第七章热粘合法

4. 液压支承芯轴补偿弯曲变形 用液压支承芯轴补偿轧辊的弯曲，是一种有
效的方法，成功的商业应用有德国Küsters公司的 S-Roll浮动轧辊和Ramisch公司的Nip-Co轧辊。
1. 高压腔 2. 轧辊外壳 3. 固定芯轴 4. 低压回流腔
(三) 刻花轧辊的轧点结构 传统轧点其凸台边与轧辊径向夹角较大，热轧
钢辊
牵拉辊
纤维辊 冷却辊
纤维辊
钢辊 补偿装置
面粘合热轧工艺示意
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，另一根为光 辊。
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。
点粘合热轧加固的纤网最小定量为 12g/m2左右，最高定量通常不大于100g/m2。
2. 油加热
油加热是目前最常用的加热方式，采用导热 油作为热媒体对轧辊进行加热。
导热油加热后通过输送管送入轧辊内，不断 循环，对轧辊进行加热。
温度控制精确度高，且均匀、稳定。要求严 格的密封，以防漏油。
3. 电磁感应加热
由日本公司研制，1983年开始用于非织造材料 的生产。
电磁感应加热基本原理，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。
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。
传统轧点
改进后的轧点，凸台边分为两段，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。
A
B
也可将A段和B段连成圆弧状，轧点顶面与 边接近垂直。
常用的轧点形状
复合用热轧花纹和产品
五、影响热轧粘合非织造布性能的因素
1. 粘合温度 2. 粘合压力 3. 纤网定量 4. 生产速度 5. 热轧辊轧点尺寸和数目 6. 冷却速率 7. 粘结纤维含量
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↓
2. 粘合压力 线压力↑→断裂强度↑ 线压力↑↑→粘合区纤维物理特性破坏→断裂强度↓
85～170 ℃ 160～180℃ 110～200 ℃ 220～230℃ 210～225 ℃ 170～230℃ 120～150 ℃ 110～200℃
二、热风粘合的方式
1.热风穿透式粘合
• 单层平网式 • 双网夹持式 • 滚筒圆网式
2. 热风喷射式粘合 • 单帘网式 • 双帘网式
1、热风穿透式粘合
轧辊钳口压力分布不匀示意图 2
轧辊钳口压力分布不匀示意图 3
轧辊钳口压力分布不匀示意图 4
轧辊钳口压力分布匀示意图
常用变形补偿方式有：
1. 中凸辊补偿 2. 轴向交叉补偿 3. 外加弯矩补偿 4. 液压支承芯轴补偿
1. 中凸辊补偿弯曲变形
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。
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。
二、热粘合工艺分类
1. 热轧粘合： 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。
• 电加热 • 油加热 • 电磁感应加热
2. 热风粘合：利用烘房加热纤网使之得到粘合加固。
• 热风穿透式 • 热风喷射式
3. 超声波粘合
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、涂层基布等。
热风循环穿透式加热方式具有较高的热传 导效率，适应性也较强。
2、流动过程
热风粘合过程中，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。
烘房温度升高有利于熔融高聚物的流动。
3、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。
2. 面粘合： 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。
3. 点粘合： 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。
1、表面粘合
输入的非织造材料比较厚，具有一定的隔热作 用，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。非织造材料表 面显得很光滑，但并不完全熔融封闭。
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。
四、热轧粘合设备
(一) 轧辊加热方式
1. 电加热 2. 油加热 3. 电磁感应加热
1. 电加热
电加热方式是最老式的加热方式，利用电 热管或电热丝发热使轧辊受热。
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。
热轧后，纤网需经水冷或风冷后成卷。
1-纤网 2-上网帘 3-下网帘 4-箱体 5-热风 6-轧辊 7-风冷
双网夹持热风穿透式粘合
(3)滚筒圆网式
是近年来迅速发展的一种工艺。 纤网送入烘房后，热风从圆网的四周向滚 筒内径方向喷入，对纤网进行加热，然后被滚 筒一侧的风机抽出，在滚筒内部形成负压，纤 网被负压吸附在金属圆网上。
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。
2、面粘合
面粘合热轧纤网的定量通常为18～25g/m2， 少数甚至在10g/m2以下。
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。
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。
我国短纤热轧法非织造材料生产线2019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。
➢ 热粘合非织造材料的应用
➢ 热粘合加固纤网的特点：
1. 产品卫生性好：不带任何化学试剂、生产无三废、 无噪音
2. 生 产 速 度 高 ： 20~60m/min ， 最 高 可 达 100~120m/min
3. 能耗低：无需蒸发粘合剂的水分 4. 生产灵活性大：既可直接进行加固、又可作为辅
助加固
➢ 我国热粘合非织造工艺发展简况
电磁感应加热温度控制精确；不用油加热，一 般不需维修；但设备制造成本较高。
电磁感应加热辊结构
(二) 轧辊变形补偿方式
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。
轧辊钳口压力分布不匀示意图 1
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。
4、加压和冷却过程
在热风粘合过程中，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。
➢ 热风粘合材料的应用
热风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。
3. 纤网定量 定量↑→粘合温度↑ 定量↑→粘合压力↑
4. 生产速度 生产速度↑→粘合温度↑→断裂强度不变
5. 热轧辊轧点尺寸和数目 轧点尺寸和数目↑→断裂强度↑
6. 冷却速率 冷却速率↑→强度↑ 冷却速率↑↑→强度↓
7. 粘结纤维含量 粘结纤维↑→强度↑
第三节 热风工艺
一、热风粘合工艺过程及机理
1、热传递过程
轧辊表面具有较高的温度，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。
随着纤网厚度和密度的变化，热传递的 速度会随之减慢，因此，单靠热传递并不能 向纤网内层提供足够的温度。
2、形变过程：
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。 形变热在很大程度上有助于纤网中间层温度的 提高。
第七章热粘合法
第一节 热粘合法基本原理及分类
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。
3、克莱帕伦(clapeyron)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。
在热轧粘合过程中，轧辊钳口线处的压力最 大，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备条件。
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。
轧辊温度升高将有利于熔融高聚物的流动。
5、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扩散过程，扩 散作用有利于形成良好的粘合。
三、热轧粘合的方式
1. 表面粘合： 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。
常用粘结纤维及其粘合温度
低密度聚乙烯 高密度聚乙烯 聚丙烯 聚氯乙烯 共聚酰胺 尼龙6 尼龙66 聚酯
85～115℃ 126～135 ℃ 140～170 ℃ 115～160 ℃ 110～140 ℃ 170～225 ℃ 220～260 ℃ 230～260 ℃
常用粘结纤维及其粘合温度
Kodel 410 (Eastman) Dacron 927,923,920 (Dupont) Unitika 2000,3300,4000 Heterofil PA (ICI)双组份 Trevira 813 (Hoechst) Heterofil PES (ICI) 双组份 ES Faser (Chisso) 双组份 Unitika 2080,3380,4080 双组份
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。
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
2. 轴向交叉补偿弯曲变形
轧辊的主轴承侧向移位，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。
3. 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。
热风粘合工艺是指利用烘房对混有热熔介质 的纤网进行加热，使纤网中的粘结纤维或粘结粉 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，热风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。
1、热传递过程
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。
(1)单层平网式 是一种应用较早、比较成熟的热熔粘合工艺。 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。
1-风机 2-热交换器 3-热风
单层平网热风穿透式粘合
(2)双网夹持式
纤网由上下两层帘网夹持，以控制产品的厚度 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。