热粘合加固6PPT课件

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1、我国热粘合非织造工艺的发展简况 我国短纤热轧法非织造材料生产线1998年统计时有120多条，大多为从台湾引进合资，由于产品更新及转移，目前我国运转热轧生产线65条左右，将近50停产或转成其它产品生产，生产能力约5.5万吨。我国现有热熔(热风粘合)非织造材料生产线20条，生产能力约1.5万吨，有薄型与厚型之分。 第1页/共159页热粘合非织造材料的应用 热粘合法非织造材料具有生产速度快、产品不带化学粘合剂、能耗低等特点，其产品广泛用于医疗卫生、服装衬布、绝缘材料、箱包衬里、服用保暖材料、家具填充材料、过滤材料、隔音材料、减震材料等，热粘合非织造生产工艺仍有发展前景。 第2页/共159页6-1 热

2、粘合法基本原理与分类 一、热粘合加固纤网基本原理 高分子聚合物材料大都具有热塑性，即加热到一定温度后会软化熔融，变成具有一定流动性的粘流体，冷却后又重新固化，变成固体。热粘合非织造工艺就是利用热塑性高分子聚合物材料这一特性，使纤网受热后部分纤维或热熔粉末软化熔融，纤维间产生粘连，冷却后纤网得到加固而成为热粘合非织造材料。 第3页/共159页二、热粘合工艺分类o热轧粘合 电加热 油加热 电磁感应加热 o热熔粘合 热风穿透式 热风喷射式o超声波粘合 第4页/共159页热轧粘合与热熔粘合的区别 热轧粘合是指利用一对加热辊对纤网进行加热，同时加以一定的压力使纤网得到热粘合加固。 热熔粘合是指利用烘房加

3、热纤网使之得到粘合加固。 热轧粘合和热熔粘合的区别在于，热轧粘合适用于薄型和中厚型产品，产品单位面积质量大多在15100g/m2，而热熔粘合适合于生产薄型、厚型以及蓬松型产品，产品单位面积质量为151000g/m2，两者产品的粘合结构和风格存在较大的差异。 第5页/共159页超声波粘合 超声波粘合是一种新型的热粘合工艺技术，其将电能通过专用装置转换成高频机械振动，然后传送到纤网上，导致纤网中高分子聚合物纤维相互摩擦及纤维内部的分子运动加剧而产生热能，使纤维产生软化、熔融，从而使纤网得到粘合加固。 超声波粘合工艺特别适合于蓬松、柔软的非织造产品的后道复合加工，用于装饰、保暖材料等，可替代绗缝工艺

4、。 第6页/共159页6-2 热轧工艺一、概述 热轧粘合在热粘合非织造工艺中的应用较晚，其借用了印染工业中的砑光、烫光技术，由于其生产速度快、无三废问题，因而发展很快。80年代初，美国的用即弃尿布崛起，聚丙烯热轧非织造材料作为尿布面料替代了原来以粘胶、聚酯纤维为主体的化学粘合法非织造材料。热轧粘合生产速度快，因而特别适合于薄型纺粘法非织造材料的加固。 第7页/共159页产品应用 热轧法非织造材料广泛应用于用即弃产品的制造，如手术衣帽、口罩、妇女卫生巾、婴儿尿裤、成人失禁垫以及各种工作服和防护服等，此外，热轧法非织造材料还大量应用于服装衬布、电缆电机绝缘材料、电池隔膜、箱包衬里、包装材料、涂层基

5、布等。 第8页/共159页二、热轧粘合工艺过程及机理 热轧粘合非织造工艺是利用一对或两对钢辊或包有其它材料的钢辊对纤网进行加热加压，导致纤网中部分纤维熔融而产生粘结，冷却后，纤网得到加固而成为热轧法非织造材料。 第9页/共159页 热轧粘合是一个非常复杂的工艺过程，在该工艺过程中，发生了一系列的变化，包括纤网被压紧加热，纤网产生形变，纤网中部分纤维产生熔融，熔融的高分子聚合物的流动以及冷却成形等等。 第10页/共159页1、纤网变形与热传递过程热传递： 当纤网进入轧辊组成的热轧粘合区域时，由于轧辊具有较高的温度，因此热量将从轧辊表面传向纤网表面，并逐渐传递到纤网的内层。单靠热传递并不能向纤网内

6、层提供足够的温度。 形变热： 第11页/共159页向纤网提供热量的另一个重要来源是形变热。轧辊间的压力使处于轧辊钳口的高聚物产生宏观放热效应，导致纤网温度进一步上升。据研究，在轧辊间线压力为2.57103N/cm下，纤网厚度将从300m压缩到33m，纤网产生的形变热可使纤网内层的温度上升3540。但由于聚合物熔融要消耗部分热量，形变热实际上会使纤网内层温度上升3035。 第12页/共159页纤网通过轧辊钳口区时沿厚度方向的温度分布 Ts上轧辊温度 Te下轧辊温度 Tf纤维软化点 Ti纤网进入热轧区时间 td纤网出热轧区时间Tn纤网进入热轧区时具有的温度第13页/共159页2、clapeyron

7、效应 高聚物分子受压时熔融所需的热量远比常压下多，这就是所谓的clapeyron效应。对聚丙烯纤维来说，压力使其熔融温度提高的范围约为38/kbar。 在热轧粘合过程中，轧辊钳口将使聚合物的熔融温度提高，因此，合理选择轧辊温度和压力的配合是非常重要的。 第14页/共159页3、流动过程 在热轧粘合过程中，纤网中部分纤维在温度和压力的作用下发生熔融，同时还伴随着熔融的高聚物的流动过程，这也是形成良好粘合结构的条件之一。轧辊温度升高将有利于熔融高聚物的流动。 第15页/共159页4、扩散过程 热轧粘合时，在熔融高聚物的流动过程中，同时存在着高聚物分子向相邻纤维表面的扩散，纤维熔融相互接触部分会产生

8、扩散过程，扩散作用有利于形成良好的粘合。研究结果表明，高聚物在粘合过程中的扩散距离仅为1nm左右，但对于纤网形成良好的粘合有重要的作用。 第16页/共159页5、冷却过程 在热轧粘合过程中，由于纤网中纤维受到热和机械作用，因此纤维的微观结构将发生一定的变化，纤维的性能也必然会产生一定程度的变化。加快热轧粘合后纤网的冷却速度，有利于改善产品的强度和手感。 第17页/共159页三、热轧粘合的方式 热轧粘合根据其作用，可分为三种加固方式：表面粘合面粘合点粘合第18页/共159页1、表面粘合 表面粘合热轧方式适合于生产过滤材料、合成革基布、地毯基布和其他厚重型非织造材料。在表面粘合时，由于输入的非织造

9、材料比较厚，并且具有一定的隔热作用，因此轧辊的热量无法深入到非织造材料的内层，只仅仅对非织造材料的表面进行加热。通常，轧辊温度必须达到热熔纤维的熔点，生产速度快时甚至超过纤维的熔点。第19页/共159页 非织造材料接触轧辊的表面，突起的纤维绒头均被压平，因此该表面显得很光滑，但并不完全熔融封闭。合成革基布采用表面粘合处理后，可减少涂层材料的用量。针刺非织造材料用作过滤材料时，其迎尘面可进行表面粘合处理，由于光滑，形成滤饼后容易清除，而且可提高过滤效率。第20页/共159页 表面粘合热轧采用的热轧机一般采用钢-棉-钢三辊形式，两根钢辊均 加 热 ， 轧 辊 线 压 力 视 所 需 非 织 造 材

10、 料 的 密 度 而 定 ， 通 常 为 9 8 1 2452N/cm。 采用表面粘合热轧的非织造材料常用针刺非织造工艺进行加固，根据产品的密度要求，可进行轻度针刺或高密度针刺加固。 第21页/共159页2、面粘合 面粘合热轧适合于生产婴儿尿片和妇女卫生巾包覆材料、药膏基布、胶带基布及其他薄型非织造材料，其纤网的定量通常为1825g/m2，少数甚至在10g/m2以下。面粘合热轧制成的非织造材料一般表面多比较光滑。上世纪80年代许多非织造材料生产企业采用这种工艺方法来代替化学浸渍粘合法生产用即弃非织造材料，因为热轧非织造材料产品不含化学粘合剂，更符合卫生要求，投资和生产成本也较低。 第22页/共

11、159页面粘合热轧工艺示意钢辊纤维辊纤维辊钢辊牵拉辊冷却辊补偿装置第23页/共159页 面粘合热轧加固时，纤网中热熔纤维的含量必须超过50，否则会造成产品的强力不足。同时热轧机不能采用一对钢辊，以防止纤维受到损伤以及造成产品纸样的感觉。 面粘合热轧生产线的最高生产速度可达到200m/min以上，一台2.2m的轧机，正常的总压力可达到40t左右。为了使产品达到足够的强力，当纤网的纤维为聚丙烯时，钢辊表面温度至少要达到165，当生产速度较高时，为了补偿纤网与轧辊接触时间的不足，钢辊表面温度甚至可达到185。 第24页/共159页3、点粘合 点粘合热轧时采用一对钢辊进行热轧，其中一根为刻花辊，另一根

12、为光辊，所以热轧后纤网中仅有局部区域被粘合加固，未粘合区域仍保持纤网原来的蓬松性，因此产品的手感比面粘合要好。 第25页/共159页第26页/共159页 在点粘合热轧中，刻花辊的轧点形状和大小及其分布决定了点粘合热轧的粘合面积占总面积的比例。目前粘合面积比例一般控制在828，粘合面积比例越大，产品的强力就越大，但产品手感同时会变差。生产高档服装衬基布时，粘合面积比例一般较小，为812。大粘合面积比例只有要求产品强力高、硬挺时才用。 以聚丙烯为原料的薄型纺丝成网法非织造材料通常采用点粘合热轧加固。 第27页/共159页 点 粘 合 热 轧 加 固 的 纤 网 最 小 定 量 为1 2 g / m

13、2左 右 ， 最 高 定 量 通 常 不 大 于100g/m2，适合于生产用即弃卫生产品的包覆材料、服装衬基布、鞋衬、家用装饰材料、台布、擦布、合成革基布等。 以聚丙烯为原料的薄型纺丝成网法非织造材料通常采用点粘合热轧加固。 第28页/共159页四、热轧粘合设备1、热轧机的基本要求 良好的导热油加热装置与油温控制装置 设计良好、加工精度高、材质好的热轧辊 热轧辊主轴承要耐高温 热轧机墙板要坚固，加压和调整轧辊要方便。第29页/共159页2、轧辊加热方式 热轧辊加热方式目前主要有：电加热油加热电感应加热 第30页/共159页电加热 电加热方式是最老式的加热方式，其利用电热管或电热丝发热使轧辊受热

14、，特点是结构简单，维修方便，升温速度也比较快，但加热均匀性差，温度控制精度较低，不适合宽幅热轧辊，所以已经逐渐退出实际生产应用。 第31页/共159页油加热 油加热是目前最常用的加热方式，其采用导热油作为热媒体对轧辊进行加热。导热油加热后通过热轧辊的芯轴的长孔输入热轧辊，热轧辊呈一定壁厚的钢管状，管壁内设有热油导孔，并形成循环的热油回路。导热油通过轧辊内部的热油回路传递热量，使轧辊升温。导热油从轧辊流出后经过滤、加热后再输入轧辊。 导热油可由燃油或燃煤锅炉加热，也可直接采用安装在热轧机边上的电加热油锅炉加热。第32页/共159页S-Roll250均匀辊加热系统示意图第33页/共159页意大利C

15、omerio Ercole公司轧辊热油回路示意图 第34页/共159页电感应加热 由日本Tokuden公司研制，1983年开始用于非织造材料的生产。特点： 无油加热装置、输油管道及阀门等，操作简化，占地小。温度控制精确，工作温度范围为40420。不用油加热，工作环境干净，维修保养方便。可分段控温补偿轧辊变形，适应宽幅热轧。设备制造成本较高。第35页/共159页电感应加热辊工作原理 电感应加热基本原理，是利用变压器工作时产生的负效应发热现象作为轧辊的热源。 第36页/共159页电感应加热辊结构 第37页/共159页“热管”工作原理 钢辊体的轴向长圆孔有数十个，沿圆周方向均匀排列，孔的直径、数量与

16、排列均需精密计算。孔内热媒体(主要为纯水)封闭成真空状态，分别进行着蒸发与液化，反复循环，这祥就形成了具有巨大热传输能力的特殊装置“热管”，当轧辊受电感应作用被感应电流加热时，热辊升温至所需的特定温度，在这一温度条件下“热管”内热媒体蒸发形成饱和蒸汽压，如果热辊某部分表面因热负荷而降温，则其相邻区域“热管”内的饱和蒸汽压相应降低，这样就使周围的高压蒸汽流向这个区域，使蒸汽发生降压液化，释放部分潜热，起到提高这一区域温度的作用。反之，如果热辊表面某一部分温度高于相邻区域，那么这部分“热管”内的热媒体即发生沸腾、蒸发，带走部分热量，从而使轧辊该部位的温度降低。 第38页/共159页3、轧辊变形补偿

17、方式 在热轧粘合时，由于压力较高，热轧辊发生弯曲变形是不可避免的。当轧辊发生弯曲变形时，将导致整个轧辊钳口压力分布不均匀，造成纤网局部受不到热轧粘合加固或粘合效果较差。因此要采取种种措施以减少变形或对变形进行补偿。 常用补偿方式有： 中凸辊补偿 轴向交叉补偿 外加弯矩补偿 液压支承芯轴补偿第39页/共159页轧辊钳口压力分布均匀示意图 第40页/共159页轧辊钳口压力分布不匀示意图 第41页/共159页中凸辊补偿弯曲变形 中凸辊补偿弯曲变形，是一种简单而有效的方式，但其仅仅适合于特定的轧辊工作压力，因此该补偿方法有一定的局限性。 第42页/共159页轴向交叉补偿弯曲变形 轴向交叉补偿是指将轧辊

18、的主轴承侧向移位，从而使两轧辊的轴线产生一定角度的交叉，这样轧辊两端的钳口尺寸变大，当施加压力时，可达到补偿弯曲变形的目的。调节主轴承的侧向位移大小，可补偿不同工作压力产生的轧辊弯曲变形，因此该方法的适应性要比中凸辊补偿方法更好一些。 第43页/共159页 目前，有的热轧机同时采用中凸和交叉补偿轧辊的弯曲挠度，如意大利Comerio Ercole公司的热轧机。设计时应根据热轧工艺的最低工作线压力来确定光辊的中凸值，当刻花辊为直辊，光辊为中凸辊时，光辊的中凸值应为两辊挠度之和。热轧工艺所需的最低工作线压力一般为5060kg/cm，最高工作线压力一般为100120kg/cm，所以，热轧机的最高工作

19、线压力确定后，可以认为最低工作线压力为最高工作线压力的1/2左右。中凸值确定后，根据轧辊结构与尺寸、所用材料的性能等可计算出不同工作线压力下光辊轴承座补偿弯曲变形的位移值。 第44页/共159页外加弯矩补偿弯曲变形 这种方法是通过在轧辊外端施加弯矩来补偿正常工作压力引起的轧辊弯曲变形，补偿系统是纯机械式的，可根据不同工作压力来调节。 第45页/共159页液压支承芯轴补偿弯曲变形 液压支承芯轴是补偿轧辊弯曲变形的可靠、精确的方法，成功的商业应用有德国Ksters公司的S-Roll浮动轧辊和Ramisch公司的Nip-Co轧辊。 德国Ksters公司的S-Roll浮动轧辊多年来不断改进，但其基本构

20、思一直没有改变。轧辊外壳围绕固定芯轴旋转，一特殊的密封件将轧辊外壳与固定芯轴之间的圆柱状空间分隔成两个半圆柱形空间，在面向轧辊钳口的半圆柱形空间称为压力腔，并采用油加压，轧辊钳口受压，则固定芯轴也受压，由此来保证整个轧辊钳口受力均匀。油逆流有利于轧辊温度均匀。改变压力腔的油压可使轧辊适应不同幅宽的纤网。第46页/共159页德国Ksters公司的S-Roll浮动轧辊逆流原理 第47页/共159页第48页/共159页德国Ksters公司的S-Roll浮动轧辊工作示意图第49页/共159页德国Ksters公司的S-Roll浮动轧辊工作幅宽控制示意图 第50页/共159页Ramisch公司的Nip-C

21、o轧辊 Nip-Co轧辊是另一种液压支承芯轴轧辊，芯轴固定不转，而外壳回转。固定芯轴上设有长排状排列的柱塞缸，通过高压油，始终对薄壁轧辊外壳施加压力，以补偿轧辊钳口的变形。 第51页/共159页第52页/共159页Ramisch公司的Nip-Co轧辊结构示意 第53页/共159页Ramisch公司的Nip-Co轧辊结构示意 第54页/共159页Ramisch公司的Nip-Co轧辊补偿变形原理图 第55页/共159页电感应加热轧辊补偿变形原理 通过将感应线圈分段设置，分段控制，可按热轧工艺要求使热轧辊在加温时中央部分凸起，以补偿由于加压造成的轧辊变形。 第56页/共159页4、刻花轧辊的轧点结构

22、 在点粘合热轧非织造工艺中，刻花辊的轧点结构是至关重要的。 传统轧点其凸台边与轧辊径向夹角较大，热轧时非轧点处的纤网也能与轧辊相接触而得到轻微的粘合，使非织造材料强度增加而柔软度降低。 改进后的轧点，其凸台边分两段，A段角度较小，以减少对轧点外纤维的传热，轧点以外的纤维即成为真正的桥连纤维，它可以使非织造材料的柔软度改善；B段角度较大，可提高轧点的强度。也有将A段和B段连成圆弧状的加工方法，轧点顶面与边接近垂直。近代设计的轧点均采用改进型轧点，以达到最佳强度与柔软度的矛盾统一。改进后的轧点A段角度较小，有利于在修磨轧辊后保持轧点总面积不变。 第57页/共159页传统轧点改进后的轧点AB第58页

23、/共159页 刻花辊的热处理也是至关重要的，处理不当，轧点将出现微细裂缝，影响轧点的疲劳强度。轧点的硬度通常应达到HRC57，该硬度不会损伤光辊的表面。 第59页/共159页 采用冷挤压成形的轧点强度要好于切削加工的轧点，同时轧点边缘处应带有小的圆角，以免压伤纤维。 当产生不同定量或不同性能要求的热轧非织造材料时，应选择不同轧辊花纹和不同轧点高度的轧辊才能保证产品的预期质量。第60页/共159页常用的轧点形状第61页/共159页复合用热轧花纹和产品第62页/共159页5、典型的非织造热轧机Ramisch公司的2辊热轧机 轧辊表面最高温度可达到250，温度误差1，轧辊钳口压力调节范围为15150

24、N/mm。当热轧非织造材料需要不同的轧点花纹时，2辊热轧机必须停产化一定的时间更换刻花辊。 第63页/共159页Ramisch公司的3辊热轧机 一般配置一根点粘合刻花辊和一根复合用刻花辊，其轧辊钳口变换非常迅速，变换工艺时无需花很多时间更换刻花辊。 第64页/共159页Ksters公司的热轧机 第65页/共159页Ksters公司的热轧机 第66页/共159页意大利Comerio公司的2辊热轧机第67页/共159页 Comerio公司2辊热轧机工作线压力与主轴承位移的关系 第68页/共159页Comerio公司热轧机的油加热系统 第69页/共159页Comerio公司热轧机的主轴承润滑系统 第

25、70页/共159页6-3 热熔工艺一、概述 近年来，采用热熔粘合工艺生产的非织造材料市场销售激增，热熔纤维和工艺逐渐趋于成熟。热熔粘合非织造材料广泛用于妇女卫生巾、婴儿尿片面料、过滤材料以及复合增强材料、高蓬松回弹“海绵”材料等，产品的纤网结构稳定，手感柔软、弹性好，生产过程中无三废现象。 第71页/共159页热熔粘合纤维的开发拓展了热熔粘合非织造材料的应用，热熔粘合纤维的选择和配比主要取决于产品应用和客户的要求，热熔粘合纤维的混合比通常为1050%，实际生产时应按非织造材料的最终应用要求来配比，薄型产品通常采用100%的热熔粘合纤维。第72页/共159页常用热熔纤维及其粘合温度 低密度聚乙烯

26、 85115 高密度聚乙烯 126135 聚丙烯 140170 聚氯乙烯 115160 共聚酰胺 110140 尼龙6 170225 尼龙66 220260 聚酯 230260 Kodel 410 (Eastman) 85170 Dacron 927,923,920 (Dupont) 160180Unitika 2000,3300,4000 110200 第73页/共159页常用热熔纤维及其粘合温度 Heterofil PA (ICI)双组份 220230 Trevira 813 (Hoechst) 210225 Heterofil PES (ICI) 双组份 170230 ES Faser

27、(Chisso) 双组份 120150 Unitika 2080,3380,4080 双组份 110200 第74页/共159页二、热熔粘合工艺过程及机理 热熔粘合工艺是指利用烘房对混有热熔介质的纤网进行加热，使纤网中的热熔纤维或热熔粉末受热熔融，熔融的聚合物流动并凝聚在纤维交叉点上，冷却后纤网得到粘合加固而成为非织造材料。 和热轧粘合相似，热熔粘合工艺存在热传递过程、流动过程、扩散过程、加压和冷却过程。第75页/共159页1、热传递过程 热熔粘合工艺中的传热与热轧粘合有所区别。热轧粘合时，轧辊热量主要通过传导和辐射施加到纤网上，同时，由于轧辊钳口的压力作用，纤网内部出现形变热。而热熔粘合工艺

28、主要是利用热空气穿透纤网对热熔纤维进行加热，少数采用如红外辐射的加热方式。 第76页/共159页辐射加热仅用在特殊场合，因为要得到高的辐射热，并促使纤网中热熔纤维达到熔融温度是很困难的。对于较厚的纤网，辐射加热只能粘合其表面。而热风循环穿透式加热方式则具有较高的热传导效率，其适应性也较强，可广泛应用于202000g/m2甚至更厚的纤网粘合加固，生产速度可达到300500m/min。 第77页/共159页2、流动过程 热熔粘合时存在与热轧粘合相同的聚合物流动过程。在热熔粘合过程中，纤网中部分纤维或热熔粉末在温度的作用下发生熔融，熔融的高聚物向纤维交叉点流动。与热轧粘合工艺相同，烘房温度升高将有利

29、于熔融高聚物的流动。 第78页/共159页3、扩散过程 热熔粘合时存在与热轧粘合相同的聚合物扩散过程。在熔融高聚物的流动过程中，同时存在着高聚物分子向相接触的纤维表面的扩散过程，扩散作用有利于形成良好的粘合。研究结果表明，高聚物在粘合过程中的扩散距离仅为1nm左右，但对于纤网形成良好的粘合有重要的作用。 第79页/共159页4、加压和冷却过程 在热熔粘合过程中，纤网离开烘房的热熔区域后应马上采用一对轧辊对纤网加压，轧辊的机械作用，可改善纤网的粘合效果，同时提高产品的结构、尺寸的稳定性。与热轧粘合工艺相同，加快热熔粘合后纤网的冷却速度，有利于改善产品的强度和手感。 第80页/共159页三、热熔粘

30、合的方式 热熔粘合工艺按热风穿透形式可分为：热风穿透式粘合 单层平网热风穿透式 双网夹持热风穿透式 滚筒圆网热风穿透式热风喷射式粘合 单帘网热风喷射式热熔 双帘网热风喷射式热熔第81页/共159页1、热风穿透式粘合(1)单层平网热风穿透式粘合 平网热风穿透式粘合是一种应用较早的热熔粘合工艺，其与平网热风穿透式烘燥的原理基本相同。 这种热熔粘合方式采用了单层帘网，纤维没有受到加压作用，热熔粘合后经过相当长的自然冷却过程，因此产品蓬松、弹性好。 第82页/共159页单层平网热风穿透式粘合 第83页/共159页(2)双网夹持热风穿透式粘合 纤网在热风穿透粘合时，由上下两层帘网夹持，这样，在生产较大定

31、量的厚型产品时，可控制产品的厚度和密度。热风穿透粘合后，纤网还要经过一道热轧处理，进一步控制产品厚度，并使产品表面比较光洁。热轧后，纤网必须经过水冷或风冷，然后才成卷。 第84页/共159页双网夹持热风穿透式粘合 第85页/共159页(3)滚筒圆网热风穿透式粘合 圆网热风穿透式粘合是近年来迅速发展的一种工艺，与圆网穿透对流式烘燥原理基本相同，纤网送入圆网热风穿透烘房后，热风从圆网的四周向滚筒内径方向喷入，对纤网进行加热。而进入滚筒内部的热风被滚筒一侧的风机抽出，所以在滚筒的内部形成负压。由于该负压的存在，在热粘合较小定量如1650g/m2的纤网时，纤网将被负压吸附在金属圆网上。当纤网热粘合后，

32、在离开滚筒的区域内，滚筒内部要设气流密封挡板，让该区域滚筒表面无热空气吸入，因此热粘合的非织造材料能顺利离开加热区。 第86页/共159页日本最早采用ES纤维作原料的纤网经圆网热风穿透粘合后用作用即弃卫生产品的包覆材料，其显著的特征是产品膨松、柔软、渗透性好、强度好，适应新型卫生巾、尿片生产线的高速生产，具有热轧产品所没有的优点。 第87页/共159页滚筒圆网热风穿透式粘合第88页/共159页2、热风喷射式粘合(1)单帘网热风喷射式热熔粘合 梳理机输出的薄网经撒粉装置加入热熔粉末，然后由交叉铺网装置铺成较厚的纤网，再输入到烘房中进行热风喷射加热粘合。热熔粘合后的纤网离开烘房后，再经轧辊加压作用

33、，使产品结构进一步稳定并改善非织造材料的表面质量。 如果在纤网中混入一定比例的热熔纤维，则无需使用撒粉装置。 第89页/共159页单帘网热风喷射式热熔粘合 第90页/共159页(2)双帘网热风喷射式热熔粘合 双网夹持方式可使产品不受热风喷射的影响而变形，同时可调节产品密度并形成稳定的纤网结构。 与单帘网热风喷射式热熔粘合相同，如果在纤网中混入一定比例的热熔纤维，则无需使用撒粉装置。 第91页/共159页双帘网热风喷射式热熔粘合 第92页/共159页双帘网热风喷射式热熔烘房 第93页/共159页四、热熔粘合设备1、热熔粘合设备的基本要求能对纤网整个宽度进行迅速而均匀的加热，烘房内各处温度误差应1

34、.5。热风的速度和方向均能控制，热风在循环流动过程中不破坏纤网的结构。能有效控制最终产品的密度。为了获得良好的热粘合效果，烘房应有足够的通过长度，以保证纤网有足够的受热时间。加热能耗应尽可能低，以降低生产成本。 第94页/共159页2、圆网热风穿透粘合用滚筒普通开孔滚筒： 一般由薄钢板制成，首先在薄钢板上均匀地冲孔，然后卷成一定直径的圆筒，再在两端加上固定边盘。这种结构的开孔滚筒较简单，制造成本较低，加工方便，但缺点是表面开孔率不高，最高仅48%左右。常用的热风粘合机大都使用这种结构的开孔滚筒，通常在这种滚筒的外圆面上加上等距轴向排列的盘片，再在其外套上金属圆网，金属圆网的目数应按加工纤网的定

35、量来选择，一般为1418目。 第95页/共159页蜂巢状开孔滚筒： 美国Honeycomb公司的专利，利用折成半六角形的扁钢条和直扁钢条通过点焊组成表面呈蜂巢状开孔的滚筒结构件，其结构强度高，抗变形能力强，表面开孔率高，一般可达到90%左右。该滚筒外面套上金属圆网即可用于热风穿透粘合。 在水刺非织造工艺中，这种滚筒可用作水刺托网帘的滚筒，所不同的是，热风穿透粘合时滚筒内抽出的是热空气，而在水刺时抽出的是水和空气。 第96页/共159页蜂巢状开孔滚筒 第97页/共159页3、烘房加热系统烘房选择加热系统时，必须考虑：当地何种能源供应最方便、有效 烘房所需的工作温度 可供能源的价格比较设备投资大小

36、和维修成本 必须遵守的安全法规 烘房的常用热源有蒸汽、热油、电热、煤气加热和气体直接燃烧。接触烘燥只能用蒸汽和热油，辐射烘燥可用煤气或电热。 第98页/共159页烘房各种热源的热效率比较： 电热 9098% 气体直接燃烧 8590% 热油 8085% 热水 80% 蒸汽 70% 电热的热效率最高，但电是二次能源，在由其他能源转变为电能时，能源已经有较大的损失，因此在实际应用中，直接燃烧加热的热效率才是最高的。蒸汽加热因锅炉设备普及，燃料不受限制，在国内应用较广。 第99页/共159页 意大利F.B.R.公司专业生产烘房用燃烧器，其分为重油、轻油、煤气(天然气)三大系列，如GASP60系列气体燃

37、烧器，热量范围为100000450000Kcal/h，相当功率为116522kW，实际生产应用时，应根据工作宽度、纤网定量、生产速度来选取。 生产过程中，应保证直接燃烧器的工作正常，否则，当发生不完全燃烧时，碳黑析出，直接造成非织造材料产品疵品。 第100页/共159页意大利F.B.R.公司的气体燃烧器 第101页/共159页4、热风循环系统平网热风循环示意第102页/共159页圆网热风循环示意第103页/共159页5、纤网输送系统 链条传动带支杆的帘网，纤网由帘网托持输送，该输送方式的生产速度较低，帘网仅随两端固定在链条上的支杆移动，因此对帘网的强度要求不高。 第104页/共159页 采用烘

38、房一端的传动辊传动帘网，在传动辊上设有防止帘网跑偏的纠偏装置，并设有一系列的导辊，而且可有上下两套帘网组成输送系统，纤网夹在上下帘网中输送，这种输送方式要求帘网的强度较高。采用两层帘网输送纤网时，可控制产品的密度。 第105页/共159页 拉幅定型热处理时，可采用带针铗或布铗并由链条传动的输送系统。 第106页/共159页6-4 超声波粘合工艺一、概述 人类听觉上限频率约为20000Hz，高于此频率的声波通常称为超声波，或称为超声。最早的超声是1883年由通过狭缝的高速气流吹到一锐利的刀口上产生的，称为Galton Hartmann哨。以后又出现了各种形式的气哨、汽哨、液哨等机械型超声发生器。

39、 第107页/共159页超声发生器又称为换能器，20世纪初，电子学的发展使人们能利用某些材料的压电效应和磁致伸缩效应制作各种机电换能器。随着材料科学的发展，应用最广泛的压电换能器已从天然压电晶体过渡到价格更低廉、性能更良好的压电陶瓷、人工压电单晶、压电半导体以及塑料压电薄膜等，并使超声频率的范围从几十千赫提高到上千兆赫。 第108页/共159页 超声波在介质中传播时，声波与介质相互作用，由于其频率高的特点，产生了一般声波所不具备的超声效应，超声效应主要有以下三方面：线性的交变振动作用 非线性效应 空化作用 超声波粘合利用的是非线性效应，而超声波清洗喷丝板或水刺喷水板，利用的是超声波的空化作用。

40、第109页/共159页 超声波用于各种工业生产已有40多年的历史。美国杰姆士亨特机械公司在70年代后期研制成功了称为Pinsonic的超声波热粘合技术，用以取代传统的绗缝机，生产床毯、垫褥、滑雪衫等绗缝产品。超声波粘合技术发展至今，已经可取代某些热轧机，生产叠层复合非织造材料。 第110页/共159页二、超声波粘合工艺过程及机理 超声波粘合的能量来自电能转换的机械振动能，换能器将电能转换为20kHz的高频机械振动，经过变幅杆振动传递到传振器，振幅进一步放大，达到100m左右。在传振器的下方，安装有钢辊筒，其表面按照粘合点的设计花纹图案，植入许多钢销钉，销钉的直径约为2mm左右，露出辊筒约为2m

41、m。超声波粘合时，被粘合的纤网或叠层材料喂入传振器和辊筒之间形成的缝隙，纤网或叠层材料在植入销钉的局部区域将受到一定的压力，在该区域内纤网中的纤维材料受到超声波的激励作用，纤维内部微结构之间产生摩擦而产生热量，最终导致纤维熔融。在压力的作用下，超声波粘合将发生和热轧粘合一样的熔融、流动、扩散及冷却等工艺过程。 第111页/共159页超声波粘合原理示意 第112页/共159页超声波粘合技术具有以下一些特点： 与热轧粘合相比，设备上无加热部件，因为其不采用从纤网材料的外表面传递热量来达到熔融粘合的方式。超声波能量直接传送到纤网内部，能量损失较少，每个部位比常规热粘合节省3001000的能量，生产条

42、件大大改善。 超声波粘合设备的可靠性高、机械磨损较小，操作简便、维修方便。第113页/共159页 与 绗 缝 机 相 比 ， 产 量 要 高 得 多 ， 一 般 约 高 5 1 0 倍 ， 如 3 . 3 m 工 作 宽 度 的Pinsonic粘合设备的生产速度可达到9m/min，并且不用缝线，粘合缝的强度比较高，洗涤后无缝线收缩之缺陷。 与针刺复合相比，超声波粘合复合的生产速度较快，可达到48m/min。 第114页/共159页三、超声波粘合设备 超声波粘合设备通常由超声波控制电源、超声波发生及施加系统，以及托网辊筒和辊筒传动系统等组成，其关键部件是超声波发生及施加系统，包括换能器、变幅杆、

43、传振杆及加压装置。第115页/共159页1、换能器磁致伸缩换能器： 基于磁场的磁力效应来实现机电能量互换。压电换能器： 基于某些晶体或极化了的陶瓷体的电致伸缩效应来实现电声能量转换。换能器应保证换能器的整体在预定的工作频率产生机械共振。 第116页/共159页磁致伸缩换能器的纵向振动变幅杆及换能器 第117页/共159页2、变幅杆和传振杆 超声波粘合所用的变幅杆和传振杆具有不同的用途。变幅杆又称为波导杆，用来耦合换能器与负载的参数，同时起到固定整个机械系统的作用。传振杆则用于在粘合区域激发振动，主要形式有： 圆锥形 悬垂线形 指数形 第118页/共159页圆锥形传振杆虽然损耗最大，但应力最小，

44、工作可靠性好，是常用形式。在机械结构上，传振杆应尽量避免应力集中现象，尤其是螺纹连接处。在选材上，通常考虑损耗系数小、疲劳强度极限较高的材料。 第119页/共159页传振杆的主要形式 第120页/共159页3、典型超声波热粘合和复合设备 kuster超声波热粘合设备，具有压力自动调节功能，可保证均匀的粘合效果。 超声波热粘合复合设备工作幅宽为2.2m，复合速度为5m/min，采用气缸加压，装机容量为12kw，配有11套超声波粘合单元。整套设备还设有退卷、张力控制和卷绕装置等。该设备的特点是，免用针线，省略换针、线之麻烦；生产效率高，比传统针线工艺快5倍；缝合强度超过针线制品；制品表面美观，具有

45、立体感，适应时代潮流；花纹图案众多，可任意选择采用；操作方便，全自动控制变频调速。 第121页/共159页超声波热粘合设备 第122页/共159页超声波热粘合复合设备 第123页/共159页Pinsonic超声波热粘合技术 第124页/共159页Pinsonic超声波热粘合叠层材料的花纹 第125页/共159页超声波热粘合叠层材料的花纹 第126页/共159页6-5 热粘合工艺与产品性能一、热轧粘合工艺与产品性能 影响热轧粘合非织造材料性能的主要因素有纤维特性、热熔纤维与主体纤维的配比、热轧粘合形式、热轧辊温度、热轧辊压力、生产速度、纤网面密度、刻花辊轧点尺寸和分布以及冷却条件等。 在设备已定

46、的条件下，热轧辊温度、热轧辊压力、生产速度、纤网面密度以及热熔纤维与主体纤维的配比是影响热轧粘合非织造材料性能的主要因素。 第127页/共159页1、热轧粘合非织造材料结构点粘合纤网结构：规则形状的薄膜区 近薄膜区纤维区 无粘结纤维区 第128页/共159页 光辊粘合纤网结构：紧密区 疏松区 第129页/共159页2、纤维品种及其配比对热轧粘合非织造材料性能的影响 薄型热轧粘合非织造材料用作卫生材料时，使用的纤维原料为聚丙烯纤维。常规聚丙烯短纤维用于热轧粘合非织造材料，其问题是不能适应热轧粘合工艺高速生产的要求，产品手感硬，强度低，而且不符合卫生要求。 低强高伸、高卷曲纤维有利于提高薄型热轧粘

47、合非织造材料性能，如丹麦Danaklon公司的soft系列聚丙烯纤维。第130页/共159页丹麦Danaklon公司的soft系列聚丙烯纤维 Soft61聚丙烯纤维是Danaklon公司第二代热轧粘合专用纤维，纤维细度为2.22.4dtex，纤维柔软，卷曲度高，特别适合于20g/m2左右的全聚丙烯纤维热轧粘合非织造材料，生产速度100m/min。Soft71聚丙烯纤维是Danaklon公司第三代柔软型热轧粘合纤维，采用了高新的纺丝工艺和拉伸技术，具有粘合温度低、卷曲度高等优点，热轧粘合非织造产品拉伸强度高，生产速度100m/min。 最重要的是，Soft纤维符合卫生要求，产品无刺激性，无过敏性

48、，适合用即弃卫生产品的包覆材料。 第131页/共159页Soft61聚丙烯纤维拉伸性能 第132页/共159页热轧聚丙烯纤维非织造材料拉伸性能对比 第133页/共159页热粘合纤维含量与非织造材料拉伸强力的关系 第134页/共159页纤网面密度与热轧粘合非织造材料拉伸强力的关系 第135页/共159页 薄型热轧粘合非织造材料用作服装粘合衬基布时，使用的纤维原料为聚酯纤维和尼龙纤维。100尼龙纤维或尼龙纤维与聚酯纤维相混的热轧粘合衬布，手感、弹性均有改善，是高档的服装粘合衬基布。目前。服装粘合衬基布使用的聚酯纤维已经向细旦化发展，纤维细度已降到1dtex以下，可使衬布手感更柔软，布面更丰满。 第

49、136页/共159页对于薄型热轧粘合非织造材料，强度并不是非常重要的指标，但要符合后道产品加工的工艺要求，如卫生材料要符合卫生巾、尿片生产机器高速生产的强度要求；服装衬基布要符合热熔胶涂层机器的强力要求。对卫生材料而言，热轧粘合非织造材料的卫生性非常重要。而服装衬基布，则手感、弹性及布面丰满度非常重要。 第137页/共159页3、工艺参数对热轧粘合非织造材料性能的影响 热轧粘合工艺参数中，粘合温度、轧辊压力和生产速度对热轧粘合非织造材料的性能具有很大影响。(1)粘合温度温度断裂强度温度热熔纤维失去纤维结构断裂强度第138页/共159页(2)轧辊压力线压力断裂强度线压力粘合区纤维物理特性破坏断裂

50、强度(3)生产速度生产速度粘合温度断裂强度不变第139页/共159页热轧粘合温度与聚酯热轧粘合非织造材料拉伸强力的关系 第140页/共159页Soft61热轧粘合非织造材料横向拉伸性能与轧辊温度的关系 第141页/共159页热轧粘合非织造材料纵横向强力与轧辊压力的关系 第142页/共159页热轧温度和生产速度对热轧粘合非织造材料强力的影响 第143页/共159页二、热熔粘合工艺与产品性能 影响热熔粘合非织造材料性能的主要因素有纤维特性、热熔纤维与主体纤维的配比、热风温度与穿透速度、生产速度及冷却条件等。 在设备已定和工艺优化的条件下，纤维特性以及热熔纤维与主体纤维的配比是影响热轧粘合非织造材料

51、性能的主要因素。 第144页/共159页1、热熔粘合非织造材料结构团块状粘合结构： 采用单组份热熔纤维或热熔粉末所制成的热熔粘合非织造材料，由于热收缩较大，一般形成团块状粘合结构。对于团块状粘合结构，粘合组份利用率不高，并不能完全发挥作用，由于低熔点高聚物的分子量一般都较低，所以粘结区的强度也较低，影响了热熔粘合非织造材料的强度。 第145页/共159页点状粘合结构： 目前，双组份纤维已大量用于热熔粘合非织造材料的生产。以芯壳式ES纤维为例，其芯是聚丙烯，起主体纤维的作用，其壳是聚乙烯，起热熔粘结的作用。当热熔粘合时，聚乙烯壳熔融流动，冷却后在纤维交叉处形成点粘合结构。而聚丙烯芯层则保持原来的

52、特性。点状粘合结构是较理想的热熔粘合结构，热熔组份利用率高，主体纤维性能受影响较小，热收缩也较小，因此，热熔粘合非织造材料的性能大大提高。 第146页/共159页与热轧粘合结构相比，双组份纤维热熔粘合产生的点状粘合结构，使非织造材料更具有强度高、弹性好、蓬松性好以及通透性好等优点。 第147页/共159页芯壳式双组份纤维结构和点状热熔粘合结构第148页/共159页2、影响热熔粘合非织造材料产品性能的主要因素(1)热熔纤维特性 对于单组份热熔纤维，如聚丙烯纤维或聚乙烯纤维，要获得产品最大的强度，必须使热熔粘合温度接近纤维的熔点。但是，热熔温度稍偏高于纤维熔点时，纤维的热收缩就会很大，因此，热熔烘

53、房的温度控制精度要求很高，实际生产较难掌握。 第149页/共159页双组份热熔纤维如ES纤维，其热熔粘合温度范围较大，约为120150，因此烘房温度控制较方便。此外，双组份纤维的热收缩较小，热熔粘合后非织造布的尺寸变化小，强度高，并有利于高速生产。 第150页/共159页(2)热熔纤维配比 ES纤维含量与热熔粘合非织造布强度的关系30 50 75 100 热熔纤维含量(%)70 50 25 0 其它纤维含量(%)8642断裂强度(kg/5cm)聚乙烯与PETPP与PETES与PETES与PPES与VIS第151页/共159页热熔纤维含量与热熔粘合非织造布强度的关系第152页/共159页(3)热

54、风温度、穿透速度和加热时间(a)热风温度热风温度断裂强度热风温度热熔纤维失去纤维结构断裂强度(b)穿透速度穿透速度断裂强度穿透速度破坏纤网结构断裂强度(3)加热时间加热时间热风温度穿透速度断裂强度不变第153页/共159页热熔粘合温度对非织造布纵向收缩的影响 第154页/共159页热熔粘合温度对非织造布横向收缩的影响 第155页/共159页(4)冷却速率 80聚酯纤维和20ES纤维混和纤网热粘合强度与冷却速率的关系第156页/共159页100ES纤维构成的纤网热粘合强度与冷却速率的关系 第157页/共159页第六章 作业1、试从工艺原理、产品结构、性能角度，论述热轧与热熔工艺的异同。 2、分析热轧工艺三要素对非织造材料结构与性能的影响。 3、根据热力学原理，分析热轧工艺中纤网的受热机理。 4、与普通合成纤维相比，低熔点(双组分)纤维用于热粘合非织造工艺的特点是什么？ 5、试述热轧设备的基本要求，并举例加以说明。 6、分析轧点区域纤网结构和聚合物微结构的变化。 7、试述超声波粘合的工作原理。8、名词解释： 形变热、clapeyron效应、面粘合热轧、ES纤维。第158页/共159页感谢您的观看！第159页/共159页