無膠化趨勢(shì)下的超聲波橡筋焊接應(yīng)用

許興江 海爾曼超聲波技術(shù)（太倉）有限公司

一 超聲波橡筋焊接應(yīng)用背景

在衛(wèi)品行業(yè)，彈性橡筋被廣泛用于衛(wèi)生用品的某些特定部位，以此來達(dá)到彈性效果，例如彈性腿圍和彈性腰圍。

目前，彈性橡筋仍然主要使用粘合劑來固定。固定彈性橡筋所消耗的粘合劑占了整個(gè)產(chǎn)品消耗量的絕大部分。另外，粘合劑的添加直接影響了產(chǎn)品穿戴的舒適度和質(zhì)保周期。因此整個(gè)行業(yè)都期待并致力于開發(fā)使用超聲波焊接實(shí)現(xiàn)無膠化的替代方案。

二 超聲波橡筋焊接帶來的巨大的優(yōu)勢(shì)

1 可持續(xù)性，能效最大化

生產(chǎn)過程中無需持續(xù)的耗材投入，無粘合劑，產(chǎn)品成分中熱塑材料的比例降低。

2 質(zhì)量可靠，觸感柔軟

生產(chǎn)工藝穩(wěn)定可控，最大程度的保證了材料原有的柔軟度和各項(xiàng)性能。

3 降低成本，增加收益

不再消耗額外的粘合劑，且停機(jī)時(shí)間減少80%以上，更低廉的換型改造維護(hù)成本。

三 超聲波橡筋焊接解決方案

1 原理

其實(shí)，橡筋線并沒有焊接在非織造布上面，而是通過兩層非織造布焊接形成的一個(gè)通道來定位橡筋。在生產(chǎn)過程中，橡筋通過拉伸減小直徑。焊接完成后，產(chǎn)品釋放張力，橡筋線回彈而直徑變大，從而夾緊在焊接點(diǎn)陣中。

2 挑戰(zhàn)

橡筋線的導(dǎo)向形式：橡筋線通過底輥導(dǎo)向和橡筋線通過焊頭導(dǎo)向。

更傾向于橡筋通過焊頭導(dǎo)向，因其具備以下優(yōu)勢(shì)：

a.較低的采購和維護(hù)成本

b.更換快捷

c.橡筋無需垂直導(dǎo)入

d.焊接區(qū)域小（減小能量損耗）

圖1 橡筋線的導(dǎo)向形式

四 超聲波橡筋焊接的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及影響因素

1 超聲波焊接質(zhì)量評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)

一般采用靜態(tài)和動(dòng)態(tài)蠕變測(cè)試來評(píng)判橡筋焊接的質(zhì)量。蠕變百分比小，則說明橡筋線焊接質(zhì)量好。（一般7%～10%表示較好，＜7%表示優(yōu)秀）。

2 影響因素

a.底輥花紋間距：

· 減小加工方向的花紋間距可以改善回縮；

· 過小的間距會(huì)降低柔軟度。

圖2 底輥花紋對(duì)產(chǎn)品的影響

b.底輥花紋形狀：

· 復(fù)合用花紋均能使用；

· 更傾向于：間距相同的花紋，從而可以產(chǎn)生相同的回彈率；

· 交叉的花紋會(huì)導(dǎo)致能量集中和非織造布材料損壞；

· 更傾向于：均勻平行的花紋，使非織造布以同一方式回疊。

c.非織造布上的焊點(diǎn)

如果焊點(diǎn)更牢，則可以優(yōu)化橡筋線的夾緊。我們可以通過調(diào)整焊接壓力、工裝溫度、頻率等工藝參數(shù)來實(shí)現(xiàn)。

表1 不同壓力下的連續(xù)焊接測(cè)試/M號(hào)焊頭

d.焊頭導(dǎo)向齒間距和材料組合（非織造布和橡筋）

多種不同的橡筋導(dǎo)向尺寸可選：XS，S，M，L，XL。

其中，M號(hào)適配大部分的材料組合。實(shí)際使用時(shí)需結(jié)合橡筋拉伸倍率和非織造布材料組分。

圖3 焊頭導(dǎo)向齒間距和材料組合

五 超聲波橡筋焊接的投資回報(bào)率

以腿圍橡筋焊接應(yīng)用為例，計(jì)算得到的投資回報(bào)率數(shù)據(jù)：

· 生產(chǎn)速度600片/min

· 每班8h

· 每天開3班

· 每年運(yùn)作330天

· 85%機(jī)械效率

· 年產(chǎn)量2.42352億片

a.粘合設(shè)備的基本配置

· 2套膠機(jī)模塊

· 2套管道和泵組

· 粘合橡筋用膠水的價(jià)格為3.33歐元/kg

圖4 粘合設(shè)備的成本

b.超聲波焊接的基本配置

· 1套超聲波系統(tǒng)

圖5 超聲波焊接設(shè)備的成本

膠水粘合和超聲波焊接投資回報(bào)對(duì)比如圖6。

圖6 膠水粘合與超聲波焊接投資回報(bào)對(duì)比

六 總結(jié)

在衛(wèi)生用品行業(yè)中，產(chǎn)品無膠化已是大勢(shì)所趨。可持續(xù)發(fā)展也是中國(guó)經(jīng)濟(jì)以及全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的未來趨勢(shì)。先進(jìn)的超聲波焊接橡筋技術(shù)無論是在設(shè)備成本、膠水材料成本、產(chǎn)品質(zhì)量上面，還是在提高環(huán)保舒適度方面都占有非常有利的優(yōu)勢(shì)。超聲波橡筋焊接應(yīng)用的開發(fā)和完善不僅給生產(chǎn)企業(yè)帶來了低成本高收益的新方案，而且給廣大消費(fèi)者帶來了更舒適可靠的產(chǎn)品體驗(yàn)。