Kunststoffschweißprozesse

Ultraschall-Kunststoffschweißen ist das Verbinden oder Umformen von Thermoplasten durch die Verwendung von Wärme, die durch hochfrequente mechanische Bewegung erzeugt wird. Dies geschieht durch die Umwandlung von hochfrequenter elektrischer Energie in hochfrequente mechanische Bewegung. Diese mechanische Bewegung erzeugt zusammen mit der angewandten Kraft Reibungswärme an den Verbindungsflächen der Kunststoffteile, wodurch das Kunststoffmaterial schmilzt und eine molekulare Verbindung zwischen den Teilen entsteht.

Dieser Prozess funktioniert entweder durch eine lineare oder orbitale Bewegung eines Teils relativ zum anderen. Dadurch entsteht eine Oberflächenreibung, die zu einer Wärmeentwicklung und zur Bildung einer Schmelzschicht an der Verbindungsstelle führt. Das Vibrationsschweißen hat typischerweise Schweißzeiten von einer bis fünf Sekunden. Die Vibrationsschweißmaschinen von Dukane können Teile mit einem Durchmesser von ca. 50 mm bis zu einer Länge von 1800 mm verarbeiten.

Das Laserschweißen ist ein berührungsloses Fügeverfahren, bei dem ein Laserstrahl verwendet wird, um den Kunststoff im Verbindungsbereich zu aufzuschmelzen, indem eine kontrollierte Energiemenge an eine präzise Stelle abgegeben wird. Die Präzision bei der Steuerung des Wärmeeintrags basiert auf der einfachen Einstellung der Laserstrahlgröße und der Palette der verfügbaren Methoden zur Positionierung des Strahls. Die meisten Thermoplaste können mit einer geeigneten Laserquelle und einem geeigneten Verbindungsdesign geschweißt werden.

Dieser Prozess funktioniert durch eine Rotationsbewegung eines Teils relativ zum anderen. Dadurch entsteht eine Oberflächenreibung, die zu einer Wärmeentwicklung und zur Bildung einer Schmelzschicht an der Verbindungsstelle führt. Das Rotationsreibschweißen hat typischerweise Schweißzeiten von einer halben bis fünf Sekunden. Die Maschinen für das Rotationsreibschweißen von Dukane können Teile bei Verwendung von Hochgeschwindigkeitsmotoren mit einem Durchmesser von 12 mm und bei Verwendung von Motoren mit hohem Drehmoment bis zu einem Durchmesser von 225 mm bearbeiten.

Ein weiteres berührungsloses Schweißverfahren ist das Infrarotschweißen, bei dem die Wärme mittels Strahlung auf die Kunststoffteile übertragen wird. Es folgt den gleichen grundlegenden Schritten wie das Heizelementschweißen. Es haben sich zwei unterschiedliche Ansätze zum Infrarotschweißen herausgebildet. Eines der Systeme verwendet einen elektrisch beheizten Metallfolienemitter, der in einigen Fällen mit einer Keramik beschichtet ist. Bei dem anderen System wird die Standard-Heizplatte durch Infrarot-Strahler ersetzt, die auf beiden Seiten einer beweglichen Platte eingespannt und gefedert sind.

Bei diesem Verfahren werden die einander zugewandten Oberflächen der beiden Teile durch Konduktion, Konvektion und/oder Strahlung von einem beheizten Element erwärmt. Die beiden Teile werden entweder gegen das Heizelement gepresst oder für eine gewisse Zeit daneben gehalten, dann wird das Heizelement entfernt und die Teile werden zusammengedrückt, um die Schweißnaht zu bilden. Das Heizelementschweißen hat typischerweise Schweißzeiten von zehn bis zwanzig Sekunden. Die Heizelementschweißmaschinen von Dukane können Teile mit einem Durchmesser von etwa 25 mm bis zu einer Länge von 1500 mm verarbeiten.

Bei der Verarbeitung von Lebensmitteln mittels Ultraschall wird ein vibrierendes Messer mit einer nahezu reibungsfreie Oberfläche zum Schneiden genutzt. Die Lebensmittelprodukte werden nicht verformt und haften nicht an. Die Oberfläche schneidet oder schlitzt Produkte einschließlich Füllstoffen wie Nüsse, Rosinen, Trockenfrüchte oder Schokoladenstückchen sauber und ohne Verdrängung.

Die Stoff- und Folienverarbeitung besteht aus dem Kleben, Schneiden oder Versiegeln von Stoffen und Folien, die thermoplastische Materialien enthalten. Typische thermoplastische Materialien, die in Stoffen und Folien vorkommen, sind Acryl, Nylon, Polyester, Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid und Urethan. Produkte aus der Textil-, Bekleidungs-, Vliesstoff-, Verpackungs-, Medizin- und Automobilindustrie profitieren von den schnellen, sauberen und wirtschaftlichen Verfahren zur Verarbeitung von Stoffen und Folien.