專利名稱：多層材料帶的超聲復(fù)合裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將多層材料帶在超聲波振動器與相對模具之間的縫隙中借助于超聲作用進(jìn)行復(fù)合的裝置。
在DE 44 39 284 C3中，描述了一種裝置，借助于超聲振動單元和一個相對模具，對材料帶進(jìn)行連續(xù)的超聲處理。材料帶可以包含不同數(shù)量的層，不過它們都已經(jīng)疊放在一起形成了統(tǒng)一的材料帶后，導(dǎo)入到縫隙之中。根據(jù)縫隙中超聲波的強(qiáng)度，材料帶在加工過程中彼此復(fù)合在一起，或者進(jìn)行剪切。從材料帶的寬度方向看，加工寬度狹窄。
在DE 100 27 735 C1中給出了一種超聲波加工裝置，其中一個已經(jīng)上下疊放在一起的多層材料帶被送入到超聲振動單元與一個相對模具之間的縫隙中。材料帶之間的復(fù)合在材料帶的寬度方向上局限于一個狹窄的區(qū)域中。在材料帶受牽引通過縫隙時，各層彼此焊接起來，原因是其中的一層為可焊接的柔性薄層。為此需要有一層熱塑性薄層，通過在超聲波場中發(fā)熱而融化，并且造成各層之間的互相粘連。
本發(fā)明的目的是設(shè)計一種對多層材料帶進(jìn)行超聲復(fù)合的裝置，借助于這樣的裝置能夠?qū)Σ煌牟牧蠋нM(jìn)行范圍廣泛的應(yīng)用。
該目標(biāo)是通過權(quán)利要求1所述的特征來實現(xiàn)的。
通過權(quán)利要求1或從屬權(quán)利要求所述的裝置，綜合獲得如下可能應(yīng)用領(lǐng)域-大致在材料帶的整體寬度上，實現(xiàn)材料帶的各單層之間的大面積、連續(xù)的或不連續(xù)的結(jié)合。
-在沒有熱塑性輔助材料的情況下，同樣能夠?qū)崿F(xiàn)材料帶的復(fù)合。
-對材料帶的一個或者多個層進(jìn)行加工，接下來使用同樣的工具或工具的相同部件對材料帶進(jìn)行復(fù)合。
-在結(jié)合區(qū)域為不連續(xù)而且分散開的情況下，在超聲復(fù)合過程中對能量的使用進(jìn)行優(yōu)化。
-在包含纖維的材料帶中，在彼此接觸的界面上實現(xiàn)微觀結(jié)合。
在生產(chǎn)波紋紙板時，通過權(quán)利要求之一所述的裝置可以獲得下述各優(yōu)勢或優(yōu)勢之一-減少波紋紙板帶生產(chǎn)過程中的濕度記錄。
-減少帶層復(fù)合過程中的熱量記錄。
-減少復(fù)合起來的波紋紙板帶干燥過程中的能量消耗量。
-減少或完全省略掉了連接劑(粘接劑)。
-大幅度減少波紋紙板生產(chǎn)機(jī)器的幾何尺寸。
-通過省略掉或者減少必要的預(yù)熱階段，更快地完成機(jī)器的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換。
-省略掉或者縮短了裝置重新開動后的啟動階段。
在權(quán)利要求1所述的裝置中，對材料帶中的多層在一個第一超聲波振動器和至少一個第一相對模具之間的第一縫隙中，借助于超聲波進(jìn)行復(fù)合。至少一個平面形狀的第一初始材料帶和一個平面形狀的第二初始材料帶，借助于一個第一和一個第二送料器分別輸送到第一縫隙中。第一和第二初始材料帶最好是在即將進(jìn)入縫隙前或者在縫隙內(nèi)才互相接觸。
在一種構(gòu)造中，對送入的第二初始材料帶進(jìn)行波紋造型處理。也可以將送入的第一初始材料帶或者其它的材料帶進(jìn)行波紋造型。拋光意味著初始材料帶具有規(guī)則的或者不規(guī)則的三維方向上的表面結(jié)構(gòu)。第二初始材料帶的表面和/或底面不是平整的，具有凹凸。較好的情況下，波紋造型的方向為材料帶的縱向或者橫向。波紋造型可以是直線狀、鋸齒狀或者波紋狀的。為了獲得可以承受載荷作用的復(fù)合結(jié)構(gòu)，對經(jīng)過波紋造型的初始材料帶進(jìn)行波紋處理或者進(jìn)行彎折，以便利用第一初始材料帶獲得能承載的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)。
較好的安置方式是第一超聲波振動器與第一初始材料帶相接觸，而使相對模具與第二初始材料帶相接觸。這樣，超聲波振動器安置時，可以貼靠在第一初始材料帶的表面上，或者直接與其接觸。而第一超聲波振動器的超聲波發(fā)射表面，與經(jīng)過波紋造型處理的第一和第二初始材料帶上的復(fù)合區(qū)之間的距離非常小。
如果第二輸送器具有一個波紋造型輥對來對第二初始材料帶進(jìn)行波紋造型處理，就可以在一個裝置上實現(xiàn)第一與第二初始材料帶之間的復(fù)合，并且也可以對第二初始材料帶進(jìn)行波紋造型處理。波紋造型輥對可以產(chǎn)生上面提到的第二初始材料帶的波紋造型。為了獲得材料帶的橫向上伸展的波紋造型，波紋造型輥在軸向上具有波紋造型；為了獲得材料帶縱向上的伸展的波紋造型，則需要輥對在圓周方向上進(jìn)行波紋造型。具有兩個波紋輥的波紋造型輥對具有特殊優(yōu)勢，如同由它對波紋紙板進(jìn)行波紋帶成形時大家共知的那樣。
在一種具有特別優(yōu)勢的構(gòu)造中，波紋造型輥對的一個波紋造型輥作為超聲波振動器的相對模具。這樣，第二初始材料帶首先穿過波紋造型輥對時完成波紋造型，接下來為了改善第一初始材料帶與第二初始材料帶之間的復(fù)合而投入使用。這樣，第一超聲波振動器就不再需要有獨立的、經(jīng)過特殊加工的相對模具了。
第一波紋造型輥上的圓頂或者浮凸最強(qiáng)烈地接近于第一超聲波振動器的超聲波發(fā)射表面。通過一個超聲波反射表面，使超聲波較強(qiáng)烈地被波紋造型輥反射開，并且進(jìn)入到波紋造型輥內(nèi)的超聲波記錄減弱。最好在波紋造型輥的圓頂或者浮凸所在區(qū)域中構(gòu)成超聲波反射表面。這樣提高在縫隙中的超聲波壓力。較好的方式是將超聲波反射回到第一超聲波振動器上，這樣，在縫隙中的場強(qiáng)還能進(jìn)一步得到提高。因此，還能夠有利于在縫隙中形成駐波。
如果為第一超聲波振動器配置一個第一供電器，后者的功率可以隨時間變化，就可以使供應(yīng)功率記錄根據(jù)所完成的復(fù)合的需要隨時調(diào)節(jié)。功率需求就可以減少，并且也同樣減少輸送到材料帶中的熱量。這樣可以在材料帶之間產(chǎn)生不連續(xù)的結(jié)合區(qū)域。如果需要在材料帶之間獲得大面積的結(jié)合，要使這種不連續(xù)的結(jié)合區(qū)域沿著材料帶的寬度和長度方向平整地分布開。
如果第二初始材料帶在縱向上具有周期性的波紋造型，功率模塊的時間變化周期，通過第一電源器來與材料帶穿過縫隙時的波紋造型周期相同，而具有優(yōu)勢。最好的方式是功率模塊的周期自身可以改變，從而在材料帶穿過的速度發(fā)生變化時，周期自身能夠彼此適應(yīng)。較好的方式是當(dāng)縫隙中正好有材料帶上一個區(qū)域穿過時，由電源裝置來給定其最大功率，該區(qū)域中第二初始材料帶貼靠于第一初始材料帶上。這里，在該區(qū)域中所提供的功率和/或者所傳遞到材料帶中的能量，最好是使材料帶之間能夠?qū)崿F(xiàn)實際的復(fù)合。
功率的調(diào)制可以為振蕩形式的。這樣，可以使超聲波振動器做到材料友好的工作狀態(tài)下，原因是不會出現(xiàn)功率跳躍，從而避免超聲波振動器發(fā)生表面振動。振蕩也可以通過處于第一電源器內(nèi)的模塊自身來實現(xiàn)?；蛘咄ㄟ^超聲波振動器的激發(fā)頻率與超聲波振動器自身的頻率之間的不協(xié)調(diào)來實現(xiàn)該調(diào)制。振蕩的頻率允許通過激發(fā)與超聲波振動器自身頻率之間的頻率差來進(jìn)行調(diào)制。這樣，振蕩的周期就能夠?qū)Σ牧蠋г诳p隙中的穿過速度進(jìn)行匹配。
在一種優(yōu)勢性的構(gòu)造中，由一個第三送料器將一個平整的第三初始材料帶輸送到一個第二縫隙之中，后者位于一個第二超聲波振動器和至少一個第二相對模具之間。在第二縫隙中，材料帶(如由第一和第二初始材料帶組成)與第三或者另外的初始材料帶進(jìn)行復(fù)合。在一種構(gòu)造中，第三初始材料帶從第二初始材料帶一側(cè)送入。如果第二初始材料帶經(jīng)過波紋造型處理，就通過導(dǎo)入一個平整的第三初始材料帶而形成一種三明治結(jié)構(gòu)，如同人們在波紋紙板中見到的那樣。
如果第二超聲波振動器挨靠著第三初始材料帶安置，那么，第二超聲波振動器的超聲波發(fā)射表面與第二和第三初始材料帶之間的接觸面最接近，在這些構(gòu)造中，與第二超聲波振動器相配合的第二相對模具為光滑的輥或者是帶波紋造型的輥，后一種情況下，所具有的波紋造型最好是與第一波紋造型輥相對應(yīng)。
在一種構(gòu)造中，超聲波反射面上的一個凹曲和/或波紋造型輥的超聲波反射面的圓頂和/或浮凸，填充有一種材料，相對于超聲波反射面所用的材料而言，它具有較弱的超聲波反射能力。這樣，超聲波從縫隙中穿過填充材料并且在下方的超聲波反射面上受到初次反射。通過對凹陷進(jìn)行填充，構(gòu)成一個平整的面或前凸面，因而在凹陷中不會沉積贓物。反過來，通過對圓頂或者浮凸進(jìn)行填充，在波紋造型時相應(yīng)于相對波紋造型輥的定型得以保持，而同時還加強(qiáng)了反射。
在一種構(gòu)造中，裝置具有一個第一和/或一個第二調(diào)節(jié)單元，來改變第一和/或第二縫隙的寬度。這樣，能夠適應(yīng)于不同的材料厚度?？p隙寬度的調(diào)整，還能夠通過選則第一和/或第二超聲波振動器的振動頻率，來形成駐波或者共振的方式來實現(xiàn)。共振條件及駐波，也可以在縫隙保持不變的情況下通過改變振動頻率來獲得。在共振情況下，聲波壓力在壓力腹區(qū)域最高，而空氣或者材料的移動在壓力節(jié)點處最高。通過改變縫隙寬度和/或激發(fā)頻率，改變壓力腹及壓力節(jié)點的位置。如果壓力節(jié)點推移到結(jié)合面所在區(qū)域中，在那里就能導(dǎo)致最強(qiáng)烈的材料移位。
在另一種構(gòu)造中，第一和/或第二加工縫隙延伸寬度至少達(dá)到多層的材料帶的帶寬。較佳的情形是第一和/或第二超聲波振動器分成區(qū)段，并且具有幾個超聲波振動器，這樣，通過各超聲波振動器或振動器組的接通與關(guān)斷能夠調(diào)節(jié)加工縫隙的長度使其等于材料帶的寬度。這樣，至少材料帶中的兩層大面積地連續(xù)結(jié)合在一起，或者在分散開的不連續(xù)區(qū)域進(jìn)行結(jié)合。
在一種構(gòu)造中，借助于一個涂覆器將一種液體散布或涂覆于第一、第二和/或第三初始材料帶上，如，使用一個沿著材料帶在表面上滾動的輥、或者通過一個噴霧器或同類的物體。這里，布料于材料帶之間需要進(jìn)行結(jié)合的區(qū)域就足夠了。如，需要與第一和/或第二初始材料帶在縫隙內(nèi)進(jìn)行復(fù)合的第二初始材料帶，在其經(jīng)過波紋造型處理的圓頂上涂覆一個潮濕膜層。
在另一種構(gòu)造中，設(shè)計有另一個送料器，它具有另一個波紋造型輥對來對另外的材料帶實施波紋造型。這樣，除了經(jīng)過波紋造型處理的第二初始材料帶外，還有另一個經(jīng)過波紋造型處理的初始材料帶，被輸送到另一個縫隙內(nèi)，后者位于另一個超聲波振動器與另一個相對模具之間。這樣，可以制備具有至少兩個波紋造型初始材料帶的多層材料帶。另一個初始材料帶上的波紋造型最好有所差別，例如沿著橫向伸展，這樣，可以得到如具有兩層波紋帶的波紋紙板。
上面所述的裝置，適用于生產(chǎn)波紋紙板。為了將紙帶層復(fù)合起來，不再必需使用結(jié)合劑。尤其不再必需粘結(jié)劑。不過，在某些情況下可以使用少量的粘結(jié)劑。
上述裝置特別適用于將包含纖維細(xì)顆粒的材料帶進(jìn)行復(fù)合，如紙帶或者類似物品的結(jié)合。需要進(jìn)行彼此復(fù)合的初始材料帶不再必須含有熱塑性組分，尤其是熱塑性聚合物組分，也不再/或者不再必須涂覆粘結(jié)劑。這樣，改善了材料的可容忍性和/或其再生(循環(huán)利用)的適應(yīng)性。
在材料帶包含纖維細(xì)顆粒的情況下，能夠單獨地或者通過與不同組分配合來實現(xiàn)下面所述的復(fù)合功能-將一種初始材料帶的纖維細(xì)顆粒與另一種初始材料帶的纖維細(xì)顆粒進(jìn)行微觀結(jié)合。其中，通過在超聲波場中的機(jī)械運動，顆粒從它們的原始結(jié)合中脫出，并與處于其周圍那些同樣方式脫出的纖維細(xì)顆粒復(fù)合成新的結(jié)合。
-在材料帶內(nèi)的或者處于材料帶上的液體通過超聲波分散開，并且在局部作用區(qū)域中對初始材料帶起到機(jī)械溶解劑的作用，因此溶解區(qū)域內(nèi)重新進(jìn)行組合。
通過熱作用使初始材料帶的聯(lián)結(jié)劑溶解(例如借助于水的作用)，并且在兩種彼此接觸的初始材料帶之間形成新的結(jié)合過程中發(fā)生硬化。
當(dāng)生產(chǎn)波紋紙板時，已經(jīng)證實為實現(xiàn)紙帶之間的復(fù)合使用粘結(jié)劑并非是必要的。在進(jìn)行復(fù)合之前也不必噴淋水。不過，少量噴灑液體(水)確實可以改善紙帶之間的附著力。與此前傳統(tǒng)的波紋紙板生產(chǎn)工藝比較，在復(fù)合裝置之后，不再需要接著進(jìn)行干燥了。可以完全省略掉干燥裝置，或者大幅度地縮小該干燥裝置的尺寸。通過相接觸的紙帶中纖維的微觀結(jié)合，大幅度改善了所生產(chǎn)的波紋紙板的耐潮濕能力。相對于傳統(tǒng)的粘結(jié)波紋紙板而言，經(jīng)受水分較長時間的作用之后，紙帶才會脫開。
以下借助于圖例對本發(fā)明的實施例進(jìn)行說明。圖示為

圖1是一臺模塊化波紋紙板生產(chǎn)機(jī)的橫截面示意圖，圖2A和2B是第三紙裝置設(shè)置的復(fù)合單元的實施例，圖3是波紋紙板生產(chǎn)機(jī)的第二個實施例的橫截面示意圖，圖4A-4C是超聲波發(fā)射面與反射面的實施例，圖5A和5B是超聲波反射面部件，圖6是功率調(diào)節(jié)的時間變化曲線及其與經(jīng)過的波紋紙板的橫截面的配制，圖7A和7B是沿著紙帶橫向上的超聲波發(fā)射器的安置的兩個實施例，及圖8A和8B是通過7A和7B的裝置所得到的復(fù)合區(qū)域的圖樣。
圖1給出了一臺模塊化的波紋紙板裝置的橫截面示意圖。給出了波紋紙板裝置1的三個模塊A、B、C。在模塊A中，一個第一覆蓋帶2與一個第一波紋帶3相復(fù)合。在模塊B中，第二覆蓋帶4與復(fù)合在一起的帶2、3進(jìn)行復(fù)合。在來自模塊B的單層波紋紙板6上，在模塊C中復(fù)合上第二波紋帶5。接下來相連接的是圖中未給出的模塊D，它將一個第三層的覆蓋帶復(fù)合到第二波紋帶5上去，從而得到具有三個覆蓋帶的兩層波紋紙板7。在模塊A中，波紋槽輥對10、11將紙帶3a制作成第一波紋帶3。該第一波紋帶3沿著帶方向的橫向壓制出波紋。在模塊C中，紙帶5a通過波紋槽輥對50、51制得第二波紋帶5。該第二波紋帶5的波紋或波紋造型沿著帶方向伸展，因此在兩層波紋紙板7中，帶3、5的波紋互相交叉。由下向上的箭頭表示了波紋紙板的向前輸送方向。與紙帶或者覆蓋帶相嚙合或者接觸的輥，旋轉(zhuǎn)的速度使其圓周線速度與帶的輸送速度相同或者大致相等。
紙帶2、3a、4、5a按先后順序分別由第一紙輥支座12、第二紙輥支座13、第三紙輥支座40和第四紙輥支座52供料。在模塊A中，由第一紙輥支座12輸送的第一覆蓋帶2通過一個轉(zhuǎn)向輥14改變方向，被導(dǎo)入第一波紋輥10和第一行振動器16之間的第一縫隙15中。另一種可能的選擇是在第一紙輥支座12和第一縫隙15之間、尤其在第一轉(zhuǎn)向輥14和第一紙輥支座12之間，安置一個涂膠器17，該涂膠器17具有一個涂膠輥、一個按壓輥和一個膠水槽。涂膠輥穿過該膠水槽。涂膠沿著第一覆蓋帶2的橫向進(jìn)行。替代方案是在第二紙輥支座13和波紋輥對10、11之間安置一個噴濕器18，由它往紙帶3a上傳送一個濕膜。噴濕器18也可以替換涂膠器17而被安置于第一縫隙15和第一紙輥支座12之間，或者在噴濕器18之外附加安置來濕潤紙帶3a和2。
在模塊A中，行振動器16通過導(dǎo)線19與一個超聲波發(fā)生器20相連接。從與第一縫隙15相接觸的表面上，超聲波通過行振動器16向縫隙15內(nèi)輻射。在縫隙15的相對側(cè)，超聲波遇到波紋輥10的表面。
圖7A給出了行振動器16的示意圖，它處于輥10的對面。行振動器16由多個彼此相鄰近的振動段16a-d組成。各振動段16a-d的輻射面為長條狀，并且沿著輥軸方向伸展。每個振動段16a-d通過一條導(dǎo)線19a-d與超聲波發(fā)生器20的一個功率驅(qū)動器20a-d相連接。發(fā)生器20的驅(qū)動方式可以是功率驅(qū)動器的相位、振幅和頻率都相同。不過，振幅、功率、頻率和相位也可以從一個功率驅(qū)動器到另一個功率驅(qū)動器部分地有所差別，以達(dá)到各振動段16a-d運行情況的最優(yōu)化。比如，將輸出功率調(diào)節(jié)為恒定不變，而對在第一縫隙15內(nèi)產(chǎn)生共振的頻率進(jìn)行優(yōu)化。振動段16a-d的一個或者幾個段可以接通和關(guān)斷，由此控制超聲波的功率輸出僅發(fā)生于波紋紙板帶或覆蓋帶和/或波紋帶正在通過的地方。通過接通和關(guān)斷，來調(diào)節(jié)實際有效的縫隙長度與所需要的波紋紙板寬度相一致。下面描述的行振動器43、70和/或71能夠具有相應(yīng)的構(gòu)造并受驅(qū)動。
在模塊B中，第二覆蓋帶4通過第二轉(zhuǎn)向輥41轉(zhuǎn)向由第一覆蓋帶2和第一波紋帶3組成的復(fù)合帶，并在第二行振動單元43和反射單元行44之間的第二縫隙42中彼此挨靠在一起。第二行振動器43通過一個超聲波發(fā)生器45驅(qū)動，并可以類同于第一行振動器16構(gòu)成。在第二縫隙42內(nèi)，第二覆蓋帶4與第一波紋帶3相接觸并在接觸面上彼此結(jié)合起來。一個距離傳感器46檢測到第一波紋帶3的峰谷，將信號傳送給第二超聲波發(fā)生器45，以便根據(jù)峰谷的順序和位置情況進(jìn)行隨時間變化的功率調(diào)節(jié)。根據(jù)波紋帶在該區(qū)域中的向前輸送速度，使第二行振動器43的超聲波的功率峰在時間上錯開輸出，其方式為在第一波紋帶3和第二覆蓋帶4之間的挨靠區(qū)域產(chǎn)生最大功率脈沖。其替換方式為在第三紙輥支座40和第二縫隙42之間安置一個潤濕器47或者一個圖中未給出的涂膠器。它們與模塊A中噴濕器18或者涂膠器17相同。
單層的波紋紙板6繼續(xù)輸送到模塊C，在這里進(jìn)入到第三縫隙54內(nèi)。以相同的速度被輸送到第三縫隙54中的還有第二波紋帶5，它通過第三和第四波紋輥50、51的相互配合而成型。第三縫隙54在一側(cè)以計算振動器55為界，而在另一側(cè)的邊界為第三波紋輥50。計算振動器55受超聲波發(fā)生器56驅(qū)動。在第三縫隙54內(nèi)，第二波紋帶5與第二覆蓋帶彼此復(fù)合，由此得到兩層波紋紙板7。
圖7B中示意性給出了計算振動器55的俯視圖。該計算振動器55由振動段55a-n組成。各個振動段55a-n的輻射面沿著輥的圓周方向呈長條狀伸展。此外，輻射面為彎曲狀，其半徑大致等于輥的半徑與縫隙寬度之和。一個振動段的輻射面的伸展區(qū)域可以超出第三波紋輥50的幾個波紋的范圍。當(dāng)然也可以為波紋輥50的每個波紋設(shè)計一個振動段，或者以波紋寬度的四倍為間距。如圖7A所給的單元那樣，每個振動段55a-n在圖7B中受到同步驅(qū)動，即具有相同的相位、頻率和功率。或者每個段振動器單獨優(yōu)化，如在圖7A中已經(jīng)描述的那樣。
圖2A和2B給出了模塊B的實施例。只要不單獨說明，就意味著設(shè)計有相同的元件。在圖2A中，在第二行振動器43和轉(zhuǎn)向輥41之間構(gòu)成第二縫隙。這樣就省略了反射行44。第二行振動器43的功率輸出也可以同步化，其方式為當(dāng)?shù)诙采w帶4接觸到波紋帶3時輸出最大功率。
在圖2B中的實施例中，設(shè)計有一個波紋輥48來替代反射行44，它的波紋與第一波紋帶3的花樣相同。波紋輥48與第一波紋帶3的穿過同步化，方式是當(dāng)?shù)谝徊y帶3挨靠于第二覆蓋帶4上時，波紋輥48的前凸作為第二縫隙42b的縫隙面。也可以裝備一個波紋輥48來替代圖2A中的轉(zhuǎn)向輥41。
圖3給出了一臺集成的波紋紙板裝置60的一個實施例。從一個第一紙輥支座62上，通過一個第一轉(zhuǎn)向輥67將第一覆蓋帶61送入。從第二紙輥支座64上通過第二轉(zhuǎn)向輥68將第二覆蓋帶63送入。由一個紙帶65a通過波紋輥對66制得第一波紋帶65。紙帶65a通過一個第三紙輥支座73輸送給波紋輥對66。這三條紙帶61、65、63進(jìn)入到縫隙69內(nèi)，后者以兩個位置相對的行振動器70、71為其邊界。行振動器70、71受到一個超聲波發(fā)生器72的驅(qū)動。行振動器70、71可以基本上與圖7A所示的行振動器具有相同構(gòu)造。行振動器70、71彼此相對錯開，分別挨靠于帶61和63上，錯開第一波紋帶65的半個波紋網(wǎng)格間距。在這種情況下，當(dāng)?shù)谝徊y帶65在第二行振動器71的超聲波發(fā)生面所在區(qū)域中與第二覆蓋帶63貼靠在一起時，第一波紋帶65在第一行振動器70的超聲波發(fā)生面所在區(qū)域中貼靠于第一覆蓋帶61上。也可以被動地驅(qū)動行振動器70、71之一，從而使其通過其它行振動器的超聲波來激發(fā)它發(fā)生振動。
在縫隙69中，帶61、63和65在空間上非常緊密地彼此貼靠在一起進(jìn)行復(fù)合，因此集成的波紋紙板裝置60的構(gòu)造尺寸大幅度地縮小了。如圖1所示，可以相應(yīng)地通過一個濕潤器或一個涂膠器來將濕氣或膠水傳送到第一覆蓋帶61、第二覆蓋帶63和/或者第一波紋帶65的一側(cè)或者雙側(cè)上去?？梢栽诤竺姘凑招蛄蠧、B、D或者B、D續(xù)接另外的模塊。
圖4A給出了第一波紋輥10、縫隙寬度為H的第一縫隙15和第一行振動器16的前部的橫截面的放大圖。發(fā)射超聲波的行振動器18的前表面為凹曲狀的，以拋物線形或者圓弧形為佳，這樣，超聲波在朝向第一波紋輥表面的方向上匯聚。凹曲面沿著紙帶的橫向(垂直于圖示平面)伸展。圖4B給出了第一波紋輥10的形狀，其中，齒21的上側(cè)經(jīng)過平整處理。平整面可以是平面、凹曲、拋物線、或者圓滑狀的。
圖4C給出了圖3所示的位置相對的行振動器70、71的細(xì)節(jié)的一個局部?？p隙69的邊界面為平面、凹曲、拋物線、或者圓滑狀的。凹陷處同樣也沿著垂直于圖示平面的方向伸展，超出行振動器及其振動段的寬度。通過改變頻率或者縫隙寬度h，能夠在縫隙69內(nèi)產(chǎn)生超聲駐波。該駐波可以是半波長或者半波長的數(shù)倍。行振動器71如上面提到的那樣，可以為被動式的，它可以僅僅反射由行振動器70發(fā)射的聲波，以及受到激發(fā)自身發(fā)生振動或者發(fā)生共振。
圖5A給出了圖1中的模塊B的反射行44的詳細(xì)圖視。反射行44上給定邊界的面也是一個凹陷區(qū)441。凹陷處同樣可以為平面、凹曲、拋物線、或者圓滑狀。為了避免沉積灰塵，凹陷441最好用一種材料進(jìn)行填充，后者在空氣/材料的界面上具有很弱的超聲波反射率。這樣，出現(xiàn)在縫隙側(cè)的超聲波的絕大部分穿過該材料441，直到凹陷441的彎曲面上才被反射。這樣，達(dá)到發(fā)出的超聲波發(fā)生定向反射的效果。圖5B給出了經(jīng)過放大的圖4B中所示的齒的橫截面。其中，原始的齒頂圓21具有一個材質(zhì)與材料441相同的齒根211。
圖6給出了由超聲波發(fā)生器20、45和/或者72發(fā)射的功率隨時間變化的曲線形狀。在材料帶穿過縫隙15、42、42a、42b、54b和/或者69時，總是當(dāng)一個材料帶貼靠到其他材料帶上時，才給出最大發(fā)射功率。在圖6中通過第一波紋帶3說明了這一點，它或者貼靠于第一覆蓋帶2上、或者挨靠于第二覆蓋帶4上。上面的時間曲線為功率I的脈沖式輸出，下面的時間曲線給出了振蕩形式的振動幅度A隨時間的變化。這里，周期P等于r/v，其中v是波紋紙板的輸送速度，而r是第一波紋帶3的網(wǎng)格的尺寸。
圖8A給出了波紋紙板面的一個局部，它是利用圖7A所示的裝置、根據(jù)圖6所給的隨時間變化的功率制得的。在波紋紙板面上，形成了結(jié)合區(qū)80，它們在帶的橫向上，相應(yīng)于振動器段16a-d的間距而間隔開。在帶長方向上，結(jié)合區(qū)80的間距對應(yīng)于網(wǎng)格的尺寸r。
圖8B給出了利用圖7B所示的裝置所產(chǎn)生的結(jié)合線。結(jié)合線81的間距對應(yīng)于第二波紋帶5的網(wǎng)格尺寸及振動段55a-n的間距。向計算振動器55連續(xù)地輸送功率的情況下，結(jié)合線81是連續(xù)的，而功率變化時，將會部分地斷開。
一臺波紋紙板裝置，并非必須完全由超聲波復(fù)合模塊構(gòu)成?？梢杂赡KA、B、C或者D之一或者其中的幾個，在傳統(tǒng)的波紋紙板裝置中替換一個或者幾個傳統(tǒng)的模塊。在圖3所示的波紋紙板裝置上，也可以續(xù)接一個或者幾個傳統(tǒng)的模塊、或者續(xù)接模塊B、C和/或D。傳統(tǒng)的模塊可以是輥、接合器、預(yù)熱器、模塊纖維(帶導(dǎo)引器)、膠水具、加熱器、牽引部分和/或后續(xù)加工裝置，如剪切裝置和折疊裝置。
權(quán)利要求
1.一種借助于超聲波、在位于一個第一超聲波振動器(16；70，71)和至少一個第一相對模具(10；70，71)之間的第一縫隙(15；69)內(nèi)，對多層材料帶進(jìn)行復(fù)合的裝置，具有一個第一輸送裝置(12，14；62，67)，來向第一縫隙(15，69)輸送至少一個第一平面狀的初始材料帶(2，61)；以及一個第二輸送裝置(13，10；73，66)，輸送一個第二平面狀初始材料帶(3，3a，65a)到第一縫隙(15，69)中，其特征為由第二輸送裝置(13，10；73，66)輸送的第二初始材料帶(3，65)經(jīng)過波紋造型處理，并且借助于超聲波振動器(16；70，71)與第一初始材料帶(2，61)復(fù)合成具有承載能力的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征為多層材料帶為波紋紙板。
3.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征為第一超聲波振動器(16；70，71)以第一初始材料帶(2，61)為邊界、而相對模具(10；70，71)以第二初始材料帶(3，3a；65，65a)為邊界安置。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的裝置，其特征為第二輸送裝置(13，10；73，66)具有波紋造型輥對(10，11；66)來對第二初始材料帶(3，65)進(jìn)行波紋造型。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征為波紋造型輥對(10，11；66)具有兩個波紋輥。
6.如權(quán)利要求4或5所述的裝置，其特征為波紋造型輥對的一個第一波紋造型輥(10)起到相對模具的作用。
7.如權(quán)利要求4、5或6所述的裝置，其特征為第一波紋造型輥(10)的前凸或者圓頂(21)具有一個超聲波反射面或者涂層，它具有特殊結(jié)構(gòu)，將超聲波至少部分地反射回到第一超聲波振動器(16)。
8.如上述權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征為為第一超聲波振動器(16；70，71)配置一個第一電源器(20，72)，借助于它可以向第一超聲波振動器(16；70，71)輸送隨時間變化的功率。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征為功率調(diào)制的周期長度(P)，與縫隙(15，69)中的第二初始材料帶(3，65)的波紋造型變化的周期長度(r)，和/或穿過第一波紋造型輥(10)的縫隙寬度調(diào)制(H)相同步。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征為當(dāng)經(jīng)過波紋造型處理的第二初始材料帶(3)與第一初始材料帶(2)貼靠到一起，和/或第一波紋造型輥(10)處于第一超聲波振動器(16)的對面時，第一電源器(20)輸出最大功率。
11.如上述權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征為第一超聲波振動器(16；70，71)可以由第一電源器(20，72)激發(fā)發(fā)射超聲波，疊加在它上面的是周期長度(P)和/或縫隙寬度調(diào)制(H)的振蕩。
12.如上述權(quán)利要求之一所述的裝置，以一個第三輸送裝置(40，41；52，50；64，68)為其特征，由它輸送一個第三平整狀的初始材料帶(4，6a，5，63)、尤其是在第二初始材料帶(3)一側(cè)，輸送到第一縫隙(69)或者第二縫隙(42，42a，42b，54)中。
13.如權(quán)利要求12所述的裝置，其特征為在一個第二超聲波振動器(43，55)和一個第二相對模具(44，41，48；50)之間設(shè)置有第二縫隙(42，42a，42b，54)，來將材料帶(2，3；6)與第三初始材料帶(4，6a，5)進(jìn)行復(fù)合。
14.如上述權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征為第二超聲波振動器(43)以第三初始材料帶(4)為界、而第二相對模具(44)以第一初始材料帶(2)為界安置。
15.如上述權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征為第二相對模具(44，41，48；50)具有至少一個超聲波反射面，它至少將超聲波部分地向第二超聲波振動器(43，55)反射回去。
16.如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征為在帶縱向和/或橫向上形成至少一個凹曲狀的超聲波反射面。
17.如權(quán)利要求15所述的裝置，其特征為至少一個凹陷(441，211)被一種材料填充，與超聲波反射面材料相比，該材料具有較低的超聲波反射率。
18.如上述權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征為第二相對模具(41，48，50)為一個第三輥，尤其是具有波紋造型的輥。
19.如權(quán)利要求18所述的裝置，其特征為第三輥(48)的波紋造型間距與經(jīng)過波紋造型處理的第二初始材料帶(3)和/或第一波紋造型輥(10)的波紋造型間距相一致。
20.如上述權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征為第三輥(48)的轉(zhuǎn)速與材料帶的速度同步，其方式是使得第二初始材料帶(3)挨靠于第三初始材料帶(4)上時，第三輥(48)的一個圓頂貼靠于第一初始材料帶(1)上。
21.如上述權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征為為第二超聲波振動器(43，55)配置一個第二電源器(45，56)，通過它可以向第二超聲波振動器(43，55)輸送隨時間變化的功率。
22.如權(quán)利要求21所述的裝置，其特征為當(dāng)經(jīng)過波紋造型處理的第二初始材料帶(3)與第三初始材料帶(4)貼靠到一起，和/或第三波紋造型輥(48)的一個前凸(21)或者圓頂處于第二超聲波振動器(43)的對面時，第二電源器(45，56)輸出最大功率。
23.如權(quán)利要求21或22所述的裝置，其特征為第二超聲波振動器(43，55)可以由第二電源器(45，56)激發(fā)發(fā)射超聲波，疊加在它上面的是周期長度(P)和/或縫隙寬度調(diào)制(H)的振蕩。
24.如上述權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征之一為一個檢測器(46)，通過它，對第二初始材料帶(3)的波紋造型條紋在進(jìn)入第二縫隙(42，54)之前進(jìn)行檢測，另一個特征是一個同步器，使得由第二電源器(45，56)輸出的隨時間變化的輸出功率，和/或第三波紋造型輥(48)的轉(zhuǎn)速同步化。
25.如上述權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征為第一和第二超聲波振動器(70，71)并排地安置。
26.如上述權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征為第一和/或者第二調(diào)節(jié)單元，來調(diào)節(jié)第一和/或第二縫隙的寬度(H，h)。
27.如上述權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征為第一和/或者第二縫隙的寬度(H，h)選擇，使得在第一和/或第二縫隙(15，42，54，69)中，超聲波至少部分時間發(fā)生共振。
28.如權(quán)利要求26或27所述的裝置，其特征為第一和/或者第二縫隙的寬度(H，h)等于縫隙(15，42，54，69)中超聲波的四分之一波長(λ/4)的數(shù)倍，最好是半波長或者半波長的數(shù)倍。
29.如上述權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征為第一和/或第二加工縫隙(15，42，54，69)的伸展范圍至少基本明顯地超出帶的總體寬度。
30.如權(quán)利要求29所述的裝置，其特征為借助于第一超聲波振動器(16；70，71)，可以實現(xiàn)第一和第二初始材料帶(2，3)之間的復(fù)合，和/或借助于第二超聲波振動器(43，55)可以將一個至少兩層的材料帶、尤其是由第一和第二初始材料帶(2，3)組成的材料帶，與第三初始材料帶(4)復(fù)合起來，復(fù)合方式為大面積的連續(xù)性結(jié)合，或者分布于整個材料帶的不同區(qū)域(80，81)上的不連續(xù)結(jié)合。
31.如上述權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征為第一、第二和/或者第三輸送器(12，14；13，10；40，41；52，50；62，67；73，66；64，68)上，附加安置有一個涂覆裝置(18，17)，來將一種液體，尤其是水或者含水的液體涂抹到第一、第二和/或第三初始材料帶(2，3，3a，4，6a，6)上。
32.如權(quán)利要求31所述的裝置，其特征為液體中包含粘結(jié)劑，最好是水溶性的粘結(jié)劑。
33.如上述權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征為為了生產(chǎn)波紋紙板，第一和/或第三初始材料帶(2，4)為覆蓋帶，而第二初始材料帶(3，5)為波紋帶，最好是紙帶。
34.如上述權(quán)利要求之一所述的生產(chǎn)波紋紙板的裝置的應(yīng)用。
35.如權(quán)利要求34所述的應(yīng)用，其特征為為了將第一覆蓋帶(2)與波紋帶(3)和/或第二覆蓋帶(4)與波紋帶(3，5)復(fù)合起來，沒有使用粘結(jié)劑，尤其是膠水。
36.上述權(quán)利要求之一所述的生產(chǎn)材料帶的裝置的應(yīng)用，其中第一與第二初始材料帶含有纖維細(xì)顆粒，尤其是纖維素纖維，和/或其中第二與第三初始材料帶含有纖維細(xì)顆粒，尤其是纖維素纖維。
37.如權(quán)利要求36所述的裝置的應(yīng)用，其中第一與第二初始材料帶，和/或第二與第三初始材料帶，都不具有熱塑性聚合物組分。
38.將多層材料帶借助于超聲波進(jìn)行復(fù)合的方法，其中，至少一個平整的第一初始材料帶(2，61)和一個平整的第二初始材料帶(3，3a，65a)被輸送到一臺超聲波振動器(16；70，71)的一個第一縫隙(15，69)中，起特征為第二初始材料帶(3，65)經(jīng)過波紋造型處理，并且接下來借助于超聲波振動器(16；70，71)與第一初始材料帶(2，61)復(fù)合成一種可以承受載荷的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)。
39.如上面權(quán)利要求所述的方法，其特征為經(jīng)過波紋造型處理的第二初始材料帶(3，65)借助于第二超聲波振動器(43，55)與第三初始材料帶(4)相結(jié)合。
40.如上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征為使用紙張和/或波紋紙板作為第一和/或第二和/或第三初始材料帶(2，61；3，65；4)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種復(fù)合裝置，它借助于超聲波將多層材料帶(6，7)在一個第一縫隙(15，42，54)中進(jìn)行復(fù)合，后者位于一個超聲振動器(16，43，55)和至少一個第一相對模具(10，44，50)之間。根據(jù)本發(fā)明，通過一個第一輸送裝置(12，14)將一種平整的第一初始材料帶(2，4，6a)、以及通過一個第二輸送裝置(13，10)將一種平整的第二初始材料帶(3a，3，6)輸送到縫隙(15，42，54)中。
文檔編號B31F1/28GK1589200SQ02822866
公開日2005年3月2日 申請日期2002年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月20日
發(fā)明者J·格邁勒 申請人:J·格邁勒