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由于赋予产品独特的性能，同时在加工成本上也具有优势，超声波成为一种非常有吸引力的可以取代其它粘合方法的加工技术，多年以来，连续超声波粘合技术在纺织工业中主要应用于对绗缝产品的加固。
我公司开发了一种新式的连续超声波粘合技术，克服了常规超声波设备存在的上述缺点，对整个粘合加工过程能够进行控制，这项技术已经由该公司申请了专利。采用时代超声设备公司的超声波粘合技术，即使在高速生产非织造布时也可以得到较好的粘合质量，并且不会对常规超声波设备造成磨损。
本文将对超声波的工作原理进行介绍，包括超声波连续粘合技术的基本知识，同时介绍了新型的、全程可控的超声波粘合技术，并配有例子进行详细说明。
超声波的工作原理
为了更好了解超声波粘合技术对非织造布及膜加工的优势及限制，有必要对该技术的基本原理进行必要回顾。
超声波焊接机是采用声波的原理使热塑性材料，如非织造布、膜、塑料及涂层等材料的分子之间产生粘合的过程，在粘合时，机械震动是以一定的频率、振幅作用于被粘合材料。频率在20 kHz到1 GHz范围内的机械波为超声波，它超出人类正常听觉的范围，超声波系统利用频率在20 kHz、30 kHz、35 kHz和40 kHz的声波进行工作，是由超声波发生器产生的，发生器将线路电压转变为高压/高频信号，并传送给换能器，在换能器中，处于两个钛盘中间的压电晶体产生震动（以与外加电子信号相同的频率进行伸缩），这种震动将产生非常快的机械运动，如每秒进行20,000次震动，振幅值非常小，峰与峰间距为18微米（图1）。
将这种机械震动应用于超声波粘合，在大多数情况下，振幅的大小是不够的，必须进行增幅处理。将换能器与振幅耦合器相连，可以增加振幅，通常的振幅增值比例为1:2.0。通过将焊接喇叭与振幅耦合器的底部相连，能够进一步将振幅增加2.3倍，然后通过压力将处于粘合面和销钉间的材料产生粘合（图2）。
从图2中的超声波装置结构（包括换能器、振幅耦合器及焊接喇叭）可以看出，焊接喇叭的工作振幅可以达到80微米，焊接喇叭及振幅耦合器均由一种非常特殊、耐久的钛合金制成。这时所产生的振幅其实是焊接喇叭的伸缩幅度，图3说明了振幅的发生以及伸缩过程。
除了伸缩振幅外，还要对材料施加一定的压力使其产生粘合。加压外力的大小取决于被粘合材料的性质及粘合面积的大小，为了能够取得均匀一致的粘合质量，两个主要的工艺参数：振幅及加压外力必须在整个工作过程中保持一致。
连续超声波粘合的工作原理
连续超声波粘合设备包括带销钉的滚筒和超声波发生装置（换能器、振幅耦合器及焊接头）。超声波发生装置是安装在销钉滚筒的上面，在焊接模具和滚筒之间有一段非常小的缝隙，一般在10-40微米之间（头发的直径也只有约90微米）。当焊接喇叭产生不断伸缩的震动时（每秒进行20,000次），被粘合材料通过焊头和滚筒之间，在伸幅阶段，模具对被粘合材料施力产生挤压。热塑性材料在这种超声波的激励作用下，纤维内部分子之间急剧摩擦产生热量，当温度达到被粘合材料的熔点时，与销钉接触区域的纤维迅速熔融；在缩幅阶段，焊头和滚筒之间缝隙增大，允许被粘合材料快速通过，不会产生堆积。
在加工过程中，对被粘合材料施加的能量取决于焊头的振幅和加压外力的大小。如果振幅保持恒定，即80微米，则通过调整焊头和销钉滚筒间缝隙的大小就能够改变材料的粘合牢度：如果将缝隙调大，被粘合材料受压变小，可产生较轻的粘合效果；如果缝隙小，施压加大，产生非常好的粘合效果。通过改变销钉滚筒的设计，粘合性能和粘合的外观效果可以根据不同客户的要求而变化。
为了取得均匀一致的粘合质量，对加压外力和振幅这两个工艺参数进行合理控制是非常重要的。多年来，连续超声波粘合系统不能对加压外力进行良好控制，这样将导致不均匀的粘合质量、烧穿被粘合材料、生产速度慢及对设备的磨损度高的后果产生。
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