非织造加固之热轧工艺篇

显示全部楼层 · 发表于 2010-6-19 14:38

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一、概述


      热轧粘合在热粘合非织造工艺中的应用较晚，其借用了印染工业中的砑光、烫光技术，由于其生产速度快、无三废问题，因而发展很快。80年代初，美国的用即弃尿布崛起，聚丙烯热轧非织造材料作为尿布面料替代了原来以粘胶、聚酯纤维为主体的化学粘合法非织造材料。热轧粘合生产速度快，因而特别适合于薄型纺粘法非织造材料的加固。

二、热轧粘合工艺过程及机理


         热轧粘合非织造工艺是利用一对或两对钢辊或包有其它材料的钢辊对纤网进行加热加压，导致纤网中部分纤维熔融而产生粘结，冷却后，纤网得到加固而成为热轧法非织造材料。

1、纤网变形与热传递过程
热传递：

         当纤网进入轧辊组成的热轧粘合区域时，由于轧辊具有较高的温度，因此热量将从轧辊表面传向纤网表面，并逐渐传递到纤网的内层。单靠热传递并不能向纤网内层提供足够的温度。

形变热：

         向纤网提供热量的另一个重要来源是形变热。轧辊间的压力使处于轧辊钳口的高聚物产生宏观放热效应，导致纤网温度进一步上升。据研究，在轧辊间线压力为2.5～7×103N/cm下，纤网厚度将从300μm压缩到33μm，纤网产生的形变热可使纤网内层的温度上升35～40℃。但由于聚合物熔融要消耗部分热量，形变热实际上会使纤网内层温度上升30～35℃。

2、clapeyron效应

            高聚物分子受压时熔融所需的热量远比常压下多，这就是所谓的clapeyron效应。对聚丙烯纤维来说，压力使其熔融温度提高的范围约为38℃/kbar。
                              在热轧粘合过程中，轧辊钳口将使聚合物的熔融温度提高，因此，合理选择轧辊温度和压力的配合是非常重要的。

3、流动过程

         在热轧粘合过程中，纤网中部分纤维在温度和压力的作用下发生熔融，同时还伴随着熔融的高聚物的流动过程，这也是形成良好粘合结构的条件之一。轧辊温度升高将有利于熔融高聚物的流动。

4、扩散过程

         热轧粘合时，在熔融高聚物的流动过程中，同时存在着高聚物分子向相邻纤维表面的扩散，纤维熔融相互接触部分会产生扩散过程，扩散作用有利于形成良好的粘合。研究结果表明，高聚物在粘合过程中的扩散距离仅为1nm左右，但对于纤网形成良好的粘合有重要的作用。

5、冷却过程

            在热轧粘合过程中，由于纤网中纤维受到热和机械作用，因此纤维的微观结构将发生一定的变化，纤维的性能也必然会产生一定程度的变化。加快热轧粘合后纤网的冷却速度，有利于改善产品的强度和手感。

三、热轧粘合的方式

         热轧粘合根据其作用，可分为三种加固方式：
         《》表面粘合
         《》面粘合
         《》点粘合

四、热轧粘合设备

1、热轧机的基本要求
         《》良好的导热油加热装置与油温控制装置
         《》设计良好、加工精度高、材质好的热轧辊
         《》热轧辊主轴承要耐高温
         《》热轧机墙板要坚固，加压和调整轧辊要方便
2、轧辊加热方式
         热轧辊加热方式目前主要有：
         《》电加热
         《》油加热
         《》电感应加热
3、轧辊变形补偿方式

         在热轧粘合时，由于压力较高，热轧辊发生弯曲变形是不可避免的。当轧辊发生弯曲变形时，将导致整个轧辊钳口压力分布不均匀，造成纤网局部受不到热轧粘合加固或粘合效果较差。因此要采取种种措施以减少变形或对变形进行补偿。
         常用补偿方式有：
         《》中凸辊补偿
         《》轴向交叉补偿
         《》外加弯矩补偿
         《》液压支承芯轴补偿
中凸辊补偿弯曲变形
         中凸辊补偿弯曲变形，是一种简单而有效的方式，但其仅仅适合于特定的轧辊工作压力，因此该补偿方法有一定的局限性。

轴向交叉补偿弯曲变形

      轴向交叉补偿是指将轧辊的主轴承侧向移位，从而使两轧辊的轴线产生一定角度的交叉，这样轧辊两端的钳口尺寸变大，当施加压力时，可达到补偿弯曲变形的目的。调节主轴承的侧向位移大小，可补偿不同工作压力产生的轧辊弯曲变形，因此该方法的适应性要比中凸辊补偿方法更好一些。

外加弯矩补偿弯曲变形

         这种方法是通过在轧辊外端施加弯矩来补偿正常工作压力引起的轧辊弯曲变形，补偿系统是纯机械式的，可根据不同工作压力来调节。
外加弯矩补偿弯曲变形的问题

电感应加热轧辊补偿变形原理
         通过将感应线圈分段设置，分段控制，可按热轧工艺要求使热轧辊在加温时中央部分凸起，以补偿由于加压造成的轧辊变形。


4、刻花轧辊的轧点结构
         传统轧点其凸台边与轧辊径向夹角较大，热轧时非轧点处的纤网也能与轧辊相接触而得到轻微的粘合，使非织造材料强度增加而柔软度降低。

         改进后的轧点，其凸台边分两段，A段角度较小，以减少对轧点外纤维的传热，轧点以外的纤维即成为真正的桥连纤维，它可以使非织造材料的柔软度改善；B段角度较大，可提高轧点的强度。

         刻花辊的热处理也是至关重要的，处理不当，轧点将出现微细裂缝，影响轧点的疲劳强度。轧点的硬度通常应达到HRC57，该硬度不会损伤光辊的表面。