超聲波技術(shù)在非織造布行業(yè)的最新應(yīng)用

Tara Olivo

超聲波設(shè)備制造商一致認(rèn)為，非織造布行業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新，尤其是非織造布生產(chǎn)商越來(lái)越深入地了解超聲波的價(jià)值，為超聲波領(lǐng)域帶來(lái)更多的新機(jī)遇。

Chase機(jī)械工程公司的董事長(zhǎng)Guy Gil講，超聲波是粘合或切割合成材料干凈而有效的方法，雖然前期投資很大，但是長(zhǎng)期利益遠(yuǎn)比付出的成本要多。

超聲波粘合（焊接）法利用高頻聲波通過(guò)振動(dòng)產(chǎn)生的局部熱量，使熱塑性纖維粘合在一起。這一技術(shù)具有顯著優(yōu)勢(shì)。

Aurizon超聲波公司衛(wèi)生/個(gè)人護(hù)理/醫(yī)療部總監(jiān)Dan Sorensen講，超聲波創(chuàng)造了機(jī)械粘合方式，它有別于膠粘劑形成的化學(xué)粘合，機(jī)械粘合產(chǎn)品在極端高溫條件下，如運(yùn)輸?shù)侥承釒У貐^(qū)，仍然能夠保持粘合效果。而且不含化學(xué)物質(zhì)，對(duì)環(huán)境和皮膚敏感的消費(fèi)者來(lái)說(shuō)也具有友好性。

美國(guó)艾默生電氣公司地區(qū)技術(shù)協(xié)調(diào)員Julia Daniel表示，超聲波粘合技術(shù)使用摩擦力和壓力將兩種材料直接粘合，節(jié)省了膠水和溶劑的成本、附加固定裝置的成本以及等待粘合劑固化的時(shí)間。此外，不存在膠水和溶劑等潛在的污染源，以及清洗并維護(hù)膠粘劑裝置的需求，因?yàn)槌暡夹g(shù)可以通過(guò)一系列不同的頻率和不同的壓力進(jìn)行材料粘合，減少了材料損壞的風(fēng)險(xiǎn)，可使最精細(xì)的非織造布材料粘合處也保持平滑。

以下是非織造布行業(yè)中，部分主流超聲波設(shè)備供應(yīng)商的最新技術(shù)創(chuàng)新概覽。

Aurizon超聲波公司

總部位于美國(guó)威斯康辛州Kimberly市的Aurizon超聲波公司是一家大功率旋轉(zhuǎn)超聲波設(shè)備的供應(yīng)商，主要用于包裝、衛(wèi)生用品和特種加工行業(yè)。

衛(wèi)生用品行業(yè)中，Aurizon的超聲波技術(shù)主要應(yīng)用于成人和嬰兒紙尿褲、拉拉褲，外科手術(shù)衣和醫(yī)用口罩的生產(chǎn)，用于粘合、復(fù)合、壓紋和層壓熱塑材料。公司擁有適用于材料復(fù)合、芯體、導(dǎo)流層和底膜粘合的技術(shù)解決方案。

Aurizon公司有能力也有意愿綜合開(kāi)發(fā)和定制化超聲波技術(shù)解決方案。為了滿足客戶的生產(chǎn)需求，在解決方案中會(huì)考慮焊頭的冶金特性、聲學(xué)設(shè)計(jì)、幾何學(xué)、材料的成分和工藝的系統(tǒng)化等關(guān)鍵參數(shù)。

最近，Aurizon公司推出了幾項(xiàng)新的粘合解決方案。其中一款新設(shè)備配備扁焊頭和旋轉(zhuǎn)焊座，用于材料復(fù)合和封邊。Aurizon公司的Dan Sorensen稱，扁焊頭的寬度大于圓焊頭，可減少設(shè)備的運(yùn)行成本。例如，一個(gè)150mm寬的扁焊頭可以替代2個(gè)75mm寬的圓焊頭。這一解決方案并不是把所有圓焊頭直接替換成扁焊頭，但是在大部分生產(chǎn)情況中，都行之有效。

Aurizon公司最近還實(shí)現(xiàn)了彈性材料包封技術(shù)的優(yōu)化。該技術(shù)直接用熱塑基材包住拉伸的彈性材料，為彈性材料的生產(chǎn)者和加工者提供了技術(shù)優(yōu)勢(shì)，免除了使用粘合劑產(chǎn)生的直接/間接成本。Aurizon的超聲波包封技術(shù)相比其他復(fù)合方法，對(duì)材料的拉伸張力較低，從而使終端產(chǎn)品更舒適。

Sorensen表示，Aurizon超聲波包封技術(shù)的市場(chǎng)需求量很大。公司目前正在與亞洲、歐洲、北美的設(shè)備制造商和終端用戶合作，不使用粘合劑對(duì)衛(wèi)生用品生產(chǎn)商而言頗具吸引力。彈性材料包封技術(shù)具備3個(gè)優(yōu)勢(shì)：①不使用粘合劑可節(jié)約生產(chǎn)成本；②提高生產(chǎn)效率；③改善終端產(chǎn)品的舒適性和性能。

Aurizon公司還推出了RS系列粘合設(shè)備配件，RS系列是一款安裝在軸承座上的旋轉(zhuǎn)超聲波設(shè)備配件，軸承座可安裝在生產(chǎn)線的任一方向。有20kHz、30kHz和40kHz三種頻率可供選擇，粘合寬度最大可達(dá)3英寸，供設(shè)備制造商和經(jīng)驗(yàn)豐富的生產(chǎn)企業(yè)客戶選擇，幫助他們開(kāi)發(fā)自己的生產(chǎn)設(shè)備驅(qū)動(dòng)和解決方案。

Chase機(jī)械工程公司

Chase機(jī)械工程公司最近推出了OTA超聲波粘合系列設(shè)備新產(chǎn)品，用于難粘基材和3D形狀產(chǎn)品的粘合。終端用戶在生產(chǎn)過(guò)程中可進(jìn)行可視化操作，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行粘合，配套安裝設(shè)備包括自定義折疊機(jī)、導(dǎo)向裝置或其他用于粘合前定位的裝置。

Chase公司董事長(zhǎng)Guy Gil講，多年以來(lái)，公司總是收到來(lái)自客戶的反饋，詢問(wèn)是否可以用于3D形狀產(chǎn)品（立體過(guò)濾材料、折疊過(guò)濾材料）的粘合，以及圓形產(chǎn)品周邊的粘合、圓柱體產(chǎn)品的粘合等。公司在研發(fā)OTA超聲波粘合機(jī)之前，一直沒(méi)有可滿足這一需求的設(shè)備解決方案，OTA的推出還可用于枕頭、安全防彈背心、口罩和手術(shù)衣生產(chǎn)過(guò)程中的粘合。

Gil表示，近期，Chase公司對(duì)超聲波技術(shù)加以整合，在同一生產(chǎn)線上可進(jìn)行連續(xù)和插入式粘合。難點(diǎn)在于選擇插入式粘合時(shí)，生產(chǎn)線上的產(chǎn)品必須要停下來(lái)，但是，選擇連續(xù)式粘合時(shí)，來(lái)自上游工序的基材需先存儲(chǔ)到蓄壓器中，以便基材有足夠的時(shí)間實(shí)現(xiàn)連續(xù)在線粘合。Chase公司憑借多年來(lái)對(duì)基材生產(chǎn)處理和拉伸控制的經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)并研發(fā)出了滿足上述需求的系統(tǒng)。

根據(jù)Gil的觀點(diǎn)可知，超聲波技術(shù)已越來(lái)越被大眾接受。原輔材料供應(yīng)商了解到超聲波的好處，經(jīng)常使用雙組分纖維生產(chǎn)非織造布材料，終端用戶也可將超聲波粘合技術(shù)應(yīng)用到生產(chǎn)中，從而減少對(duì)粘合劑、針線或機(jī)械壓邊設(shè)備的需求。

Gil對(duì)超聲波技術(shù)在非織造布行業(yè)中的發(fā)展前景持樂(lè)觀態(tài)度。超聲波技術(shù)在這個(gè)行業(yè)中存在大量新的機(jī)會(huì)，因?yàn)槿虻纳a(chǎn)企業(yè)需要以安全、清潔和高性價(jià)比的方式對(duì)材料進(jìn)行粘合、復(fù)合或壓花。非織造布已成為人們?nèi)粘Ｉ畹囊徊糠?，無(wú)論是準(zhǔn)備手術(shù)的醫(yī)生、護(hù)士，還是穿著工作服的畫(huà)家，甚至是坐下在膝蓋上搭一塊柔軟非織造布餐巾準(zhǔn)備用餐的食客，都離不開(kāi)它。非織造布已經(jīng)切實(shí)改變了人們的生活方式。

艾默生電氣公司

艾默生電氣公司總部位于美國(guó)密蘇里州圣路易斯市，是一家為工業(yè)、商業(yè)和民用市場(chǎng)提供工程技術(shù)解決方案的跨國(guó)公司。艾默生自動(dòng)化解決方案可以幫助加工、配套和單一產(chǎn)品生產(chǎn)商最大化提高產(chǎn)能，優(yōu)化能源和運(yùn)營(yíng)成本，并保護(hù)生產(chǎn)人員的安全和環(huán)境衛(wèi)生。

在自動(dòng)化解決方案方面，艾默生公司主推Branson品牌超聲波設(shè)備，該款設(shè)備可以切割、粘合、密封或縫合合成材料非織造布，以滿足各種醫(yī)療和非醫(yī)療應(yīng)用要求。醫(yī)療應(yīng)用包括外科口罩、面罩、一次性醫(yī)用衛(wèi)生用品、手術(shù)服和過(guò)濾材料，非醫(yī)療用途包括快消品、個(gè)人護(hù)理用品、嬰兒紙尿褲和拉拉褲、護(hù)理墊、座墊、座套、家用拖把、清潔產(chǎn)品和一次性真空過(guò)濾袋等。

艾默生公司的Julia Daniel稱，近年來(lái)最大的增長(zhǎng)來(lái)源于醫(yī)療行業(yè)。由于超聲波技術(shù)粘合的接縫牢固且一致性好，經(jīng)過(guò)滅菌處理，不使用溶劑和膠粘劑，因此它不僅可以滿足醫(yī)療非織造布的生產(chǎn)要求，便于設(shè)備維護(hù)，還可以降低潛在的污染風(fēng)險(xiǎn)和污染源。

Branson品牌超聲波設(shè)備

超聲波在非織造布行業(yè)中的機(jī)遇無(wú)處不在。Daniel表示，隨著生產(chǎn)商了解更多關(guān)于該工藝技術(shù)的價(jià)值和多功能應(yīng)用性，其在短期內(nèi)有望實(shí)現(xiàn)突破增長(zhǎng)，并隨著人口結(jié)構(gòu)的未來(lái)變化實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。由于美國(guó)和許多西方國(guó)家中老年人口占總?cè)丝诒壤诔掷m(xù)增長(zhǎng)，因此今后對(duì)醫(yī)療產(chǎn)品、衛(wèi)生用品、個(gè)人護(hù)理用品、床上用品、座椅、清潔和過(guò)濾產(chǎn)品的需求將繼續(xù)增長(zhǎng)，提高此類產(chǎn)品的生產(chǎn)效率變得尤為重要，特別是保證生產(chǎn)過(guò)程中最大化的清潔度，減少污染風(fēng)險(xiǎn)。超聲波技術(shù)解決方案完美滿足這一生產(chǎn)需求，因其生產(chǎn)設(shè)備可以完成非織造布產(chǎn)品生產(chǎn)的全過(guò)程，包括分割、裁切、壓花、絎縫和粘合。

同時(shí)，Branson超聲波技術(shù)還可滿足無(wú)塵車間的生產(chǎn)要求，若需要，還可以提供數(shù)據(jù)監(jiān)控和存儲(chǔ)，符合最高法規(guī)要求。

艾默生公司將繼續(xù)開(kāi)發(fā)和擴(kuò)展現(xiàn)有和其他超聲波技術(shù)，其中一項(xiàng)重大改良源自客戶對(duì)質(zhì)量控制持續(xù)改進(jìn)的需求，開(kāi)發(fā)了實(shí)時(shí)監(jiān)控和記錄數(shù)據(jù)的功能，甚至在自動(dòng)化生產(chǎn)線中該功能也可實(shí)現(xiàn)。另一項(xiàng)改進(jìn)是在Branson的DCX F粘合系統(tǒng)中應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，使多個(gè)粘合系統(tǒng)可以彼此連接并實(shí)現(xiàn)直接與PLC通信。Daniel說(shuō)：“借助該功能，用戶不僅可以控制單個(gè)超聲波粘合機(jī)的技術(shù)參數(shù)，而且可以監(jiān)控多個(gè)粘合生產(chǎn)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)?！?/p>

Herrmann超聲波公司

Herrmann超聲波公司注意到衛(wèi)生用品行業(yè)對(duì)超聲波技術(shù)表現(xiàn)出的極大興趣。該公司在全球共有4處辦事機(jī)構(gòu)，分別位于：德國(guó)Karlsbad、美國(guó)伊利諾伊州Bartlett市、中國(guó)江蘇省太倉(cāng)市和日本千葉縣柏市。Herrmann持續(xù)開(kāi)發(fā)與嘗試超聲波技術(shù)在衛(wèi)生用品領(lǐng)域中的新應(yīng)用，例如用于大耳貼、彈性材料的復(fù)合、導(dǎo)流層、芯層等結(jié)構(gòu)的壓合。

非織造布部門(mén)總監(jiān)Steve Bellavia表示，Herrmann公司的超聲波技術(shù)可用于生產(chǎn)無(wú)膠紙尿褲，該技術(shù)一直走在行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的前沿。通過(guò)長(zhǎng)期與原材料供應(yīng)商、生產(chǎn)商和OEM代工企業(yè)合作，不斷提升工藝和技術(shù)，減少碳足跡并提高吸收性衛(wèi)生用品的回收率，打造更加環(huán)保的產(chǎn)品。

將超聲波技術(shù)用于生產(chǎn)無(wú)膠紙尿褲是Herrmann公司在可持續(xù)方面取得的又一進(jìn)展，如彈性材料包封和彈性腰圍的應(yīng)用。由于粘合劑的使用導(dǎo)致生產(chǎn)成本增加并加長(zhǎng)了設(shè)備停機(jī)時(shí)間，因此生產(chǎn)商與OEM代工企業(yè)堅(jiān)持減少或不使用粘合劑，將超聲波作為替代解決方案。

在2019年IDEA會(huì)議上，可持續(xù)發(fā)展與開(kāi)發(fā)天然環(huán)保材料紙尿褲仍是熱門(mén)話題，Herrmann公司在會(huì)議現(xiàn)場(chǎng)介紹了超聲波技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，過(guò)濾、紡織與醫(yī)學(xué)等行業(yè)也認(rèn)識(shí)到超聲波的優(yōu)勢(shì)和益處，正在轉(zhuǎn)向應(yīng)用超聲波技術(shù)。

最近，Herrmann公司為其粘合設(shè)備引入了一套新的控制系統(tǒng)。它可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)生產(chǎn)材料和環(huán)境的變化，對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行糾偏，并保持粘合質(zhì)量的一致性。通過(guò)直觀的手持式觸摸屏查看分析參數(shù)，也可同時(shí)控制多個(gè)運(yùn)行設(shè)備。公司通過(guò)傾聽(tīng)客戶的需求，為扁焊頭和圓焊頭系統(tǒng)提供了不同型號(hào)的驅(qū)動(dòng)器，使超聲波裝置占用的空間更小。

Herrmann公司還對(duì)總部的設(shè)備進(jìn)行升級(jí)換代，將Karlsbad的生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大了一倍，以便能夠更有效地服務(wù)于非織造布市場(chǎng)，公司的技術(shù)團(tuán)隊(duì)還通過(guò)收購(gòu)可用于一次性衛(wèi)生用品行業(yè)的新型設(shè)備/配件成功地?cái)U(kuò)大了提供可行性研究的范圍。

Sonobond超聲波公司

Sonobond超聲波公司供應(yīng)多種超聲波旋轉(zhuǎn)粘合、切割設(shè)備，電焊機(jī)和手動(dòng)切割機(jī)，每種設(shè)備都有獨(dú)立的工作模塊單元，并可集成到生產(chǎn)線上。除了500個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化單元外，Sonobond公司還可根據(jù)客戶的特定應(yīng)用需求制造定制化的設(shè)備工具。

醫(yī)療行業(yè)是Sonobond公司超聲波技術(shù)新的應(yīng)用領(lǐng)域，用于滅菌包的粘合，用滅菌包將醫(yī)療/牙科器械包好進(jìn)行滅菌處理，并保證隨后在儲(chǔ)存和運(yùn)輸過(guò)程中的安全衛(wèi)生性。Sonobond公司總裁Janet Devin講：“我們的SeamMaster超聲波粘合機(jī)一般用于口袋邊緣的密封，密封部位堅(jiān)固結(jié)實(shí)，能夠承受高溫滅菌過(guò)程?！?/p>

另一個(gè)新的應(yīng)用是在工業(yè)/無(wú)塵車間領(lǐng)域。SeamMaster超聲波設(shè)備還可用于切割和粘合清潔擦拭巾的邊緣，這些擦拭巾經(jīng)過(guò)認(rèn)證，99%不會(huì)起毛，因此生產(chǎn)中不會(huì)出現(xiàn)掉屑/毛現(xiàn)象而導(dǎo)致電機(jī)、精密設(shè)備或車床發(fā)生故障。

一次性醫(yī)療衛(wèi)生用品是Sonobond公司產(chǎn)品的另一大應(yīng)用領(lǐng)域。這些用品包括手術(shù)衣、帽子、口罩、鞋套、傷口敷料和床墊/套。通過(guò)超聲波的高頻振動(dòng)壓合產(chǎn)品邊緣，并對(duì)接縫處進(jìn)行加固，不會(huì)產(chǎn)生針孔，不使用膠粘劑，產(chǎn)品不易磨損也不會(huì)開(kāi)縫，因此滿足了美國(guó)職業(yè)安全與健康管理局（OSHA）對(duì)一次性醫(yī)療用品的嚴(yán)格監(jiān)管要求。

Sonobond公司的SeamMaster超聲波粘合機(jī)工作原理與傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)式粘合設(shè)備類似，但其壓合的接縫處更加柔軟光滑，且不會(huì)滲水或其他液體。

Devine講：“超聲波技術(shù)非常適合用于非織造布制品的生產(chǎn)，因該技術(shù)在切割、切邊、封邊和壓合環(huán)節(jié)更具優(yōu)勢(shì)，成本也更低。因此，我們期待為所有非織造布產(chǎn)品的生產(chǎn)做出貢獻(xiàn)?！?/p>