超聲波口罩焊接機(jī)

   超聲波口罩焊接機(jī)是生產(chǎn)基于無紡布的個(gè)人防護(hù)設(shè)備的必不可少的技術(shù)。無論如何，著疫情的爆發(fā)，全球?qū)︶t(yī)用級(jí)口罩和N95防毒面具的需求在2020年初激增。世界衛(wèi)生組織估計(jì)，全球每個(gè)月僅為了保護(hù)醫(yī)療提供者就需要8900萬個(gè)醫(yī)用口罩。然而，對(duì)口罩的需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了保護(hù)醫(yī)務(wù)人員的范圍。在大約50個(gè)國家中，普通公民也在尋求口罩或制造口罩，以遵守政府疾病控制與預(yù)防中心（CDC）戴口罩的規(guī)定和建議。

大流行的迅速發(fā)作和情況使全世界的醫(yī)療供應(yīng)鏈承受壓力，并導(dǎo)致個(gè)人防護(hù)設(shè)備（PPE）特別是口罩的嚴(yán)重短缺。全球短缺的突然發(fā)生使得許多類型的PPE難以以任何價(jià)格獲得。這一轉(zhuǎn)變已導(dǎo)致全球政府，醫(yī)療制造商和產(chǎn)品購買者重新考慮了維持或重建國內(nèi)醫(yī)療質(zhì)量口罩供應(yīng)的價(jià)值?？谡值纳a(chǎn)與超聲波焊接技術(shù)以及無紡布材料息息相關(guān)。

01無紡布材料的意義

當(dāng)將一次性無紡布其內(nèi)置于PPE（例如醫(yī)用口罩，工作服和磨砂膏，甚至腳套）中時(shí)，可提供有效且廉價(jià)的防微生物保護(hù)。其有效性的關(guān)鍵在于多層結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)結(jié)合了重量為10至25克/平方米（g / m2）的內(nèi)層，重量為25至40 g / m2的紡粘聚丙烯（PP）的外層以及中間層通常為25 g / m2的熔噴PP纖維。內(nèi)層和外層紡粘PP層可提供保護(hù)和結(jié)構(gòu)，而熔噴PP纖維的中間層是濾除病原體的關(guān)鍵。如果該層中的熔噴纖維在制造過程中帶負(fù)電，它們會(huì)吸引并保持極小的顆粒。像這樣的技術(shù)，加上專業(yè)的設(shè)計(jì)和高質(zhì)量的制造，就是為什么像N95防毒面具這樣的產(chǎn)品可以有效地保護(hù)醫(yī)護(hù)COVID-19患者的醫(yī)務(wù)人員的原因。

02超聲波焊接口罩原理

超聲波焊機(jī)將電能轉(zhuǎn)換為高頻機(jī)械振動(dòng)，然后通過工具將其轉(zhuǎn)換為熱塑性材料。振動(dòng)會(huì)產(chǎn)生摩擦熱，使塑料熔化，這一操作可以集中并用于：將一大卷無紡布切割或切成較窄的條-切割的邊同時(shí)被加熱縫合；將多層非織造材料焊接成層壓產(chǎn)品（例如多層面罩），或?qū)⒍鄬訜o紡布進(jìn)行無縫焊接（例如，面罩的邊緣），或?qū)o紡布綁帶或可拉伸的無紡布耳帶焊接到面罩的邊緣。

超聲波口罩焊接機(jī)示意圖

用于無紡布的超聲波焊接機(jī)的基本結(jié)構(gòu)在許多方面類似于縫紉機(jī)。在平面上連續(xù)繪制材料層，在一側(cè)的焊縫“堆”和另一側(cè)的旋轉(zhuǎn)輪（焊縫“砧”）之間移動(dòng)。堆焊件的組件（轉(zhuǎn)換器，增壓器和超聲波焊極）安裝在可移動(dòng)的致動(dòng)臂上，該臂可將無紡布層緩慢連續(xù)地壓縮到旋轉(zhuǎn)的砧座上。超聲焊極在那里傳遞超聲波能量，當(dāng)旋轉(zhuǎn)的砧座的表面壓印完成的接縫時(shí)，超聲波能將各層焊接在一起。

由于典型的面罩在寬度和長度上都需要在頂部和底部兩個(gè)焊縫（在寬度和長度上都需要焊接），并且在每一側(cè)都需要兩個(gè)粘結(jié)點(diǎn)來固定扎帶或彈性帶子，因此自動(dòng)面膜制作機(jī)需要多個(gè)超聲波焊接站。在該過程的第一步中，平行焊機(jī)在面罩的頂部和底部寬度上連續(xù)縫制。然后，將面膜層壓板切成一定尺寸后，它們垂直于線移動(dòng)，并通過另一個(gè)平行的焊接工位，在兩側(cè)縫接其長度，再次使用連續(xù)的焊接工藝，因?yàn)椴牧显谛D(zhuǎn)的砧座上移動(dòng)。從那里開始，放置預(yù)切割的帶子，并在頂部和底部插入或“點(diǎn)焊”（這次焊接到平坦的砧座上），從而完成了面罩的構(gòu)造。

03超聲波焊接與自動(dòng)化技術(shù)相結(jié)合

對(duì)于醫(yī)療級(jí)面罩和呼吸器的生產(chǎn)必不可少的超聲波焊接設(shè)備通常安裝到較大的，全自動(dòng)的面具生產(chǎn)機(jī)器中。這些機(jī)器通常由兩卷或三卷非織造材料（內(nèi)層，中間層和外層）填充，并進(jìn)行連續(xù)加工。

超聲波焊接技術(shù)，再加上精心設(shè)計(jì)的機(jī)械和自動(dòng)化技術(shù)，使無紡布粘合顯得毫不費(fèi)力。但是，要使高頻振動(dòng)集中到一種能夠以醫(yī)療級(jí)的精度和可靠性進(jìn)行切割、,縫和粘合的力中，需要大量的技術(shù)和技巧。焊接過程的控制（為電池組供電并傳遞焊接能量的電子設(shè)備和程序）源自焊工的電源，通過電纜將其輸送到工作的焊接部件。大多數(shù)涉及非織造布的焊接操作都使用20千赫茲的電源，可通過機(jī)載人機(jī)界面（HMI）顯示屏或聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)連接進(jìn)行編程。

口罩機(jī)超聲波焊接發(fā)生器，超聲波換能器，超聲波鋼模配套   

在醫(yī)用無紡布工廠引入超聲波焊接技術(shù)之前和之中，超聲波焊接專家通常與制造商緊密合作以開發(fā)和優(yōu)化該技術(shù)的各個(gè)方面。通常，每種非織造焊接應(yīng)用都需要專門的超聲波發(fā)生器和一組優(yōu)化的焊接參數(shù)。這些參數(shù)（通常使用DOE方法創(chuàng)建）提供了一系列經(jīng)過驗(yàn)證的焊接程序設(shè)置，這些設(shè)置可讓生產(chǎn)設(shè)備在交付高質(zhì)量焊接時(shí)適應(yīng)常規(guī)工藝和材料變化。

04超聲波焊接的優(yōu)勢(shì)

無論是使用超聲波焊接來生產(chǎn)口罩和呼吸器，手術(shù)服還是其他各種醫(yī)用PPE，與其他生產(chǎn)方法相比的優(yōu)勢(shì)都使其成為處理與COVID-19和其他疾病作斗爭的非織造材料的重要技術(shù)。這些好處包括：

a、卓越的速度和生產(chǎn)力

超聲波焊接技術(shù)以非凡的速度切割，縫合和粘合非織造布。在連續(xù)生產(chǎn)線中，超聲波可以在不到一秒的時(shí)間內(nèi)焊接無紡布層，從而產(chǎn)生與母材一樣牢固的可重復(fù)粘結(jié)。

b、牢固，連續(xù)的接縫和紐帶

與縫制相比，超聲技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)是無需縫線，并且無需在織物上形成可容納和隱藏微生物或污染物的機(jī)械孔，即可形成高強(qiáng)度，高完整性的接縫和粘合物。

c、零消耗品或污染物

與膠粘劑相比，超聲波技術(shù)消除了消耗品的額外費(fèi)用，施加的額外工作量，安裝和干燥所需的額外時(shí)間以及暴露于化學(xué)污染物的風(fēng)險(xiǎn)。超聲波接縫一經(jīng)生產(chǎn)就可以使用。

d、能源效率高

超聲波技術(shù)僅在用于切割或粘合材料時(shí)才消耗功率。此外，由于該過程會(huì)通過超聲波振動(dòng)立即產(chǎn)生所需的摩擦熱，因此不會(huì)產(chǎn)生與預(yù)熱以及將熱刀或熱粘合工具保持在所需工作溫度相關(guān)的額外能耗或浪費(fèi)。

超聲波焊接效果展示