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超聲波焊接：疫情引發(fā)的口罩創(chuàng)新
超聲波焊接可牢固地結(jié)合最小的織物部位，從口罩到帶子再到一次性手術(shù)面罩等，它以極低的成本縫合工藝滿足了突如其來的極大需求。超聲波焊接工藝功不可沒，而其中的設(shè)備是必不可少，如今它因疫情而在無紡領(lǐng)域大行其道，在基本的個人防護設(shè)備領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。
需求激發(fā)出來的市場活力
隨著疫情大暴發(fā)，全球?qū)︶t(yī)用級面罩和N95呼吸器的需求從2020年初以來猛增，迄今為止都供不應(yīng)求。世界衛(wèi)生組織估計，全球每月至少需要8900萬只醫(yī)用級口罩，而這僅僅是用于保護抗疫醫(yī)護人員，一般口罩的需求則遠遠超出這個數(shù)量。面對疫情，全球每個人都需要戴口罩。世界上至少有50個國家的普通公民外出被要求必須戴口罩。疫情的迅速蔓延，突出地反映了全世界的醫(yī)療供應(yīng)鏈的短板，它導(dǎo)致個人防護設(shè)備，特別是口罩的嚴重短缺。許多類型的個人防護裝備以高價也很難獲得。這一變化促使世界各國政府、醫(yī)療制造商和產(chǎn)品購買者重新思考口罩的醫(yī)護作用、供應(yīng)鏈、其保護功能和制造工藝的創(chuàng)新等。無紡品的低成本和效用在防止疫情蔓延的全球戰(zhàn)斗中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。穿戴上個人防護裝備，如醫(yī)用面罩、防護袍和醫(yī)用磨砂布，甚至腳套，可提供有效和廉價的阻隔微生物作用。雖然內(nèi)外紡粘PP層提供了結(jié)構(gòu)性保護功能，但熔噴PP纖維的中間層是過濾病原體的關(guān)鍵。熔噴纖維帶有負電荷，可阻隔和容納極小氣溶膠顆粒。這樣，高質(zhì)量的N95呼吸器和口罩才可有效地保護患者與醫(yī)務(wù)人員。
口罩生產(chǎn)中的超聲波焊接工藝
醫(yī)用級超聲波焊接工藝說新也不新，新就新在使用頻率和范圍遠遠超出了歷史上任何時期。生產(chǎn)口罩和呼吸器，超聲波焊接設(shè)備必不可少，但超聲波焊接設(shè)備通常（并不總是）被嵌入更大的、全自動的口罩生產(chǎn)機械中。生產(chǎn)設(shè)備中通常由內(nèi)層、中層和外層的兩到三卷無紡布組成，經(jīng)連續(xù)加工，形成了我們所需的口罩。簡單說來，超聲波焊接其實就是將電能轉(zhuǎn)化為高頻機械振動，這種振動是將其傳遞到熱塑性材料中。振動產(chǎn)生摩擦，無紡經(jīng)超聲波生熱而熔化，這種操作十分有效，操作也不復(fù)雜。但是，口罩的生產(chǎn)卻需要大量切割和再切割，碾壓成窄條狀，切割邊緣同時被密封，形成多層結(jié)構(gòu)，然后切割后無縫連接口罩帶。這些工藝全世界都在大量采用。
一個典型的口罩需要兩次焊接，在頂部和底部，這類超聲波焊接技術(shù)加上精心設(shè)計的機械和自動化，使無紡粘合幾乎輕而易舉。然而，這背后需要大量的技術(shù)和技能支持，如怎么才能將高頻振動集成到切割整合中，使口罩具有醫(yī)療級的精度和可靠性。
在醫(yī)療無紡品生產(chǎn)引入超聲波之前，超聲波焊接專家與制造商密切合作開發(fā)出常見的優(yōu)化技術(shù)。通常，每個無紡布焊接應(yīng)按程序都需要專門的聲吶和一組優(yōu)化的焊接參數(shù)。這些參數(shù)，通常使用DOE創(chuàng)建，提供系列經(jīng)驗證的焊接程序設(shè)置，使生產(chǎn)設(shè)備能夠適應(yīng)普通工藝和材料的變化，同時提供高質(zhì)量的焊接。
超聲波焊接適用于生產(chǎn)口罩和呼吸器、外科服裝或其他任何系列醫(yī)療PPE，相對于其他生產(chǎn)方法的好處是，它已成為一個用于抗擊疫情和其他疾病的無紡材料加工工藝。其好處包括：
1.卓越的速度和生產(chǎn)力。這類超聲波焊接技術(shù)切割、焊接和粘結(jié)無紡布，以特有的速度贏得高效。在連續(xù)生產(chǎn)線中，它可給多層無紡品焊接。
2.創(chuàng)造可重復(fù)的焊接技術(shù)，使焊接處的強度與母體材料一樣。
3.連續(xù)焊接和粘結(jié)。與縫紉相比，這種超聲波創(chuàng)造了高強度、高完整性的焊接和粘結(jié)技術(shù)，生產(chǎn)效率是過去縫紉機粘結(jié)的數(shù)十倍。
4.最重要的是，這類超聲波焊接口罩阻隔隱藏的微生物或污染物更有效。
5.耗能低無污染。與粘合方式相比，超聲波技術(shù)省去了額外費用、額外的加工程序、安裝和干燥所需的額外時間，以及接觸化學(xué)污染物的額外風(fēng)險。
6.口罩的焊接一旦完成生產(chǎn)出來即可投入使用。
其他好處還有，能源效率高，超聲波焊接技術(shù)只在用于切割或粘合材料時消耗功率。此外，由于該過程利用振動立即產(chǎn)生所需的摩擦熱，沒有額外的能耗或廢物，因此能源效率極高。持續(xù)的技術(shù)改進使超聲波工藝不斷發(fā)展、改進和演變，它往往因市場所需而創(chuàng)新，也因標新立異推出新的應(yīng)用為其他行業(yè)開發(fā)和利用，并在新的領(lǐng)域產(chǎn)生新的特性和能力。
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