Ultraschall-Thermofixieren
Durch den Einsatz von Ultraschall-Technik werden beim Ultraschall-Thermofixieren (UST) gegenüber konventionellen Verfahren sowohl der Energieverbrauch und die Baugröße als auch der Materialeinsatz in der Maschine deutlich reduziert.
SONOTRONIC hat die hoch entwickelte Ultraschall-Technologie auf eine neue Anwendung projiziert und ein effektives Verfahren zur thermischen Behandlung von Schmalgewebe entwickelt. Die Innovation liegt darin, dass die zum Thermofixieren notwendige Wärme mittels Ultraschall-Einheiten direkt im Material erzeugt wird.
Dazu wandelt ein Generator die Netzspannung in hochfrequente Hochspannung um und überträgt sie zum Ultraschall-Konverter. Der Konverter wandelt die ankommende Spannung elektrostriktiv in mechanische Schwingungen gleicher Frequenz und leitet diese über Transformationsstück (Booster) und Sonotrode (Schweißwerkzeug) in das Material. Durch Absorption der Schwingungen entsteht bei Druckbeaufschlagung und senkrechter Einleitung der mechanischen Schwingungen Grenzflächen- und Molekularreibung in der Fügezone. Das Resultat ist eine lokale Erwärmung des Materials aus beispielsweise PA, PES, PP, Baumwolle, Aramid, Dyneema®, Glasseide, Nonwoven sowie aus Mischgewebe.
Bei dem patentierten Ultraschall-Thermofixieren wird das Material kontinuierlich zwischen einem Amboss, der einen geregelten Anpressdruck erzeugt, und der Sonotrode hindurch gezogen. Die durch die Ultraschall-Schwingungen entstehende Wärme bringt das Material von innen heraus direkt auf die geforderte Temperatur. Der Ultraschall bewirkt auch eine Kalanderwirkung im Material. Aufeinander abgestimmte Antriebe vor und nach den Ultraschall-Einheiten transportieren das Material und erzeugen die eventuell notwendige Zugspannung im Band. Dadurch wird eine vorgegebene Schrumpfung oder Verstreckung des Materials eingehalten.
Schematischer Aufbau einer Ultraschall-Thermofixiermaschine
- Einzug mit Streckwerk
Angetriebener Einzug des Materials mit auf Materialeigenschaften angepasstem Streckwerk.
Übernahme des Materials je nach Anwendung aus Färbe- und Appretier-Maschine oder lose aus Karton. - Ultraschall-Einheiten
Erzeugen der notwendigen Wärme im Material, je nach erforderter Behandlungsintensität durch 2, 4, 6 oder mehr Ultraschall-Einheiten mit je 20 oder 35 kHz.
Mögliche Beeinflussung der Materialbreite durch spezielle Ambosstechnik. - Wärmekammer
Je nach Anwendung: Angepasste Zufuhr von elektrischer Wärme zur Erhaltung der Temperatur im Material über eine bestimmte Zeit. - Abzug mit Streckwerk
Angetriebener Abzug des Materials mit auf Materialeigenschaften angepasstem Streckwerk.
Übergabe des Materials je nach Anwendung an weitere Kühlzone, Qualitätskontrolle, Wicklung oder Einfassung. - Steuerung
Steuerung der Anlage.
Speicherung und Abruf von produkt- bzw. anwendungsspezifischen Parametern.
Das Ultraschall-Thermofixieren zeichnet sich besonders durch seine Flexibilität aus: Durch die direkte Arbeitsweise des Ultraschalls ist die Anlage sehr schnell auf der maximalen Temperatur und der maximalen Geschwindigkeit, was das Stoppen und Starten der Maschine zu jeder Zeit ermöglicht. Langes Vorheizen und damit verbundener effektiver Energieverlust entfallen. Insgesamt reduziert sich der Energieeinsatz beim Ultraschall-Thermofixieren um bis zu 90 Prozent gegenüber konventionellen Verfahren, da der Ultraschall sehr intensiv auf das Material einwirkt: In einem Bruchteil von Sekunden wird die notwendige Wärme erzeugt.
Dies hat zur Folge, dass während des Thermofixierens nur wenige Meter Material in der Maschine sind, woraus schließlich eine entsprechend kompakte Bauweise resultiert. Weiter ermöglicht der Einsatz von Ultraschall-Thermofixiermaschinen, auch kleinere Materialmengen zu behandeln. Die Parameter können dabei auf das Produkt bezogen in der Steuerung gespeichert und jederzeit abgerufen werden.
