超声波技术在非织造布行业的最新应用

Tara Olivo

超声波设备制造商一致认为，非织造布行业生产技术的持续创新，尤其是非织造布生产商越来越深入地了解超声波的价值，为超声波领域带来更多的新机遇。

Chase机械工程公司的董事长Guy Gil讲，超声波是粘合或切割合成材料干净而有效的方法，虽然前期投资很大，但是长期利益远比付出的成本要多。

超声波粘合（焊接）法利用高频声波通过振动产生的局部热量，使热塑性纤维粘合在一起。这一技术具有显著优势。

Aurizon超声波公司卫生/个人护理/医疗部总监Dan Sorensen讲，超声波创造了机械粘合方式，它有别于胶粘剂形成的化学粘合，机械粘合产品在极端高温条件下，如运输到某些热带地区，仍然能够保持粘合效果。而且不含化学物质，对环境和皮肤敏感的消费者来说也具有友好性。

美国艾默生电气公司地区技术协调员Julia Daniel表示，超声波粘合技术使用摩擦力和压力将两种材料直接粘合，节省了胶水和溶剂的成本、附加固定装置的成本以及等待粘合剂固化的时间。此外，不存在胶水和溶剂等潜在的污染源，以及清洗并维护胶粘剂装置的需求，因为超声波技术可以通过一系列不同的频率和不同的压力进行材料粘合，减少了材料损坏的风险，可使最精细的非织造布材料粘合处也保持平滑。

以下是非织造布行业中，部分主流超声波设备供应商的最新技术创新概览。

Aurizon超声波公司

总部位于美国威斯康辛州Kimberly市的Aurizon超声波公司是一家大功率旋转超声波设备的供应商，主要用于包装、卫生用品和特种加工行业。

卫生用品行业中，Aurizon的超声波技术主要应用于成人和婴儿纸尿裤、拉拉裤，外科手术衣和医用口罩的生产，用于粘合、复合、压纹和层压热塑材料。公司拥有适用于材料复合、芯体、导流层和底膜粘合的技术解决方案。

Aurizon公司有能力也有意愿综合开发和定制化超声波技术解决方案。为了满足客户的生产需求，在解决方案中会考虑焊头的冶金特性、声学设计、几何学、材料的成分和工艺的系统化等关键参数。

最近，Aurizon公司推出了几项新的粘合解决方案。其中一款新设备配备扁焊头和旋转焊座，用于材料复合和封边。Aurizon公司的Dan Sorensen称，扁焊头的宽度大于圆焊头，可减少设备的运行成本。例如，一个150mm宽的扁焊头可以替代2个75mm宽的圆焊头。这一解决方案并不是把所有圆焊头直接替换成扁焊头，但是在大部分生产情况中，都行之有效。

Aurizon公司最近还实现了弹性材料包封技术的优化。该技术直接用热塑基材包住拉伸的弹性材料，为弹性材料的生产者和加工者提供了技术优势，免除了使用粘合剂产生的直接/间接成本。Aurizon的超声波包封技术相比其他复合方法，对材料的拉伸张力较低，从而使终端产品更舒适。

Sorensen表示，Aurizon超声波包封技术的市场需求量很大。公司目前正在与亚洲、欧洲、北美的设备制造商和终端用户合作，不使用粘合剂对卫生用品生产商而言颇具吸引力。弹性材料包封技术具备3个优势：①不使用粘合剂可节约生产成本；②提高生产效率；③改善终端产品的舒适性和性能。

Aurizon公司还推出了RS系列粘合设备配件，RS系列是一款安装在轴承座上的旋转超声波设备配件，轴承座可安装在生产线的任一方向。有20kHz、30kHz和40kHz三种频率可供选择，粘合宽度最大可达3英寸，供设备制造商和经验丰富的生产企业客户选择，帮助他们开发自己的生产设备驱动和解决方案。

Chase机械工程公司

Chase机械工程公司最近推出了OTA超声波粘合系列设备新产品，用于难粘基材和3D形状产品的粘合。终端用户在生产过程中可进行可视化操作，对产品进行粘合，配套安装设备包括自定义折叠机、导向装置或其他用于粘合前定位的装置。

Chase公司董事长Guy Gil讲，多年以来，公司总是收到来自客户的反馈，询问是否可以用于3D形状产品（立体过滤材料、折叠过滤材料）的粘合，以及圆形产品周边的粘合、圆柱体产品的粘合等。公司在研发OTA超声波粘合机之前，一直没有可满足这一需求的设备解决方案，OTA的推出还可用于枕头、安全防弹背心、口罩和手术衣生产过程中的粘合。

Gil表示，近期，Chase公司对超声波技术加以整合，在同一生产线上可进行连续和插入式粘合。难点在于选择插入式粘合时，生产线上的产品必须要停下来，但是，选择连续式粘合时，来自上游工序的基材需先存储到蓄压器中，以便基材有足够的时间实现连续在线粘合。Chase公司凭借多年来对基材生产处理和拉伸控制的经验，设计并研发出了满足上述需求的系统。

根据Gil的观点可知，超声波技术已越来越被大众接受。原辅材料供应商了解到超声波的好处，经常使用双组分纤维生产非织造布材料，终端用户也可将超声波粘合技术应用到生产中，从而减少对粘合剂、针线或机械压边设备的需求。

Gil对超声波技术在非织造布行业中的发展前景持乐观态度。超声波技术在这个行业中存在大量新的机会，因为全球的生产企业需要以安全、清洁和高性价比的方式对材料进行粘合、复合或压花。非织造布已成为人们日常生活的一部分，无论是准备手术的医生、护士，还是穿着工作服的画家，甚至是坐下在膝盖上搭一块柔软非织造布餐巾准备用餐的食客，都离不开它。非织造布已经切实改变了人们的生活方式。

艾默生电气公司

艾默生电气公司总部位于美国密苏里州圣路易斯市，是一家为工业、商业和民用市场提供工程技术解决方案的跨国公司。艾默生自动化解决方案可以帮助加工、配套和单一产品生产商最大化提高产能，优化能源和运营成本，并保护生产人员的安全和环境卫生。

在自动化解决方案方面，艾默生公司主推Branson品牌超声波设备，该款设备可以切割、粘合、密封或缝合合成材料非织造布，以满足各种医疗和非医疗应用要求。医疗应用包括外科口罩、面罩、一次性医用卫生用品、手术服和过滤材料，非医疗用途包括快消品、个人护理用品、婴儿纸尿裤和拉拉裤、护理垫、座垫、座套、家用拖把、清洁产品和一次性真空过滤袋等。

艾默生公司的Julia Daniel称，近年来最大的增长来源于医疗行业。由于超声波技术粘合的接缝牢固且一致性好，经过灭菌处理，不使用溶剂和胶粘剂，因此它不仅可以满足医疗非织造布的生产要求，便于设备维护，还可以降低潜在的污染风险和污染源。

Branson品牌超声波设备

超声波在非织造布行业中的机遇无处不在。Daniel表示，随着生产商了解更多关于该工艺技术的价值和多功能应用性，其在短期内有望实现突破增长，并随着人口结构的未来变化实现长远发展。由于美国和许多西方国家中老年人口占总人口比例正在持续增长，因此今后对医疗产品、卫生用品、个人护理用品、床上用品、座椅、清洁和过滤产品的需求将继续增长，提高此类产品的生产效率变得尤为重要，特别是保证生产过程中最大化的清洁度，减少污染风险。超声波技术解决方案完美满足这一生产需求，因其生产设备可以完成非织造布产品生产的全过程，包括分割、裁切、压花、绗缝和粘合。

同时，Branson超声波技术还可满足无尘车间的生产要求，若需要，还可以提供数据监控和存储，符合最高法规要求。

艾默生公司将继续开发和扩展现有和其他超声波技术，其中一项重大改良源自客户对质量控制持续改进的需求，开发了实时监控和记录数据的功能，甚至在自动化生产线中该功能也可实现。另一项改进是在Branson的DCX F粘合系统中应用现场总线技术，使多个粘合系统可以彼此连接并实现直接与PLC通信。Daniel说：“借助该功能，用户不仅可以控制单个超声波粘合机的技术参数，而且可以监控多个粘合生产系统的实时状态。”

Herrmann超声波公司

Herrmann超声波公司注意到卫生用品行业对超声波技术表现出的极大兴趣。该公司在全球共有4处办事机构，分别位于：德国Karlsbad、美国伊利诺伊州Bartlett市、中国江苏省太仓市和日本千叶县柏市。Herrmann持续开发与尝试超声波技术在卫生用品领域中的新应用，例如用于大耳贴、弹性材料的复合、导流层、芯层等结构的压合。

非织造布部门总监Steve Bellavia表示，Herrmann公司的超声波技术可用于生产无胶纸尿裤，该技术一直走在行业可持续发展的前沿。通过长期与原材料供应商、生产商和OEM代工企业合作，不断提升工艺和技术，减少碳足迹并提高吸收性卫生用品的回收率，打造更加环保的产品。

将超声波技术用于生产无胶纸尿裤是Herrmann公司在可持续方面取得的又一进展，如弹性材料包封和弹性腰围的应用。由于粘合剂的使用导致生产成本增加并加长了设备停机时间，因此生产商与OEM代工企业坚持减少或不使用粘合剂，将超声波作为替代解决方案。

在2019年IDEA会议上，可持续发展与开发天然环保材料纸尿裤仍是热门话题，Herrmann公司在会议现场介绍了超声波技术的优势。同时，过滤、纺织与医学等行业也认识到超声波的优势和益处，正在转向应用超声波技术。

最近，Herrmann公司为其粘合设备引入了一套新的控制系统。它可以实时监测生产材料和环境的变化，对生产进行纠偏，并保持粘合质量的一致性。通过直观的手持式触摸屏查看分析参数，也可同时控制多个运行设备。公司通过倾听客户的需求，为扁焊头和圆焊头系统提供了不同型号的驱动器，使超声波装置占用的空间更小。

Herrmann公司还对总部的设备进行升级换代，将Karlsbad的生产规模扩大了一倍，以便能够更有效地服务于非织造布市场，公司的技术团队还通过收购可用于一次性卫生用品行业的新型设备/配件成功地扩大了提供可行性研究的范围。

Sonobond超声波公司

Sonobond超声波公司供应多种超声波旋转粘合、切割设备，电焊机和手动切割机，每种设备都有独立的工作模块单元，并可集成到生产线上。除了500个标准化单元外，Sonobond公司还可根据客户的特定应用需求制造定制化的设备工具。

医疗行业是Sonobond公司超声波技术新的应用领域，用于灭菌包的粘合，用灭菌包将医疗/牙科器械包好进行灭菌处理，并保证随后在储存和运输过程中的安全卫生性。Sonobond公司总裁Janet Devin讲：“我们的SeamMaster超声波粘合机一般用于口袋边缘的密封，密封部位坚固结实，能够承受高温灭菌过程。”

另一个新的应用是在工业/无尘车间领域。SeamMaster超声波设备还可用于切割和粘合清洁擦拭巾的边缘，这些擦拭巾经过认证，99%不会起毛，因此生产中不会出现掉屑/毛现象而导致电机、精密设备或车床发生故障。

一次性医疗卫生用品是Sonobond公司产品的另一大应用领域。这些用品包括手术衣、帽子、口罩、鞋套、伤口敷料和床垫/套。通过超声波的高频振动压合产品边缘，并对接缝处进行加固，不会产生针孔，不使用胶粘剂，产品不易磨损也不会开缝，因此满足了美国职业安全与健康管理局（OSHA）对一次性医疗用品的严格监管要求。

Sonobond公司的SeamMaster超声波粘合机工作原理与传统的旋转式粘合设备类似，但其压合的接缝处更加柔软光滑，且不会渗水或其他液体。

Devine讲：“超声波技术非常适合用于非织造布制品的生产，因该技术在切割、切边、封边和压合环节更具优势，成本也更低。因此，我们期待为所有非织造布产品的生产做出贡献。”