Beim Siegeln von Verpackungen können nicht-qualitätsgerechte Siegelnähte dadurch entstehen, dass sich Teile des Packguts zwischen den zu fügenden Packmittelbahnen befinden. Im Gegensatz zum konventionellen Wärmekontaktsiegeln besteht beim Ultraschallsiegeln die Möglichkeit, für jeden einzelnen Siegelvorgang Prozessdaten zu erfassen. Aus dem Bereich des Ultraschallschweißens ist bekannt, dass sich anhand dieser Daten der Prozess überwachen und dessen Güte bewerten lässt. Die vorliegende Arbeit untersucht den Informationsgehalt dieser Prozessdaten hinsichtlich störungsbehafteter Siegelnähte und leistet damit einen Beitrag zur Verbesserung der Verpackungsqualität und damit im besten Fall auch zu weniger Lebensmittelverlusten. Es wird dazu zunächst eine Systematisierung von möglichen Störprinzipen beim Siegeln hinsichtlich ihrer physikalischen Wirkprinzipe vorgenommen. Darauf aufbauend konnte ein Versuchsstand und eine Methodik zur Untersuchung der Thematik entwickelt werden. Abschließend wurden ausgewählte Störprinzipe untersucht, wobei sich ein sehr starker Packstoff- und Einfluss der Prozessführung herausstellte. Es konnte ein prinzipieller Zusammenhang zwischen Auswirkung einer Störung auf die Nahtqualität und die Prozessdaten gezeigt werden, welcher sich jedoch auf Basis der erarbeiteten Ergebnisse nicht verallgemeinern lässt.

Das Verschließen besitzt als finaler qualitätsbestimmender Prozess besondere Bedeutung in der Verpackungstechnik. Da nach wie vor Kunststoff der am häufigsten eingesetzte Packstoff in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie ist, sind insbesondere für das stoffschlüssige Fügen polymerer Packstoffe zahlreiche Verfahren etabliert. Alle bekannten Verfahren besitzen jedoch Einschränkungen bei deren Anwendung oder stellen spezifische Anforderungen an den Packstoff wie beispielsweise das Vorhandensein polarer oder elektrisch leitender Schichten im Verbundaufbau. Wissenschaftliche Untersuchungen haben das Ziel, die bestehenden Einschränkungen durch die Schaffung von Prozessverständnis und darauf aufbauender Optimierung der Verfahren und Prozesse zu verringern oder zu beseitigen. Alternativ dazu erscheint es sinnvoll, neue, bisher nicht in der Verarbeitungstechnik eingesetzte Verfahren auf deren Anwendbarkeit für verpackungstechnische Prozesse im Bereich des Fügens hin zu prüfen. Hochintensiver fokussierter Ultraschall (HIFU) ist ein solches interessantes Verfahren, welches bisher als nichtinvasive Methode zur Tumorbehandlung auf Basis von ultraschallinduzierter Gewebeerwärmung und -zerstörung im medizinisch-therapeutischen Bereich eingesetzt wird. Die prinzipielle Eignung des Verfahrens zur Erwärmung von Kunststoffen ist nur in wenigen wissenschaftlichen Veröffentlichungen beschrieben. Als Fügeverfahren zum Bauteilschweißen von mehreren Millimetern dicken Kunststoffplatten wurde das Prinzip in den 1970er Jahren erprobt. Eine industrielle Nutzung ist jedoch nicht bekannt und der publizierte Stand der Technik ist weit von den Anforderungen des modernen Verarbeitungsmaschinenbaus entfernt. Daraus ergibt sich die Motivation zur Schaffung einer Wissensbasis für dieses Fügeverfahren und die Abschätzung dessen Potential unter verarbeitungstechnischen Maßstäben. Dabei fließen physikalische Grundlagen zur Akustik und Erkenntnisse zu den Wirkzusammenhängen in der Medizin ebenso wie verpackungstechnische Grundlagen ein. Die Ergebnisse der Arbeit stellen die Grundlage für weiterführende Untersuchungen zum stoffschlüssigen Fügen polymerer Packstoffe mittels hochintensivem fokussierten Ultraschall dar.