Die Jentschmann AG hat für das Ultraschallschweissen von technischen Textilien eine spezielle Rollsonotrode (auch Rollnahtsonotrode oder Rotativsonotrode genannt) entwickelt. Dieses rotative Ultraschallschweissverfahren hat den Vorteil, dass die technischen Textilien kontinuierlich verschweisst werden können. Dadurch erreicht man höhere Verarbeitungsgeschwindigkeiten und vermeidet Nahtübergänge, wie sie z.B. beim getakteten Ultraschallschweissen auftreten. Beim rotativen Ultraschallschweissen der Jentschmann AG werden die Schwingungen von der Rollsonotrode über das zu schweissende Material auf ein Ambossrad übertragen und dort reflektiert. Das Ambossrad übt den zum Verschweissen notwendigen Druck auf das Material aus und definiert gleichzeitig das gewünschte Nahtdesign. Die Ultraschallschweissanlagen der Jentschmann AG sind so konstruiert, dass die Rollsonotroden und Ambossräder über einen eigenen regelbaren Antrieb verfügen. Beim Ultraschallschweissen kann daher das Vorschubverhältnis von Rollsonotrode zum Ambossrad auf das zu schweissende Material eingestellt werden. Dies verhindert einen Lagenverschub der Stoffe und gewährleistet eine gleichbleibende flache Naht ohne Wellen und Falten vom Anfang bis zum Ende.
Die Jentschmann AG verwendet die Ultraschalltechnolgie mit 35 KHz zum Verbinden von technischen Textilien und Folien. Dabei spricht man vom Ultraschallschweissen. Doch wie genau funktionieren der Ultraschall und das Ultraschallschweissverfahren eigentlich? Als Ultraschall bezeichnet man Schall mit Frequenzen ab etwa 16 kHz. Zum Erzeugen von Ultraschall für das Ultraschallschweissen benötigt man hauptsächlich 3 Komponenten. Einen Ultraschallgenerator, einen Schwingungsgeber, bestehend aus einem Konverter und einem Booster sowie eine Ultraschall-Sonotrode. Zur Erzeugung von Ultraschall wandelt der Generator die Netzspannung in Hochfrequenz um, welche durch ein Hochfrequenzkabel zum Konverter übertragen wird. Dieser wandelt die eingehende Frequenz mittels piezoelektrischen Keramikschwinger in Ultraschall um. Der Booster verstärkt und transferiert die mechanischen Schwingungen auf die Sonotrode. Die Energie, welche zum Ultraschallschweissen benötigt wird, entsteht durch die Übertragung der Schwingungen von der Sonotrode auf das zu verschweissende Material unter Druck. Dadurch werden die vorhandenen Moleküle in Bewegung gesetzt, was eine Reibung und somit Wärme erzeugt. Diese Wärme wird beim Ultraschallschweissen genutzt, um die Materialien oder Schweisshilfsstoffe anzuschmelzen und unter Druck miteinander zu verbinden.
Die Vorteile des rotativen Ultraschallschweissens auf einen Blick:
  • Sehr geringer Energieverbrauch
  • Keine Emissionen
  • Hohe Prozessgeschwindigkeit
  • Genaue Reproduzierbarkeit der Schweissresultate
  • Kontinuierliches Schweissverfahren
  • Kein Lagenverschub, keine Faltenbildung
  • Grosse Vielfalt bei der optischen Nahtgestaltung
  • Festere Nahtverbindung im Vergleich zum konventionellen Nähen
  • Luft- und Wasserdichte Nähte sind produzierbar
  • Metallbeschichtete Stoffe und Folien sind verschweissbar
Sonotroden sind Werkzeuge, die durch das Einleiten von hochfrequenten mechanischen Schwingungen (Ultraschall) in Resonanzschwingungen versetzt werden. Sie stellen die Verbindung vom Ultraschallgenerator zum Werkstück her und passen die Ultraschallschwingung an die Bearbeitungsaufgabe an (Impedanzanpassung). Sonotroden werden beim Ultraschallschweissen eingesetzt, um in den Füge- oder Kontaktzonen auf Grund verschiedener Prozesse eine dauerhafte Verbindung der Bauteile herzustellen. Weiterhin werden sie beim Ultraschallschwingläppen zur Übertragung der Schwingung auf das eigentliche, abbildende Werkzeug verwendet. Sonotroden werden gewöhnlich aus Aluminium, Titan oder Stahl gefertigt – ihre Geometrie ist abhängig von der durch den eingesetzten Generator bereitgestellten Frequenz und von der Bearbeitungsaufgabe.
Die Sonotrode hat als einziges Bauteil einer Ultraschall-Schweißmaschine direkten Kontakt zum Schweißteil. Ihre Arbeitsfläche muss deshalb so gestaltet sein, dass die Ultraschallschwingungen optimal in die Fügezone eingeleitet werden und Abdrücke auf den Bauteilen vermieden werden. In der Regel werden die mechanischen Schwingungen senkrecht in die Fügezonen des Schweißteils eingeleitet. Unterschiedliche Anwendungen erfordern unterschiedliche Bauformen von Sonotroden.
Beim Hochfrequenzschweissen wird durch eine hochfrequente Schwingung eine innere Reibung und somit Wärme in polaren Kunststoffen erzeugt. Die Erwärmung macht die Kunststoffe verformbar, sodass sich diese unter Druck mit anderen Materialien verbinden lassen. Das Hochfrequenzschweissen wird hauptsächlich zum Verbinden von PVC Folien oder PVC beschichteten Geweben verwendet Die Auswirkungen der beim Hochfrequenzschweissen entstehenden elektromagnetischen Strahlungen auf den menschlichen Körper wurden vielfältig untersucht und kommentiert. Besonders gefährlich sind die Strahlungen offensichtlich für Menschen mit schwachem Herz und einem Herzschrittmacher. Im Gegensatz dazu gibt es beim Einsatz von Ultraschall keinerlei Gefahrenpotential für den Menschen. Die Ultraschalltechnologie ist heute weltweit sehr verbreitet und wird sogar für die Untersuchung von schwangeren Frauen eingesetzt.