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Title:
DEVICE AND METHOD FOR PRODUCING A GATHERED MATERIAL
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/285450
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to a device for producing a material (10) that is gathered or able to be gathered, wherein the material consists of at least two material web portions (11, 12) and at least one thread (13) which is positioned between the material web portions (11, 12), wherein the device has a tool (1) with a sealing face (2) and a counter tool with a counter sealing face, wherein the tool (1) and the counter tool are arranged in a processing position with respect to one another such that, to produce the material (1) that is gathered or able to be gathered during operation of the device, the material web portions (11, 12) and the thread (13) are guided in a feeding direction through a gap formed by the sealing face (2) and the counter sealing face, wherein the tool (1) and/or the counter tool has at least one groove (3) for at least partially receiving the at least one thread (13), wherein the groove (3) is oriented in the feeding direction, wherein the groove (3) subdivides the sealing face (2) or the counter sealing face into part sealing faces (7), wherein the groove (3) has a groove bottom (4) and two side walls (5, 6) adjoining the groove bottom (4), and wherein the side walls (5, 6) connect the groove bottom (4) to the part sealing faces (7). The invention proposes that at least one of the part sealing faces (7) has, in a sectional view perpendicular to the feeding direction, at least one flank (8) that drops towards the groove bottom (4).

Inventors:
ROUSSEL-GARCIA RAQUEL (DE)
BODE ROBIN ALEXANDER (DE)
ZINK TIMO (DE)
Application Number:
PCT/EP2022/069435
Publication Date:
January 19, 2023
Filing Date:
July 12, 2022
Export Citation:
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Assignee:
HERRMANN ULTRASCHALLTECHNIK GMBH & CO KG (DE)
International Classes:
B29C65/02; B29C65/08; B29C65/18; A61F13/15; B29L31/48
Domestic Patent References:
WO2008041639A12008-04-10
Foreign References:
JP2019030441A2019-02-28
US20180140473A12018-05-24
Attorney, Agent or Firm:
WSL PATENTANWÄLTE PARTNERSCHAFT MBB (DE)
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Claims:
Pa te n ta n s p r ü c h e

1. Vorrichtung zur Herstellung eines gerafften oder raffbaren Materials (10), wobei das Material (10) aus mindestens zwei Materialbahnabschnitten (11,12) und zumindest ei nem Faden (13), der zwischen den Materialbahnabschnitten (11,12) positioniert ist, besteht, wobei die Vorrichtung ein Werkzeug (1) mit einer Siegelfläche (2) und ein Ge genwerkzeug mit einer Gegensiegelfläche aufweist, wobei das Werkzeug (1) und das Gegenwerkzeug in einer Bearbeitungsposition derart zueinander angeordnet sind, dass zur Herstellung des gerafften oder raffbaren Materials in einem Betrieb der Vor richtung die Materialbahnabschnitte (11,12) und der Faden (13) durch einen von der Siegelfläche (2) und der Gegensiegelfläche gebildeten Spalt in einer Vorschubrichtung hindurchgeführt werden, wobei das Werkzeug (1) und/oder das Gegenwerkzeug min destens eine Rille (3) zur zumindest teilweisen Aufnahme des zumindest einen Fadens (13) aufweist, wobei die Rille (3) in der Vorschubrichtung orientiert ist, wobei die Rille

(3) die Siegelfläche (2) bzw. die Gegensiegelfläche in Teilsiegelflächen (7) unterteilt, wobei die Rille (3) einen Rillengrund (4) sowie zwei sich an den Rillengrund anschlie ßende Seitenwände (5,6) aufweist, und wobei die Seitenwände (5,6) den Rillengrund

(4) mit den Teilsiegelflächen (7) verbinden , dadurch gekennzeichnet, dass zumin dest eine der Teilsiegelflächen (7) in einer Schnittansicht senkrecht zu der Vorschub richtung mindestens eine zu dem Rillengrund (4) hin abfallende Flanke (8) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Teilsiegelflä chen (7) in einer Schnittansicht senkrecht zu der Vorschubrichtung eine, vorzugsweise zwei, zu dem Rillengrund (4) hin abfallende Flanken (8) aufweist

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Flanke (8) in einer Schnittansicht senkrecht zur Vorschubrichtung mit einem Radius RF konvex ge krümmt ist, wobei vorzugsweise der Radius RF zwischen 0,01 mm und 0,5 mm und besonders bevorzugt zwischen 0,05 mm und 0,2 mm liegt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ril lengrund (4) konkav gekrümmt ist, wobei vorzugsweise der konkav gekrümmte Rillen grund (4) direkt an die vorzugsweise konvex gekrümmte Flanke (8) der T eilsiegelfläche (7) anschließt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rillengrund (4) in einer Schnittansicht senkrecht zur Vorschubrichtung mit einem Radius RG konkav ge krümmt ist, wobei vorzugsweise 5 RF > RG > 0,5 RF und besonders bevorzugt 2,5 RF > RG > 0,8 RF ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine Rille (3) auf der Siegelfläche (2) des Werkzeuges (1) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gegenwerkzeug zylinderförmig und um eine erste Zylinderachse drehbar ist, wobei das Gegenwerkzeug eine Mantelfläche aufweist, auf welcher die Gegensiegelfläche angeordnet ist, wobei die erste Zylinderachse derart orientiert ist, dass die Vorschubrichtung tangential zu der Mantelfläche verläuft.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Siegelfläche (2) im Wesentlichen eben ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich die Rille (3) voll ständig über eine Ausdehnung der Siegelfläche (2) des Werkzeuges (1) und/oder der Gegensiegelfläche in Vorschubrichtung erstreckt.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Werkzeug (1) zy linderförmig ist, wobei das Werkzeug (1) um eine zweite Zylinderachse drehbar ist und eine Mantelfläche aufweist, auf welcher die Siegelfläche (2) angeordnet ist, wobei vor zugsweise die zumindest eine Rille (3) die Mantelfläche des Werkzeuges (1) kreisför mig umläuft.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Siegelfläche (2) und/oder die Gegensiegelfläche eine Mehrzahl von in Vorschubrichtung orientierten Rillen (3) zur zumindest teilweisen Aufnahme des zumindest einen Fadens (13) auf weist, wobei vorzugsweise die Rillen (3) einen Abstand zwischen 0,1 und 10 mm und besonders bevorzugt zwischen 0,4 und 2,5 mm haben.

12. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei mehrere Rillen (3) in Rillen paketen zusammengefasst sind, wobei die Rillen (3) eines Rillenpaketes vorzugsweise einen Abstand zwischen 0,1 und 10 mm aufweisen, wobei die Rillenpakete vorzugs weise zueinander einen Abstand zwischen 5 und 300 mm aufweisen.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zumindest eine Rille (3) eine Tiefe zwischen 0,05 mm und 0,8 mm hat.

14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Teilsiegelflächen (7) in einer Schnittansicht senkrecht zur Vorschubrichtung mit einem Krümmungsra dius RT konvex gekrümmt sind, wobei vorzugsweise RF = RT ist.

15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei dem Werk zeug (1) um eine Sonotrode einer Ultraschallbearbeitungsvorrichtung oder um ein Werkzeug handelt, welches thermisch erhitzt wird.

16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Flanke (8) an eine der Seitenwände (5,6) anschließt, wobei die Flanke (8) einen ersten Winkel mit der Teilsiegelfläche (7) einschließt, der von einem zweiten Winkel, den die Seitenwand (5,6) mit der Teilsiegelfläche (7) einschließt, verschieden ist.

17. Verfahren zur Fierstellung eines gerafften oder raffbaren Materials (10), wobei das Ver fahren die folgenden Schritte aufweist: a. Bereitstellen von mindestens zwei Materialbahnabschnitten (11,12) und zumin dest einem Faden (13), der zwischen den Materialbahnabschnitten (11 ,12) an geordnet ist, b. Bereitstellen einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, c. Durchführen der mindestens zwei Materialbahnabschnitte (11,12) und des zu mindest einen Fadens (13) durch den Spalt zwischen der Siegelfläche (2) des Werkzeuges (1 ) und der Gegensiegelfläche in Vorschubrichtung, wobei der Fa den (13) durch die mindestens eine Rille (3) der Siegelfläche (2) und/oder des Gegenwerkzeuges geführt wird, während das Werkzeug (1) aktiviert wird, sodass die beiden Materialbahnabschnitte (11,12) an zumindest zwei Verbindungsflä chen miteinander verschweißt werden, wobei der Faden (13) derart zwischen den bei den Verbindungsflächen angeordnet ist, dass eine formschlüssige Verbindung zwi schen dem Faden (13) und den Materialbahnabschnitten (11,12) in einer ersten und einer zweiten Richtung vorliegt, wobei die beiden Richtungen senkrecht zueinander ausgerichtet sind.

18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei ein Querschnitt des Fadens (13) während der Be arbeitung so gewählt wird, dass während Schritt c. nicht nur die beiden Materialbahn abschnitte (11,12) miteinander verschweißt werden, sondern auch ein äußerer Ab schnitt des Fadens (13) mit den Materialbahnabschnitten (11,12) verschweißt wird, so- dass der Faden (13) zwischen den beiden Materialbahnabschnitten (11,12) einge klemmt wird.

Description:
Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines gerafften Materials

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung eines gerafften oder raffbaren Materials.

Das geraffte oder raffbare Material besteht aus mindestens zwei Materialbahnabschnitten und zumindest einem Faden, der zwischen den Materialbahnabschnitten positioniert ist. Die bei den Materialbahnabschnitte werden durch die Vorrichtung bzw. gemäß dem Verfahren an zu mindest zwei Verbindungsflächen miteinander verbunden. Dabei ist der Faden zwischen den Materialbahnabschnitten und zwischen den beiden Verbindungsflächen angeordnet, sodass der Faden zwischen den Materialbahnabschnitten derart fixiert ist, dass eine formschlüssige Verbindung zwischen Faden und Materialbahnabschnitten in einer ersten und einer zweiten Richtung, die senkrecht zur ersten Richtung ausgerichtet ist, vorliegt.

Die beiden Materialbahnabschnitte können durch zwei Materialbahnen, die über die Verbin dungsflächen verbunden sind, verwirklicht werden. Es ist aber auch möglich, eine Material bahn so zu falten, dass ein erster Materialbahnabschnitt der Materialbahn gegenüberliegend zu einem zweiten Materialbahnabschnitt der gleichen Materialbahn zum Liegen kommt und der Faden zwischen dem ersten und dem zweiten Materialbahnabschnitt angeordnet ist.

Die Vorrichtung weist weiterhin ein Werkzeug mit einer Siegelfläche und ein Gegenwerkzeug mit einer Gegensiegelfläche auf, wobei das Werkzeug und das Gegenwerkzeug in einer Be arbeitungsposition derart zueinander angeordnet sind, dass zur Herstellung des gerafften oder raffbaren Materials in einem Betrieb der Vorrichtung die Materialbahnabschnitte und der Faden durch einen von der Siegelfläche und der Gegensiegelfläche gebildeten Spalt in einer Vor schubrichtung hindurchgeführt werden.

Weiterhin weist das Werkzeug und/oder das Gegenwerkzeug mindestens eine Rille zur zu mindest teilweisen Aufnahme des zumindest einen Fadens auf, wobei die Rille in der Vor schubrichtung orientiert ist und die Siegelfläche bzw. die Gegensiegelfläche in Teilsiegelflä chen unterteilt. Zudem weist die Rille einen Rillengrund sowie zwei sich an den Rillengrund anschließende Seitenwände auf, wobei die Seitenwände den Rillengrund mit den Teilsiegel flächen verbinden.

Entsprechende Vorrichtungen bzw. Verfahren zur Herstellung eines gerafften oder raffbaren Materials sind aus dem Stand der Technik bekannt. Bei dem Werkzeug kann es sich beispiels weise um eine Sonotrode einer Ultraschallbearbeitungsvorrichtung oder um eine Walze han deln, die thermisch erhitzt wird. Im Folgenden erfolgt die Beschreibung anhand eines Ultra schallbearbeitungsverfahrens. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann jedoch auch für an dere Verfahren ohne Ultraschall zum Einsatz kommen.

Um ein Material mit Ultraschall zu bearbeiten, wird das Werkzeug, d.h. die Sonotrode der Vor richtung in eine Ultraschallschwingung versetzt. Dadurch kommt es zu einer örtlich begrenzten Erwärmung des Materials, das in dem Spalt zwischen der Siegelfläche und der Gegensiegel fläche angeordnet ist. Die örtlich begrenzte Erwärmung führt wiederum dazu, dass die unter schiedlichen Materiallagen, die in dem Spalt angeordnet sind, miteinander verschmelzen und somit eine feste Verbindung eingehen, die zerstörungsfrei nicht gelöst werden kann. Im Ge gensatz zu der Ultraschallbearbeitung, bei welcher die Erwärmung im einem örtlich begrenzten Bereich entsteht, erfolgt bei einer Walze, die thermisch erhitzt wird, eine flächige Erwärmung des Materials. Das sonstige Wirkprinzip ist jedoch ähnlich.

Um ein raffbares bzw. gerafftes Material herzustellen, ist es erforderlich, Materialien mit unter schiedlicher Elastizität miteinander in dem Bearbeitungsvorgang zu verbinden. Zu diesem Zweck wird beispielsweise ein Faden zwischen den zwei Materialbahnabschnitten angeord net, der deutlich elastischer ist, als die Materialbahnabschnitte selbst. Während dem Bearbei tungsvorgang wird der Faden gespannt und durch das Verschmelzen der Materialbahnab schnitte zwischen diesen zumindest in zwei Raumrichtungen eingeklemmt.

Dazu wird bei aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren nur der Bereich der Material bahnabschnitte miteinander verschweißt, in dem kein Faden angeordnet ist. Mit anderen Wor ten werden nur die Materialbahnabschnitte miteinander verschweißt, nicht aber der Faden.

Wird nun das bearbeitete Material aus der Vorrichtung entnommen und der Faden entspannt, kommt es beispielsweise aufgrund der Reibungskräfte zwischen dem Faden und den Materi albahnabschnitten zu einer Raffung des Materials. Alternativ kann das Material auch in einem anschließen Arbeitsschritt gerafft und der Faden entsprechend gekürzt werden. Typischerweise kommt bei solchen Bearbeitungsvorgängen nicht nur ein Faden zum Einsatz, sondern es wird eine Vielzahl von Fäden zwischen den Materialbahnabschnitten angeordnet. Typische Anwendungen für solche gerafften oder raffbaren Materialien finden sich beispiels weise bei Flygieneartikeln wie Windeln.

Um die Fäden richtig in den Materialbahnabschnitten zu positionieren, ist aus dem Stand der Technik bekannt, die Fäden in Rillen, die an der Siegelfläche oder der Gegensiegelfläche oder an beiden angeordnet sind, zu führen. Dabei kann es jedoch Vorkommen, dass einzelne Fäden zwischen den Rillen wechseln. Hierbei kann es Vorkommen, dass einzelne Fäden im Bereich einer Teilsiegelfläche, d.h. in keiner der Rillen, verbleiben und es zu einem ungewollten Ver schweißen der Fäden mit den Materialbahnabschnitten kommt, wodurch die Raffeigenschaf ten des herzustellenden Materials beeinträchtigt werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung bzw. ein Ver fahren zur Fierstellung eines gerafften oder raffbaren Materials bereitzustellen, mit welchem die oben genannten Nachteile verhindert oder reduziert werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ge löst, wobei zumindest eine der Teilsiegelflächen in einer Schnittansicht senkrecht zu der Vor schubrichtung mindestens eine zu dem Rillengrund hin abfallende Flanke aufweist. Mit ande ren Worten wird der Übergang zwischen den Teilsiegelflächen und der Rille so gestaltet, dass keine scharfen Kanten mehr vorhanden sind, die ein Wechseln der Fäden zwischen den Rillen erschweren oder die Fäden beschädigen könnten.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist jede der Teilsiegelflächen in einer Schnittansicht senkrecht zu der Vorschubrichtung eine und vorzugsweise zwei zu dem Rillengrund hin abfal lende Flanken auf. In diesem Fall weist die Siegelfläche bzw. die Gegensiegelfläche keinerlei scharfe Kanten mehr auf.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Teilsiegelflächen zwischen den Rillen wird einerseits eine Beschädigung des Fadens und damit die Wahrscheinlichkeit eines Fadenab risses reduziert und andererseits ermöglicht, dass Fäden leichter in den einzelnen Rillen posi tioniert werden können. Da die Fäden über die Flanke leichter in die Rillen hineinrutschen, kommt es seltener vor, dass ein Faden im Bereich der Teilsiegelflächen positioniert ist und die Gefahr eines ungewolltes Verschweißen der Fäden wird reduziert. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Flanke in einer Schnittansicht senkrecht zu der Vorschubrichtung mit einem Radius R F konvex gekrümmt, wobei vorzugsweise der Radius R F zwischen 0,01 mm und 0,5 mm und besonders bevorzugt zwischen 0,05 mm und 0,2 mm liegt.

Die Ausgestaltung der Flanke als konvexe Krümmung bietet den Vorteil, dass zwischen der Teilsiegelfläche und der Seitenwand der Rille keinerlei Kanten mehr vorhanden sind, sondern die Teilsiegelfläche in einer gleichmäßigen Krümmung in die Seitenwand der Rille übergeht. Flierdurch wird eine Beschädigung des Fadens besonders wirksam verhindert.

In einer weiteren Ausführungsform ist der Rillengrund konkav gekrümmt, wobei vorzugsweise der konkav gekrümmte Rillengrund direkt an die konvex gekrümmte Flanke der Teilsiegelflä che anschließt.

Unter dem Begriff konvex wird im Sinne der vorliegenden Erfindung verstanden, dass eine gerade Strecke zwischen zwei beliebig wählbaren Punkten der konvex gekrümmten Fläche vollständig innerhalb des Werkzeug- oder Gegenwerkzeugkörpers verläuft. Der Begriff konkav bedeutet hingegen, dass eine gerade Strecke zwischen zwei beliebig wählbaren Punkten der Fläche komplett außerhalb des Körpers verläuft.

Die konkave Krümmung des Rillengrundes und insbesondere der unmittelbare Übergang des konkav gekrümmten Rillengrundes in die konvex gekrümmte Flanke bietet den Vorteil, dass die Rille der erfindungsgemäßen Vorrichtung überhaupt keine Ecken und Kanten mehr auf weist, in denen sich Fasern des zu bearbeitenden Materials ansammeln könnten. Somit wird ein Verstopfen der Rillen, womit eine unzureichende Fadenführung einhergeht, verhindert.

In einer weiteren Ausführungsform ist der Rillengrund in einer Schnittansicht senkrecht zur Vorschubrichtung mit einem Radius R G konkav gekrümmt, wobei vorzugsweise 5 RF > R G > 0,5 RF und besonders bevorzugt 2,5RF > R G > 0,8RF ist. Die Wahl des Krümmungs radius R G des Rillengrundes im Verhältnis zu dem Krümmungsradius R F der Flanke erfolgt dabei derart, dass die Teilsiegelflächen eine ausreichende Breite haben, d.h. nicht spitz zu laufen. Dadurch wird die Abnutzung der Teilsiegelflächen reduziert.

In einer weiteren Ausführungsform ist die mindestens eine Rille auf der Siegelfläche des Werk zeuges angeordnet. Dies bietet den Vorteil, dass das Gegenwerkzeug mit einer glatten Ge gensiegelfläche ausgestattet werden kann, wodurch das Gegenwerkzeug sehr kostengünstig hergestellt werden kann. ln einer weiteren Ausführungsform ist das Gegenwerkzeug zylinderförmig und um eine erste Zylinderachse drehbar, wobei das Gegenwerkzeug eine Mantelfläche aufweist, auf welcher die Gegensiegelfläche angeordnet ist, wobei die erste Zylinderachse derart orientiert ist, dass die Vorschubrichtung tangential zu der Mantelfläche verläuft. Die Wahl eines zylinderförmigen Gegenwerkzeuges bietet den Vorteil, dass das zu verarbeitende Material über das Gegen werkzeug in der Vorschubrichtung bewegt werden kann, indem es über das Gegenwerkzeug abrollt. Scharfe Kanten, die das zu bearbeitende Material beschädigen könnten, werden so vermieden. Zudem werden durch den reduzierten Abrieb weniger Fasern produziert, die sich auf den Werkzeugteilen ablagern und damit zu einer reduzierten Standzeit der Vorrichtung führen könnten.

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Siegelfläche des Werk zeuges in Vorschubrichtung im Wesentlichen eben ausgebildet. Dadurch kann die Kraft, die durch das Werkzeug auf das zu bearbeitende Materialsystem aufgebracht wird, gleichmäßig verteilt werden.

Je nach Materialführung kann es jedoch von Vorteil sein, wenn die Siegelfläche in einer Schnittansicht parallel zu der Vorschubrichtung zumindest in einer Zuführrichtung, aus welcher das Material zugeführt wird, eine abgerundete Kante aufweist, sodass das zu bearbeitende Material, das an dem Werkzeug in den Spalt läuft, ebenfalls nicht durch scharfe Kanten des Werkzeuges beschädigt wird. Das Abreißen von Fäden wird hierdurch minimiert, wodurch auch weniger Faserablagerungen in den Rillen entstehen.

In einer weiteren Ausführungsform erstreckt sich die Rille vollständig über eine Ausdehnung der Siegelfläche und/oder der Gegensiegelfläche in Vorschubrichtung. Dies ist notwendig, da mit der Faden besonders stabil über die gesamte Bearbeitungsbreite der erfindungsgemäßen Vorrichtung geführt wird und es an keiner Stelle zu einer unbeabsichtigten Bearbeitung des Fadens durch die Bearbeitungsvorrichtung kommt.

In einerweiteren Ausführungsform ist das Werkzeug zylinderförmig, wobei das Werkzeug um eine zweite Zylinderachse drehbar ist und eine Mantelfläche aufweist, auf welcher die Siegel fläche angeordnet ist, wobei vorzugsweise die zumindest eine Rille die Mantelfläche des Werk zeuges kreisförmig umläuft. Genauso wie bei dem zylinderförmigen Gegenwerkzeug bietet ein zylinderförmiges Werkzeug den Vorteil, dass Materialbeschädigungen verhindert werden und das Material über das Werkzeug abrollen kann. ln einer weiteren Ausführungsform weist die Siegelfläche und/oder die Gegensiegelfläche eine Mehrzahl von in Vorschubrichtung orientierten Rillen zur zumindest teilweisen Aufnahme des zumindest einen Fadens auf, wobei vorzugsweise die Rillen einen Abstand zwischen 0,1 mm und 10 mm und besonders bevorzugt zwischen 0,4 und 2,5 mm haben. Der Abstand zwischen zwei Rillen ist dabei von der Mitte einer Rille zu der Mitte der unmittelbar benachbarten Rille definiert.

Durch mehrere Rillen in der Siegelfläche des Werkzeuges bzw. der Gegensiegelflächen kön nen mehrere Fäden gleichzeitig zwischen den Materialbahnen angeordnet werden, wodurch sich die Raffeigenschaften eines Materials verbessern lassen. Zudem kann auf diese Weise eine gleichmäßige Raffung über die gewünschte Materialbreite erzeugt werden. Die Stärke der Raffung wird unteranderem durch die Anzahl der Fäden bestimmt, die durch ihre Rück stellkraft in den ungespannten Zustand eine Kraft auf die Materialbahnabschnitte ausüben.

In einer weiteren Ausführungsform sind mehrere Rillen in Rillenpaketen zusammenfasst, wo bei vorzugsweise die Rillen eines Rillenpaketes einen Abstand zwischen 0,1 und 1 mm auf weisen, wobei die Rillenpakete vorzugsweise zueinander eine Abstand zwischen 5 und 300 mm aufweisen. Analog zu dem Abstand der Rillen untereinander definiert sich der Abstand der Rillenpakete von der Mitte eines Rillenpaketes zu der Mitte des benachbarten Rillenpa ketes.

In einer weiteren Ausführungsform hat die zumindest eine Rille eine Tiefe zwischen 0,05 mm und 0,8 mm. Bei dieser Tiefe können Fäden ausreichend genau geführt werden und gleichzei tig sind die Rillen aus fertigungstechnischer Sicht vergleichsweise einfach herzustellen. Tie fere Rillen könnten zu einer Instabilität des Werkzeuges führen, insbesondere wenn der Ab stand zwischen den Rillen gering ist, sodass nur schmale Teilsiegelflächen verbleiben, die jedoch vergleichsweise weit entfernt von den Rillengrund angeordnet sind. Sind sowohl Ril lengrund als auch die Flanke gekrümmt, bestimmt sich die Tiefe der Rille vorzugsweise aus der Summe des Krümmungsradius RF der Flanke und des Krümmungsradius RG des Rillen grundes.

In einer weiteren Ausführungsform sind die Teilsiegelflächen in einer Schnittansicht senkrecht zu der Vorschubrichtung mit einem Krümmungsradius RT konvex gekrümmt, wobei vorzugs weise die Teilsiegelflächen in die Flanken übergehen und am besten RF = RT ist. Mit anderen Worten bietet die Teilsiegelfläche eine konvexe Krümmung, die vorzugsweise einen Krüm mungsradius hat, der dem Krümmungsradius der Flanken entspricht. Die Teilsiegelflächen weisen damit keine ebene Fläche mehr auf, sondern sind an jedem Punkt gekrümmt. Auf diese Weise erfolgt nur eine linienförmige Verschweißung der Materialbahnen in Vorschubrichtung. Eine unerwünschte Bearbeitung des Fadens wird hierdurch besonders wirksam vermieden.

In einerweiteren Ausführungsform handelt es sich bei dem Werkzeug um eine Sonotrode einer Ultraschallbearbeitungsvorrichtung oder um ein Werkzeug, welches thermisch erhitzt werden kann. Sowohl Ultraschallbearbeitungsverfahren als auch thermische Bearbeitungsverfahren sind gut geeignet, um verschiedene Lagen thermoplastischer Materialien nicht-lösbar mitei nander zu verbinden.

In einer bevorzugten Variante schließt die Flanke an eine der Seitenwände an, wobei die Flanke einen ersten Winkel mit der T eilsiegelfläche einschließt, der von einem zweiten Winkel, den die Seitenwand mit der Teilsiegelfläche einschließt, verschieden ist.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird weiterhin durch ein Verfahren zur Fierstel lung eines gerafften oder raffbaren Materials der eingangs genannten Art gelöst, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: a) Bereitstellen von mindestens zwei Materialbahnabschnitten und zumindest einem Fa den, der zwischen den Materialbahnabschnitten angeordnet ist, b) Bereitstellen einer Vorrichtung nach einer der oben beschriebenen Ausführungsfor men, c) Durchführen der mindestens zwei Materialbahnabschnitte und des zumindest einen Fadens durch den Spalt zwischen der Siegelfläche des Werkzeuges und der Gegen siegelfläche in Vorschubrichtung, wobei der Faden durch die mindestens eine Rille der Siegelfläche oder des Gegenwerkzeuges geführt wird, während das Werkzeug aktiviert wird.

Somit werden die beiden Materialbahnabschnitte an zumindest zwei Verbindungsflächen mit einander verschweißt, wobei der Faden derart zwischen den beiden Verbindungsflächen an geordnet ist, dass eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Faden und den Material bahnabschnitten in einer ersten und einer zweiten Richtung vorliegt, wobei die beiden Rich tungen senkrecht zueinander ausgerichtet sind. Mit anderen Worten kann der Faden nur noch in Vorschubrichtung relativ zu den Materialbahn abschnitten bewegt werden, sodass eine Raffung des Materials erzielt werden.

Aktivierung des Werkzeuges bedeutet beispielsweise im Falle einer Sonotrode, dass diese mit Ultraschallschwingung angeregt wird. Im Falle einer thermisch erhitzten Walze könnte Aktivie rung auch die Zustellbewegung des Werkzeuges bedeuten.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Querschnitt des Fadens während der Bearbeitung so gewählt, dass während Schritt c) nicht nur die beiden Materialbahnabschnitte miteinander verschweißt werden, sondern auch ein äußerer Abschnitt des Fadens mit den Materialbahnabschnitten verschweißt wird, sodass der Faden zwischen den beiden Materialbahnabschnitten eingeklemmt wird. Insbesondere ist der äußere Abschnitt des Fadens fest mit den beiden Materialbahnabschnitten verbunden.

Die feste Verbindung des Fadens mit den Materialbahnabschnitten kann entweder stoffschlüs- sig oder durch Einbetten zumindest eines Abschnittes des Fadens oder zumindest eines Fila mentes des Fadens in dem Material der Materialbahnabschnitte erfolgen. So kann beispiels weise beim Verschweißen das Material der Materialbahnabschnitte aufgeschmolzen, ein Fa denabschnitt oder ein Fadenfilament in der Schmelze aufgenommen und die Schmelze dann wieder verfestigt werden. Die feste Verbindung ist somit unlösbar bzw. nur lösbar, wenn das Material, aus welchem die Materialbahnen bestehen, wieder erhitzt wird. Eine Relativbewe gung zwischen Faden und Materialbahnen in Richtung des Fadens wird durch die feste Ver bindung verhindert.

Wesentlich ist, dass der Faden in den fest verbundenen Bereichen nur noch gemeinsam mit den Materialbahnabschnitten bewegt werden kann. Ist der Faden während der Bearbeitung in Schritt c. gespannt und wird nach der Bearbeitung entspannt, raffen sich die Materialbahnab schnitte zusammen, da sich der Faden wieder zusammenzieht.

In einer weiteren Ausführungsform erfolgt die feste Verbindung derart, dass in einer Schnittan sicht senkrecht zur Fadenrichtung der Faden in Umfangsrichtung nur abschnittsweise mit den Materialbahnabschnitten fest verbunden ist, wobei vorzugsweise die feste Verbindung derart erfolgt, dass in einer Schnittansicht senkrecht zur Fadenrichtung der Faden in Umfangsrich tung an zwei voneinander getrennten Abschnitten mit den Materialbahnabschnitten fest ver bunden ist. Der Faden ist in Umfangsrichtung somit nicht durchgehend mit den Materialbahn abschnitten verbunden. Es ist auch nicht notwendig, den Faden in Längsrichtung durchgängig mit den Materialbahnabschnitten zu verbinden. Es ist vielmehr in einer bevorzugten Ausfüh rungsform vorgesehen, dass in Längsrichtung, d.h. in Richtung des Fadens die Verbindung ebenfalls nur abschnittweise erfolgt.

Bei dieser Ausführungsform ist der Faden nicht mehr frei beweglich zwischen den Material bahnabschnitten angeordnet, sondern wird auch in Vorschubrichtung an den Materialbahnab schnitten fixiert. Auf diese Weise kann die Position des Fadens in den Materialbahnabschnitten besonders genau festgelegt werden. Aufgrund der unterschiedlichen Elastizität der miteinan der verbundenen Materialien und dem Spannen des Fadens während dem Verschweißen, kommt es dennoch zu einer Raffung des Materials. Die mit diesem Verfahren erzeugten Pro dukte weisen eine hohe Genauigkeit und reproduzierbare Qualität auf, da die Fäden zuverläs sig an einer festgelegten Position zwischen den Materialbahnabschnitten angeordnet werden.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten werden anhand der folgenden Be schreibung einer Ausführungsform und der dazugehörigen Figuren deutlich.

Figur 1 zeigt eine Schnittansicht eines Ausschnitts einer Ausführungsform der erfin dungsgemäßen Vorrichtung.

Figur 2a zeigt schematisch die Anordnung des Fadens zwischen den Materialbahnen nach erfolgter Schweißung bei aus dem Stand der Technik bekannten Verfah ren.

Figur 2b zeigt schematisch die Anordnung des Fadens gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Figur 3 zeigt eine schematische Gesamtansicht einer Ausführungsform der erfindungs gemäßen Vorrichtung.

Figur 4a zeigt eine schematische Darstellung eines Längsschnitts einer Ausführungs form des erfindungsgemäßen Materials im ungerafften Zustand.

Figur 4b zeigt eine schematische Darstellung eines Längsschnitts einer Ausführungs form des erfindungsgemäßen Materials im gerafften Zustand.

Figur 4c zeigt eine schematische Darstellung einer dreidimensionalen Ansicht einer Aus führungsform des erfindungsgemäßen Materials. Figur 3 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die eine Sonotrode 1 mit einer Sonotrodensiegelfläche 2 sowie ein Gegenwerkzeug 14 aufweist, welches zylind risch ausgestaltet ist und der Sonotrodensiegelfläche 2 der Sonotrode 1 gegenüber liegt. Die Sonotrode 1 und das Gegenwerkzeug 14 bilden einen Spalt, in welchem die Materialbahnab schnitte 11, 12 sowie der Faden 13 in einer Vorschubrichtung geführt werden.

Gemäß der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Rillen 3 zur Aufnahme des Fadens 13 in der Sonotrodensiegelfläche 2 einer Sonotrode 1 angeordnet. Die Rillen 3 verlaufen in Vorschubrichtung, die sich in der in Fig. 1 gezeigten Schnittansicht in die Blattebene hinein erstreckt. Zudem unterteilen die Rillen 3 die Sonotro densiegelfläche 2 in mehrere Teilsiegelflächen 7.

Die Rillen 3 weisen einen Rillengrund 4 sowie zwei sich an den Rillengrund anschließende Seitenwände 5, 6 auf, wobei die Seitenwände 5, 6 den Rillengrund 4 mit den Teilsiegelflächen 7 verbinden.

Die Teilsiegelflächen 7 weisen in der in Figur 1 gezeigten Schnittansicht senkrecht zu der Vorschubrichtung jeweils zwei zu dem Rillengrund 4 hin abfallende Flanken 8 auf.

Die abfallenden Flanken 8 sind dabei mit einem Radius RF konvex gekrümmt, sodass die ge samte Teilsiegelfläche 7 mit einem Radius RT = RF konvex gekrümmt ist. Weiterhin ist auch der Rillengrund 4 mit einem Radius R G konkav gekrümmt und schließt direkt an die konvex gekrümmten Flanken der Teilsiegelflächen 7 an. Der Radius Rider gekrümmten Teilsiegelflä che 7 entspricht dabei dem Radius R G des konkav gekrümmten Rillengrundes 4 und beträgt 0,1 mm.

Die Rillen weisen zudem eine Breite B von 0,22 mm auf, wobei die Breite zwischen den beiden Übergangspunkten des konkav gekrümmten Rillengrundes 4 und der konvex gekrümmten Flanke 8 gemessen wird.

Zudem haben die Rillen 3 eine Tiefe T von 0,21 mm. Die Tiefe T der Rillen 3 definiert sich zwischen dem tiefsten Punkt des Rillengrundes 4 und dem höchsten Punkt der Teilsiegelfläche 7. Der Abstand A zwischen zwei Rillen beträgt 0,42 mm, wobei der Abstand A jeweils an dem tiefsten Punkt des Rillengrundes 4 gemessen wird. Zur Herstellung eines raffbaren oder gerafften Materials 10 werden zwischen die Sonotroden siegelfläche 2 der Sonotrode 1 und der Gegensiegelfläche eines Gegenwerkzeuges (nicht ge zeigt) zwei Materialbahnen 11, 12 angeordnet, zwischen denen ein Faden 13 angeordnet ist. Der Faden 13 wird dabei so geführt, dass er innerhalb der Rillen 3 verläuft. Eine Ultraschall bearbeitung der Materialbahnabschnitte 11, 12 tritt nur im Bereich der Teilsiegelflächen 7 auf.

Bei aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren und auch in einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Durchmesser des Fadens 13 in einem Zustand, in dem der Faden gespannt ist, so gewählt, dass dieser kleiner einer Tiefe der Rille 3 ist. Dadurch kommt es zu keiner Bearbeitung des Fadens 13 durch die Sonotrode 1 .

Das Ergebnis eines solchen Verfahrens mit aus dem Stand der Technik bekannten Vorrich tungen, d.h. mit Vorrichtungen deren Rillen scharfe Kanten aufweisen, ist in den Figuren 2a und 4c dargestellt. Der Faden 13 ist in einem Hohlraum zwischen den Materialbahnabschnitten 11, 12 des Materials 10 eingeklemmt, kann sich jedoch in Vorschubrichtung relativ zu den Materialbahnabschnitten 11 , 12 bewegen. Der untere Materialbahnabschnitt 12 hat dabei die Form der Rillen, die auf der Sonotrode oder dem Gegenwerkzeug oder auf beidem angeordnet sein können.

In einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Querschnitt des Fadens 13 so gewählt, dass dieser größer als eine Tiefe der Rille 3 ist. Das Ergebnis des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Figur 2b dargestellt. Durch die Wahl des größeren Quer schnitts des Fadens 13 kommt es zu einer Verschweißung des Fadens 13 im Bereich der Teilsiegelfläche 7. Dadurch wird der Faden 13 ebenfalls an den Materialbahnabschnitten 11, 12 befestigt und kann nicht mehr in Vorschubrichtung bewegt werden.

Auf diese Weise kann ein gerafftes oder raffbares Material, wie in den Figuren 4a bis 4c er zeugt werden, deren Fäden immer an der gleichen Position angeordnet sind. Figur 4a zeigt dabei einen Längsschnitt entlang der Vorschubrichtung, bei welchem der Faden 13 gedehnt ist, also die Materialbahnabschnitte 11, 12 nicht gerafft sind, während Figur 4b den ungedehn ten Zustand des Fadens 13 zeigt, in welchem die Materialbahnabschnitte 11, 12 in Vorschub richtung gerafft sind. Bezugszeichenliste

1 Sonotrode

2 Sonotrodensiegelfläche 3 Rille

4 Rillengrund

5, 6 Seitenwände

7 Teilsiegelfläche

8 Flanke 10 gerafftes oder raffbares Material 11, 12 Materialbahnabschnitte

13 Faden

14 Gegenwerkzeug