Rinco: Ultraschall-Schweissen von Polypropylene Random Copolymer (PPC)

(PPC) sind Polypropylene, deren Struktur durch Beimischung eines anderen Monomer-Moleküls, meist Ethylen, verändert wurde. Das ergibt hohe Transparenz, Flexibilität, Schlagfestigkeit und einen im Vergleich zu PP Homopolymeren reduzierten Schmelzpunkt. Aufgrund der hohen Flexibilität ist das weiche Material problematisch beim Ultraschall-Schweissen. Der Rinco Ultrasonics AG (www.rincoultrasonics.com) ist es gelungen, die Werkzeuge für das Verbinden von Teilen einer solarbeleuchteten (!) Baseballkappe so zu gestalten, dass sie wirtschaftlich auf einer 20-kHz-Ultraschall Schweißmaschine Dynamic 3000 verbunden werden können.

Während typische Ultraschall-Schweißanwendungen vor allem in der Automobil-, Verpackungs- und Textilindustrie sowie der Medizintechnik zu finden sind, gehören Artikel für den Freizeitbereich nicht zu den klassischen Anwendungen. Hier ging es um eine Kappe mit integrierten, solarbetriebenen LED, die im Dunkeln als Stirnlampe dienen – ein patentiertes Produkt der neuseeländischen Firma 2cLight (www.2clight.com).

Empfindliche High Tech Elektronik
Eine Elektronikplatine übernimmt die Energieverwaltung und Steuerung der Leuchtmodi. Sie ist im zweiteiligen Blendenschutz aus PPC dauerhaft staub- und wasserdicht eingeschweißt. An die Schweißnaht muss neben technischen Werten auch optische Vorgaben erfüllen: Die Naht auf der transparenten Sonnenblende darf keine Blasen aufweisen oder den Kunststoff milchig verfärben.

Anwendungen alternativer Schweißverfahren wie die Hot Plate-, Vibrations- oder Lasertechnologie wurden nach der Evaluationsphase nicht weiter verfolgt. Für die Ultraschalltechnik sprachen laut Anlagenbauer besonders die vergleichsweise geringen Investitions- und Betriebskosten sowie die kurzen Zykluszeiten von 3 bis 4 Sekunden. Um das zu erreichen wurden im Vorfeld dei Fügezone am Bauteil optimiert und die Werkzeuge angepasst.

Die Bauteilaufnahme sorgt für die präzise Platzierung der beiden Sonnenblendehälften mit der empfindlichen Elektronikplatine. Eine besondere Herausforderung war die Wölbung der Sonnenblende, da die Gesetze der Akustik der Werkzeuggestaltung gewisse Grenzen setzen. Die Teile werden im Zweikomponenten-Spritguss aus PPC und einem weichen thermoplastischen Elastomer gefertigt.

Es sei gelungen, das Verfahren in der Großserie wirtschaftlich umzusetzen. Jährlich werden bis zu 500.000 der Baseballkappen mit Beleuchtung gefertigt.

Bild: Der mit Ultraschall verschweißte Sonnenschutz aus Polypropylene Random Copolymer enthält die Steurplatine für die Beleuchtungskörper.

Rinco Ultrasonics AG, Romanshorn, Schweiz

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