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Hochgeschwindigkeits Impuls Schweißen von Kunststofffolien (HIS)

High-speed impact sealing of polymer films (HIS)
 
: Kott, Mathias

:
Volltext urn:nbn:de:0011-n-5343156 (570 KByte PDF)
MD5 Fingerprint: ce55b27f382a7ed95d9fba44b3a68337
Erstellt am: 9.2.2019


Dresden: Fraunhofer IVV, 2019, 5 S.
Deutsch
Studie, Elektronische Publikation
Fraunhofer IVV ()
Hochgeschwindigkeitsimpuls; Adiabatischer Prozess; Kunststoffschweißen; Siegeln; Trennschweißen; Kunststofffolien; Dissipative Erwärmung; high speed impact; adiabatic process; plastic welding; sealing; tear welding; plastic films; dissipative heating

Abstract
Hochgeschwindigkeitsprozesse spielen in der technischen Produktion eine zunehmend wichtige Rolle. Grundlage für technologische Nutzung von Hochgeschwindigkeitsimpulsen ist das dissipative Verhalten von Werkstoffen. Bewegungsenergie, welche durch einen makroskopischen Formänderungsimpuls hervorgerufen wird, wird durch Reibvorgänge im Inneren des Materials in Wärmeenergie umwandelt. Durch die geringe zeitliche Ausdehnung des Impulses wird der Austausch der entstehenden Wärme mit der Umgebung fast vollständig unterbunden (adiabatischer Prozess), was zu prozessrelevanten Erwärmungen (z.B. Schmelztemperatur) führt. Besonders in der Metallbearbeitung bei der spanenden Bearbeitung, aber auch beim Trennen, Fügen und Umformen wurden diesbezüglich zahlreiche technologische Grundlagen entwickelt. Materialerwärmung infolge dissipativer Eigenschaften treten aber auch in polymeren Werkstoffen auf und werden beispielsweise beim Ultraschallschweißen genutzt. Hier ist allerdings aufgrund der üblichen Prozesszeiten ein Austausch der dissipativ erzeugten Wärme mit der Umgebung möglich. Gestützt auf das grundsätzliche Verhalten thermoplastischer Kunststoffe und der Möglichkeit, durch einen kurzen Impuls einen adiabatischen Prozess erzeugen zu können, ergibt sich folgender innovativer Ansatz zum Verschweißen von Kunststofffolien. Eine bewegliche Schweißbacke (Impulshammer) trifft mit hoher Geschwindigkeit auf die gegenüberliegende Schweißbacke (Amboss) auf und setzt dadurch in zwei dazwischenliegenden Kunststofffolien schlagartig Wärme frei, welche zum Verschmelzen beider Folien im Kontaktbereich führt. Der Schlagimpuls kann zusätzlich zum Trennen der Folien an der Schweißnaht genutzt werden.

 

High-speed processes play an increasingly important role in technical production. The basis for the technological use of high-speed impact is the dissipative behaviour of materials. The kinetic energy caused by a deformation pulse is converted into thermal energy by friction processes inside the material. Due to the small temporal extension of the impulse, the exchange of the resulting heat with the surrounding areas is almost completely prevented (adiabatic process), which leads to process-relevant heating. Numerous technological fundamentals have been developed about this, particularly in metalworking for machining, but also for cutting, joining and forming. Material heating due to dissipative properties also occurs in polymer materials and is used, for example, in the ultrasonic welding process. Here, however, due to the usual process times, it is possible to exchange the internal heat with the surroundings. Based on the behaviour of those thermoplastics and the possibility to generate an adiabatic process by a short impulse, the following innovative approach for the welding of plastic films results. A moving welding jaw (rammer) hits the opposite welding jaw (anvil) at high speed. The resulting sudden release of heat in the thermoplastic leads to the melting of the two films in the contact area. The mechanical impact can also be used to cut the films at the weld seam.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-534315.html