超声波技术的最新进展

随着非织造布行业的不断创新，特别是对超声波技术的深入了解，超声波技术的新机遇正在不断增加。超声波带来的主要好处是更低的成本和更清洁的环境足迹。

作为一种清洁、有效的合成材料粘合或切割方法，超声波通过高频声波使材料振动产生局部热量，使热塑性纤维结合在一起，该技术的优点在于这种方式是机械方式而不是化学方式，在极端高温条件下能更好地保持产品的原状，同时对环境更友好。

以下是为非织造布行业提供超声波技术的一些主要供应商的最新技术进展。

Chase Machine and Engineering

Chase Machine and Engineering公司（以下简称Chase）的业务包括设计和制造定制化设备，主要致力于将超声波技术用于连续和间歇式生产的材料。Chase与超声波技术行业领先的供应商合作，为非织造布材料生产商和加工商提供超声波复合、压花、分切和拼接设备，生产各种卫生、过滤、纺织品、包装和个人护理产品。

Chase的工厂设有专门的实验室用于连续超声波测试。客户可以发送样品给Chase，测试收集宝贵的数据，例如粘结强度、压花质量、切割质量、功率要求和生产线速度。这些信息对决定产品质量、项目可行性和投资回报至关重要。

在设计和制造加工设备时，运行速度始终是主要因素。加工速度慢是传统的超声波技术的缺点之一，但随着旋转焊头技术的发展，已有所改变。旋转焊头制造商已经找到方法，使粘合速度高达2,000ft/min，但仍然有局限性。例如，为了达到高速运行，材料选择至关重要，必须轻薄且熔点低。另一个缺点是可以粘合的实际焊接宽度。旋转焊头的宽度最大约4ft，而传统的超声波焊头平均焊接宽度为9ft。最后就是费用，旋转焊头需要驱动机构来旋转和匹配线速度，这比利用固定的超声波制动器贵的多。

Chase董事长Guy Gil说：“几年前非织造布材料生产商追求产品的一致性和均匀性，然而，情况已发生变化。在所有可用于粘接非织造布材料的技术中，超声波是最具材料依赖性的技术之一，非织造布供应商意识到生产商正在寻找替代品，因而十分努力地改进他们的产品。随着纺粘和喷熔工艺的改进，现在非织造布供应商可以提供品质更均匀的产品，从而为产品生产商提供超声波粘合的选择。”

成本和质量正在推动行业的变化。从成本的角度来看，超声波是一种清洁、高效的压花、复合或切割合成材料的方法。尽管初期投资较大，但是长期收益会更大。热学方法，例如热油或电热系统需要一个初始的预热循环，以使模具达到工作温度，然后在运行时有大量的热损失。超声波是瞬间发生的，操作员可以启动和停止设备而不必担心加工中的材料会过度熔化。由于不使用软管或旋转接头等因长期使用会发生泄漏的部件，因此它也是一种非常清洁的复合方法。从品质的角度来说，超声波粘合效果和图案的一致性是无与伦比的。

Gil补充说，超声波技术的优点在于它消除了对针、线或粘合剂等消耗品的需求。“它不仅在材料和停机时间方面帮最终用户节省资金，也可以帮助产品设计师确定产品制作中使用的材料。不需要再费心选择合适的胶粘剂，既能在产品结构中发挥功能，又对消费者安全。超声波技术利用了纤维的实际化学性质使其本身融化，从而产生一种比粘合剂更好的粘合效果。”

使用超声波的另一个好处是，由于产品是由相似的材料制成，因此更易于循环使用。

Herrmann Ultrasonics

Herrmann Ultrasonics公司一直在开发交互式界面系统以支持工业4.0应用。新推出的Microbond控制系统提供材料和环境变化的实时（1μs）监测，然后补偿偏差情况，获得一致的粘合质量。

“通过直观的手持式触摸屏，可实时查看和分析多个粘合制动器的工艺参数，也可同时控制多个制动器。”卫生用品部门销售经理Dave Weiler说，“按照客户的需求，Herrmann十分关注焊接工艺的透明性。”

Herrmann公司拥有专利的Microbond系统具有低废品率、快速设置、无污染、无消耗品和低能源成本的优势，可以帮助那些寻求消除粘合剂并提高机器效率的最终用户和OEM的用户。

非织造布行业相关的过滤材料、纺织、医疗和最终消费品等正在转向超声波焊接、复合、压花、打孔和切割。超声波具有高生产力，可实现高效、连续和闭环工艺，而不需要使用诸如粘合剂等消耗品。

卫生用品消费者对超声波技术越来越感兴趣，他们向生产商寻求无味、更柔软和更静音的产品。Herrmann公司也在持续开发和尝试新的应用，如耳贴、弹性薄膜复合结构、ADL、芯体、TXBS等更多产品。

Weiler说，可持续发展是产业发展的重中之重，并将继续成为产品开发的推动力。超声波焊接技术被认为是一种环保技术，相比其他粘合方法，可节省多达75%的电能。采用超声波对多种材料进行粘合不需要任何消耗品，使无胶纸尿裤成为现实。

“消费者不但关注产品的材料而且关注产品用后处理对环境造成的影响。”他补充说，“当超声波系统用于材料粘合时，工艺效率提高且功耗减少，因为不需要添加剂，更易于回收利用，从而增加额外效益。”

Sonobond Ultrasonics

Sonobond的SeamMaster超声波焊接设备使用具有专利权的旋转工艺，其操作与传统缝纫机类似，其中PlungeBonder是最常用的设备，用于较厚的多层材料两端的封边，如床垫和失禁内裤、手术服和医用服装、口罩、伤口敷料、床罩和类似的一次性医疗用品、用于消毒和储存医疗和牙科器械的小袋以及不掉毛的清洁擦拭用品。

由于婴儿潮一代已进入老年，以及对医用服装的管理更加严格，市场上对一次性和可重复使用的卫生用品的需求日益增长。其中，对更多环保产品的需求持续增长。

“超声波技术可能是卫生用品和一次性用品生产中最环保的粘合方式。”Devine说，“我们的机器使用高频振动波将合成纤维和非织造布纤维软化和融合在一起，产生强大的分子键且没有缝合孔、胶缝、磨损掉屑或开胶。Sonobond的超声波设备只对很少量的材料边缘进行熔融粘合，不需要像传统缝纫或胶合那样切掉多余的边角料，造成浪费。”

除了不使用昂贵的消耗品，例如线或粘合剂，超声波粘合比缝纫速度快4倍，比胶合速度快10倍，从而可以增加产量。虽然设备初始成本作为固定设备投资比较昂贵，但客户可以申请相关的税收减免。

“通过工具开发，我们不断提高现有设备的产能以适应新型非织造布材料的发展，并满足且通常高于法规要求，确保新产品符合用户和环境的需求。”Devine说。