[發明專利]超聲波接合方法和超聲波接合裝置

有效

• 申請號: 201410758968.0
• 申請日: 2014-12-11
• 公開（公告）號: CN104708805B
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發明（設計）人: U·維杜威爾特
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: B29C65/08
• 分類號: B29C65/08;B31F1/00
• 代理公司: 72002 永新專利商標代理有限公司
• 代理人: 韓長永

本發明涉及一種用于連接紙材料(5)特別是紙、紙板或卡紙的超聲波接合方法，其包括下述步驟：將紙材料(5)放入超聲波發生器(2)和砧件(3)之間的間隙(4)中，使超聲波發生器(2)進行超聲波振動以便超聲波焊接所述紙材料(5)，其中，優選地在接合位置的內側在超聲波焊接之前和/或期間用去礦質的水(9)潤濕所述紙材料(5)。

技術領域

本發明涉及一種用于連接紙材料特別是紙、紙板或卡紙的超聲波接合方法。

背景技術

WO03/043807描述了一種用于借助于超聲波連接多層材料幅面的裝置。在此，實現了大面積地和連續地連接材料幅面的各層。在此例如制造瓦楞紙。

EP 0 340 334 A2描述了一種裝置，所述裝置適用于借助于超聲波連接兩層或多層的紙制品。在此，所使用的紙設置有熱塑涂層。在此，借助超聲波發生器產生縱向波，從而超聲波發生器在超聲波振動時運動至砧件并且又從砧件離開。通過相應的超聲波頻率和相應的壓緊力，在此產生紙層的充分壓實。同時，導致熱塑涂層的微區域中的高放熱并且因此導致紙層的粘接。

附圖7以示意性的簡圖示出根據現有技術的用于連接熱塑涂層紙材料的超聲波接合裝置100。所述裝置100包括根據現有技術的超聲波發生器102并且根據現有技術的砧件103。待接合的紙材料5位于在所述超聲波發生器102和砧件103之間。在發生器102和砧件103之間的間隙中將接合力106施加給紙材料5。超聲波發生器102實施具有振動方向107的超聲波振動。在根據現有技術的裝置100中，振動方向107和接合力106的方向相對彼此平行地取向。也就是說，在此對于接合過程使用超聲波發生器102的縱向運動方向。

發明內容

根據本發明，為了超聲波接合紙材料，使用去礦質的水來潤濕接合位置。不同于傳統的水地，在使用去礦質的水的情況下具有的決定性優點在于，明顯地減小了濕潤劑的表面張力。這導致，可以更好地和均勻地潤濕接合位置并且可以讓水更快地進入。這尤其在時間緊急的處理過程中是決定性的優點。這個優點通過根據本發明的用于連接紙材料特別是紙、紙板或卡紙的超聲波接合方法實現，所述方法包括其包括下述步驟：(i)將紙材料放入超聲波發生器和砧件之間的間隙中，(ii)使超聲波發生器進行超聲波振動以便超聲波焊接紙材料。在此，所述紙材料優選在接合位置的內側在超聲波焊接之前和/或期間用去礦質的水潤濕。認為，通過接合位置上的超聲波焊接容易破壞紙結構并且因此形成局部的紙糊。這種紙糊基于超聲波和接合力壓力的作用允許紙纖維的纏結并且由此允許紙纖維的膠合，類似于造紙。接合面的壓實導致構成氫鍵。這經常也稱為纏結。通過潤濕可以主動地支持氫鍵的局部形成。通過以去礦質的水潤濕極大地降低了紙聚合物的玻璃臨界溫度并且因此防止接合位置上的燃燒現象。纖維復合物中的水分提高了阻尼性能，因此提高了超聲波的作用。

從屬權利要求示出本發明的優選的進一步方案。

優選地設置，紙材料被用水蒸汽潤濕。通過將水加熱產生去礦質的水蒸汽。所述水蒸汽優選地用于潤濕紙材料。因此確保了，濕潤劑的表面張力顯著小于紙材料的表面張力，以便因此可以確保良好的使用。與液態水相比，水蒸汽具有較高的能級和較低的表面張力。通常，水的表面張力在20℃下為大約73mN/m，然而具有80℃的水蒸汽僅僅還具有大約63mN/m的表面張力。對于液體性能來說，表面張力是形成具有盡可能小的表面且能量方面有利的、類似于球狀的液滴的原因。這具有的結果是，在使用水蒸汽的情況下，與用海綿或類似輔助方式涂覆相比，水份的分配顯著更準確和更均勻。

因此，此外有利地設置，對于該方法使用具有至少80℃溫度的水蒸汽。

當對于超聲波接合方法使用液態水替代水蒸汽時，則優選地設置，所述水在潤濕紙材料時具有至少50℃的溫度。

此外，優選地設置，為了潤濕使用具有最大100μS/cm(微西門子每厘米)、優選地最大50μS/cm、特別優選地最大20μS/cm的電導率的水。所述電導率給出水的去礦質程度。水去礦質越多，則電導率越低并且所述水越好地適合于潤濕接合位置。