[发明专利]超声处理方法

说明书

本发明涉及一种用于塑料材料的超声处理的方法，包括以下步骤：将塑料材料放置在超声波发生器和支撑台工具之间，在焊接阶段期间使借助于超声振荡激励的超声波发生器与塑料材料接触，在保持阶段期间使超声波发生器和支撑台工具朝向彼此移动，其中超声波发生器和支撑台工具都不会受到超声振荡的激励，从而在塑料材料上施加力F。为了减少处理时间，其中同时焊接过程的质量没有受到影响，甚至有待提高，根据本发明，提出在保持阶段期间改变力F。

本发明涉及一种用于塑料材料的超声处理的方法，包括以下步骤：

A)将塑料材料置于超声波发生器和支撑台(counter)工具之间，

B)在焊接阶段期间，使超声振荡激励的超声波发生器与塑料材料接触，以及

C)在保持阶段期间，将超声波发生器和支撑台工具朝向彼此移动，其中超声波发生器和支撑台工具都不会被超声振荡激励，从而向塑料材料施加力F。

这种类型的超声处理方法通常是已知的。该方法在塑料材料部件之间产生材料连接。塑料材料部件位于超声波发生器和支撑台工具之间。用超声振荡激励超声波发生器，从而例如频率为20kHz、以及例如振幅为5μm至50μm的纵向振荡被超声波发生器引入到塑料材料部件中。取决于应用场景，由于摩擦而在超声波发生器和塑料材料之间或接触的塑料材料部件之间以及在分子链内产生热量，这导致材料熔化。

超声焊接尤其被用于连接注塑件、将不同材料铆接在一起以及通过翻边产生形成锁定连接。

在焊接阶段中，超声波发生器和可能还有的支撑台工具用超声振荡激励，超声波发生器和支撑台工具通常朝向彼此移动，而待处理的塑料材料被放置在支撑台工具和超声波发生器之间。

因此，在焊接阶段期间，超声振荡通过超声波发生器和可能还有的支撑台工具施加给材料，同时这两个元件(超声波发生器和支撑台工具)朝向彼此移动。

在焊接阶段中，超声波发生器按压在塑料材料上的力和/或超声波发生器在支撑台工具的方向上行进的路径受到控制。通过调整和改变工艺参数，诸如施加在材料上的力、超声波发生器的推进速度或材料温度，可以影响焊接接头的处理过程和质量。

在焊接阶段结束时，超声激励被关闭。然后，通过超声处理熔化的材料将返回到固态。

在焊接阶段之后是保持阶段，其中超声波发生器以恒定的力F在支撑台工具的方向上按压材料，这已经为人所知。这防止材料部件在材料已经重新凝固之前再次彼此分离。

然而，提供保持阶段延长了超声波发生器和支撑台工具与材料接触的处理时间。因此，在保持阶段期间，超声波发生器和支撑台工具无法用于焊接更多材料部件。

在超声处理中，始终的目标是减少处理时间，同时不影响或者甚至改善焊接过程的质量。

根据本发明，通过在步骤C)中的保持阶段期间改变力F来实现该目标。已经证明，保持阶段不仅必须用于等待材料固化的目的，而且在不再将超声振荡引入到材料中的保持阶段期间，还可能影响固化过程，并且因此影响焊接接头。改变力F允许以有针对性的方式作用于液体组分，并控制固化过程。

在大多数情况下，在保持阶段期间增加力F是有利的。由于材料中的较高压力，施加给材料的力支持从液相到固相的转变。聚合物链的松弛也支持纠缠，这产生良好的连接。

然而，随着材料固化，材料提供更高的反压力。在凝固过程期间增加施加的力F确保了即使在增加的固化的情况下，也在材料的静止液体成分上提供足够的力，以加速和改善这些区域的固化。

本发明是首次将注意力集中在保持阶段。令人惊讶的是，改变尤其是增加保持阶段中的力显著影响固化过程以及还有焊接接头的质量。

在本发明的优选实施例中，步骤C)包括控制或调节超声波发生器和支撑台工具朝向彼此移动。