1、我國熱粘合非織造工藝的發(fā)展簡況 我國短纖熱軋法非織造材料生產(chǎn)線1998年統(tǒng)計(jì)時(shí)有120多條，大多為從臺(tái)灣引進(jìn)合資，由于產(chǎn)品更新(gngxn)及轉(zhuǎn)移，目前我國運(yùn)轉(zhuǎn)熱軋生產(chǎn)線65條左右，將近50停產(chǎn)或轉(zhuǎn)成其它產(chǎn)品生產(chǎn)，生產(chǎn)能力約5.5萬噸。我國現(xiàn)有熱熔(熱風(fēng)粘合)非織造材料生產(chǎn)線20條，生產(chǎn)能力約1.5萬噸，有薄型與厚型之分。 第1頁/共159頁第一頁，共159頁。熱粘合非織造材料的應(yīng)用 熱粘合法非織造材料具有生產(chǎn)速度快、產(chǎn)品不帶化學(xué)(huxu)粘合劑、能耗低等特點(diǎn)，其產(chǎn)品廣泛用于醫(yī)療衛(wèi)生、服裝襯布、絕緣材料、箱包襯里、服用保暖材料、家具填充材料、過濾材料、隔音材料、減震材料等，熱粘合非織造生產(chǎn)工

2、藝仍有發(fā)展前景。 第2頁/共159頁第二頁，共159頁。6-1 熱粘合法(hf)基本原理與分類 一、熱粘合加固纖網(wǎng)基本原理 高分子聚合物材料大都具有(jyu)熱塑性，即加熱到一定溫度后會(huì)軟化熔融，變成具有(jyu)一定流動(dòng)性的粘流體，冷卻后又重新固化，變成固體。熱粘合非織造工藝就是利用熱塑性高分子聚合物材料這一特性，使纖網(wǎng)受熱后部分纖維或熱熔粉末軟化熔融，纖維間產(chǎn)生粘連，冷卻后纖網(wǎng)得到加固而成為熱粘合非織造材料。 第3頁/共159頁第三頁，共159頁。二、熱粘合工藝分類熱軋粘合電加熱油加熱電磁感應(yīng)加熱 熱熔粘合熱風(fēng)(r fn)穿透式熱風(fēng)(r fn)噴射式超聲波粘合 第4頁/共159頁第四頁，共

3、159頁。熱軋粘合與熱熔粘合的區(qū)別 熱軋粘合是指利用一對加熱輥對纖網(wǎng)進(jìn)行加熱，同時(shí)加以一定的壓力使纖網(wǎng)得到(d do)熱粘合加固。 熱熔粘合是指利用烘房加熱纖網(wǎng)使之得到(d do)粘合加固。 熱軋粘合和熱熔粘合的區(qū)別在于，熱軋粘合適用于薄型和中厚型產(chǎn)品，產(chǎn)品單位面積質(zhì)量大多在15100g/m2，而熱熔粘合適合于生產(chǎn)薄型、厚型以及蓬松型產(chǎn)品，產(chǎn)品單位面積質(zhì)量為151000g/m2，兩者產(chǎn)品的粘合結(jié)構(gòu)和風(fēng)格存在較大的差異。 第5頁/共159頁第五頁，共159頁。超聲波粘合 超聲波粘合是一種新型的熱粘合工藝技術(shù)，其將電能(dinnng)通過專用裝置轉(zhuǎn)換成高頻機(jī)械振動(dòng)，然后傳送到纖網(wǎng)上，導(dǎo)致纖網(wǎng)中高分

4、子聚合物纖維相互摩擦及纖維內(nèi)部的分子運(yùn)動(dòng)加劇而產(chǎn)生熱能，使纖維產(chǎn)生軟化、熔融，從而使纖網(wǎng)得到粘合加固。 超聲波粘合工藝特別適合于蓬松、柔軟的非織造產(chǎn)品的后道復(fù)合加工，用于裝飾、保暖材料等，可替代絎縫工藝。 第6頁/共159頁第六頁，共159頁。6-2 熱軋(r zh)工藝一、概述 熱軋粘合(zhn h)在熱粘合(zhn h)非織造工藝中的應(yīng)用較晚，其借用了印染工業(yè)中的砑光、燙光技術(shù)，由于其生產(chǎn)速度快、無三廢問題，因而發(fā)展很快。80年代初，美國的用即棄尿布崛起，聚丙烯熱軋非織造材料作為尿布面料替代了原來以粘膠、聚酯纖維為主體的化學(xué)粘合(zhn h)法非織造材料。熱軋粘合(zhn h)生產(chǎn)速度快，

5、因而特別適合于薄型紡粘法非織造材料的加固。 第7頁/共159頁第七頁，共159頁。產(chǎn)品應(yīng)用 熱軋法非織造材料廣泛應(yīng)用于用即棄產(chǎn)品的制造，如手術(shù)衣帽、口罩、婦女衛(wèi)生巾、嬰兒尿褲、成人(chng rn)失禁墊以及各種工作服和防護(hù)服等，此外，熱軋法非織造材料還大量應(yīng)用于服裝襯布、電纜電機(jī)絕緣材料、電池隔膜、箱包襯里、包裝材料、涂層基布等。 第8頁/共159頁第八頁，共159頁。二、熱軋粘合工藝過程及機(jī)理 熱軋粘合非織造工藝是利用一對或兩對鋼輥或包有其它材料的鋼輥對纖網(wǎng)進(jìn)行加熱加壓，導(dǎo)致纖網(wǎng)中部分纖維(xinwi)熔融而產(chǎn)生粘結(jié)，冷卻后，纖網(wǎng)得到加固而成為熱軋法非織造材料。 第9頁/共159頁第九頁，

6、共159頁。 熱軋粘合是一個(gè)(y )非常復(fù)雜的工藝過程，在該工藝過程中，發(fā)生了一系列的變化，包括纖網(wǎng)被壓緊加熱，纖網(wǎng)產(chǎn)生形變，纖網(wǎng)中部分纖維產(chǎn)生熔融，熔融的高分子聚合物的流動(dòng)以及冷卻成形等等。 第10頁/共159頁第十頁，共159頁。1、纖網(wǎng)變形與熱傳遞過程熱傳遞： 當(dāng)纖網(wǎng)進(jìn)入軋輥組成的熱軋粘合(zhn h)區(qū)域時(shí)，由于軋輥具有較高的溫度，因此熱量將從軋輥表面?zhèn)飨蚶w網(wǎng)表面，并逐漸傳遞到纖網(wǎng)的內(nèi)層。單靠熱傳遞并不能向纖網(wǎng)內(nèi)層提供足夠的溫度。 形變熱： 第11頁/共159頁第十一頁，共159頁。向纖網(wǎng)提供熱量的另一個(gè)重要來源是形變熱。軋輥間的壓力使處于(chy)軋輥鉗口的高聚物產(chǎn)生宏觀放熱效應(yīng)，導(dǎo)

7、致纖網(wǎng)溫度進(jìn)一步上升。據(jù)研究，在軋輥間線壓力為2.57103N/cm下，纖網(wǎng)厚度將從300m壓縮到33m，纖網(wǎng)產(chǎn)生的形變熱可使纖網(wǎng)內(nèi)層的溫度上升3540。但由于聚合物熔融要消耗部分熱量，形變熱實(shí)際上會(huì)使纖網(wǎng)內(nèi)層溫度上升3035。 第12頁/共159頁第十二頁，共159頁。纖網(wǎng)通過軋輥(zhgn)鉗口區(qū)時(shí)沿厚度方向的溫度分布 Ts上軋輥(zhgn)溫度 Te下軋輥(zhgn)溫度 Tf纖維軟化點(diǎn) Ti纖網(wǎng)進(jìn)入熱軋區(qū)時(shí)間 td纖網(wǎng)出熱軋區(qū)時(shí)間Tn纖網(wǎng)進(jìn)入熱軋區(qū)時(shí)具有的溫度第13頁/共159頁第十三頁，共159頁。2、clapeyron效應(yīng) 高聚物分子受壓時(shí)熔融所需的熱量遠(yuǎn)比常壓下多，這就是所謂的c

8、lapeyron效應(yīng)。對聚丙烯纖維來說，壓力使其熔融溫度提高的范圍約為38/kbar。 在熱軋粘合過程中，軋輥鉗口將使聚合物的熔融溫度提高，因此，合理選擇軋輥溫度和壓力的配合是非常(fichng)重要的。 第14頁/共159頁第十四頁，共159頁。3、流動(dòng)過程 在熱軋粘合過程中，纖網(wǎng)中部分纖維在溫度和壓力的作用下發(fā)生(fshng)熔融，同時(shí)還伴隨著熔融的高聚物的流動(dòng)過程，這也是形成良好粘合結(jié)構(gòu)的條件之一。軋輥溫度升高將有利于熔融高聚物的流動(dòng)。 第15頁/共159頁第十五頁，共159頁。4、擴(kuò)散過程 熱軋粘合時(shí)，在熔融高聚物的流動(dòng)過程中，同時(shí)存在著高聚物分子向相鄰纖維表面的擴(kuò)散，纖維熔融相互(x

9、ingh)接觸部分會(huì)產(chǎn)生擴(kuò)散過程，擴(kuò)散作用有利于形成良好的粘合。研究結(jié)果表明，高聚物在粘合過程中的擴(kuò)散距離僅為1nm左右，但對于纖網(wǎng)形成良好的粘合有重要的作用。 第16頁/共159頁第十六頁，共159頁。5、冷卻過程 在熱軋粘合過程中，由于纖網(wǎng)中纖維受到熱和機(jī)械作用，因此纖維的微觀結(jié)構(gòu)將發(fā)生一定的變化，纖維的性能(xngnng)也必然會(huì)產(chǎn)生一定程度的變化。加快熱軋粘合后纖網(wǎng)的冷卻速度，有利于改善產(chǎn)品的強(qiáng)度和手感。 第17頁/共159頁第十七頁，共159頁。三、熱軋粘合的方式 熱軋粘合根據(jù)(gnj)其作用，可分為三種加固方式：表面粘合面粘合點(diǎn)粘合第18頁/共159頁第十八頁，共159頁。1、表面

10、粘合 表面粘合熱軋方式適合于生產(chǎn)過濾材料、合成革基布、地毯基布和其他厚重型非織造材料。在表面粘合時(shí)，由于輸入的非織造材料比較厚，并且具有一定的隔熱作用，因此軋輥的熱量無法深入到非織造材料的內(nèi)層，只僅僅對非織造材料的表面進(jìn)行( jnxng)加熱。通常，軋輥溫度必須達(dá)到熱熔纖維的熔點(diǎn)，生產(chǎn)速度快時(shí)甚至超過纖維的熔點(diǎn)。第19頁/共159頁第十九頁，共159頁。 非織造材料接觸軋輥(zhgn)的表面，突起的纖維絨頭均被壓平，因此該表面顯得很光滑，但并不完全熔融封閉。合成革基布采用表面粘合處理后，可減少涂層材料的用量。針刺非織造材料用作過濾材料時(shí)，其迎塵面可進(jìn)行表面粘合處理，由于光滑，形成濾餅后容易清除

11、，而且可提高過濾效率。第20頁/共159頁第二十頁，共159頁。 表面粘合熱軋采用的熱軋機(jī)一般采用鋼-棉-鋼三輥形式，兩根鋼輥均 加 熱 ， 軋 輥 線 壓 力 視 所 需 非 織 造 材 料 的 密 度 而 定 ， 通 常 為 9 8 1 2452N/cm。 采用表面粘合熱軋的非織造材料常用(chn yn)針刺非織造工藝進(jìn)行加固，根據(jù)產(chǎn)品的密度要求，可進(jìn)行輕度針刺或高密度針刺加固。 第21頁/共159頁第二十一頁，共159頁。2、面粘合 面粘合熱軋適合于生產(chǎn)嬰兒尿片和婦女衛(wèi)生巾包覆材料、藥膏基布、膠帶基布及其他薄型非織造材料，其纖網(wǎng)的定量通常為1825g/m2，少數(shù)甚至在10g/m2以下(y

12、xi)。面粘合熱軋制成的非織造材料一般表面多比較光滑。上世紀(jì)80年代許多非織造材料生產(chǎn)企業(yè)采用這種工藝方法來代替化學(xué)浸漬粘合法生產(chǎn)用即棄非織造材料，因?yàn)闊彳埛强椩觳牧袭a(chǎn)品不含化學(xué)粘合劑，更符合衛(wèi)生要求，投資和生產(chǎn)成本也較低。 第22頁/共159頁第二十二頁，共159頁。面粘合熱軋工藝(gngy)示意鋼輥纖維(xinwi)輥纖維(xinwi)輥鋼輥牽拉輥冷卻輥補(bǔ)償裝置第23頁/共159頁第二十三頁，共159頁。 面粘合熱軋加固時(shí)，纖網(wǎng)中熱熔纖維的含量必須超過50，否則會(huì)造成產(chǎn)品的強(qiáng)力不足。同時(shí)熱軋機(jī)不能采用一對鋼輥，以防止纖維受到損傷以及造成產(chǎn)品紙樣的感覺(gnju)。 面粘合熱軋生產(chǎn)線的最高生

13、產(chǎn)速度可達(dá)到200m/min以上，一臺(tái)2.2m的軋機(jī)，正常的總壓力可達(dá)到40t左右。為了使產(chǎn)品達(dá)到足夠的強(qiáng)力，當(dāng)纖網(wǎng)的纖維為聚丙烯時(shí)，鋼輥表面溫度至少要達(dá)到165，當(dāng)生產(chǎn)速度較高時(shí)，為了補(bǔ)償纖網(wǎng)與軋輥接觸時(shí)間的不足，鋼輥表面溫度甚至可達(dá)到185。 第24頁/共159頁第二十四頁，共159頁。3、點(diǎn)粘合 點(diǎn)粘合熱軋時(shí)采用一對鋼輥進(jìn)行熱軋，其中一根為刻花輥，另一根為光輥，所以(suy)熱軋后纖網(wǎng)中僅有局部區(qū)域被粘合加固，未粘合區(qū)域仍保持纖網(wǎng)原來的蓬松性，因此產(chǎn)品的手感比面粘合要好。 第25頁/共159頁第二十五頁，共159頁。第26頁/共159頁第二十六頁，共159頁。 在點(diǎn)粘合熱軋中，刻花輥的軋

14、點(diǎn)形狀和大小及其分布決定了點(diǎn)粘合熱軋的粘合面積占總面積的比例。目前粘合面積比例一般控制在828，粘合面積比例越大，產(chǎn)品的強(qiáng)力就越大，但產(chǎn)品手感同時(shí)會(huì)變差。生產(chǎn)高檔服裝襯基布時(shí)，粘合面積比例一般較小，為812。大粘合面積比例只有要求產(chǎn)品強(qiáng)力高、硬挺(yngtng)時(shí)才用。 以聚丙烯為原料的薄型紡絲成網(wǎng)法非織造材料通常采用點(diǎn)粘合熱軋加固。 第27頁/共159頁第二十七頁，共159頁。 點(diǎn)粘合熱軋加固的纖網(wǎng)最小定量為12g/m2左右，最高定量通常不大于100g/m2，適合于生產(chǎn)用即棄衛(wèi)生產(chǎn)品的包覆材料(cilio)、服裝襯基布、鞋襯、家用裝飾材料(cilio)、臺(tái)布、擦布、合成革基布等。 以聚丙烯為

15、原料的薄型紡絲成網(wǎng)法非織造材料(cilio)通常采用點(diǎn)粘合熱軋加固。 第28頁/共159頁第二十八頁，共159頁。四、熱軋粘合設(shè)備1、熱軋機(jī)的基本要求良好的導(dǎo)熱油加熱(ji r)裝置與油溫控制裝置 設(shè)計(jì)良好、加工精度高、材質(zhì)好的熱軋輥 熱軋輥主軸承要耐高溫?zé)彳垯C(jī)墻板要堅(jiān)固，加壓和調(diào)整軋輥要方便。第29頁/共159頁第二十九頁，共159頁。2、軋輥(zhgn)加熱方式 熱軋輥(zhgn)加熱方式目前主要有：電加熱油加熱電感應(yīng)加熱 第30頁/共159頁第三十頁，共159頁。電加熱 電加熱方式是最老式的加熱方式，其利用電熱管或電熱絲發(fā)熱使軋輥受熱，特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，升溫速度也比較快，但加熱均

16、勻性差，溫度(wnd)控制精度較低，不適合寬幅熱軋輥，所以已經(jīng)逐漸退出實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用。 第31頁/共159頁第三十一頁，共159頁。油加熱 油加熱是目前最常用的加熱方式，其采用導(dǎo)熱油作為熱媒體對軋輥進(jìn)行加熱。導(dǎo)熱油加熱后通過熱軋輥的芯軸的長孔輸入熱軋輥，熱軋輥呈一定壁厚的鋼管狀，管壁內(nèi)設(shè)有熱油導(dǎo)孔，并形成(xngchng)循環(huán)的熱油回路。導(dǎo)熱油通過軋輥內(nèi)部的熱油回路傳遞熱量，使軋輥升溫。導(dǎo)熱油從軋輥流出后經(jīng)過濾、加熱后再輸入軋輥。 導(dǎo)熱油可由燃油或燃煤鍋爐加熱，也可直接采用安裝在熱軋機(jī)邊上的電加熱油鍋爐加熱。第32頁/共159頁第三十二頁，共159頁。S-Roll250均勻輥加熱( ji r)系

17、統(tǒng)示意圖第33頁/共159頁第三十三頁，共159頁。意大利Comerio Ercole公司(n s)軋輥熱油回路示意圖 第34頁/共159頁第三十四頁，共159頁。電感應(yīng)加熱 由日本Tokuden公司(n s)研制，1983年開始用于非織造材料的生產(chǎn)。特點(diǎn)： 無油加熱裝置、輸油管道及閥門等，操作簡化，占地小。溫度控制精確，工作溫度范圍為40420。不用油加熱，工作環(huán)境干凈，維修保養(yǎng)方便。可分段控溫補(bǔ)償軋輥?zhàn)冃?，適應(yīng)寬幅熱軋。設(shè)備制造成本較高。第35頁/共159頁第三十五頁，共159頁。電感應(yīng)加熱輥工作原理 電感應(yīng)加熱基本原理，是利用變壓器工作時(shí)產(chǎn)生的負(fù)效應(yīng)發(fā)熱(f r)現(xiàn)象作為軋輥的熱源。 第

18、36頁/共159頁第三十六頁，共159頁。電感應(yīng)加熱(ji r)輥結(jié)構(gòu) 第37頁/共159頁第三十七頁，共159頁?！盁峁堋惫ぷ髟?鋼輥體的軸向長圓孔有數(shù)十個(gè)，沿圓周方向均勻排列，孔的直徑、數(shù)量與排列均需精密計(jì)算?？變?nèi)熱媒體(主要為純水)封閉成真空狀態(tài)，分別進(jìn)行著蒸發(fā)與液化，反復(fù)循環(huán)，這祥就形成了具有巨大熱傳輸能力的特殊裝置“熱管”，當(dāng)軋輥受電感應(yīng)作用被感應(yīng)電流加熱時(shí)，熱輥升溫至所需的特定溫度，在這一溫度條件下“熱管”內(nèi)熱媒體蒸發(fā)形成飽和蒸汽壓，如果熱輥某部分表面因熱負(fù)荷而降溫，則其相鄰區(qū)域“熱管”內(nèi)的飽和蒸汽壓相應(yīng)降低，這樣就使周圍的高壓蒸汽流向這個(gè)區(qū)域，使蒸汽發(fā)生降壓液化，釋放部分潛熱，

19、起到提高這一區(qū)域溫度的作用。反之，如果熱輥表面某一部分溫度高于相鄰區(qū)域，那么這部分“熱管”內(nèi)的熱媒體即發(fā)生沸騰、蒸發(fā)，帶走部分熱量，從而(cng r)使軋輥該部位的溫度降低。 第38頁/共159頁第三十八頁，共159頁。3、軋輥?zhàn)冃窝a(bǔ)償方式 在熱軋粘合時(shí)，由于壓力較高，熱軋輥發(fā)生彎曲變形是不可避免的。當(dāng)軋輥發(fā)生彎曲變形時(shí)，將導(dǎo)致整個(gè)軋輥鉗口壓力分布不均勻，造成(zo chn)纖網(wǎng)局部受不到熱軋粘合加固或粘合效果較差。因此要采取種種措施以減少變形或?qū)ψ冃芜M(jìn)行補(bǔ)償。 常用補(bǔ)償方式有：中凸輥補(bǔ)償軸向交叉補(bǔ)償外加彎矩補(bǔ)償液壓支承芯軸補(bǔ)償?shù)?9頁/共159頁第三十九頁，共159頁。軋輥鉗口壓力分布(fn

20、b)均勻示意圖 第40頁/共159頁第四十頁，共159頁。軋輥鉗口(qin ku)壓力分布不勻示意圖 第41頁/共159頁第四十一頁，共159頁。中凸輥補(bǔ)償彎曲變形 中凸輥補(bǔ)償彎曲變形，是一種簡單而有效(yuxio)的方式，但其僅僅適合于特定的軋輥工作壓力，因此該補(bǔ)償方法有一定的局限性。 第42頁/共159頁第四十二頁，共159頁。軸向交叉補(bǔ)償彎曲變形 軸向交叉補(bǔ)償是指將軋輥的主軸承側(cè)向(c xin)移位，從而使兩軋輥的軸線產(chǎn)生一定角度的交叉，這樣軋輥兩端的鉗口尺寸變大，當(dāng)施加壓力時(shí)，可達(dá)到補(bǔ)償彎曲變形的目的。調(diào)節(jié)主軸承的側(cè)向(c xin)位移大小，可補(bǔ)償不同工作壓力產(chǎn)生的軋輥彎曲變形，因此該

21、方法的適應(yīng)性要比中凸輥補(bǔ)償方法更好一些。 第43頁/共159頁第四十三頁，共159頁。 目前，有的熱軋機(jī)同時(shí)采用中凸和交叉(jioch)補(bǔ)償軋輥的彎曲撓度，如意大利Comerio Ercole公司的熱軋機(jī)。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)熱軋工藝的最低工作線壓力來確定光輥的中凸值，當(dāng)刻花輥為直輥，光輥為中凸輥時(shí)，光輥的中凸值應(yīng)為兩輥撓度之和。熱軋工藝所需的最低工作線壓力一般為5060kg/cm，最高工作線壓力一般為100120kg/cm，所以，熱軋機(jī)的最高工作線壓力確定后，可以認(rèn)為最低工作線壓力為最高工作線壓力的1/2左右。中凸值確定后，根據(jù)軋輥結(jié)構(gòu)與尺寸、所用材料的性能等可計(jì)算出不同工作線壓力下光輥軸承座補(bǔ)償彎

22、曲變形的位移值。 第44頁/共159頁第四十四頁，共159頁。外加彎矩補(bǔ)償彎曲變形(bin xng) 這種方法是通過在軋輥外端施加彎矩來補(bǔ)償正常工作壓力引起的軋輥彎曲變形(bin xng)，補(bǔ)償系統(tǒng)是純機(jī)械式的，可根據(jù)不同工作壓力來調(diào)節(jié)。 第45頁/共159頁第四十五頁，共159頁。液壓支承芯軸補(bǔ)償彎曲變形 液壓支承芯軸是補(bǔ)償軋輥彎曲變形的可靠、精確的方法，成功的商業(yè)應(yīng)用有德國Ksters公司的S-Roll浮動(dòng)軋輥和Ramisch公司的Nip-Co軋輥。 德國Ksters公司的S-Roll浮動(dòng)軋輥多年來不斷改進(jìn)，但其基本構(gòu)思一直沒有改變。軋輥外殼圍繞固定芯軸旋轉(zhuǎn)，一特殊的密封件將軋輥外殼與固定

23、芯軸之間的圓柱狀空間分隔成兩個(gè)半圓柱形空間，在面向軋輥鉗口的半圓柱形空間稱為壓力腔，并采用油加壓，軋輥鉗口受壓，則固定芯軸也受壓，由此來保證整個(gè)軋輥鉗口受力均勻( jnyn)。油逆流有利于軋輥溫度均勻( jnyn)。改變壓力腔的油壓可使軋輥適應(yīng)不同幅寬的纖網(wǎng)。第46頁/共159頁第四十六頁，共159頁。德國Ksters公司的S-Roll浮動(dòng)(fdng)軋輥逆流原理 第47頁/共159頁第四十七頁，共159頁。第48頁/共159頁第四十八頁，共159頁。德國Ksters公司(n s)的S-Roll浮動(dòng)軋輥工作示意圖第49頁/共159頁第四十九頁，共159頁。德國Ksters公司(n s)的S-R

24、oll浮動(dòng)軋輥工作幅寬控制示意圖 第50頁/共159頁第五十頁，共159頁。Ramisch公司的Nip-Co軋輥 Nip-Co軋輥是另一種液壓支承(zh chn)芯軸軋輥，芯軸固定不轉(zhuǎn)，而外殼回轉(zhuǎn)。固定芯軸上設(shè)有長排狀排列的柱塞缸，通過高壓油，始終對薄壁軋輥外殼施加壓力，以補(bǔ)償軋輥鉗口的變形。 第51頁/共159頁第五十一頁，共159頁。第52頁/共159頁第五十二頁，共159頁。Ramisch公司的Nip-Co軋輥結(jié)構(gòu)( jigu)示意 第53頁/共159頁第五十三頁，共159頁。Ramisch公司的Nip-Co軋輥結(jié)構(gòu)( jigu)示意 第54頁/共159頁第五十四頁，共159頁。Rami

25、sch公司(n s)的Nip-Co軋輥補(bǔ)償變形原理圖 第55頁/共159頁第五十五頁，共159頁。電感應(yīng)加熱軋輥補(bǔ)償變形原理 通過將感應(yīng)線圈分段設(shè)置(shzh)，分段控制，可按熱軋工藝要求使熱軋輥在加溫時(shí)中央部分凸起，以補(bǔ)償由于加壓造成的軋輥?zhàn)冃巍?第56頁/共159頁第五十六頁，共159頁。4、刻花軋輥的軋點(diǎn)結(jié)構(gòu) 在點(diǎn)粘合熱軋非織造工藝中，刻花輥的軋點(diǎn)結(jié)構(gòu)是至關(guān)重要的。 傳統(tǒng)軋點(diǎn)其凸臺(tái)邊與軋輥徑向夾角較大，熱軋時(shí)非軋點(diǎn)處的纖網(wǎng)也能與軋輥相接觸而得到輕微的粘合，使非織造材料強(qiáng)度增加而柔軟度降低。 改進(jìn)后的軋點(diǎn)，其凸臺(tái)邊分兩段，A段角度較小，以減少對軋點(diǎn)外纖維的傳熱，軋點(diǎn)以外的纖維即成為真正的橋

26、連纖維，它可以使非織造材料的柔軟度改善；B段角度較大，可提高軋點(diǎn)的強(qiáng)度。也有將A段和B段連成圓弧狀的加工( ji gng)方法，軋點(diǎn)頂面與邊接近垂直。近代設(shè)計(jì)的軋點(diǎn)均采用改進(jìn)型軋點(diǎn)，以達(dá)到最佳強(qiáng)度與柔軟度的矛盾統(tǒng)一。改進(jìn)后的軋點(diǎn)A段角度較小，有利于在修磨軋輥后保持軋點(diǎn)總面積不變。 第57頁/共159頁第五十七頁，共159頁。傳統(tǒng)(chuntng)軋點(diǎn)改進(jìn)(gijn)后的軋點(diǎn)AB第58頁/共159頁第五十八頁，共159頁。 刻花輥的熱處理也是至關(guān)重要的，處理不當(dāng)，軋點(diǎn)將出現(xiàn)微細(xì)裂縫，影響軋點(diǎn)的疲勞強(qiáng)度。軋點(diǎn)的硬度通常應(yīng)達(dá)到(d do)HRC57，該硬度不會(huì)損傷光輥的表面。 第59頁/共159頁第

27、五十九頁，共159頁。 采用冷擠壓成形的軋點(diǎn)強(qiáng)度要好于切削加工的軋點(diǎn)，同時(shí)軋點(diǎn)邊緣處應(yīng)帶有小的圓角，以免壓傷纖維。 當(dāng)產(chǎn)生不同定量或不同性能要求的熱軋非織造材料時(shí)，應(yīng)選擇不同軋輥花紋和不同軋點(diǎn)高度的軋輥才能保證產(chǎn)品(chnpn)的預(yù)期質(zhì)量。第60頁/共159頁第六十頁，共159頁。常用(chn yn)的軋點(diǎn)形狀第61頁/共159頁第六十一頁，共159頁。復(fù)合用熱軋(r zh)花紋和產(chǎn)品第62頁/共159頁第六十二頁，共159頁。5、典型的非織造熱軋機(jī)(zh j)Ramisch公司的2輥熱軋機(jī)(zh j) 軋輥表面最高溫度可達(dá)到250，溫度誤差1，軋輥鉗口壓力調(diào)節(jié)范圍為15150N/mm。當(dāng)熱軋

28、非織造材料需要不同的軋點(diǎn)花紋時(shí)，2輥熱軋機(jī)(zh j)必須停產(chǎn)化一定的時(shí)間更換刻花輥。 第63頁/共159頁第六十三頁，共159頁。Ramisch公司的3輥熱軋機(jī) 一般配置一根點(diǎn)粘合刻花輥和一根復(fù)合用刻花輥，其軋輥鉗口變換非常(fichng)迅速，變換工藝時(shí)無需花很多時(shí)間更換刻花輥。 第64頁/共159頁第六十四頁，共159頁。Ksters公司(n s)的熱軋機(jī) 第65頁/共159頁第六十五頁，共159頁。Ksters公司(n s)的熱軋機(jī) 第66頁/共159頁第六十六頁，共159頁。意大利Comerio公司(n s)的2輥熱軋機(jī)第67頁/共159頁第六十七頁，共159頁。 Comerio公司

29、(n s)2輥熱軋機(jī)工作線壓力與主軸承位移的關(guān)系 第68頁/共159頁第六十八頁，共159頁。Comerio公司熱軋機(jī)的油加熱( ji r)系統(tǒng) 第69頁/共159頁第六十九頁，共159頁。Comerio公司熱軋機(jī)(zh j)的主軸承潤滑系統(tǒng) 第70頁/共159頁第七十頁，共159頁。6-3 熱熔工藝(gngy)一、概述(i sh) 近年來，采用熱熔粘合工藝生產(chǎn)的非織造材料市場銷售激增，熱熔纖維和工藝逐漸趨于成熟。熱熔粘合非織造材料廣泛用于婦女衛(wèi)生巾、嬰兒尿片面料、過濾材料以及復(fù)合增強(qiáng)材料、高蓬松回彈“海綿”材料等，產(chǎn)品的纖網(wǎng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，手感柔軟、彈性好，生產(chǎn)過程中無三廢現(xiàn)象。 第71頁/共15

30、9頁第七十一頁，共159頁。熱熔粘合纖維的開發(fā)拓展了熱熔粘合非織造材料的應(yīng)用，熱熔粘合纖維的選擇和配比(pi b)主要取決于產(chǎn)品應(yīng)用和客戶的要求，熱熔粘合纖維的混合比通常為1050%，實(shí)際生產(chǎn)時(shí)應(yīng)按非織造材料的最終應(yīng)用要求來配比(pi b)，薄型產(chǎn)品通常采用100%的熱熔粘合纖維。第72頁/共159頁第七十二頁，共159頁。常用(chn yn)熱熔纖維及其粘合溫度 低密度聚乙烯 85115 高密度聚乙烯 126135 聚丙烯 140170 聚氯乙烯 115160 共聚酰胺 110140 尼龍6 170225 尼龍66 220260 聚酯 230260 Kodel 410 (Eastman) 8

31、5170 Dacron 927,923,920 (Dupont) 160180Unitika 2000,3300,4000 110200 第73頁/共159頁第七十三頁，共159頁。常用(chn yn)熱熔纖維及其粘合溫度 Heterofil PA (ICI)雙組份 220230 Trevira 813 (Hoechst) 210225 Heterofil PES (ICI) 雙組份 170230 ES Faser (Chisso) 雙組份 120150 Unitika 2080,3380,4080 雙組份 110200 第74頁/共159頁第七十四頁，共159頁。二、熱熔粘合工藝(gngy)

32、過程及機(jī)理 熱熔粘合工藝(gngy)是指利用烘房對混有熱熔介質(zhì)的纖網(wǎng)進(jìn)行加熱，使纖網(wǎng)中的熱熔纖維或熱熔粉末受熱熔融，熔融的聚合物流動(dòng)并凝聚在纖維交叉點(diǎn)上，冷卻后纖網(wǎng)得到粘合加固而成為非織造材料。 和熱軋粘合相似，熱熔粘合工藝(gngy)存在熱傳遞過程、流動(dòng)過程、擴(kuò)散過程、加壓和冷卻過程。第75頁/共159頁第七十五頁，共159頁。1、熱傳遞過程(guchng) 熱熔粘合工藝中的傳熱與熱軋粘合有所區(qū)別。熱軋粘合時(shí)，軋輥熱量主要通過傳導(dǎo)和輻射施加到纖網(wǎng)上，同時(shí)，由于軋輥鉗口的壓力作用，纖網(wǎng)內(nèi)部出現(xiàn)形變熱。而熱熔粘合工藝主要是利用熱空氣穿透纖網(wǎng)對熱熔纖維進(jìn)行加熱，少數(shù)采用如紅外輻射的加熱方式。 第7

33、6頁/共159頁第七十六頁，共159頁。輻射加熱僅用在特殊場合，因?yàn)橐玫礁叩妮椛錈?，并促使纖網(wǎng)中熱熔纖維達(dá)到熔融溫度是很困難的。對于較厚的纖網(wǎng)，輻射加熱只能粘合(zhn h)其表面。而熱風(fēng)循環(huán)穿透式加熱方式則具有較高的熱傳導(dǎo)效率，其適應(yīng)性也較強(qiáng)，可廣泛應(yīng)用于202000g/m2甚至更厚的纖網(wǎng)粘合(zhn h)加固，生產(chǎn)速度可達(dá)到300500m/min。 第77頁/共159頁第七十七頁，共159頁。2、流動(dòng)過程 熱熔粘合時(shí)存在與熱軋(r zh)粘合相同的聚合物流動(dòng)過程。在熱熔粘合過程中，纖網(wǎng)中部分纖維或熱熔粉末在溫度的作用下發(fā)生熔融，熔融的高聚物向纖維交叉點(diǎn)流動(dòng)。與熱軋(r zh)粘合工藝相同

34、，烘房溫度升高將有利于熔融高聚物的流動(dòng)。 第78頁/共159頁第七十八頁，共159頁。3、擴(kuò)散過程 熱熔粘合(zhn h)時(shí)存在與熱軋粘合(zhn h)相同的聚合物擴(kuò)散過程。在熔融高聚物的流動(dòng)過程中，同時(shí)存在著高聚物分子向相接觸的纖維表面的擴(kuò)散過程，擴(kuò)散作用有利于形成良好的粘合(zhn h)。研究結(jié)果表明，高聚物在粘合(zhn h)過程中的擴(kuò)散距離僅為1nm左右，但對于纖網(wǎng)形成良好的粘合(zhn h)有重要的作用。 第79頁/共159頁第七十九頁，共159頁。4、加壓和冷卻過程 在熱熔粘合過程中，纖網(wǎng)離開烘房的熱熔區(qū)域后應(yīng)馬上采用一對軋輥對纖網(wǎng)加壓，軋輥的機(jī)械作用，可改善纖網(wǎng)的粘合效果，同時(shí)提

35、高產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)(jigu)、尺寸的穩(wěn)定性。與熱軋粘合工藝相同，加快熱熔粘合后纖網(wǎng)的冷卻速度，有利于改善產(chǎn)品的強(qiáng)度和手感。 第80頁/共159頁第八十頁，共159頁。三、熱熔粘合的方式(fngsh) 熱熔粘合工藝按熱風(fēng)穿透形式可分為：熱風(fēng)穿透式粘合單層平網(wǎng)熱風(fēng)穿透式 雙網(wǎng)夾持熱風(fēng)穿透式滾筒圓網(wǎng)熱風(fēng)穿透式熱風(fēng)噴射式粘合單簾網(wǎng)熱風(fēng)噴射式熱熔雙簾網(wǎng)熱風(fēng)噴射式熱熔第81頁/共159頁第八十一頁，共159頁。1、熱風(fēng)穿透式粘合(1)單層平網(wǎng)熱風(fēng)穿透式粘合 平網(wǎng)熱風(fēng)穿透式粘合是一種應(yīng)用較早的熱熔粘合工藝，其與平網(wǎng)熱風(fēng)穿透式烘燥的原理基本相同。 這種熱熔粘合方式采用了單層簾網(wǎng)，纖維沒有受到加壓作用(zuyng)

36、，熱熔粘合后經(jīng)過相當(dāng)長的自然冷卻過程，因此產(chǎn)品蓬松、彈性好。 第82頁/共159頁第八十二頁，共159頁。單層平網(wǎng)熱風(fēng)穿透(chun tu)式粘合 第83頁/共159頁第八十三頁，共159頁。(2)雙網(wǎng)夾持熱風(fēng)穿透式粘合 纖網(wǎng)在熱風(fēng)穿透粘合時(shí)，由上下(shngxi)兩層簾網(wǎng)夾持，這樣，在生產(chǎn)較大定量的厚型產(chǎn)品時(shí)，可控制產(chǎn)品的厚度和密度。熱風(fēng)穿透粘合后，纖網(wǎng)還要經(jīng)過一道熱軋?zhí)幚?，進(jìn)一步控制產(chǎn)品厚度，并使產(chǎn)品表面比較光潔。熱軋后，纖網(wǎng)必須經(jīng)過水冷或風(fēng)冷，然后才成卷。 第84頁/共159頁第八十四頁，共159頁。雙網(wǎng)夾持(ji ch)熱風(fēng)穿透式粘合 第85頁/共159頁第八十五頁，共159頁。(3)

37、滾筒圓網(wǎng)熱風(fēng)穿透式粘合 圓網(wǎng)熱風(fēng)穿透式粘合是近年來迅速發(fā)展的一種工藝，與圓網(wǎng)穿透對流式烘燥原理基本相同，纖網(wǎng)送入圓網(wǎng)熱風(fēng)穿透烘房后，熱風(fēng)從圓網(wǎng)的四周向滾筒內(nèi)徑方向噴入，對纖網(wǎng)進(jìn)行加熱。而進(jìn)入滾筒內(nèi)部的熱風(fēng)被滾筒一側(cè)的風(fēng)機(jī)抽出，所以在滾筒的內(nèi)部形成負(fù)壓。由于該負(fù)壓的存在，在熱粘合較小定量如1650g/m2的纖網(wǎng)時(shí)，纖網(wǎng)將被負(fù)壓吸附在金屬圓網(wǎng)上。當(dāng)纖網(wǎng)熱粘合后，在離開滾筒的區(qū)域內(nèi)，滾筒內(nèi)部要設(shè)氣流(qli)密封擋板，讓該區(qū)域滾筒表面無熱空氣吸入，因此熱粘合的非織造材料能順利離開加熱區(qū)。 第86頁/共159頁第八十六頁，共159頁。日本最早采用ES纖維作原料的纖網(wǎng)經(jīng)圓網(wǎng)熱風(fēng)穿透粘合(zhn h)后用

38、作用即棄衛(wèi)生產(chǎn)品的包覆材料，其顯著的特征是產(chǎn)品膨松、柔軟、滲透性好、強(qiáng)度好，適應(yīng)新型衛(wèi)生巾、尿片生產(chǎn)線的高速生產(chǎn)，具有熱軋產(chǎn)品所沒有的優(yōu)點(diǎn)。 第87頁/共159頁第八十七頁，共159頁。滾筒圓網(wǎng)熱風(fēng)(r fn)穿透式粘合第88頁/共159頁第八十八頁，共159頁。2、熱風(fēng)噴射式粘合(1)單簾網(wǎng)熱風(fēng)噴射式熱熔粘合 梳理機(jī)輸出的薄網(wǎng)經(jīng)撒粉裝置加入熱熔粉末，然后由交叉鋪網(wǎng)裝置鋪成較厚的纖網(wǎng)，再輸入到烘房中(fn zhn)進(jìn)行熱風(fēng)噴射加熱粘合。熱熔粘合后的纖網(wǎng)離開烘房后，再經(jīng)軋輥加壓作用，使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)一步穩(wěn)定并改善非織造材料的表面質(zhì)量。 如果在纖網(wǎng)中混入一定比例的熱熔纖維，則無需使用撒粉裝置。 第89

39、頁/共159頁第八十九頁，共159頁。單簾網(wǎng)熱風(fēng)(r fn)噴射式熱熔粘合 第90頁/共159頁第九十頁，共159頁。(2)雙簾網(wǎng)熱風(fēng)噴射式熱熔粘合 雙網(wǎng)夾持方式可使產(chǎn)品不受熱風(fēng)噴射的影響而變形，同時(shí)可調(diào)節(jié)產(chǎn)品密度并形成穩(wěn)定的纖網(wǎng)結(jié)構(gòu)。 與單簾網(wǎng)熱風(fēng)噴射式熱熔粘合相同(xin tn)，如果在纖網(wǎng)中混入一定比例的熱熔纖維，則無需使用撒粉裝置。 第91頁/共159頁第九十一頁，共159頁。雙簾網(wǎng)熱風(fēng)(r fn)噴射式熱熔粘合 第92頁/共159頁第九十二頁，共159頁。雙簾網(wǎng)熱風(fēng)(r fn)噴射式熱熔烘房 第93頁/共159頁第九十三頁，共159頁。四、熱熔粘合設(shè)備1、熱熔粘合設(shè)備的基本要求能對纖

40、網(wǎng)整個(gè)寬度進(jìn)行迅速而均勻的加熱，烘房內(nèi)各處溫度誤差應(yīng)1.5。熱風(fēng)的速度和方向均能控制，熱風(fēng)在循環(huán)流動(dòng)過程中不破壞纖網(wǎng)的結(jié)構(gòu)。能有效控制最終產(chǎn)品的密度。為了獲得良好的熱粘合效果，烘房應(yīng)有足夠的通過長度，以保證(bozhng)纖網(wǎng)有足夠的受熱時(shí)間。加熱能耗應(yīng)盡可能低，以降低生產(chǎn)成本。 第94頁/共159頁第九十四頁，共159頁。2、圓網(wǎng)熱風(fēng)穿透粘合用滾筒普通開孔滾筒： 一般由薄鋼板制成，首先(shuxin)在薄鋼板上均勻地沖孔，然后卷成一定直徑的圓筒，再在兩端加上固定邊盤。這種結(jié)構(gòu)的開孔滾筒較簡單，制造成本較低，加工方便，但缺點(diǎn)是表面開孔率不高，最高僅48%左右。常用的熱風(fēng)粘合機(jī)大都使用這種結(jié)構(gòu)的

41、開孔滾筒，通常在這種滾筒的外圓面上加上等距軸向排列的盤片，再在其外套上金屬圓網(wǎng)，金屬圓網(wǎng)的目數(shù)應(yīng)按加工纖網(wǎng)的定量來選擇，一般為1418目。 第95頁/共159頁第九十五頁，共159頁。蜂巢狀開孔滾筒： 美國Honeycomb公司的專利，利用折成半六角形的扁鋼條和直扁鋼條通過點(diǎn)焊組成表面呈蜂巢狀開孔的滾筒結(jié)構(gòu)件，其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度(qingd)高，抗變形能力強(qiáng)，表面開孔率高，一般可達(dá)到90%左右。該滾筒外面套上金屬圓網(wǎng)即可用于熱風(fēng)穿透粘合。 在水刺非織造工藝中，這種滾筒可用作水刺托網(wǎng)簾的滾筒，所不同的是，熱風(fēng)穿透粘合時(shí)滾筒內(nèi)抽出的是熱空氣，而在水刺時(shí)抽出的是水和空氣。 第96頁/共159頁第九十六頁，共

42、159頁。蜂巢狀開孔滾筒(gntng) 第97頁/共159頁第九十七頁，共159頁。3、烘房加熱系統(tǒng)烘房選擇加熱系統(tǒng)時(shí)，必須考慮：當(dāng)?shù)睾畏N能源供應(yīng)最方便、有效 烘房所需的工作溫度 可供能源的價(jià)格比較設(shè)備投資大小和維修成本 必須遵守的安全法規(guī) 烘房的常用熱源有蒸汽、熱油、電熱、煤氣加熱和氣體直接燃燒。接觸(jich)烘燥只能用蒸汽和熱油，輻射烘燥可用煤氣或電熱。 第98頁/共159頁第九十八頁，共159頁。烘房各種熱源的熱效率比較： 電熱 9098% 氣體直接燃燒 8590% 熱油 8085% 熱水 80% 蒸汽 70% 電熱的熱效率最高，但電是二次能源，在由其他(qt)能源轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔軙r(shí)，能源已

43、經(jīng)有較大的損失，因此在實(shí)際應(yīng)用中，直接燃燒加熱的熱效率才是最高的。蒸汽加熱因鍋爐設(shè)備普及，燃料不受限制，在國內(nèi)應(yīng)用較廣。 第99頁/共159頁第九十九頁，共159頁。 意大利F.B.R.公司專業(yè)生產(chǎn)烘房用燃燒器，其分為重油、輕油、煤氣(天然氣)三大系列，如GASP60系列氣體燃燒器，熱量范圍為100000450000Kcal/h，相當(dāng)功率為116522kW，實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用時(shí)，應(yīng)根據(jù)工作寬度(kund)、纖網(wǎng)定量、生產(chǎn)速度來選取。 生產(chǎn)過程中，應(yīng)保證直接燃燒器的工作正常，否則，當(dāng)發(fā)生不完全燃燒時(shí)，碳黑析出，直接造成非織造材料產(chǎn)品疵品。 第100頁/共159頁第一百頁，共159頁。意大利F.B.R.

44、公司(n s)的氣體燃燒器 第101頁/共159頁第一百零一頁，共159頁。4、熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)(xnhun xtng)平網(wǎng)熱風(fēng)循環(huán)示意第102頁/共159頁第一百零二頁，共159頁。圓網(wǎng)熱風(fēng)循環(huán)(xnhun)示意第103頁/共159頁第一百零三頁，共159頁。5、纖網(wǎng)輸送(sh sn)系統(tǒng) 鏈條傳動(dòng)帶支桿的簾網(wǎng)，纖網(wǎng)由簾網(wǎng)托持輸送(sh sn)，該輸送(sh sn)方式的生產(chǎn)速度較低，簾網(wǎng)僅隨兩端固定在鏈條上的支桿移動(dòng)，因此對簾網(wǎng)的強(qiáng)度要求不高。 第104頁/共159頁第一百零四頁，共159頁。 采用烘房一端的傳動(dòng)輥傳動(dòng)簾網(wǎng)，在傳動(dòng)輥上設(shè)有防止(fngzh)簾網(wǎng)跑偏的糾偏裝置，并設(shè)有一系列的導(dǎo)輥

45、，而且可有上下兩套簾網(wǎng)組成輸送系統(tǒng)，纖網(wǎng)夾在上下簾網(wǎng)中輸送，這種輸送方式要求簾網(wǎng)的強(qiáng)度較高。采用兩層簾網(wǎng)輸送纖網(wǎng)時(shí)，可控制產(chǎn)品的密度。 第105頁/共159頁第一百零五頁，共159頁。 拉幅定型熱處理時(shí)，可采用(ciyng)帶針鋏或布鋏并由鏈條傳動(dòng)的輸送系統(tǒng)。 第106頁/共159頁第一百零六頁，共159頁。6-4 超聲波粘合(zhn h)工藝一、概述(i sh) 人類聽覺上限頻率約為20000Hz，高于此頻率的聲波通常稱為超聲波，或稱為超聲。最早的超聲是1883年由通過狹縫的高速氣流吹到一銳利的刀口上產(chǎn)生的，稱為Galton Hartmann哨。以后又出現(xiàn)了各種形式的氣哨、汽哨、液哨等機(jī)械型

46、超聲發(fā)生器。 第107頁/共159頁第一百零七頁，共159頁。超聲發(fā)生器又稱為換能器，20世紀(jì)初，電子學(xué)的發(fā)展使人們能利用某些材料的壓電效應(yīng)和磁致伸縮效應(yīng)制作各種( zhn)機(jī)電換能器。隨著材料科學(xué)的發(fā)展，應(yīng)用最廣泛的壓電換能器已從天然壓電晶體過渡到價(jià)格更低廉、性能更良好的壓電陶瓷、人工壓電單晶、壓電半導(dǎo)體以及塑料壓電薄膜等，并使超聲頻率的范圍從幾十千赫提高到上千兆赫。 第108頁/共159頁第一百零八頁，共159頁。 超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，聲波與介質(zhì)相互作用，由于其頻率高的特點(diǎn)，產(chǎn)生了一般聲波所不具備的超聲效應(yīng)，超聲效應(yīng)主要有以下三方面：線性的交變(jio bin)振動(dòng)作用 非線性效應(yīng) 空化

47、作用 超聲波粘合利用的是非線性效應(yīng)，而超聲波清洗噴絲板或水刺噴水板，利用的是超聲波的空化作用。第109頁/共159頁第一百零九頁，共159頁。 超聲波用于各種工業(yè)生產(chǎn)已有40多年的歷史。美國杰姆士亨特機(jī)械公司在70年代后期研制成功了稱為Pinsonic的超聲波熱粘合技術(shù)，用以取代傳統(tǒng)(chuntng)的絎縫機(jī)，生產(chǎn)床毯、墊褥、滑雪衫等絎縫產(chǎn)品。超聲波粘合技術(shù)發(fā)展至今，已經(jīng)可取代某些熱軋機(jī)，生產(chǎn)疊層復(fù)合非織造材料。 第110頁/共159頁第一百一十頁，共159頁。二、超聲波粘合工藝過程及機(jī)理 超聲波粘合的能量來自電能轉(zhuǎn)換的機(jī)械振動(dòng)能，換能器將電能轉(zhuǎn)換為20kHz的高頻機(jī)械振動(dòng)，經(jīng)過變幅桿振動(dòng)傳遞

48、到傳振器，振幅進(jìn)一步放大，達(dá)到100m左右。在傳振器的下方，安裝有鋼輥筒，其表面按照粘合點(diǎn)的設(shè)計(jì)花紋圖案，植入許多鋼銷釘，銷釘?shù)闹睆郊s為2mm左右，露出輥筒約為2mm。超聲波粘合時(shí)，被粘合的纖網(wǎng)或疊層材料喂入傳振器和輥筒之間形成的縫隙(fngx)，纖網(wǎng)或疊層材料在植入銷釘?shù)木植繀^(qū)域?qū)⑹艿揭欢ǖ膲毫?，在該區(qū)域內(nèi)纖網(wǎng)中的纖維材料受到超聲波的激勵(lì)作用，纖維內(nèi)部微結(jié)構(gòu)之間產(chǎn)生摩擦而產(chǎn)生熱量，最終導(dǎo)致纖維熔融。在壓力的作用下，超聲波粘合將發(fā)生和熱軋粘合一樣的熔融、流動(dòng)、擴(kuò)散及冷卻等工藝過程。 第111頁/共159頁第一百一十一頁，共159頁。超聲波粘合原理(yunl)示意 第112頁/共159頁第一百一

49、十二頁，共159頁。超聲波粘合技術(shù)具有以下一些特點(diǎn)：與熱軋粘合相比，設(shè)備上無加熱( ji r)部件，因?yàn)槠洳徊捎脧睦w網(wǎng)材料的外表面?zhèn)鬟f熱量來達(dá)到熔融粘合的方式。超聲波能量直接傳送到纖網(wǎng)內(nèi)部，能量損失較少，每個(gè)部位比常規(guī)熱粘合節(jié)省3001000的能量，生產(chǎn)條件大大改善。超聲波粘合設(shè)備的可靠性高、機(jī)械磨損較小，操作簡便、維修方便。第113頁/共159頁第一百一十三頁，共159頁。 與 絎 縫 機(jī) 相 比 ， 產(chǎn) 量 要 高 得 多 ， 一 般 約 高 5 1 0 倍 ， 如 3 . 3 m 工 作 寬 度 的Pinsonic粘合設(shè)備的生產(chǎn)速度(sd)可達(dá)到9m/min，并且不用縫線，粘合縫的強(qiáng)度比

50、較高，洗滌后無縫線收縮之缺陷。 與針刺復(fù)合相比，超聲波粘合復(fù)合的生產(chǎn)速度(sd)較快，可達(dá)到48m/min。 第114頁/共159頁第一百一十四頁，共159頁。三、超聲波粘合(zhn h)設(shè)備 超聲波粘合(zhn h)設(shè)備通常由超聲波控制電源、超聲波發(fā)生及施加系統(tǒng)，以及托網(wǎng)輥筒和輥筒傳動(dòng)系統(tǒng)等組成，其關(guān)鍵部件是超聲波發(fā)生及施加系統(tǒng)，包括換能器、變幅桿、傳振桿及加壓裝置。第115頁/共159頁第一百一十五頁，共159頁。1、換能器磁致伸縮換能器： 基于磁場的磁力效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量(nngling)互換。壓電換能器： 基于某些晶體或極化了的陶瓷體的電致伸縮效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)電聲能量(nngling)轉(zhuǎn)換。

51、換能器應(yīng)保證換能器的整體在預(yù)定的工作頻率產(chǎn)生機(jī)械共振。 第116頁/共159頁第一百一十六頁，共159頁。磁致伸縮換能器的縱向(zn xin)振動(dòng)變幅桿及換能器 第117頁/共159頁第一百一十七頁，共159頁。2、變幅桿和傳振桿 超聲波粘合所用的變幅桿和傳振桿具有不同的用途。變幅桿又稱為波導(dǎo)桿，用來耦合換能器與負(fù)載的參數(shù)，同時(shí)起到固定整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)的作用。傳振桿則用于在粘合區(qū)域激發(fā)振動(dòng)，主要形式有：圓錐形 懸垂線形(xin xn) 指數(shù)形 第118頁/共159頁第一百一十八頁，共159頁。圓錐形傳振桿雖然損耗最大，但應(yīng)力最小，工作可靠性好，是常用形式。在機(jī)械結(jié)構(gòu)上，傳振桿應(yīng)盡量避免應(yīng)力集中現(xiàn)象

52、，尤其是螺紋連接處。在選材上，通?？紤]損耗系數(shù)(xsh)小、疲勞強(qiáng)度極限較高的材料。 第119頁/共159頁第一百一十九頁，共159頁。傳振桿的主要(zhyo)形式 第120頁/共159頁第一百二十頁，共159頁。3、典型超聲波熱粘合和復(fù)合設(shè)備 kuster超聲波熱粘合設(shè)備，具有壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)功能，可保證均勻的粘合效果。 超聲波熱粘合復(fù)合設(shè)備工作幅寬為2.2m，復(fù)合速度為5m/min，采用氣缸加壓，裝機(jī)容量為12kw，配有11套超聲波粘合單元。整套設(shè)備還設(shè)有退卷、張力控制和卷繞裝置等。該設(shè)備的特點(diǎn)是，免用針線，省略換針、線之麻煩；生產(chǎn)效率高，比傳統(tǒng)針線工藝快5倍；縫合強(qiáng)度超過針線制品(zhpn)

53、；制品(zhpn)表面美觀，具有立體感，適應(yīng)時(shí)代潮流；花紋圖案眾多，可任意選擇采用；操作方便，全自動(dòng)控制變頻調(diào)速。 第121頁/共159頁第一百二十一頁，共159頁。超聲波熱粘合(zhn h)設(shè)備 第122頁/共159頁第一百二十二頁，共159頁。超聲波熱粘合(zhn h)復(fù)合設(shè)備 第123頁/共159頁第一百二十三頁，共159頁。Pinsonic超聲波熱粘合(zhn h)技術(shù) 第124頁/共159頁第一百二十四頁，共159頁。Pinsonic超聲波熱粘合(zhn h)疊層材料的花紋 第125頁/共159頁第一百二十五頁，共159頁。超聲波熱粘合疊層(di cn)材料的花紋 第126頁/共15

54、9頁第一百二十六頁，共159頁。6-5 熱粘合(zhn h)工藝與產(chǎn)品性能一、熱軋粘合工藝(gngy)與產(chǎn)品性能 影響熱軋粘合非織造材料性能的主要因素有纖維特性、熱熔纖維與主體纖維的配比、熱軋粘合形式、熱軋輥溫度、熱軋輥壓力、生產(chǎn)速度、纖網(wǎng)面密度、刻花輥軋點(diǎn)尺寸和分布以及冷卻條件等。 在設(shè)備已定的條件下，熱軋輥溫度、熱軋輥壓力、生產(chǎn)速度、纖網(wǎng)面密度以及熱熔纖維與主體纖維的配比是影響熱軋粘合非織造材料性能的主要因素。 第127頁/共159頁第一百二十七頁，共159頁。1、熱軋粘合非織造材料結(jié)構(gòu)點(diǎn)粘合纖網(wǎng)結(jié)構(gòu)：規(guī)則(guz)形狀的薄膜區(qū) 近薄膜區(qū)纖維區(qū) 無粘結(jié)纖維區(qū) 第128頁/共159頁第一百二

55、十八頁，共159頁。 光輥粘合纖網(wǎng)結(jié)構(gòu)(jigu)：緊密區(qū) 疏松區(qū) 第129頁/共159頁第一百二十九頁，共159頁。2、纖維品種及其配比對熱軋粘合非織造材料性能的影響 薄型熱軋粘合非織造材料用作衛(wèi)生材料時(shí)，使用的纖維原料為聚丙烯纖維。常規(guī)聚丙烯短纖維用于熱軋粘合非織造材料，其問題是不能適應(yīng)熱軋粘合工藝高速生產(chǎn)(shngchn)的要求，產(chǎn)品手感硬，強(qiáng)度低，而且不符合衛(wèi)生要求。 低強(qiáng)高伸、高卷曲纖維有利于提高薄型熱軋粘合非織造材料性能，如丹麥Danaklon公司的soft系列聚丙烯纖維。第130頁/共159頁第一百三十頁，共159頁。丹麥Danaklon公司的soft系列聚丙烯纖維 Soft61

56、聚丙烯纖維是Danaklon公司第二代熱軋粘合專用纖維，纖維細(xì)度為2.22.4dtex，纖維柔軟，卷曲度高，特別適合于20g/m2左右的全聚丙烯纖維熱軋粘合非織造材料，生產(chǎn)速度100m/min。Soft71聚丙烯纖維是Danaklon公司第三代柔軟型熱軋粘合纖維，采用了高新的紡絲工藝和拉伸技術(shù)，具有粘合溫度低、卷曲度高等優(yōu)點(diǎn)，熱軋粘合非織造產(chǎn)品拉伸強(qiáng)度高，生產(chǎn)速度100m/min。 最重要(zhngyo)的是，Soft纖維符合衛(wèi)生要求，產(chǎn)品無刺激性，無過敏性，適合用即棄衛(wèi)生產(chǎn)品的包覆材料。 第131頁/共159頁第一百三十一頁，共159頁。Soft61聚丙烯纖維拉伸(l shn)性能 第132

57、頁/共159頁第一百三十二頁，共159頁。熱軋聚丙烯纖維非織造材料拉伸性能(xngnng)對比 第133頁/共159頁第一百三十三頁，共159頁。熱粘合纖維含量與非織造材料拉伸(l shn)強(qiáng)力的關(guān)系 第134頁/共159頁第一百三十四頁，共159頁。纖網(wǎng)面密度與熱軋粘合非織造材料拉伸(l shn)強(qiáng)力的關(guān)系 第135頁/共159頁第一百三十五頁，共159頁。 薄型熱軋粘合非織造材料用作服裝粘合襯基布時(shí)，使用的纖維原料為聚酯纖維和尼龍纖維。100尼龍纖維或尼龍纖維與聚酯纖維相混的熱軋粘合襯布，手感、彈性均有改善(gishn)，是高檔的服裝粘合襯基布。目前。服裝粘合襯基布使用的聚酯纖維已經(jīng)向細(xì)旦

58、化發(fā)展，纖維細(xì)度已降到1dtex以下，可使襯布手感更柔軟，布面更豐滿。 第136頁/共159頁第一百三十六頁，共159頁。對于薄型熱軋粘合非織造材料，強(qiáng)度并不是非常重要的指標(biāo)，但要符合后道產(chǎn)品加工的工藝要求，如衛(wèi)生材料要符合衛(wèi)生巾、尿片生產(chǎn)機(jī)器高速生產(chǎn)的強(qiáng)度要求；服裝襯基布要符合熱熔膠涂層機(jī)器的強(qiáng)力要求。對衛(wèi)生材料而言，熱軋粘合非織造材料的衛(wèi)生性非常重要。而服裝襯基布，則手感(shugn)、彈性及布面豐滿度非常重要。 第137頁/共159頁第一百三十七頁，共159頁。3、工藝參數(shù)對熱軋粘合非織造材料性能的影響 熱軋粘合工藝參數(shù)中，粘合溫度、軋輥壓力和生產(chǎn)速度對熱軋粘合非織造材料的性能具有很大影

59、響。(1)粘合溫度溫度斷裂強(qiáng)度溫度熱熔纖維(xinwi)失去纖維(xinwi)結(jié)構(gòu)斷裂強(qiáng)度第138頁/共159頁第一百三十八頁，共159頁。(2)軋輥壓力(yl)線壓力(yl)斷裂強(qiáng)度線壓力(yl)粘合區(qū)纖維物理特性破壞斷裂強(qiáng)度(3)生產(chǎn)速度生產(chǎn)速度粘合溫度斷裂強(qiáng)度不變第139頁/共159頁第一百三十九頁，共159頁。熱軋粘合(zhn h)溫度與聚酯熱軋粘合(zhn h)非織造材料拉伸強(qiáng)力的關(guān)系 第140頁/共159頁第一百四十頁，共159頁。Soft61熱軋(r zh)粘合非織造材料橫向拉伸性能與軋輥溫度的關(guān)系 第141頁/共159頁第一百四十一頁，共159頁。熱軋粘合非織造材料縱橫向強(qiáng)力(qin l)與軋輥壓力的關(guān)系 第142頁/共159頁第一百四十二頁，共159頁。熱軋溫度和生產(chǎn)(s