用于制造包装的方法和包装机技术

本发明专利技术涉及一种用于制造由纸质材料(5)，尤其是纸张、纸板或厚纸板，构成的包装(18)的方法，包括以下步骤：用由纸质材料(5)构成的下料(19)成型包装(18)，其中，所述纸质材料在至少一个接合部位(21)上搭接，将所述至少一个接合部位(21)定位在超声触头(2)和铁砧(3)之间，以接合力沿着接合力方向(6)加载所述接合部位(21)，并且将所述超声触头(2)置于超声波振动中，以便对所述纸质材料(5)在所述接合部位(21)上进行超声波焊接，其特征在于，在所述包装(18)成型前和/或所述包装(18)成型过程中和/或所述包装(18)成型后和/或所述超声波焊接过程中，对所述纸质材料(5)优选在接合部位(21)的内侧进行润湿。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于制造包装的方法和一种相应的包装机。在该方法和该包装机中通过超声波接合方法将纸质材料，尤其纸张、纸板或厚纸板，连接起来。
技术介绍
在EP 0340 334 A2中阐述了适用于将两层或多层纸制品通过超声波连接的装置。此处使用的纸设置有热塑性涂层。此处通过超声触头产生纵波，使得该超声触头在超声波振动时向铁砧处移去并且再从铁砧处移开。此处通过相应的超声波频率和相应的挤压力引起纸质层的充分压实。同时，在热塑性涂层的微区中产生高热量，并因此出现纸质层的粘接。附图10在示意性简化视图中示出根据现有技术的、用于连接具有热塑性涂层的纸质材料的超声波接合装置100。该装置100包括根据现有技术的超声触头102和根据现有技术的铁砧103。要被接合的纸质材料5处于超声触头102和铁砧103之间，其中，热塑性涂层108彼此相邻。纸质材料5在超声触头102和铁砧103之间的间隙中被加载以接合力106。超声触头102实施具有振动方向107的超声波振动。在根据现有技术的装置100中，振动方向107与接合力106的方向相互平行地指向。此处超声触头102的纵向运动方向因而被用于接合过程。
技术实现思路
在根据本专利技术的方法和根据本专利技术的装置中，利用润湿接合部位实现超声波焊接。这使得能够在没有粘接剂或者热塑性涂层的情况下实现纸质材料的牢固、清洁的接合。这些优点通过用于制造纸质材料包装的方法实现。该纸质材料尤其由纸、纸板或厚纸板组成。此处尤其可以使用波纹厚纸板。该方法包括以下步骤：(i)由纸质材料构成的下料成型包装，其中，纸质材料在至少一个接合部位上搭接。(ii)在超声触头和铁砧之间定位所
述至少一个接合部位。(iii)在限定的接合力方向上以接合力加载接合部位。(iv)使超声触头处于超声波振动中，以便将纸质材料超声波焊接在接合部位上。根据本专利技术，可设置的是，在包装成型前和/或包装成型过程中和/或包装成型后和/或超声波摩擦焊接过程中，对纸质材料优选在接合部位的内侧进行润湿。该润湿优选通过液态水和/或水蒸汽和/或润湿介质诸如此类实现。特别优选使用无添加剂的纯净水。假定的是，在接合部位处纸质结构通过超声波焊接容易被破坏并因此形成局部纸浆。该纸浆由于超声波和通过接合力产生的压力的作用而实现纸质纤维的缠绕，并因此实现纸质纤维的粘接，这与造纸类似。接合面的压实导致氢键的形成。这也经常被阐述为缠绕。可以通过润湿主动促进氢键的局部形成。尤其在包装工业中，可借助于分散型粘接剂(冷胶)和热熔型粘接剂(热胶)应用多种类型的粘接连接。为了优化包装过程，以便更干净和更卫生地构型，可以在根据本专利技术的超声波焊接方法中置入润湿的接合部位。通过0.1s到1s范围内的短周期和0.1s到2s的保持时间，根据本专利技术的方法特别适用于大件数的批量生产。相比于粘接方法，根据本专利技术的方法具有以下优点：根据本专利技术，不需要接合材料，以至于热胶及冷胶可以被替代。对于借助于超声波的接合过程，纸质材料不需要附加的热塑性涂层。传统的涂胶器非常倾向于造成污染。因为在根据本专利技术的方法中，除了优选使用用于润湿的水外，优选不使用添加剂，因此可以实现污染的降低，并且因此实现对于食品及制药工业非常重要的卫生标准的遵守。由此得出，在根据本专利技术的方法中，不存在接合剂(胶)泄漏到包装品中的风险。此外，因为不必要对热胶连续加热，节省了大量能量。为该方法所必需的能量仅在接合时间范围内、即毫秒范围内被需要。从属权利要求示出本专利技术的优选扩展方案。由超声触头产生的超声波振动具有确定的振动方向。在通过超声触头施加超声波振动的同时，对超声触头和对置的铁砧之间的间隙中的纸质材料加载接合力。该接合力在接合力方向上取向。在第一种方案中优选设置为，振动方向和接合力方向相互不平行地指向。在现有技术中，超声触头的振动方向始终平行于接合力方向。因此，在现有技术中，振动微粒的纵向运动方向主要用于接合缝中的能量产生。此处热能由接合配对方的分子内摩擦和界面摩擦产生。此处界面摩擦的热能由接合材料通过铁砧几何形
状发生变形的变形能量获得。与此相反，在本专利技术中得出，如果使用主要利用界面摩擦的摩擦焊接方法，则纸质材料能够更好地接合。相对于接合力方向平行于超声触头的振动方向指向的超声波纵向焊接，优选使用的超声波摩擦焊接具有各种优点：在超声波摩擦焊接中，可以使用具有更小的声波衰减的材料，尤其在纸质材料中是这种情况。由于接合的纸质材料的摩擦运动，没有可以检测的如通过在纵向超声波焊接方法中超声触头的锤击运动的噪音产生。在超声波摩擦焊接方法中的接合连接的剪切强度和剥离强度明显高于由常规的超声波粘接接合方法产生的接合连接中的剪切强度和剥离强度。超声波摩擦焊接中的另一个重要优点为，利用整体振动、而不仅利用在接合部位方向上作用的振幅向纸质材料中输入能量。由于避免了向要接合的纸质材料上的锤击运动，该纸质材料在实施超声波摩擦焊接时被保护。尤其设置为，在超声波摩擦焊接中，接合力方向与振动方向垂直或者说成直角。此处±10°的偏差仍然视为垂直。通过该取向确保振动的超声触头的振幅在两个方向上在很大程度上作用于纸质材料。同时，接合力方向相对于振动方向的垂直取向导致几乎仅利用接合部位上的界面摩擦。然而通过根据本专利技术的润湿也可以利用超声波纵向焊接达到好的结果。因此，在第二种方案中优选设置为，接合力方向与振动方向平行。超声触头的超声波振动频率优选处于20到40kHz之间，特别优选处于30到35kHz之间。此外，优选设置为，超声触头的超声波振动振幅优选处于10到50μm之间，特别优选处于20到40μm之间。尤其在这些参数用于超声波振动的情况下，在接合部位上产生对于纸质材料接合有利的界面摩擦。根据本专利技术在纸质材料润湿情况下应用超声波焊接导致非常稳定的接合部位，以至于优选放弃使用粘接剂或热塑性涂层。此外，也无需在接合部位处的纸质材料上存在类似于热塑性涂层地有利于纸质材料粘接的印刷油墨。优选对于多个相互间隔的接合部位使用一个共同的铁砧和/或一个共同的超声触头。由此可能的是，仅用同一个铁砧和/或仅用同一个超声触头同时接合多个接合部位。尤其是，平行的接合部位可同时由同一个铁砧和/或同一个超声触头加工。此外，本专利技术包括用于制造纸质材料包装的包装装置。该包装装置包括一个成型单元。该成型单元优选构造为拉深单元。所述成型单元用于用由纸质材料构成的下料成型包装。此处纸质材料如此成型，使得该纸质材料在至少一个接合部位上搭接。此外，设置至少一个可被置于超声波振动中可移动的超声触头用于纸质材料的超声波焊接。此外，设置至少一个铁砧作为超声触头的对应工具。通过以相应的力对铁砧和/或超声触头加载来产生接合力。此处接合力沿接合力方向作用。根据本专利技术设置为，在包装成型前和/或包装成型过程中和/或包装成型后和/或超声波摩擦焊接过程中，借助于润湿装置对纸质材料优选在接合部位的内侧进行润湿。该润湿优选通过液态水和/或水蒸汽和/或润湿介质诸如此类实现。特别优选使用无添加剂的纯净水。在根据本专利技术的方法的范围内提出的从属权利要求和有利的扩展方案可相应有利地应用到根据本专利技术的包装装置上。尤其设置为，成型单元包括用于包装成型的可移动冲压板。在该冲压板上布置至少一个铁砧或本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于制造由纸质材料(5)，尤其是纸张、纸板或厚纸板，构成的包装(18)的方法，包括以下步骤：‑用由纸质材料(5)构成的下料(19)成型包装(18)，其中，所述纸质材料在至少一个接合部位(21)上搭接，‑将所述至少一个接合部位(21)定位在超声触头(2)和铁砧(3)之间，‑以接合力沿着接合力方向(6)加载所述接合部位(21)，并且‑将所述超声触头(2)置于超声波振动中，以便对所述纸质材料(5)在所述接合部位(21)上进行超声波焊接，其特征在于，在所述包装(18)成型前和/或所述包装(18)成型过程中和/或所述包装(18)成型后和/或所述超声波焊接过程中，对所述纸质材料(5)优选在接合部位(21)的内侧进行润湿。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.12 DE 102013225737.61.用于制造由纸质材料(5)，尤其是纸张、纸板或厚纸板，构成的包装(18)的方法，包括以下步骤：-用由纸质材料(5)构成的下料(19)成型包装(18)，其中，所述纸质材料在至少一个接合部位(21)上搭接，-将所述至少一个接合部位(21)定位在超声触头(2)和铁砧(3)之间，-以接合力沿着接合力方向(6)加载所述接合部位(21)，并且-将所述超声触头(2)置于超声波振动中，以便对所述纸质材料(5)在所述接合部位(21)上进行超声波焊接，其特征在于，在所述包装(18)成型前和/或所述包装(18)成型过程中和/或所述包装(18)成型后和/或所述超声波焊接过程中，对所述纸质材料(5)优选在接合部位(21)的内侧进行润湿。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，实施超声波摩擦焊接，其中，所述接合力方向(6)不平行于所述超声波振动的振动方向(7)。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述接合力方向(6)垂直于所述振动方向(7)，最大偏差+/-10°。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，实施超声波纵向焊接，其中，所述接合力方向(6)平行于所述超声波粘接的振动方向(7)。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述超声触头(2)的超声波振动频率处于20到40kHz之间，优选处于30到35kHz之间。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，为了所述纸质材料(5)的超声波焊接，不使用使用粘接剂、热塑性塑料和优选不使用印刷油墨。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，对于多个相互间隔开的接合部位(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：U·维杜威尔特，B·费英格，R·楚达伊，A·贝希勒，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE