熱粘合在非織造行業(yè)中的應(yīng)用及前景

梅少君 （上海交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 上海 200240）

1.引言

最早的熱粘合非織造材料產(chǎn)生于上個(gè)世紀(jì)40年代，至今已有70年的歷史了。當(dāng)時(shí)的產(chǎn)品采用人造棉作為基質(zhì)纖維，塑性醋酸纖維素（PCA）或聚氯乙烯（PVC）作為粘合用纖維。如今隨著人們對日用消費(fèi)品要求的提高，熱粘合法非織造材料具備的手感柔軟，彈性好，能耗低、生產(chǎn)速度高、不含化學(xué)試劑等特點(diǎn)得到了很好的體現(xiàn)，其已經(jīng)廣泛應(yīng)用于嬰兒尿布、衛(wèi)生巾面料、過濾材料、高檔服裝襯等。

2.熱粘合工藝的分類及應(yīng)用

非織造材料的加固纖網(wǎng)方法歸納起來主要可分為三大類：化學(xué)粘合法，機(jī)械固結(jié)法，熱粘合法。這些年的技術(shù)發(fā)展使得熱粘合法在加固纖網(wǎng)工藝中所占比例逐步提高。究其原因，熱粘合過程因其較低的能源成本而獲得相對價(jià)格優(yōu)勢。其次，熱粘合過程中還解決了苛刻的質(zhì)量要求。新原料的發(fā)展，更好的成網(wǎng)技術(shù)和更高的生產(chǎn)速度也推動(dòng)了熱粘合工藝在耐久性和一次性非織造材料中的應(yīng)用范圍。

熱粘合簡單地說，就是非織造材料通過中間介質(zhì)粘合纖維的熱融合。它利用非織造材料受熱熔融的特性，將需要聯(lián)合的纖維通過合適的粘合溫度熔化，熔化了的纖維聚集在未熔化的基質(zhì)纖維周圍粘連在一起，再經(jīng)過冷卻使熔融聚合物得以固化，從而生產(chǎn)出熱粘合的非織造物。

熱粘合非織造工藝主要有：熱風(fēng)法（或稱熱熔法）、熱軋法，超聲波粘合法。

熱風(fēng)法是指在烘房里利用熱風(fēng)穿透纖網(wǎng)使之受熱熔融得到粘合加固。包括熱風(fēng)穿透式和熱風(fēng)噴射式。熱風(fēng)粘合適合于生產(chǎn)薄型、厚型以及蓬松型產(chǎn)品如于婦女衛(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，不含任何化學(xué)物質(zhì)，是一種比較理想的衛(wèi)生材料；而且加工工藝流程短、無環(huán)境污染，值得相應(yīng)地?cái)U(kuò)大應(yīng)用。

熱軋粘合是指用熱軋輥對纖網(wǎng)進(jìn)行加熱加壓，導(dǎo)致纖網(wǎng)中部分纖維熔融而產(chǎn)生粘結(jié)。熱軋粘合根據(jù)其作用，主要有表面粘合，面粘合和點(diǎn)粘合。按加熱方式分，主要有電加熱，油加熱和電磁感應(yīng)加熱。熱軋粘合生產(chǎn)速度快，因而特別適合于薄型紡粘法非織造材料的加固。熱軋法非織造材料廣泛應(yīng)用于一次性衛(wèi)生產(chǎn)品的制造。

以上兩者區(qū)別如下：設(shè)備上開始步驟相同，但成網(wǎng)加固工藝不同（熱風(fēng)法：加固介質(zhì)是熱空氣；熱軋法：用一對熱軋輥軋制)。產(chǎn)品性能與風(fēng)格效果上（熱風(fēng)法：具有柔軟，蓬松，高彈性，滲性強(qiáng)；熱軋法：軋制壓點(diǎn)會(huì)使人體使用部位有不舒適的感覺)。

超聲波粘合是利用高頻轉(zhuǎn)換器把低頻電流轉(zhuǎn)換成高頻電流，再通過電能—機(jī)械能轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成高頻機(jī)械能（超聲波），然后傳送到纖網(wǎng)上，使纖維內(nèi)部分子運(yùn)動(dòng)加劇并釋放出熱能，導(dǎo)致纖維軟化、熔融，從而使纖維粘合。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。

3.熱粘合纖維的分類及性能

熱粘合纖維根據(jù)原料及構(gòu)成的不同可分為三種類型，如表1所示。第一種是易粘纖維，是以低熔點(diǎn)聚酯纖維為主，其結(jié)晶度較低，因而加熱至100oC左右就會(huì)發(fā)粘。第二種是熱熔粘合纖維，它是一種均質(zhì)纖維，其熔融范圍為l00～200oC，較基體纖維的低得多，固而會(huì)以免熱粘結(jié)時(shí)損壞基體纖維。第三種是雙組分纖維，它們通常是由低熔點(diǎn)成分和高熔點(diǎn)成分構(gòu)成，其截面構(gòu)型為皮芯型或并列型。低熔點(diǎn)成分起到了粘合或融合的效果。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是熔體分布均勻和結(jié)合點(diǎn)比較細(xì)小。

熱粘合纖維的選擇和用量主要取決于用戶對其機(jī)械物理等性能的要求。

表1：熱粘合纖維的分類

4.熱粘合工藝的優(yōu)勢

相比較于其它加固纖網(wǎng)工藝，熱粘合有如下優(yōu)勢：

1)熱粘合非織造材料更軟，更接近于織物。

2)與化學(xué)粘合相比經(jīng)濟(jì)效益更高，無需蒸發(fā)粘合劑的水分，提高節(jié)能效果。而且在化學(xué)粘合相比，熱粘合只需1/4到1/6的熱能，有利于生態(tài)環(huán)境。

3)更低的機(jī)器投入。資本支出，維護(hù)和操作成本往往較低，因?yàn)闊o粘合劑制備機(jī)器和粘合劑應(yīng)用機(jī)器的要求。

4)非織造專用梳理機(jī)輸出纖網(wǎng)速度已經(jīng)超過150m/min，熱粘合工藝是與之相匹配的工藝方法。

5)使噴灑粘合不能完成的將較厚的纖網(wǎng)與芯統(tǒng)一地完全地粘結(jié)起來成為可能，所以粘合的纖維均勻分布在纖網(wǎng)的截面上，而噴灑粘合的聯(lián)合只是在纖網(wǎng)外層。

6)無需粘合劑和焙烘，沒有廢氣或廢水的問題，因此熱粘合不會(huì)引起污染。

7)純聚合物纖維或共混物可用于熱粘合過程，在實(shí)際中可百分百再循環(huán)利用。

8)纖維的性能能夠按照需要的方式進(jìn)行改變 （例如，阻燃性，纖維的卷曲產(chǎn)生的非織造材料的高膨松性和優(yōu)良的回彈性，中空纖維的保溫特性等）。需要說明，并不是所有的非織造材料都可以通過熱粘合加工達(dá)到所需求的特性

5.熱粘合非織造材料的應(yīng)用前景

由于熱粘合非織造材料有許多不可替代的優(yōu)良性能，特別是隨著更多品類的熱粘合纖維的不斷出現(xiàn)，制造工藝的不斷改善及更合理的價(jià)格優(yōu)勢，熱粘合工藝將得到進(jìn)一步的推廣，其需求量會(huì)繼續(xù)增加，在應(yīng)用方面的發(fā)展前景將十分廣闊。

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