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。

二、热粘合工艺分类

热轧粘合：利用一对加热钢辊对纤网进行加热，同时加以一定的压力使纤网得到热粘合。

电加热
油加热
磁感应加热

热熔粘合：利用烘箱加热纤网同时在一定风压条件下使之得到熔融粘合加固。

热风穿透式
热风喷射式

超声波粘合：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，导致纤网中纤维内部的分子运动加剧而产生热能，使纤维软化、熔融、流动和固化，从而使纤网得到粘合。

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。

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15～100g/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15～1000g/m2，两者产品的粘合结构和风格存在较大的差异。

三、热轧粘合工艺过程和机理

1、热传递处理：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。

2、形变过程：向纤网提供热量的另一个重要来源是形变热，两轧辊之间强大的压力使高聚物产生形变而导致纤网温度进一步提高。

3、克莱帕伦效应：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。4、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。

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。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。

6、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。

热轧粘合方式：点粘合、面粘合、表面粘合。

热轧机的基本要求

（1）良好的导热油加热装置与油温控制装置（2）设计良好、加工精度高、材质好的热轧辊

（3）热轧辊主轴承要耐高温
（4）热轧机墙板要坚固，加压和调整轧辊要方便。

轧辊加热方式

热轧辊加热方式目前主要有：

电加热：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。

油加热：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。

电感应加热：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。

“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。

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。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

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。

轴向交叉补偿弯曲变形

轴向交叉补偿是指将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。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。

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。

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。

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。

四、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。

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。

2、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。

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。

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。

五、热熔粘合的方式

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

1、热风穿透式粘合

(1)单层平网热风穿透式粘合
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。

(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。

(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。

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，使产品结构进一步稳定并改善非织造材料的表面质量。

(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。

六、热熔粘合设备的基本要求

（1）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≤1.5℃。

（2）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。

（3）能有效控制最终产品的密度。

（4）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。

（5）加热能耗应尽可能低，以降低生产成本。

七、超声波粘合工艺过程及机理

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。

八、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、传振杆及加压装置。

1、换能器
换能器是进行能力转换的器件，超声波粘合工艺中使用的换能器是一种将电能转换成高频声能的器件。
换能器按能量转换原理，分为磁性换能器和电性换能器。

2、变幅杆和传振杆 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。