非织造学 第六章 热粘合工艺和原理
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• 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。
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
• 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层提供 足够的温度。
• 形变热： • 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。
• 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15～100 g/m^2；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15～1000g/m^2，两者产 品的粘合结构和风格存在较大的差异。
• 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
• 2.clapeyron（克拉贝龙）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℃/100Mbar。
• 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。
• 一、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 合物的流动以及冷却成形等等。
• 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料的密度而 定，通常为981～2452N/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。
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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18～25g/m^2，少数甚至在10g/m^2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。
• 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质的感觉。
• 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，同时还伴随着熔融高聚物的流动，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。
• 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。
第六章 热粘合工艺和原理
§6-1 热粘合原理与分类 §6-2 热轧粘合工艺 §6-3 热熔粘合工艺 §6-4 超声波粘合工艺 §6-5 热粘合工艺与产品性能
• 热粘合加固纤网的特点： • 利用高分子聚合物材料的熔融特性粘结纤网，取代了化学
粘合剂，产品更加符合卫生要求。 • 非织造专用梳理机输出纤网速度已经超过150m/min，
热轧粘合非织造工艺是与之相匹配的工艺方法。 • 热粘合专用纤维的开发及无需蒸发粘合剂的水分，使热粘
合非织造材料性能提高、生产成本降低。
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§6-1 热粘合原理与分类
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。
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。
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§6-2 热轧粘合工艺
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
• 二、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
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。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。
• 二、热粘合工艺分类 • ⒈热轧粘合
• 电加热 • 油加热 • 电磁感应加热 • ⒉热熔粘合 • 热风穿透式 • 热风喷射式 • ⒊超声波粘合
• 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热纤网使之得到粘合加固。
• 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。
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
• 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层提供 足够的温度。
• 形变热： • 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。
• 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15～100 g/m^2；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15～1000g/m^2，两者产 品的粘合结构和风格存在较大的差异。
• 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
• 2.clapeyron（克拉贝龙）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℃/100Mbar。
• 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。
• 一、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 合物的流动以及冷却成形等等。
• 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料的密度而 定，通常为981～2452N/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。
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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18～25g/m^2，少数甚至在10g/m^2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。
• 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质的感觉。
• 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，同时还伴随着熔融高聚物的流动，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。
• 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。
第六章 热粘合工艺和原理
§6-1 热粘合原理与分类 §6-2 热轧粘合工艺 §6-3 热熔粘合工艺 §6-4 超声波粘合工艺 §6-5 热粘合工艺与产品性能
• 热粘合加固纤网的特点： • 利用高分子聚合物材料的熔融特性粘结纤网，取代了化学
粘合剂，产品更加符合卫生要求。 • 非织造专用梳理机输出纤网速度已经超过150m/min，
热轧粘合非织造工艺是与之相匹配的工艺方法。 • 热粘合专用纤维的开发及无需蒸发粘合剂的水分，使热粘
合非织造材料性能提高、生产成本降低。
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§6-1 热粘合原理与分类
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。
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。
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§6-2 热轧粘合工艺
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
• 二、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
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。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。
• 二、热粘合工艺分类 • ⒈热轧粘合
• 电加热 • 油加热 • 电磁感应加热 • ⒉热熔粘合 • 热风穿透式 • 热风喷射式 • ⒊超声波粘合
• 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热纤网使之得到粘合加固。