熱粘合在非織造行業中的應用及前景

梅少君 （上海交通大學材料科學與工程學院 上海 200240）

1.引言

最早的熱粘合非織造材料產生于上個世紀40年代，至今已有70年的歷史了。當時的產品采用人造棉作為基質纖維，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、生產速度高、不含化學試劑等特點得到了很好的體現，其已經廣泛應用于嬰兒尿布、衛生巾面料、過濾材料、高檔服裝襯等。

2.熱粘合工藝的分類及應用

非織造材料的加固纖網方法歸納起來主要可分為三大類：化學粘合法，機械固結法，熱粘合法。這些年的技術發展使得熱粘合法在加固纖網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格優勢。其次，熱粘合過程中還解決了苛刻的質量要求。新原料的發展，更好的成網技術和更高的生產速度也推動了熱粘合工藝在耐久性和一次性非織造材料中的應用范圍。

熱粘合簡單地說，就是非織造材料通過中間介質粘合纖維的熱融合。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纖維周圍粘連在一起，再經過冷卻使熔融聚合物得以固化，從而生產出熱粘合的非織造物。

熱粘合非織造工藝主要有：熱風法（或稱熱熔法）、熱軋法，超聲波粘合法。

熱風法是指在烘房里利用熱風穿透纖網使之受熱熔融得到粘合加固。包括熱風穿透式和熱風噴射式。熱風粘合適合于生產薄型、厚型以及蓬松型產品如于婦女衛生巾、嬰兒尿片面料、過濾材料以及復合增強材料、高蓬松回彈“海綿”材料等，產品的纖網結構穩定，手感柔軟、彈性好，不含任何化學物質，是一種比較理想的衛生材料；而且加工工藝流程短、無環境污染，值得相應地擴大應用。

熱軋粘合是指用熱軋輥對纖網進行加熱加壓，導致纖網中部分纖維熔融而產生粘結。熱軋粘合根據其作用，主要有表面粘合，面粘合和點粘合。按加熱方式分，主要有電加熱，油加熱和電磁感應加熱。熱軋粘合生產速度快，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用于一次性衛生產品的制造。

以上兩者區別如下：設備上開始步驟相同，但成網加固工藝不同（熱風法：加固介質是熱空氣；熱軋法：用一對熱軋輥軋制)。產品性能與風格效果上（熱風法：具有柔軟，蓬松，高彈性，滲性強；熱軋法：軋制壓點會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換器把低頻電流轉換成高頻電流，再通過電能—機械能轉換器轉換成高頻機械能（超聲波），然后傳送到纖網上，使纖維內部分子運動加劇并釋放出熱能，導致纖維軟化、熔融，從而使纖維粘合。超聲波粘合工藝特別適合于蓬松、柔軟的非織造產品的后道復合加工，用于裝飾、保暖材料等。

3.熱粘合纖維的分類及性能

熱粘合纖維根據原料及構成的不同可分為三種類型，如表1所示。第一種是易粘纖維，是以低熔點聚酯纖維為主，其結晶度較低，因而加熱至100oC左右就會發粘。第二種是熱熔粘合纖維，它是一種均質纖維，其熔融范圍為l00～200oC，較基體纖維的低得多，固而會以免熱粘結時損壞基體纖維。第三種是雙組分纖維，它們通常是由低熔點成分和高熔點成分構成，其截面構型為皮芯型或并列型。低熔點成分起到了粘合或融合的效果。這種方法的優點是熔體分布均勻和結合點比較細小。

熱粘合纖維的選擇和用量主要取決于用戶對其機械物理等性能的要求。

表1：熱粘合纖維的分類

4.熱粘合工藝的優勢

相比較于其它加固纖網工藝，熱粘合有如下優勢：

1)熱粘合非織造材料更軟，更接近于織物。

2)與化學粘合相比經濟效益更高，無需蒸發粘合劑的水分，提高節能效果。而且在化學粘合相比，熱粘合只需1/4到1/6的熱能，有利于生態環境。

3)更低的機器投入。資本支出，維護和操作成本往往較低，因為無粘合劑制備機器和粘合劑應用機器的要求。

4)非織造專用梳理機輸出纖網速度已經超過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與芯統一地完全地粘結起來成為可能，所以粘合的纖維均勻分布在纖網的截面上，而噴灑粘合的聯合只是在纖網外層。

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，在實際中可百分百再循環利用。

8)纖維的性能能夠按照需要的方式進行改變 （例如，阻燃性，纖維的卷曲產生的非織造材料的高膨松性和優良的回彈性，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到所需求的特性

5.熱粘合非織造材料的應用前景

由于熱粘合非織造材料有許多不可替代的優良性能，特別是隨著更多品類的熱粘合纖維的不斷出現，制造工藝的不斷改善及更合理的價格優勢，熱粘合工藝將得到進一步的推廣，其需求量會繼續增加，在應用方面的發展前景將十分廣闊。

[1]Albert G.Hoyle,"Thermal bonding of nonwoven fabrics",Tappi Journal,July 1990

[2]Alfred Watzi;"Fusion bonding,thermal bonding and heatsetting of nonwovens-theoretical fundamentals,practical experience,market trends",Melliand,English,October 1994

[3]柯勤飛，靳向煜，非織造學，東華大學出版社，第1版，2004年9月1日

[4]丁九龍，熱粘合纖維的生產、性能及應用，合成技術及應用，1994,9(3)

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