无胶化趋势下的超声波橡筋焊接应用

许兴江 海尔曼超声波技术（太仓）有限公司

一 超声波橡筋焊接应用背景

在卫品行业，弹性橡筋被广泛用于卫生用品的某些特定部位，以此来达到弹性效果，例如弹性腿围和弹性腰围。

目前，弹性橡筋仍然主要使用粘合剂来固定。固定弹性橡筋所消耗的粘合剂占了整个产品消耗量的绝大部分。另外，粘合剂的添加直接影响了产品穿戴的舒适度和质保周期。因此整个行业都期待并致力于开发使用超声波焊接实现无胶化的替代方案。

二 超声波橡筋焊接带来的巨大的优势

1 可持续性，能效最大化

生产过程中无需持续的耗材投入，无粘合剂，产品成分中热塑材料的比例降低。

2 质量可靠，触感柔软

生产工艺稳定可控，最大程度的保证了材料原有的柔软度和各项性能。

3 降低成本，增加收益

不再消耗额外的粘合剂，且停机时间减少80%以上，更低廉的换型改造维护成本。

三 超声波橡筋焊接解决方案

1 原理

其实，橡筋线并没有焊接在非织造布上面，而是通过两层非织造布焊接形成的一个通道来定位橡筋。在生产过程中，橡筋通过拉伸减小直径。焊接完成后，产品释放张力，橡筋线回弹而直径变大，从而夹紧在焊接点阵中。

2 挑战

橡筋线的导向形式：橡筋线通过底辊导向和橡筋线通过焊头导向。

更倾向于橡筋通过焊头导向，因其具备以下优势：

a.较低的采购和维护成本

b.更换快捷

c.橡筋无需垂直导入

d.焊接区域小（减小能量损耗）

图1 橡筋线的导向形式

四 超声波橡筋焊接的质量标准及影响因素

1 超声波焊接质量评估标准

一般采用静态和动态蠕变测试来评判橡筋焊接的质量。蠕变百分比小，则说明橡筋线焊接质量好。（一般7%～10%表示较好，＜7%表示优秀）。

2 影响因素

a.底辊花纹间距：

· 减小加工方向的花纹间距可以改善回缩；

· 过小的间距会降低柔软度。

图2 底辊花纹对产品的影响

b.底辊花纹形状：

· 复合用花纹均能使用；

· 更倾向于：间距相同的花纹，从而可以产生相同的回弹率；

· 交叉的花纹会导致能量集中和非织造布材料损坏；

· 更倾向于：均匀平行的花纹，使非织造布以同一方式回叠。

c.非织造布上的焊点

如果焊点更牢，则可以优化橡筋线的夹紧。我们可以通过调整焊接压力、工装温度、频率等工艺参数来实现。

表1 不同压力下的连续焊接测试/M号焊头

d.焊头导向齿间距和材料组合（非织造布和橡筋）

多种不同的橡筋导向尺寸可选：XS，S，M，L，XL。

其中，M号适配大部分的材料组合。实际使用时需结合橡筋拉伸倍率和非织造布材料组分。

图3 焊头导向齿间距和材料组合

五 超声波橡筋焊接的投资回报率

以腿围橡筋焊接应用为例，计算得到的投资回报率数据：

· 生产速度600片/min

· 每班8h

· 每天开3班

· 每年运作330天

· 85%机械效率

· 年产量2.42352亿片

a.粘合设备的基本配置

· 2套胶机模块

· 2套管道和泵组

· 粘合橡筋用胶水的价格为3.33欧元/kg

图4 粘合设备的成本

b.超声波焊接的基本配置

· 1套超声波系统

图5 超声波焊接设备的成本

胶水粘合和超声波焊接投资回报对比如图6。

图6 胶水粘合与超声波焊接投资回报对比

六 总结

在卫生用品行业中，产品无胶化已是大势所趋。可持续发展也是中国经济以及全球经济发展的未来趋势。先进的超声波焊接橡筋技术无论是在设备成本、胶水材料成本、产品质量上面，还是在提高环保舒适度方面都占有非常有利的优势。超声波橡筋焊接应用的开发和完善不仅给生产企业带来了低成本高收益的新方案，而且给广大消费者带来了更舒适可靠的产品体验。