具体实施方式

下面参照图1至图5详细描述根据本发明的第一实施例的用于接合纸质材料的设备1和方法。

图1示意性地示出了用于接合纸质材料的设备1的结构。从图1可以看出，设备1包括粗糙化设备4、润湿设备5和超声波摩擦焊接设备6。

在该实施例中，第一纸质材料2和第二纸质材料3意欲在接合区域、特别是纸质材料的边缘区域处接合在一起。例如，纸质材料可以作为连续物品从滚子上移除。所述纸质材料完全不含塑料材料和粘合剂且完全没有涂层。

第一接合区域20设置在第一纸质材料2上。第二接合区域30设置在第二纸质材料3上。这在根据图5中的第一实施例的根据本发明的方法的图示中示意性地示出。

在第一实施例中，仅第一接合区域20用多个方法步骤处理，而第二接合区域30保持未经处理。即，第二接合区域30对应于平面纸质材料的表面。

从图1和图5可以看出，第一纸质材料2被从滚子上移除并被供给到粗糙化设备4。在这里，第一接合区域20被粗糙化。

在该实施例中，粗糙化设备4是超声波粗糙化设备，其详细示出在图2中。粗糙化设备4包括通过双转换器71振动的平面超声波发生器70。此外，粗糙化设备4包括平面砧座73。平面超声波发生器70具有水平振动方向A。砧座63在垂直于超声波发生器振动A的接合力方向B上提供接合力。为了清楚起见，在第一接合区域20处被粗糙化的第一纸质材料2未在图2中示出。

图3是示出了粗糙化过程后的第一接合区域20的粗糙度的图。在此很清楚，超声波粗糙化产生的粗糙度具有大约20μm的高度轮廓，其具有在+10μm与-10μm之间的高点与凹点。该图示出了第一纸质材料2的行进长度L上的粗糙度R。

当通过粗糙化设备4进行粗糙化时，可以通过振动持续时间和振动幅度选择性地影响第一接合区域20的表面的粗糙度。振动周期越长，第一接合区域20的表面变化和粗糙化得越多。如果超声波发生器的振动幅度减小，则接合处的剥离强度会下降。

超声波发生器70与第一纸质材料2的接触表面优选地例如通过玻璃珠喷砂被稍微粗糙化，使得在粗糙化过程中获得更好的结果。

图4示出了超声波摩擦焊接设备6，其中，砧座63设置为辊的形式。超声波发生器70的振动方向A垂直于辊状砧座63的接合力方向B。这会产生大量热量，从而可以通过超声波摩擦焊接实施接合过程。应当注意，图4中所示的设备也可以用作粗糙化设备的变型。

从图1和5还可以看出，在实际接合过程之前，第一接合区域20通过润湿设备5润湿。优选地使用水作为润湿介质。由于在润湿过程之前通过粗糙化设备4使第一接合区域20粗糙化，导致接合表面的三维增强，在由于润湿而存在水的情况下，与非粗糙表面相比这允许在接合过程期间形成改进的氢桥键。

特别地，由于粗糙化过程，纸质材料2、3可以不需要添加剂或塑料材料涂层等。未经处理的纸质材料可用于接合过程。因此，根据本发明的方法可以被普遍使用。

图5再次示意性地示出了接合第一和第二纸质材料2、3的过程的方法序列。在第一步骤中，第一接合区域20被粗糙化设备4粗糙化，使得产生粗糙化的第一接合区域201。第二接合区域30保持未经处理。

在下一步骤中，粗糙化的第一接合区域201通过润湿设备5润湿。这产生粗糙化的、润湿的第一接合区域202。第二接合区域30保持未经处理。

然后将两种纸质材料2、3供给到超声波摩擦焊接设备6，通过超声波摩擦焊接产生第一和第二纸质材料之间的连接11。第一接合区域20的粗糙化和润湿可以提供纸质材料的良好连接。不必以任何方式处理第二接合区域30。这样，可以特别便宜地执行根据本发明的这种方法。

图6示意性地示出了根据本发明的第二实施例的用于接合纸质材料的方法。相同或功能相同的部件用相同的附图标记表示。与第一实施例不同的是，在第二实施例中，第二接合区域30也被处理。从图6可以看出，第一接合区域20在第一步骤中通过粗糙化设备4粗糙化。同时，第二接合区域30通过润湿设备5润湿。然后将第一和第二纸质材料2、3供给到超声波摩擦焊接设备6并接合在一起。通过这种设计，第一接合区域20和第二接合区域30可以被并行处理，因此特别紧凑的接合设备1是可能实现的。

图7示出了根据本发明的第三实施例的方法。根据第三实施例的用于第一纸质材料2的第一接合区域20的方法对应于第一实施例，使得在第一步骤中第一接合区域20首先被粗糙化然后被润湿。然而，与第一实施例不同的是，在第三实施例中，第二接合区域30也被处理。从图7可以看出，第二接合区域30通过第二粗糙化设备4'粗糙化，从而产生粗糙化的第二接合区域302。在最后的步骤中，粗糙化的第二接合区域302和粗糙化且润湿的第一接合区202在超声波摩擦焊接设备6中相互连接。

图8示出了根据第四实施例的方法，其中，第一接合区域20与第一实施例相同地通过粗糙化和润湿处理，并且第二接合区域30首先通过第二润湿设备5'润湿，然后使用第二粗糙化设备4'进行粗糙化。因此，第一和第二接合区域20、30中的粗糙化和润湿的顺序相反。在最后的步骤中，同样通过超声波摩擦焊接设备6将第一和第二纸质材料2、3的两个接合区域接合以形成接合的纸质材料10。这里应该注意的是，粗糙化和润湿的顺序也可以颠倒，如图8所示。

图9示出了根据本发明的第五实施例的方法。在第五实施例中，第一接合区域20和第二接合区域30都被处理。从图9可以看出，第一接合区域20和第二接合区域30都在第一步骤中通过润湿设备5、5'润湿，然后在第二步骤中通过粗糙化设备4、4'粗糙化。在最后的步骤中，同样通过超声波摩擦焊接设备6进行接合过程。因此首先润湿第一接合区域20以形成润湿的第一接合区域203，然后将其粗糙化以形成润湿且粗糙化的第一接合区202。同样地，首先润湿第二接合区域30以形成润湿的第二接合区域301，然后将其粗糙化以形成润湿且粗糙化的第二接合区域303。然后将接合区域接合以形成接合的纸质材料10。

图10示出了根据本发明的第六实施例的方法。在这里，第一和第二接合区域20、30设置在单个纸质材料2上并接合以形成具有纵向接缝210的管状袋200。第一接合区域20被粗糙化并且第二接合区域30被润湿。

对于管状袋的生产，应当注意，也可以仅对于具有第一和第二接合区域20、30的单一纸质材料实施图6至图9中描述的变型方案。

还应注意的是，根据本发明，只要在纸质材料2、3的接合区域20、30之一或两者上进行至少一个润湿步骤和一个粗糙化步骤，就可以进行本发明的不同变型方案。