化学粘合

化学粘合技术化学粘合：是指采用化学粘合剂的乳液或溶液，通过浸渍、喷洒、泡沫、印花、等方法将粘合剂施加到纤网中，并通过热处理将纤维基体—纤网粘合加固形成非织造材料的方法。化学粘合是非织造生产方式中使用最长、应用最广泛的纤网加固方法，其非织造材料中粘合剂的附着量一般为纤维的5%~300%，粘合剂的性能以及用量都对非织造产品的外观与性能起着重要作用。化学粘合机理粘合剂对纤维的粘合过程包过浸润（润湿）、吸附、扩散和化学键合等过程，同时粘合剂液体渗入被粘合的纤网中与对纤维产生一定的嵌定的机械作用力，也对非织造材料的力学性能具显著影响。化学粘合非织造材料的形成过程，是将纤维用一定的技术形成纤网，然后借助粘合剂在纤网中形成无数独立的粘合点、团或块状结构等，将纤维年合成一个整体。所以，纤维表面结构性质以及粘合剂结构性质是影响粘合效果的主要因素。润湿润湿是指粘合剂在纤网中以及纤维表面能够自发铺展开来，使得粘合剂通过润湿作用在粘结处与纤维表面充分接触，利于粘合剂在纤维表面的分布与扩散。第一阶段，具有一定流动性的粘合剂溶液或乳液借助宏观布朗运动从液相中移动到纤维表面，再经由微布朗运动大分子链节逐渐向纤维表面极性相近的基团靠近，该过程可于压力与温度的作用下加强。第二阶段，发生次价键吸附作用。当被粘体与粘结剂分子间距小于0.5nm时，开始产生分子间作用力（范德华力、氢键等）。吸附理论、扩散理论、化学键合、电子静电理论、变形层理论、优先吸附理论、机械联结理论等见《聚合物复合材料》P-135—界面粘合机理。化学粘合方法常用化学粘合方法有：1）浸渍2）喷洒3）泡沫4）印花5）涂刮其中，浸渍法应用最为广泛。浸渍粘合法：浸渍粘合法又称饱和浸渍粘合法，是最早被采用的粘合加工方法。纤网由传输辊或夹持网帘输入浸渍槽于一定压力以及温度条件下进行浸渍，再经由压液辊或吸液装置（二者可联合使用）除去纤网表面以及内部多余的液态粘合剂，最后经烘燥装置固化处理成非织造材料。浸渍法根据浸渍机件可分为单网帘浸渍法与双网帘浸渍法。浸渍要求：1）未经预加固的纤网因强力较低不可受强牵伸而产生损伤，不可产生意外牵伸以破坏纤网均匀性；2）粘合剂均匀分布。浸渍法非织造产品一般较为板硬，而使用真空吸液可使纤网在一定程度上保持其蓬松结构，并以压液辊控制纤网厚度、粘合剂加固纤网，故而产品较为柔软，且弹性较好，可制造较为理想的薄型非织造材料，适用于服装衬里、家用装饰以及用即弃型非织造材料的制造。喷洒粘合法：喷洒法是利用压缩空气通过喷头或喷枪，将粘合剂液体喷洒于纤网表面，并利用吸风装置产生的负压加强化学粘合剂向纤网内部的扩散与渗透，再经烘燥固化成非织造产品的方法。该法化学粘合剂用量少，为保持产品蓬松性、增强粘合以及防止分层，该法较适合三维杂乱分布的气流成网纤网的加固，生产的非织造材料具有高蓬松、多孔性、保暖性等优点。喷洒法产品主要有保暖絮片（喷胶棉）、沙发垫层、过滤材料等，也可用于对细旦非织造材料的预粘合（如卫生用非织造材料的表面层），还可用做机械加固非织造材料的辅助加固手段。喷洒方法主要有：往复式喷洒、旋转式喷洒、椭圆轨迹喷洒以及固定喷洒等方法。喷头形式主要有：1）二元喷头（一中采用空气为传递介质的气压式喷头，只适用于已经初步加固纤网的喷洒加固），2）均匀喷嘴（喷出的粘合剂小液滴分布可呈扇形等多种形式，由于采用静压力控制喷出的小液滴，液滴小而分散，避免了散射面接头处粘合剂的重叠喷洒现象，但该方法要求喷洒的化学粘合剂能承受较高的剪切作用，特别是对乳液型化学粘合剂的稳定性有较高要求）。泡沫粘合法：泡沫粘合法是：P-200泡沫粘合法的主要方式为刮涂式与轧液式两种。1）刮涂式是利用刮刀将泡沫粘合剂涂刮于纤网表面，在刮刀作用下，泡沫发生破裂而使其均匀渗入纤网之中，适用于定量为20~100g/m2的纤网。2）轧液式是利用一对压辊对施加泡沫粘合剂的纤网进行轧压，是泡沫发生破裂而渗入纤网之中，适用于定量为120g/m2以上的纤网。是粘合剂发泡的方法较多，其主要区别在于气体被引入溶液中所采取的方式，一般采用的方法是使空气与液体通过机械或气动搅拌而产生泡沫，发泡装置主要有静态发泡、动态法袍、自动发泡（可自动调节发泡密度与流量）、半自动发泡装置。泡沫的润湿性使用要求：泡沫在施加到纤网之前，不许处于稳定状态，一旦施加到纤网上，即要求于纤维表面迅速破裂并浸润到纤网内部。对于憎水性纤维，浸润时要求粘合剂分散液高质量分数、高发泡率（低体积密度）并产生高稳定性泡沫；对于亲水性纤维，要求粘合剂质量分数较小、低发泡率并产生稳定性较低的泡沫，该泡沫粘合剂要求含水量高，可促进亲水性纤维膨润，因而浸渍时可快速粘合。所以，要选择合适的泡沫粘合剂，除选择合适的配方（粘合剂、助剂（表面活性剂以发泡并浸润）、增稠剂、乳化剂（以稳定泡沫形态））以外，还需控制泡沫粘合剂浓度、发泡率、泡沫大小以及泡沫半衰期等。泡沫粘合法非织造产品性质：泡沫粘合法因泡沫体积密度小，浸渍过程中不易损伤纤网结构，故适用于事先未经加固或仅经过弱加固的纤网。泡沫粘合法因纤网含粘合剂量小，相比浸渍非织造材料而言，结构蓬松、手感柔软、垂悬性好，同印花浸渍一样可使得粘合剂较均匀分布。一般纤网定量于15-30g/m2时，泡沫浓度在40-80g/L，纤网带液量为（150-400）%；纤网定量于25-250g/m2时，泡沫浓度在50-150g/L，纤网带液量为（100-300）%；纤网定量于150-1500g/m2时，泡沫浓度在80-300g/L，纤网带液量为（20-80）%。泡沫粘合法薄纤网生产速度可高达100m/min，中厚型为5-20m/min，厚型为2-10m/min。印花粘合法印花粘合法：是采用花纹滚筒或圆网滚筒向纤网施加粘合剂从而加固纤网，并得到结构较蓬松、柔软的或带有花纹效应的非织造材料加固方法。该法适于制造20-80g/m2非织造材料，主要用作“用即弃型”产品。印花粘合法工艺特点：1）印花粘合法粘合剂用量小，一般根据原料性能、产品性质等决定粘合剂用量。工艺上，可通过印花滚筒雕刻深度、粘合剂浓度对粘合剂用量进行调节，并可于粘合剂中添加染料（阻燃剂和荧光剂等应在用作润湿剂的水中添加，而染料等助剂一般于印花糊料中添加），同时进行加固与印花。2）印花粘合法粘合剂分布均匀，可控制性强，可进行有规则分布，所以较小的粘合剂用量即可达到一定的的纤网强度（总体而言，强度较小）。一般粘合剂粘合面积为纤网总面积的10-80%。粘合剂可用丙烯酸酯、纤维素黄原酸酯或羟基纤维素，可根据产品要求进行合适选择。纤网预处理：为使印花加固用纤网初具强力，便于印花的连续进行，纤网可预先经过水的润湿作用、预加固作用（如轻度热轧），然后以浓稠的粘合剂印花加固处理。因为水的润湿性可使得纤维间形成较多的氢键作用以加强粘合，同时使纤网伸出的纤维末端被推回纤网内部，是的纤网表面平整而易于印花滚筒和压辊的移动。印花粘合法的应用：印花粘合法适合于用纤维素纤维生产“用即弃型”卫生与医用非织造材料及揩布等。因印花粘合法于高度卷曲纤网未粘合部分过于蓬松弹性，粘合部分被过分压扁变形而有损纤网外观，故其不适用于高度卷曲纤维形成的纤网。溶剂粘合法溶剂粘合法：是一种以粘合剂溶剂或粘合剂溶液（热）蒸汽对可溶性与不可溶性纤维混合型纤网进行处理，利用可溶性纤维的膨润、溶解或部分溶解以及纤网收缩（热湿蒸汽作用）等产生对纤网粘结加固的方法。其中，未经缩醛化的维纶既是良好的可溶性组分（一般为“用即弃型”非织造材料加工）。常用粘合剂种类：溶剂粘合法多数用于湿法成网粘合加工中以生产高级合纤纸，常用粘合溶剂为：1）聚酯纤维用硫氰化镁或硫氰化钙5-10%的水溶液；2）聚丙烯腈纤维采用硫氰化镁、硫氰化钙、用溴化钙、溴化锌、溴化锂丙烯、碳酸酯及其盐的水溶液；3）聚酰胺纤维采用碳酸溶液、N-羟甲基聚酰胺的甲醇溶液、苯酚、丙酮、甲乙酮等。溶剂粘合法因存在污染问题，对设备密封性要求较高，故除特殊产品以外而很少采用。化学粘合法粘合剂的选用原则P-184化学粘合剂对非织造材料性能的影响从粘合剂与非织造材料加工而言，粘合剂的含量，粘合剂的物理机械性能以及粘合剂于纤网中的分布等对产品具显著影响。1）粘合剂的含量：是指单位重量非织造材料中化学粘合剂的含量。一定的范围内，粘合剂含量越高，非织造材料强力越高、模量越大；超过一定的范围，则对纤网强力无明显影响。另一方面，粘合剂含量越高，纤网越是板硬，柔软性较差。2）粘合剂的物理机械性能包过固化后粘合剂膜的强力、模量、柔软性、弹性等，影响着非织造材料的物理机械性能。比如，粘合剂膜的强力大、模量高，非织造材料的強伸性能较好。3）粘合剂的均匀分布包过平面上的均匀分布以及厚度方向上的均匀分布。一般要求以最少的粘合剂用量达到最佳的粘合效果，从而产品不仅强力较好，而且产品柔软、手感优良，且不易产生分层以及粘合剂泳移等现象（厚度上分布不匀导致）。