第五章 熱粘合.ppt

1、第五章熱熔增強纖維網(wǎng)，5-1熱熔法的基本原理和分類5-2熱軋工藝5-3熱熔工藝5-4超聲波粘接工藝5-5熱熔工藝和產(chǎn)品性能，熱熔增強纖維網(wǎng)的特點：利用高分子聚合物材料的熔融特性粘接纖維網(wǎng)，取代化學(xué)粘接劑，產(chǎn)品滿足衛(wèi)生要求無紡布專用梳理機的輸出網(wǎng)速度超過150m/min，熱軋粘合無紡布工藝是與之相適應(yīng)的工藝方法。 無需開發(fā)熱熔接專用纖維以及蒸發(fā)粘合劑的水分，提高熱熔接無紡布的性能，降低生產(chǎn)成本。 根據(jù)修正計算，熱熔接能量消耗：浸漬粘接能量消耗1:4.7熱熔接能量消耗：發(fā)泡浸漬粘接能量消耗1:4.7，5-1熱熔接法的基本原理和分類，一方面，熱熔接強化纖維網(wǎng)的基本原理高分子聚合物材料大多具有熱塑性，

2、即加熱到一定溫度后軟化熔融， 成為具有一定流動性的粘流體，冷卻的熱熔接無紡布工藝，利用熱塑性高分子聚合物材料的特性，在纖維網(wǎng)受熱后，纖維或熱熔接粉末的一部分軟化熔融，在纖維間產(chǎn)生粘連，冷卻后纖維網(wǎng)被加強，成為熱熔接無紡布。 二、熱粘接工藝分類熱粘接電加熱油加熱電磁感應(yīng)加熱熱粘接熱風(fēng)透過式熱風(fēng)噴射式超聲波粘接，熱粘接和熱粘接的區(qū)別熱粘接是指用一對加熱輥加熱纖維網(wǎng)，同時施加一定的壓力對纖維網(wǎng)進行熱粘接加強。 熱熔接是指在干燥室加熱纖維網(wǎng)得到粘接增強。 熱軋粘接和熱熔接的不同，熱軋粘接適用于薄型和中厚型的產(chǎn)品，產(chǎn)品的單位面積質(zhì)量為15100g/m2，熱熔接適用于薄型、厚型和蓬松型的產(chǎn)品的生產(chǎn)，產(chǎn)品的

3、單位面積質(zhì)量為151000g/m2，兩者的產(chǎn)品粘接結(jié)構(gòu)和風(fēng)格大超聲鍵合超聲鍵合是一種新興的熱鍵合技術(shù)，用專用裝置將電能轉(zhuǎn)換為高頻機械振動，然后傳遞到纖維網(wǎng)，纖維網(wǎng)中的高分子聚合物纖維的相互摩擦和纖維內(nèi)部的分子運動加劇，產(chǎn)生熱能，使纖維軟化、熔化，粘接強化纖維網(wǎng)。 超聲波粘接工藝特別適用于沖孔柔軟的無紡布制品的后路復(fù)合加工，用于裝飾、保溫材料等，代替了絎縫工藝。5-2熱軋工藝、一、熱軋膠粘在熱粘無紡布工藝中的應(yīng)用較慢，借用印染工業(yè)中的日歷、熨燙技術(shù)，其生產(chǎn)速度快，無三廢問題，因此發(fā)展迅速。 80年代初，美國的一次性尿布興起，聚丙烯熱軋無紡布作為尿布材料，取代了原本以粘膠、聚酯纖維為主體的化學(xué)粘接

4、法無紡布。 由于熱軋粘接生產(chǎn)速度快，特別適用于薄型紡粘法無紡布材料的加固。 產(chǎn)品應(yīng)用于熱軋法無紡布，廣泛應(yīng)用于手術(shù)帽子、口罩、婦女衛(wèi)生巾、嬰兒短褲、成人失禁墊及各種工作服和防護服等產(chǎn)品的制造，而熱軋法無紡布則應(yīng)用于服裝襯墊布、電纜馬達絕緣材料、電池隔板、包襯、包裝材料， 涂層基布中也大量應(yīng)用的二、熱軋粘接工藝和機理熱軋粘接無紡布工藝，用一對或兩對鋼輥或包裹其他材料的鋼輥加熱加壓網(wǎng)，網(wǎng)的一部分纖維熔融粘接，冷卻后，網(wǎng)被加強成為熱軋法無紡布。 熱軋粘接是一個非常復(fù)雜的過程，在該過程中，網(wǎng)被擠壓加熱、網(wǎng)變形、網(wǎng)的一部分纖維熔化、熔化的高分子聚合物的流動和冷卻成形等一系列變化都發(fā)生了。 1、腹板變形與

5、傳熱過程的傳熱：腹板進入由軋輥組成的熱軋粘合區(qū)域時，由于軋輥溫度高，熱量從軋輥表面?zhèn)鬟f到腹板表面，逐漸傳遞到腹板的內(nèi)層。僅靠熱傳遞無法給網(wǎng)內(nèi)層提供足夠的溫度。 變形熱：給纖維網(wǎng)供熱的另一個重要來源是變形熱。 卷之間的壓力使卷的夾持部的高分子化合物產(chǎn)生宏觀的散熱效果，使卷的溫度進一步上升。 研究表明，軋輥間的線壓為2.57103N/cm時，腹板厚度從300m壓縮到33m，腹板產(chǎn)生的應(yīng)變熱使腹板內(nèi)層的溫度上升3540。 但是，由于聚合物熔融會消耗一部分熱量，應(yīng)變熱實際上會使網(wǎng)內(nèi)層的溫度上升3035度。 2、clapeyron效應(yīng)高分子被壓迫時熔融所需的熱量遠多于常壓下的熱量，這就是所謂的clape

6、yron效應(yīng)。 對于聚丙烯纖維來說，壓力使熔融溫度上升的范圍約為38/kbar。 在熱軋粘接過程中，輥隙會提高聚合物的熔融溫度，因此合理選擇輥溫和壓力的配比是很重要的。 3、流動過程在熱軋粘結(jié)過程中，纖維網(wǎng)的一部分纖維在溫度和壓力下熔化的同時，伴隨著熔化的高分子化合物的流動過程，這也是形成良好粘結(jié)結(jié)構(gòu)的條件之一。 滾筒溫度的上升有利于熔融高分子化合物的流動。 4、擴散過程在熱軋粘接時，在熔融高分子化合物的流動過程中，高分子化合物分子向鄰接纖維表面的擴散同時存在，在纖維熔融相互接觸部分產(chǎn)生擴散過程，擴散作用有利于形成良好的粘接。 結(jié)果表明，高分子化合物在粘接過程中的擴散距離為1nm左右，但對網(wǎng)形

7、成的良好粘接起著重要作用。 5、在冷卻過程熱軋粘接過程中，由于纖維網(wǎng)的纖維受到熱和機械作用，纖維的微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生一定的變化，纖維的性能也必然發(fā)生一定程度的變化。 有利于加快熱軋粘結(jié)后網(wǎng)的冷卻速度，改善產(chǎn)品的強度和手感。 三、熱軋膠粘設(shè)備1、熱軋機基本要求良好的導(dǎo)熱油加熱裝置和油溫控制裝置設(shè)置修改良好，加工精度高、材質(zhì)好的熱輥熱輥主軸承在高溫?zé)彳垯C的壁板上牢固，加壓和調(diào)整輥方便。 2、輥加熱方式熱輥加熱方式目前主要應(yīng)加熱電熱油加熱電感，電熱油加熱方式是最古老的加熱方式，采用電熱管或電熱絲發(fā)熱加熱輥，特點結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，升溫速度較快，但加熱均勻性差，油加熱油加熱目前最為普遍導(dǎo)熱油被加熱后，通過熱

8、輥的芯棒的長孔送入熱輥，熱輥呈一定壁厚的鋼管狀，在管壁內(nèi)設(shè)置熱的導(dǎo)油孔，形成循環(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，過濾、加熱后輸入軋輥。 導(dǎo)熱油可以用燃料或燃煤鍋爐加熱，也可以用安裝在熱軋機邊上的電熱油鍋爐直接加熱。 電感加熱由日本Tokuden公司開發(fā)，1983年開始用于無紡布材料的生產(chǎn)。 特點：無油加熱裝置、管線及閥門等，操作簡單，占地面積小。 溫度控制準確，工作溫度范圍為40420。 不需要油加熱，作業(yè)環(huán)境干凈，維護方便。 可逐步控制溫度補償輥的變形，適應(yīng)寬熱軋。 設(shè)備的制造成本很高。 應(yīng)感應(yīng)加熱輥的工作原理應(yīng)感應(yīng)加熱的基本原理是將變壓

9、器工作時產(chǎn)生的負效應(yīng)發(fā)熱現(xiàn)象用作輥的熱源。 應(yīng)該進行電感加熱的輥結(jié)構(gòu)、一、熱熔接工藝以及機理熱熔接工藝是指，將混合有熱熔接介質(zhì)的纖維網(wǎng)在干燥室加熱，使纖維網(wǎng)中的熱熔接纖維或熱熔接粉末加熱熔融，熔融的聚合物流動而凝聚在纖維交叉點，冷卻后纖維網(wǎng)被粘接增強而成為無紡布。 與熱軋粘接同樣，熱熔接工序包括熱傳遞工序、流動工序、擴散工序、加壓工序、冷卻工序。、5-3熱熔接工藝、1、熱傳遞過程熱熔接工藝中的傳熱和熱軋粘接不同。 熱軋粘接時，軋輥的熱主要通過傳導(dǎo)和輻射施加于腹板，同時在軋輥夾持部的壓力作用下，在腹板內(nèi)部出現(xiàn)變形熱。 另一方面，熱熔接工藝主要是熱風(fēng)貫穿纖維網(wǎng)對熱熔接纖維進行加熱的工藝，很少采用紅

10、外線放射等加熱方式。 輻射加熱僅用于特殊場合，為了獲得高輻射熱，很難使纖維網(wǎng)中的熱熔纖維達到熔融溫度。 在厚纖維網(wǎng)中，輻射加熱只能粘接在其表面。 熱風(fēng)循環(huán)透過式加熱方式具有較高的導(dǎo)熱效率，適應(yīng)性強，可廣泛應(yīng)用于202000g/m2以上的纖維網(wǎng)粘接加固，生產(chǎn)速度可達300500m/min。 2、流動過程熱熔接時存在與熱軋粘接相同的聚合物流動過程。 在熱熔接過程中，纖維網(wǎng)中的纖維或熱熔接粉末的一部分因溫度而熔融，熔融的高分子化合物向纖維交叉點流動。 與熱軋粘接工序同樣，干燥室的溫度上升有利于熔融高分子化合物的流動。 3、擴散過程熱熔接時存在與熱軋粘接相同的聚合物擴散過程。 在熔融高分子化合物的流動

11、過程中，高分子化合物分子向接觸的纖維表面的擴散過程同時存在，擴散作用有利于形成良好的粘接。 結(jié)果表明，高分子化合物在粘接過程中的擴散距離為1nm左右，但對網(wǎng)形成的良好粘接起著重要作用。 4、在加壓和冷卻過程中，纖維網(wǎng)離開干燥室的熱熔接區(qū)域后，立即用一對輥對纖維網(wǎng)加壓，通過輥的機械作用，改善纖維網(wǎng)的粘接效果，同時提高產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、尺寸的穩(wěn)定性。 與熱軋粘接工序同樣，有利于加快熱熔接后的網(wǎng)的冷卻速度，改善產(chǎn)品的強度和手感。 二、熱熔接的方式熱熔接技術(shù)可分為熱風(fēng)透過式粘合單層平網(wǎng)熱風(fēng)透過式雙網(wǎng)熱風(fēng)透過式熱風(fēng)噴射式粘合單編碼網(wǎng)熱風(fēng)熱熔接雙編碼網(wǎng)熱風(fēng)噴射式熱熔接，三、熱熔接設(shè)備的基本要求是能夠迅速且均勻地

12、加熱纖維網(wǎng)整個寬度，干燥室內(nèi)各處的溫度誤差為1.5。 熱風(fēng)的速度和方向都可以控制，熱風(fēng)在循環(huán)流動中不會破壞纖維網(wǎng)的結(jié)構(gòu)。 有效控制最終產(chǎn)品的密度。 為了得到良好的熱粘接效果，纖維網(wǎng)需要足夠的通過長度，以確保充分的熱接受時間。 必須盡量降低加熱能量，降低生產(chǎn)成本。 5-4超聲波粘接工藝，一是概述人的聽覺上限頻率約為20000Hz，高于此頻率的聲波通常稱為超聲波，或超聲波。 的雙曲馀弦值。 超聲波發(fā)生器又稱換能器，20世紀初，隨著電子的發(fā)展，人們可以利用某些材料的壓電效應(yīng)和磁致伸縮效應(yīng)來制造各種機電換能器。 隨著材料科學(xué)的發(fā)展，應(yīng)用最廣泛的壓電換能器從天然壓電晶體轉(zhuǎn)變?yōu)閮r格更便宜、性能更好的壓電陶

13、瓷、人工壓電單晶、壓電半導(dǎo)體以及塑料壓電薄膜等，超聲波頻率的范圍從數(shù)十千赫提高到了上千兆赫。 二、超聲粘接工藝和機理超聲粘接的能量來自電能轉(zhuǎn)換的機械振動能量，換能器將電能轉(zhuǎn)換為20kHz的高頻機械振動，經(jīng)喇叭振動傳遞給振動傳遞器，振幅進一步放大，達到100m左右。 在振動傳遞器的下方安裝有鋼輥，在其表面按照粘接點的設(shè)計圖案植入有多個鋼銷，銷的直徑約為2mm左右，露出輥約為2mm。 在超聲波粘接時，被粘接的纖維網(wǎng)或?qū)盈B材料被送入到在振動傳遞器和滾子之間形成的間隙中，纖維網(wǎng)或?qū)盈B材料在埋入銷的局部區(qū)域受到一定的壓力，在該區(qū)域，纖維網(wǎng)中的纖維材料受到超聲波的激發(fā)作用，在纖維內(nèi)部的微細結(jié)構(gòu)間產(chǎn)生摩擦而

14、產(chǎn)生熱，最終纖維熔融。由于壓力，超聲波粘接產(chǎn)生與熱軋粘接相同的熔融、流動、擴散及冷卻等工藝。 三、超聲粘接設(shè)備的超聲粘接設(shè)備通常由超聲控制電源、超聲發(fā)生和施加系統(tǒng)以及支架滾筒和滾筒傳動系統(tǒng)等組成，其主要部件為超聲發(fā)生和施加系統(tǒng)，包括換能器、喇叭、振動傳動桿和加壓裝置。 1 .換能器磁致伸縮換能器：基于磁場的磁力效應(yīng)實現(xiàn)機電能量交換。 壓電換能器：根據(jù)某晶體或極化陶瓷體的電致伸縮效應(yīng)實現(xiàn)電聲能量轉(zhuǎn)換。 換能器的實際尺寸校正要確保整個換能器以預(yù)定的工作頻率進行機械諧振。 2 .焊頭和振動傳遞桿的超聲波粘接使用的焊頭和振動傳遞桿有不同的用途。 喇叭也稱為波導(dǎo)桿，換能器與負載的殘奧儀表耦合，并且起到固

15、定整個機械系統(tǒng)的作用。 振動傳遞桿用于在粘接區(qū)域激發(fā)振動，主要形式為：圓錐形懸垂線狀指數(shù)形圓錐形振動傳遞桿損失最大，但應(yīng)力最小，工作可靠性好，是常用形式。 在機械結(jié)構(gòu)上，振動傳遞桿應(yīng)盡量避免應(yīng)力集中現(xiàn)象，特別是螺絲連接處。 可選的材料通常可以是具有小的損耗因子和高強度疲勞極限的材料。 影響熱粘接工藝、熱粘接工藝和產(chǎn)品性能熱粘接無紡布性能的主要因素有纖維特性、熱粘接纖維和主體纖維的配合比、熱粘接形式、熱輥溫度、熱輥壓力、生產(chǎn)速度、纖維網(wǎng)面密度、刻花輥的軋點尺寸和分布以及冷卻條件等。 在設(shè)備規(guī)定的條件下，熱輥溫度、熱輥壓力、生產(chǎn)速度、網(wǎng)面密度以及熱熔纖維和主體纖維的配合比是影響熱軋膠粘無紡布性能的

16、主要因素。 1、工藝殘奧表對熱軋粘接無紡布性能的影響在熱軋粘接工藝殘奧表中，粘接溫度、輥壓和生產(chǎn)速度對熱軋粘接無紡布的性能有很大影響。 (1)粘接溫度、斷裂強度、溫度、熱熔接纖維失去纖維結(jié)構(gòu)斷裂強度(2)輥壓力線壓力粘接區(qū)纖維物理特性斷裂強度(3)生產(chǎn)速度、生產(chǎn)速度、粘接溫度、斷裂強度不變，熱軋粘接溫度與聚酯熱軋粘接無紡布的拉伸強度的關(guān)系，熱軋粘接無紡布的縱橫強度與輥壓力的關(guān)系二， 影響熱熔工藝和產(chǎn)品性能熱熔無紡布性能的主要因素有纖維特性、熱熔纖維和主體纖維的配比、熱風(fēng)溫度和透過速度、生產(chǎn)速度和冷卻條件等。 在設(shè)備確定和工藝優(yōu)化的條件下，纖維特性及熱熔纖維與主體纖維的配合比是影響熱軋膠粘無紡布性能的主要因素。 1 .影響熱熔接無紡布材料制品性能的主要因素(1)相對于熱熔接纖維特性聚丙烯纖維或聚乙烯纖維等熱熔接纖維的單成分，為了得到制品的最大強度，必須使熱熔接溫度接近纖維的熔點。 但是，如果熱熔溫度比纖維的熔點稍高，纖維的熱收縮就會變大，因此要求熱熔烘干機的溫度控制精度，實際生產(chǎn)難以把握。 ES纖維等二成分熱熔纖維的熱熔粘接溫度范圍大約為120150，因此容易控制烘干機溫度。 另外，雙組分纖維的熱收縮小，熱熔接后的無紡布的尺寸