连接工件的方法和复合制品技术

借助超声连接两个工件(30，40)。这首先实现成提供第二工件(40)和具有至少一个导能器(31)的工件(30)。工件彼此接触以使得导能器(31)与所述第二工件(40)的第一表面(41)接触。超声振动接下来经由超声焊极(10)的工作表面(11)导入其中一个工件(40)。所采用的超声焊极(10)的轮廓在工作表面(11)上具有接触线(12)。超声焊极(10)关于第一工件(30)定位成使得所述接触线(12)横向于导能器(31)延伸。述接触线(12)横向于导能器(31)延伸。述接触线(12)横向于导能器(31)延伸。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】连接工件的方法和复合制品


[0001]本专利技术涉及具有独立权利要求的前序部分的特征的用于连接工件的方法和复合制品。

技术介绍

[0002]在许多应用领域中，工件必须连接在一起。例如，比如在包装领域、在车辆工程领域或在医疗器械加工领域，塑料部件的连接是容易想到的。在一些情况下，金属工件也必须连接在一起，例如与电导体的触点部分。
[0003]将超声振动导入工件以连接它们是已知的。导入的超声振动形成将工件连接在一起的超声焊接。
[0004]然而，并非总是能够形成令人满意的超声焊接，尤其是采用不同的材料组合。尤其是采用由具有不同熔点的塑料材料制成的工件，难以进行焊接。即使采用不同的材料组合也能够获得具有满意性能的焊接效果的一种方式是增大接触压力、焊接时间和/或施加能量。但是，这会导致对敏感工件的破坏。
[0005]由塑料制成的焊接工件的一种典型应用是将倒出部紧固至包装，例如饮料包装。该倒出部应由尽可能不透氧的材料例如高密度聚乙烯(HDPE)制成。包装本身由主体组成，该主体由膜、尤其是层压膜制成。层压膜的外表面上具有塑料层，通常为低密度聚乙烯(LDPE)。纸板层提供了期望的强度。铝层提供了氧密封。但是，现在出现了当在焊接期间施加较大的力时铝层受损的情况。这会导致包装内容物(通常为饮料)出现质量问题。铝层的磨损会导致形成凹袋，并且由此还会导致卫生问题。

技术实现思路

[0006]因此本专利技术的任务是避免已知缺点，尤其是创建一种用于连接工件的工艺，通过该工艺，由不同材料制成的工件能够以良好的焊接质量连接在一起。本专利技术的另一个任务是创建一种复合制品，其中也是尤其由不同材料制成的两个工件以良好的焊接质量连接在一起。
[0007]根据本专利技术，这些任务通过具有独立权利要求的特征部分的特征的方法和制品来解决。优选的实施例来自从属权利要求。
[0008]根据本专利技术的方法用于借助于超声连接工件。通常情况下，将两个工件连接在一起。但是，还能够想到将两个以上的工件连接在一起。
[0009]在第一步中，提供具有至少一个导能器的第一工件。在超声焊接过程中提供带有导能器的工件为现有技术已知。在导能器的区域中将超声振动导入工件。
[0010]第一工件通常为用于包装的倒出部。但是，也能够想到其他工件，例如在医疗技术中在注射模制部件上的密封隔膜或过滤隔膜。还能够想到在车辆保险杠中用于容置传感器的传感器支承座。
[0011]还提供了第二工件。具体地，该第二工件可以是用于制备包装的包装材料。但是，
还能够想到第二工件是保险杠，上文所述的传感器支承座将被施加至该保险杠。
[0012]该第一工件和该第二工件彼此接触，使得导能器与第二工件的第一表面接触。
[0013]接下来通过超声焊极的工作表面将超声振动导入其中一个工件内。超声焊极是在许多实施例中是经受超声振动的工具并且为本领域技术人员已知。
[0014]超声振动平行于与超声焊极的工作表面接触的工件的表面传播。通过此方式，基于两个不同的机制生成热。一方面，由超声焊极导入工件的运动在该(多个)工件部内引起发热。另一方面，工件之间的界面区域中的摩擦或运动也会导致生成热。
[0015]尤其当焊接塑料接合参数时，常用的做法是采用超声焊极沿着垂直于工件的接触表面的振动方向导入超声振动。已经表明，此种振动会对某些类型的接合配对件造成损害，或者在为了避免损坏而降低振幅的情况下无法制备出合格的焊缝。在膜状的接合参数的情况下尤其如此，例如单膜、由生物聚合物制成的膜或多层复合膜，例如用于包装领域的那些膜。
[0016]由此，本专利技术的另一方面涉及采用扭转超声振动来连接接合配对件，其中至少一个接合配对件在与另一个接合配对件的接触表面的区域中具有单膜、由生物聚合物(例如聚乳酸)制成的膜或多层复合膜。
[0017]虽然此应用尤其优选与下文描述的本专利技术的其他方面相关，但是应理解，还能够通过超声焊极和/或导能器的其他布置形式获得有利的效果。具体地，采用扭转振动能够在超声焊极和接合参数之间的接触表面的区域中增加振动振幅直至产生足够的焊缝。在扭转振动的例子中，可通过增大焊接表面相对于轴线的半径来提高振幅。传统的垂直于工件的纵向振动不太容易实现类似的振幅提高。由于振动方向平行于接触表面，增大的振幅不会损坏工件/接合参数，这与垂直于接触表面的传统振动有所不同。
[0018]尤其是，当连接厚度小于100微米(μm)、尤其约为50μm的膜时，采用扭转超声振动进行焊接是尤其有利的。
[0019]根据本专利技术，采用的超声焊极的轮廓在其工作表面上具有接触线。超声焊极关于第一工件定位，以使接触线横向于导能器延伸。横向通常表示处于+/
‑
45
°
的角度、优选约为85
°‑
95
°
、尤其优选约为90
°
。这样，超声仅在接触线和导能器之间的相交位置处引入工件、尤其引入第二工件。由此，尤其作用在第二工件上的载荷较低。因为由施加至相交位置的力的限制导致整体力较小，避免了由于施加的力造成的损坏。
[0020]优选地，超声焊极的工作表面与第二工件的与第一表面相对的第二表面接触，即该第一表面与导能器接触。
[0021]通常情况下，由此第二工件例如包装材料的膜与超声焊极的工作表面接触。
[0022]根据优选实施例，所采用的超声焊极的工作表面呈环形。但是，根据工件的形状，还能够想到超声焊极的工作表面的其他形状。在此情况下，接触线在工作表面上关于中心位置呈星形布置。工作表面不必包括整圆，而是也可呈环形。
[0023]根据待连接的工件，还能够想到超声焊极的工作表面呈矩形或方形。在此情况下，接触线通常横向于超声焊极的振动方向延伸，从而由于振动而形成了驱动效果。接触线关于工件的、尤其是导能器的轮廓的夹角尤其是在扭转振动的情况下由此可为非恒定的。尤其在扭转振动的情况下，由此建议接触线呈星形。在纵向振动的情况下，还能够想到接触线彼此平行，每根接触线接下来横向于振动方向延伸。
[0024]优选地，所采用的超声焊极中接触线形成在位于两个相邻凹部之间的肋上。通常情况下，超声焊极的工作表面可设置有在肋上形成接触线的端面齿盘。
[0025]优选地，如沿径向观察，在焊接区域中，肋的横截面在垂直于径向的平面中是不变的。这确保了即使工件未关于超声焊极的工作表面精确定位，作用至对应工件的工作表面与接触凹部的保持相同。尤其在环形工件和超声焊极的环形工作表面的情况下，能够想到没有精准对齐(即工件和超声焊极的轴线之间一致)。在非精准对齐的情况下，肋的横截面在焊接区域中沿径向保持恒定确保了在导能器的区域中、在与工件接触的位置处接触线的形状总是相同。
[0026]通常情况下，肋的横截面在垂直于径向的平面中呈V形。V形横截面的两条腿之间的夹角通常为40
°‑
70
°
、尤其为60
°
。肋的高度即接触线和凹部的基部之间距离通常本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.借助于超声连接工件(30，40)的方法，包括以下步骤：
‑
提供具有至少一个导能器(31)的第一工件(30)、尤其是用于包装的倒出部，
‑
提供第二工件(40)、尤其是包装材料，
‑
使所述第一工件和所述第二工件(30，40)接触，以使得所述导能器(31)与所述第二工件(40)的第一表面(41)接触，
‑
通过超声焊极(10)的工作表面(11)将超声振动引入这些工件(40)中的一者，其特征是，所采用的所述超声焊极(10)的轮廓在工作表面(11)上具有接触线(12)，且其中所述超声焊极(10)关于所述第一工件(30)定位成使得所述接触线(12)横向于所述导能器(31)延伸。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述超声焊极(10)的工作表面(11)与所述第二工件(40)的、与所述第一表面(41)相对的第二表面(42)接触。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所采用的所述超声焊极(10)的工作表面(11)呈环形，并且所述接触线(12)以星形布置于所述工作表面(11)。4.根据权利要求3所述的方法，其中所采用的超声焊极(10)的接触线(12)形成在位于两个凹部(14)之间的肋(13)上。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述肋(13)的横截面在垂直于焊接区域(15)的径向(r)的平面中沿径向保持不变。6.根据权利要求4所述的方法，其中所述肋(13)的横截面在垂直于径向的平面中呈V形，尤其具有为40
°
至70
°
、尤其为60
°
的夹角(α)，和/或其中所述接触线(12)和所述凹部(14)的基部(16)之间的距离(H)为0.1毫米至1.5毫米、优选为0.4毫米至1毫米、尤其约为0.6毫米。7.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中多条接触线(12)彼此之间的距离(a)为0.1毫米至2.5毫米、优选为0.8毫米至2毫米、尤其约为1毫米。8.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述导能器(31)设计为周向隆起(31)、尤其为环形隆起，和/或其中所述导能器(31)的横截面尤其呈梯形并且具有用于连接至第二工件的接触表面，所述接触表面尤其设计为平坦的并且具有宽度，所述导能器(31)具有垂直于所述接触表面的高度，所述接触表面的宽度等于所述导能器(31)的高度的至少5倍、优选至少7倍、尤其约为10倍。9.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述接触线(12)关于所述导能器(31)以90
°
的夹角(β)延伸。10.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中引入为扭转振动、纵向振动或扭转振动和纵向振动的组合的超声振动。11.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中提供不同材料制成的工件作为第一工件和第二工件(30，40)，其中尤其是所述第一工件(30)至少在所述导能器(31)的区域中由高密度聚乙烯(HDPE)制成，所述第二工件(40)至少在所述第一表面(41)具有低密度聚乙烯(LDPE)。12.一种方法、尤其是根据权利要求1至7中任一项所述的方法，包括以下步骤：
‑
提供具有至少一个导能器(31)的第一工件(30)、尤其是用于包装的倒出部，
‑
提供第二工件(40)、尤其是包装材料，
‑
使所述第一工件和所述第二工件(30，40)接触，以使得所述导能器(31)尤其与所述第二工件(40)的第一表面(41)接触，
‑
通过超声焊极(10)的工作表面(11)将超声振动引入这些工件(40)中的一者，其特征是，在所述导能器(31)的区域中在至少一个声导入点(43)将超声振动导入所述第一工件或所述第二工件(30，40)，并且其中从所述声导入点(43)起，其中至少一个所述工件(30，40)的材料发生融化直至与所述声导入点(43)间隔开的焊接区(44)。13.复合制...

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：远程声波控股公司，
类型：发明
国别省市：