Methodik Ultraschallsiegeln 2

Eine qualitätsgerechte Siegelnaht ist die Grundvoraussetzung zur Erfüllung aller Funktionen einer Verpackung. Mithilfe des Ultraschall-Schweißverfahrens ist auch unter schwierigen Bedingungen möglich, diesen Qualitätsansprüchen zu entsprechen. Für eine optimale Nahtqualität ist das Fließverhalten der Polymerschmelze maßgeblich. Derzeit sind die genaue Wirkungsweise der Energiewandlungsvorgänge sowie die Einflüsse und Zusammenhänge von Materialkennwerten im Hinblick auf die Siegelnahtqualität noch nicht hinreichend untersucht. Aufbauend auf einem vorhergehenden Projekt (AiF 15809BG) zum Erwärmungsverhalten soll das Verständnis des Ultraschallprozesses gefördert werden.

Um die zugrunde liegenden Mechanismen beim Ultraschallsiegeln charakterisieren zu können wird das Fließverhalten verschiedener Packstoffverbunde analysiert und ausgewertet. Untersuchungen zur Rissausbreitung in der Siegelnaht werden ergänzend durchgeführt um Rückschlüsse auf das Verhalten der Schmelze ziehen zu können. Aufbauend zu den ersten Ergebnissen wird im Anschluss durch eine Analyse des Ultraschallsiegelverhaltens der Packstoffe anhand von Prozessdaten versucht, das Prozessfenster im Hinblick auf optimale Siegelparameter einzugrenzen. Für praxisgerechte Empfehlungen zur effektiven Prozessführung wird außerdem das Siegelergebnis in Abhängigkeit der Materialeigenschaften bei unterschiedlichen Prozessführungen untersucht.

Eine Diskussion von auftretenden Phänomenen, welche bei der Interaktion zwischen Schmelze und dem nicht aufgeschmolzenen Polymer beobachtet werden können, liefert weitere Erkenntnisse über das Verfahren.

Im Ergebnis ist eine effektivere Prozessführung realisierbar und es lassen sich Empfehlungen zu einer günstigeren Werkzeuggestaltung ableiten. Außerdem kann durch die erörterten Einflüsse des Materials unter Nutzung einer zu entwickelnden Methode eine günstige Auswahl der Packstoffe erfolgen.

Artikel in der Lebensmitteltechnik 10-2013