Een inleiding tot het ultrasoon lassen van kunststoffen

Ultrasoon lassen is een methode om twee delen aan elkaar te hechten die zijn gemaakt van hetzelfde of chemisch compatibele materiaal met behulp van hoogfrequente ultrasone trillingen die een vaste stoflas ertussen creëren. Het voordeel van deze techniek met kunststoffen is dat binnen enkele seconden een zeer sterke, gas- en waterdichte verbinding wordt gevormd zonder schroeven, lijm, schroefdraad, soldeer of enig ander type hechtmateriaal. Gelaste onderdelen hoeven niet in een mal te blijven om uit te harden, waardoor ze direct inzetbaar zijn in een automatiseringslijn. Het ultrasoon lassen van kunststoffen is een milieuvriendelijk proces dat zeer weinig energie verbruikt en tegelijkertijd een kosteneffectieve, permanente en schone las produceert. Het proces wordt gebruikt in de elektrische, computer-, auto-, ruimtevaart-, medische en verpakkingsindustrie, om er maar een paar te noemen.

Een ultrasoon lasapparaat bestaat uit een transducer die de stapel wordt genoemd. Dit bestaat uit drie componenten:een sonotrode, een booster en een lashoorn. De sonotrode is de bron van trillingen. Binnenin zijn piëzo-elektrische keramische schijven geklemd rond metalen platen die stevig op een titanium cilinder zijn geklemd. Hoogfrequente elektriciteit wordt er vervolgens naartoe geleid via een kabel van de systeemvoedingsmodule. Omdat dit voor de meeste thermoplastische harsen niet genoeg trillingen creëert om een ​​smelttemperatuur te krijgen, wordt een booster gebruikt om de ingangstrillingen te versterken tot de verhouding die nodig is voor het lasproces. De lashoorn brengt de energie in de trillingen over op de thermoplastische werkstukken. De lashoorn is ontworpen om te passen bij de contouren van de specifieke werkstukken. Het dempt de trilling tot een bepaalde waarde en past de krachten toe die nodig zijn om het proces te laten werken.

Dit lasproces is afhankelijk van het feit dat de gebruikte kunststoffen zachter worden maar niet smelten, dus het is het meest geschikt voor thermoplasten en niet voor thermohardende polymeren. De meeste thermoplasten hebben een amorfe structuur met een zekere mate van kristalliniteit, wat betekent dat er gebieden zijn met een geordende structuur. Thermoplasten worden zacht over een breed temperatuurbereik en hebben een glasovergangstemperatuur. Thermohardende polymeren zijn kristallijn en hebben een duidelijk smeltpunt. Een kristallijn polymeer blijft vast totdat het zijn smeltpunt bereikt en smelt dan in één keer. Amorfe thermoplasten hebben ook een lager soortelijk gewicht, lagere treksterkte en trekmodulus, hogere ductiliteit en slagvastheid en lagere kruipweerstand in vergelijking met de meeste kristallijne polymeren. ABS, acryl, polycarbonaat en PVC zijn bijvoorbeeld amorfe polymeren met weinig of geen kristallijne structuur. Deze kunststoffen zijn zeer geschikt voor ultrasoon lassen. Ultrasoon lassen van twee delen van hetzelfde kunststof materiaal geeft meestal het beste resultaat. In sommige gevallen kunnen echter twee verschillende thermoplasten worden gelast met behulp van ultrasoon, bijvoorbeeld wanneer de materialen chemisch compatibel zijn en vergelijkbare smeltpunten hebben. Een van de beste combinaties van kunststoffen voor dit soort lassen is ABS en acryl.

Polymeren zoals PE, PP, PE en PIA zijn kristallijn en hebben de neiging trillingen te absorberen voordat de energie van de ultrasone lasser naar de lasplaats kan gaan. Het is daarom moeilijk om een ​​van deze met dit soort lassen samen te voegen. Een van de meest gevraagde combinaties is polyethyleen en polypropyleen, maar deze zijn beide kristallijn en niet chemisch compatibel.

Sonisch lassen wordt gebruikt om butaanaanstekers, speelgoed, pipetten en intraveneuze katheters te maken. De bovenste delen van sportschoenen worden vaak gemaakt met behulp van ultrasoon lassen in plaats van naaien of lijmen. Het fabricageproces voor huishoudelijke apparaten vereist dat veel plastic onderdelen met elkaar worden verbonden. Voorbeelden van dit proces zijn het beeldscherm op het voorpaneel van een wasmachine en de twee helften van een pompwiel. In de auto-industrie zijn er honderden toepassingen voor sonisch lassen, waaronder het aan elkaar lassen van delen van achterlichten, het instrumentenpaneel en bumpers. Er zijn berichten dat Apple deze techniek wil gebruiken om hun oordopjes te maken, nadat ze het proces met succes hebben gebruikt op sommige van hun andere producten. Dit geeft de oordopjes een meer gestroomlijnd uiterlijk.

Op zoek naar meer manieren om verschillende kunststoffen te hechten? Bekijk onze gratis gids voor het lijmen van kunststoffen!