呂 玲,高 德,許文才,左光申

(1.浙江大學寧波理工學院機電與能源工程分院,浙江寧波315100;2.北京印刷學院印刷裝備工程研究中心,北京102600;3.廣州通澤機械有限公司,廣東廣州510830)

無溶劑復合技術(shù)的特點及相關(guān)設(shè)備結(jié)構(gòu)分析

呂 玲1,2,高 德1＊,許文才2,左光申3

(1.浙江大學寧波理工學院機電與能源工程分院,浙江寧波315100;2.北京印刷學院印刷裝備工程研究中心,北京102600;3.廣州通澤機械有限公司,廣東廣州510830)

在分析國內(nèi)外無溶劑復合設(shè)備現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,論述了無溶劑復合設(shè)備在結(jié)構(gòu)設(shè)計上無烘干道、結(jié)構(gòu)緊湊、耗能少等特點,并指出國內(nèi)外無溶劑復合設(shè)備在涂布系統(tǒng)、復合單元、收卷單元、張力控制以及供膠系統(tǒng)等方面的創(chuàng)新點和性能參數(shù)。通過比較國內(nèi)外先進無溶劑復合設(shè)備的優(yōu)缺點,指出國內(nèi)無溶劑復合設(shè)備的主要差距。最后提出了國內(nèi)外無溶劑復合設(shè)備正朝著高效率、多功能、數(shù)字化、自動化發(fā)展的趨勢。

無溶劑復合技術(shù);設(shè)備;烘干道;結(jié)構(gòu);涂布系統(tǒng);復合單元;收卷單元;張力控制

0 前言

近年來,塑料軟包裝已成為包裝工業(yè)中發(fā)展最為迅速的行業(yè)之一。軟包裝具有色彩絢麗、功能豐富、形式多樣及相對的成本優(yōu)勢,現(xiàn)已廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、食品、醫(yī)藥等產(chǎn)品的包裝領(lǐng)域。軟包裝的生產(chǎn)技術(shù)、硬件設(shè)備等有很大進展,特別是在復合包裝領(lǐng)域,國內(nèi)外軟包裝生產(chǎn)企業(yè)制造出了許多先進的薄膜復合設(shè)備[1-3]。隨著人們環(huán)保意識的提高和企業(yè)社會責任感的增強,廣大軟包裝生產(chǎn)生企業(yè)更加注重環(huán)境保護和衛(wèi)生安全,對綠色環(huán)保、安全、節(jié)能、高效的無溶劑復合設(shè)備賦予了很高的熱情[4],引起了世界各國的關(guān)注。

1 無溶劑復合技術(shù)的特點和優(yōu)勢

1.1 主要的復合方式

無溶劑復合技術(shù)的復合方式有干式復合法、擠出復合法、濕式復合法、無溶劑復合法等[5],這些復合方式的特點如表1所示。

1.2 無溶劑復合技術(shù)的優(yōu)勢

目前,國內(nèi)大多復合膜生產(chǎn)廠家采用溶劑型膠黏劑進行干式復合生產(chǎn)薄膜,干式復合法是比較簡單而且成熟的一種復合技術(shù),但由于采用中間層膠黏劑,因而在復合過程中有少量溶劑殘留物,它會使包裝物產(chǎn)生異味,衛(wèi)生性能差。為了實現(xiàn)零污染,可以通過改變?nèi)軇┓N類及復合方式來降低溶劑殘留量。改變復合方式,就是把干式復合法改為無溶劑復合法,徹底放棄干式復合用膠黏劑及配套的溶劑,而采用無溶劑型膠黏劑[6]。無溶劑復合法流程簡單,設(shè)備占地面積小,成本低,能耗小,將是未來復合技術(shù)發(fā)展的主要方向。

表1 各種復合方式的特點Tab. 1 Characteristics of main lamination modes

無溶劑復合法不僅是一種典型的資源節(jié)約型、環(huán)境友好型復合軟包裝材料的生產(chǎn)工藝,而且在產(chǎn)品品質(zhì)、成本等方面較干式復合法也有明顯優(yōu)勢。無溶劑復合法的優(yōu)勢主要有:

(1)節(jié)約資源

無溶劑復合法的上膠量少,溶劑型干式復合法的涂膠量大約為2.5～3.0 g/m2,而無溶劑復合法的涂膠量大約只有0.8～2.0 g/m2;無溶劑復合法沒有烘道干燥過程,節(jié)約了大量蒸汽,裝機功率低,比溶劑型干式復合法低30 kW左右。

(2)安全環(huán)保

無溶劑復合法的膠黏劑不含任何溶劑,無溶劑排放,無三廢物質(zhì)產(chǎn)生,不影響工人身體健康和周邊環(huán)境,有利于清潔化生產(chǎn);無溶劑復合設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊且無干燥箱,噪音低;無溶劑復合法不使用可燃、易爆性有機溶劑,工廠廠區(qū)及生產(chǎn)車間不需特殊的防火防爆措施。

(3)產(chǎn)品品質(zhì)好

無溶劑復合法衛(wèi)生性好,膠黏劑不含溶劑,復合薄膜不會因殘存溶劑而污染所包裝的物品;復合時基材不會因溶劑及烘道加熱而引起薄膜變形,復合薄膜平整性好。

(4)綜合成本較低

單位面積上膠量少,無溶劑復合涂布量約為干法復合的1/3～1/2;設(shè)備沒有預干燥烘道,造價低,設(shè)備占地面積小。

(5)涂膠裝置

無溶劑復合法采用光輥轉(zhuǎn)移上膠,主膠和固化劑混合更加均勻,混膠機使涂布質(zhì)量更加穩(wěn)定。

(6)生產(chǎn)速度

無溶劑復合法生產(chǎn)速度快,生產(chǎn)效率高,正常生產(chǎn)中溶劑型復合法的最高車速在150 m/min左右,而無溶劑復合法可達300 m/m in以上。

綜上所述,采用無溶劑復合法替代干式復合法,無論在環(huán)境保護、生產(chǎn)安全、確保產(chǎn)品品質(zhì)方面,都表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢,而且可以降低生產(chǎn)成本、提高經(jīng)濟效益,無論對于企業(yè)參與激烈的市場競爭,或者獲取更為豐厚的利潤,都具有巨大的意義[7-8]。與溶劑型復合相比,無溶劑復合法在國內(nèi)應用還較少,但由于其在環(huán)境保護、降低成本、提高復合速度、產(chǎn)品無溶劑殘留等方面占有的優(yōu)勢,并且無溶劑復合產(chǎn)品的各方面性能正逐漸接近或達到溶劑型復合產(chǎn)品的水平,因此,無溶劑復合技術(shù)是未來發(fā)展的主要趨勢。

2 國內(nèi)外無溶劑復合設(shè)備現(xiàn)狀

2.1 無溶劑復合設(shè)備

20世紀70年代,無溶劑復合技術(shù)開始在國外進行工業(yè)化生產(chǎn),80年代迅速發(fā)展,干式復合技術(shù)的應用則明顯減少。在工業(yè)發(fā)達國家中,只有日本長期以來大量應用干式復合法,但至90年代末期,也開始重視無溶劑復合技術(shù),并有較快的發(fā)展[9]。隨著國外無溶劑復合技術(shù)的迅速發(fā)展,許多設(shè)備制造公司順應時代的發(fā)展和軟包裝行業(yè)的需求制造出了先進的無溶劑復合設(shè)備。我國目前主要采用干式復合法,需要使用溶劑型膠黏劑。許多企業(yè)逐漸意識到無溶劑復合技術(shù)環(huán)保、安全、低成本以及高速度的優(yōu)勢,開始大量引進無溶劑復合生產(chǎn)線[10]。至今,無溶劑復合技術(shù)能夠生產(chǎn)市場上70%～80%的包裝制品。國際上已經(jīng)廣泛采用無溶劑復合技術(shù)生產(chǎn)復合膜。

然而,無溶劑復合設(shè)備、所用基材、膠黏劑與工藝參數(shù)的匹配存在一定的難度,如張力控制,因為初粘力較小,對生產(chǎn)過程各段張力的設(shè)定存在困難;又如涂布量和固化時間的控制也比較困難。此外,由于開工率不足,設(shè)備利用率低,造成產(chǎn)品生產(chǎn)成本高,制約了無溶劑復合技術(shù)的推廣[11-12]。當前,國內(nèi)外無溶劑復合設(shè)備制造企業(yè)正在積極進行無溶劑復合設(shè)備的深入研究與創(chuàng)新改進,無溶劑復合設(shè)備正向著高效率、多功能、數(shù)字自動化的方向迅速發(fā)展[13]。

2.2 無溶劑復合設(shè)備制造商

目前,國外已普遍采用無溶劑復合工藝,實現(xiàn)了生產(chǎn)、使用過程的無污染以及成品無溶劑殘留[14]。自20世紀80年代以來,歐洲一些國家如意大利、德國、西班牙、法國新增無溶劑復合生產(chǎn)線占干式復合法和無溶劑復合法新增生產(chǎn)線總數(shù)的90%以上,典型的無溶劑復合設(shè)備制造企業(yè)有意大利的諾德美克股份公司、博斯特集團、賽魯?shù)瞎?西班牙的科美西集團,德國的溫德默勒與霍爾舍公司,法國的DCM集團。隨著環(huán)保與安全衛(wèi)生意識的提高,亞洲一些國家如印度、日本、中國也開始關(guān)注無溶劑復合設(shè)備,不少企業(yè)借鑒歐洲先進經(jīng)驗,制造出具有創(chuàng)新特點的無溶劑復合設(shè)備。近年來無溶劑復合設(shè)備在亞洲也得到一定的發(fā)展[15],代表企業(yè)有印度的 KOHL I公司、EXPERT公司,日本的富士機械工業(yè)株式會社,中國的廣州通澤機械有限公司,中國臺灣嘉昶機械工業(yè)股份有限公司。

3 無溶劑復合設(shè)備的特點

3.1 無溶劑復合設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點

無溶劑涂布復合機主要包括:2個放卷裝置、1個收卷裝置、無溶劑膠黏劑涂布裝置、復合裝置和1套無溶劑供膠裝置,如圖1所示。

圖1 無溶劑復合機的結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Structural draw ing of solventless laminators

無溶劑復合用膠黏劑不含溶劑,不能通過溶劑對膠黏劑的黏度進行調(diào)節(jié),因此無溶劑復合設(shè)備與干式復合設(shè)備(如圖2所示)有一些明顯的差異,主要表現(xiàn)在涂布裝置帶有升溫、控溫系統(tǒng),這樣可以通過控制溫度來調(diào)節(jié)膠黏劑的黏度,以保證涂布的正常進行[16];此外,在收卷裝置中設(shè)有閉環(huán)張力控制器,這是因為膠黏劑初期粘合力較小,需要嚴格控制收卷張力,以防止復合薄膜生產(chǎn)過程中產(chǎn)生隧道效應等弊病[17];供膠裝置有用于雙組分膠黏劑供料的高精度混合噴頭,以及用于單組分膠黏劑固化的增濕器等[18]。無溶劑復合機的特點可簡單概括為,結(jié)構(gòu)緊湊,占用面積小,設(shè)備安裝和維修費用低,能耗低。

圖2 干式復合機的結(jié)構(gòu)圖Fig.2 Structural draw ing of dry laminato rs

3.2 涂布系統(tǒng)

國內(nèi)無溶劑復合設(shè)備多采用五輥涂布系統(tǒng),包括計量輥、轉(zhuǎn)移鋼輥、轉(zhuǎn)移膠輥、涂布鋼輥和涂布壓輥,如圖3所示。五輥結(jié)構(gòu)的涂布裝置在計量輥和轉(zhuǎn)移鋼輥之間有一套橡膠浮動輥裝置。在一定的速度和溫度下,由于輥間摩擦產(chǎn)生的熱量會改變膠黏劑的黏度和涂布量,這套橡膠浮動輥裝置可用于消除這種現(xiàn)象,有利于涂布量的精確控制。但是五輥結(jié)構(gòu)使涂布裝置變得更加復雜,加大了設(shè)計和制造難度[19]。其中計量輥為固定不轉(zhuǎn)動的,其作用是對轉(zhuǎn)移膠輥起刮膠作用,必要時用手轉(zhuǎn)動此輥以便清洗而無需停機。涂料儲存在計量輥和轉(zhuǎn)移鋼輥之間的精微調(diào)節(jié)的間隙中。

圖3 無溶劑復合機的五輥涂布系統(tǒng)Fig.3 Five-rollers coating system fo r solventless laminato rs

3.3 涂布量的控制

無溶劑復合涂布系統(tǒng)采用多輥結(jié)構(gòu),利用間隙、速度和壓力來控制涂膠量,對零部件加工安裝精度、控制要求較高。轉(zhuǎn)移膠輥、轉(zhuǎn)移鋼輥和涂布鋼輥分別由單獨伺服電機驅(qū)動,三者之間擁有一個合理的轉(zhuǎn)速比,可調(diào)節(jié)控制上膠量。工作時膠黏劑在轉(zhuǎn)移鋼輥、轉(zhuǎn)移膠輥、涂布鋼輥之間均勻渡料。根據(jù)制品要求,只需調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)移鋼輥、轉(zhuǎn)移膠輥相對涂布鋼輥的速度即可得到所需涂布量。

3.4 恒溫復合裝置

恒溫復合裝置包括1個鋼制熱輥、1個高密度橡膠輥和1個與其他輥壓合的背壓輥,這樣可以使復合膜透明且無氣泡。這種恒溫復合裝置與干復機的熱復合完全不同,可以使復合膜保持一定的余溫,收卷后卷內(nèi)外保持相近的固化溫度,進而加快固化速度。這種裝置采用三輥復合,涂膠膜和復合膜以一定的包角進入復合輥和壓輥復合,恒溫輥的溫度可根據(jù)膠黏劑固化溫度任意設(shè)定,使膜面兩側(cè)加熱到固化溫度,使固化速度相對一致,保證復合膜的品質(zhì)。

3.5 張力匹配

所謂的張力匹配是指對兩層不同材料施加不同的張力,使之達到去除張力后兩層材料回縮程度基本一致的要求。無溶劑復合對張力匹配的依賴性很強,處理不好會發(fā)生隧道現(xiàn)象,造成整卷產(chǎn)品的報廢。無溶劑膠黏劑一般初始固化慢,因此復合膜的初粘力都較低。復合后產(chǎn)生的隧道效應會影響制品成本和品質(zhì)。因此收卷張力控制非常重要。一般張力設(shè)定為涂布卷材產(chǎn)生變形值的25%,實際控制在±10%以內(nèi)。

易拉伸的材料如聚乙烯張力較小,而不容易拉伸的聚酰胺等材料則需要很高的張力。同樣條件下,厚度越厚則張力越大。而對于預復合好的材料,則張力需要增加約20%～50%。在無溶劑復合張力匹配中需要注意的是,原來經(jīng)過烘道的主放卷材料由于在無溶劑復合中沒有加熱烘道,所以張力要相應地降低一些或增加副放卷張力。而副放卷如果進行了電暈處理,電火花產(chǎn)生的熱量可能使薄膜有所延伸,放卷張力可以降低或涂布張力可以相應地增加[20]。

3.6 配膠輸送系統(tǒng)

配膠輸送系統(tǒng)由適用范圍很廣的雙組分精密計量混膠機和儲料桶組成,混膠均勻、計量準確、輸膠平穩(wěn)。配膠機構(gòu)為雙儲料桶,兩桶設(shè)有恒溫保溫、加溫裝置,可按膠液的涂布工況要求設(shè)定溫度,膠桶出膠口設(shè)有精密的輸膠泵,輸膠速度可任意調(diào)整,輸膠時可按膠液的配比要求恒定精準地向涂布裝置輸液。膠液混合器可將膠泵輸送過來的膠液進行充分混合,輸膠頭將混合的膠液打到計量輥和上膠輥上進行涂膠。

無溶劑涂布復合機可用于塑-塑、鋁-塑、紙-塑的復合,其制品廣泛用于干燥的食品、茶葉、肉制品、醫(yī)藥的包裝。隨著第三代耐蒸煮型無溶劑膠黏劑的完善,它還可以生產(chǎn)耐蒸煮的包裝制品,不必擔心因殘留溶劑而引起的臭味。不僅如此,各類100%固含量涂料的涂布,如硅膠樹脂涂布、紫外線輻射醫(yī)療涂布等均可采用無溶劑涂布復合機,它的應用前景將非常廣闊[21]。

4 無溶劑復合設(shè)備的創(chuàng)新點

4.1 特殊的涂布系統(tǒng)

五輥涂布系統(tǒng)的適宜黏度為0.5～10 Pa·s,無溶劑膠液涂布量為0.5～5 g/m2,五輥全為光面輥,輥面寬度從650～1300 mm可供選擇,涂布量的變動只需要調(diào)整輥的間隙和輥間的轉(zhuǎn)速比,就可達到理想的涂布效果。五輥式涂布頭能克服網(wǎng)紋輥的不足,使用便捷、適用范圍廣、涂布質(zhì)量穩(wěn)定、經(jīng)濟節(jié)能,特別是超低的涂布量是網(wǎng)紋輥涂布無法實現(xiàn)的[22]。

有些無溶劑復合設(shè)備制造企業(yè)還自行設(shè)計了各自獨特的涂布系統(tǒng),如科美西公司的Nexus EVO系列采用四輥涂布系統(tǒng),單獨電機驅(qū)動改善了清洗工作,減小了更換時間,同時系統(tǒng)允許改變涂布、混膠和進料輥之間的相對速度,從而可以提供適合不同膠黏劑的最佳涂布量。計量輥采用了新型橡膠套筒技術(shù),縮短了更換時間,使機器具有更好的功效,最大限度減小了工人的勞動強度。

另外,日本富士機械工業(yè)公司的FVSC-L5系列采用了4根擠壓輥涂布方式;溫德默勒與霍爾舍公司的Varicoater Lf系列采用了4個網(wǎng)紋輥的涂布系統(tǒng)。

4.2 浮動式轉(zhuǎn)移膠輥

轉(zhuǎn)移膠輥是特別調(diào)制的具有一定硬度的橡膠輥。專有的撓性連接裝置可以使轉(zhuǎn)移膠輥處于設(shè)計的浮動運行位置。它不僅可以消除霧化現(xiàn)象,同時降低因摩擦產(chǎn)生的熱量,精密控制溫度。停機時,有一單獨氣缸將它與其他輥分開、便于清洗。在改變涂布寬度時,僅需要很短時間就可以更換。浮動輥的另一種先進形式,采用套筒設(shè)計,供配置要求[23]。具有代表性的如諾德美克公司的Nexus One和Nexus Pow er系列無溶劑復合機,采用獨特設(shè)計的新型計量輥,通過觸摸屏及創(chuàng)新的浮動系統(tǒng)使操作人員可以設(shè)定和改變上膠量,同時與套筒技術(shù)相結(jié)合,使移動變得容易。

為確保無溶劑膠黏劑在傳遞過程中黏度一致,轉(zhuǎn)移鋼輥、涂布鋼輥均采用特制鍍鉻/鋼輥,內(nèi)部為雙層多螺旋管加熱。通過精密自動控制溫度裝置,使加熱介質(zhì)(水或油)的溫度控制在±0.5℃內(nèi)。無溶劑涂布溫度一般在40～80℃之間[24-25]。

4.3 張力自動控制

張力隨著卷筒半徑的變化而變化。如果轉(zhuǎn)矩保持恒定,則張力隨著卷徑減小而增大。如果卷材在恒轉(zhuǎn)矩下放卷,可借助卷材直徑減小來調(diào)節(jié)張力進而避免拉斷卷材。其卷取曲線見圖4。收卷張力隨卷材直徑的增大而減小,張力的減小要控制得比曲線3要慢。這可以通過調(diào)節(jié)制動器、離合器或電機電流控制來實現(xiàn)的。

圖4 卷材張力與卷筒直徑關(guān)系Fig.4 Relationship between tension and web diameter

采用超聲波傳感器,依據(jù)收卷卷徑變化、溫度、基材厚度等參數(shù),通過微電腦預先設(shè)定張力進行半閉自動控制,原理見圖5。

圖5 張力控制原理Fig.5 Principle of tension control

新的張力控制方法確保張力自動控制,克服了初粘力低而產(chǎn)生的遂道效應。這種控制系統(tǒng)通過觸摸式按鍵或 PLC即可輸入系統(tǒng)參數(shù),如:存儲預定產(chǎn)品的設(shè)置參數(shù)及材料型號等、張力設(shè)定模擬輸出、模擬輸出張力微調(diào)/驅(qū)動速度指令、故障自動閉鎖等程序控制[26-27]。

科美西公司的Nexus Power和Nexus EVO系列無溶劑復合設(shè)備在收放卷裝置上安裝氣動補償器,實現(xiàn)連續(xù)運轉(zhuǎn),可始終維持精確的張力控制,擺輥位置通過感應模擬傳感器讀出,而無須機械協(xié)助,避免了后續(xù)調(diào)整的可能性;溫德默勒與霍爾舍公司的Varicoater Lf系列無溶劑復合設(shè)備在牽引裝置和薄膜卷取機上采用高精密的料帶張力調(diào)節(jié)裝置,可以生產(chǎn)所有材質(zhì)的柔性復合膜。

4.4 結(jié)構(gòu)合理的供膠系統(tǒng)

新型供膠系統(tǒng)由2臺精密計量泵和1個224切割混合噴頭組成,保證雙組分膠黏劑的均勻混合。獨特的混合噴頭易于折卸安裝,不會因為固化堵塞影響生產(chǎn)。該系統(tǒng)亦可作為單組分膠黏劑(備自動加濕裝置)和第三代耐蒸煮型膠黏劑的供膠系統(tǒng)。系統(tǒng)配有停機、計量清洗裝置,與主機相聯(lián),控制加膠速度,使供膠量與涂布消耗量保持平衡。

4.5 水平式復合裝置

廣州通澤機械有限公司設(shè)計的SSL復合裝置采用水平排列方式,其明顯的優(yōu)點是不受氣源波動影響,產(chǎn)品品質(zhì)更穩(wěn)定、調(diào)節(jié)更靈敏,特別適合初粘力低的無溶劑復合[28],如圖6所示。

4.6 直線導軌式收卷機構(gòu)

廣州通澤機械有限公司設(shè)計的SSL收卷機構(gòu)為直線導軌式結(jié)構(gòu),與擺臂式收卷機構(gòu)相比,收卷壓力始終恒定,壓力方向不變,如圖7所示。

4.7 可擴展無溶劑復合機

意大利著名的柔印機和復合機制造廠商歐芬公司推出全球首創(chuàng)的可擴展無溶劑復合機,該機采用專利的三輥復合機構(gòu)、無軸傳動、無刷馬達(方便設(shè)定寬度)和套筒技術(shù)(方便計量輥的更換),涂布量精確,復合均勻快速(可達350 m/min),而且可根據(jù)產(chǎn)品需要擴展成1臺多功能(COMB I)或3層復合機,可用來復合卡紙、鋁箔和聚酰亞胺,生產(chǎn)牛奶包[29]。

圖6 復合裝置的排列方式Fig.6 A rrangement of lamination units

圖7 SSL收卷機構(gòu)與擺臂式收卷機構(gòu)Fig.7 SSL-w inding unit and sw ing arm winding unit

4.8 高速度復合機

意大利諾德美克股份公司是一家專業(yè)生產(chǎn)復合設(shè)備的公司,公司不斷把最新技術(shù)應用到自己的產(chǎn)品上,使其達到目前市場上同類產(chǎn)品最快的運行速度、最高的可靠性和最長的使用壽命。其無軸式收放卷型設(shè)備的機械速度為350 m/min,全自動收放卷機的速度為350 m/min和 600 m/min。

諾德美克公司提供給美國一家公司目前世界上速度最快的無溶劑復合機,速度達到600 m/min,還配備了遠程診斷系統(tǒng),用戶只需將電話線接到設(shè)備上,在意大利的技術(shù)人員就可以了解設(shè)備的狀態(tài)并幫助用戶排除故障[30]。

4.9 無軸自動收放卷

獨立的卷材支撐臂能夠在2根軸上裝載各種寬度的卷材,帶有氣脹卷材支撐和自動雙向換卷系統(tǒng)。無軸自動收放卷技術(shù)已廣泛應用于無溶劑復合設(shè)備,如諾德美克公司的Super Simp lex SL和Labo Combi400系列、科美西公司的Nexus EVO系列等。另外,諾德美克公司的Simp lex SL系列在無軸自動收放卷的基礎(chǔ)上還配置了磁性制動功能。

4.10 模塊化設(shè)計

有些無溶劑復合設(shè)備配有獨立可互換的涂布單元小推車,通過切換涂布小車,調(diào)用相應控制程序,可以完成溶劑型復合(干式、濕式)、無溶劑復合與聚偏氯乙烯涂布等不同工藝。通過模塊設(shè)計,進行組裝配置,輕松實現(xiàn)從雙層復合轉(zhuǎn)換三層復合或多層復合[31]。如諾德美克公司的Presentazione Trip lex系列、博斯特公司的CL660 Unica系列以及科美西公司的Nexus Dual系列等。

無溶劑復合設(shè)備可以給予操作人員最大的安全保障,配備連接排氣吸風管的懸浮式防護罩及氣動控制的滑動式防護閂,用于排放生產(chǎn)時產(chǎn)生的微量有害氣體?？刂泼姘宀捎煤唵我锥陌婷嬖O(shè)計和大尺寸觸摸屏,可以輕松實現(xiàn)人機交流;采用最新高級模塊電子技術(shù)可以創(chuàng)造一個直觀理想的工作環(huán)境。如諾德美克公司的Super Simp lex SL系列無溶劑復合機,它的機械/電子/功能運轉(zhuǎn)皆達到 CE及 CSA/UL標準,安全可靠。

5 無溶劑復合設(shè)備的性能參數(shù)

無溶劑復合的關(guān)鍵工藝過程主要包括涂布復合、張力控制、收放卷控制等,國外設(shè)備在機械速度、幅寬、卷徑方面正在不斷提高和創(chuàng)新[32-33]。一些無溶劑復合設(shè)備的性能參數(shù)如表2所示。

表2 無溶劑復合設(shè)備的性能參數(shù)Tab.2 Parameters of solventless laminators

6 國內(nèi)無溶劑復合設(shè)備的主要問題

我國無溶劑復合技術(shù)的應用極為有限,全國無溶劑復合薄膜生產(chǎn)線僅60條左右,遠低于與其應用領(lǐng)域基本相同的干法復合薄膜生產(chǎn)線,與其他生產(chǎn)軟包裝復合所用的工業(yè)化生產(chǎn)方法相比,如共擠出復合、擠出復合等,無溶劑復合技術(shù)的應用亦少得多,特別值得注意的是這些為數(shù)不多的無溶劑復合設(shè)備雖然基本上均從國外進口,具有較高的技術(shù)水平,但常年正常運轉(zhuǎn)的比例不高,大多處于半停頓狀態(tài)[34]。目前,中國軟包裝市場主要以食品包裝為主,約占整個市場需求的60%左右;其次是醫(yī)藥和化工行業(yè),占30%左右[35]。而在食品、醫(yī)藥用復合軟包裝中,值得關(guān)注的首先是無溶劑復合技術(shù)。20世紀90年代我國天津頂正印刷包裝公司從意大利Schiavi公司引進國內(nèi)第一臺無溶劑復合機,此后國內(nèi)一些包裝印刷廠先后從意大利、法國、德國等國家引進無溶劑復合機。這期間國內(nèi)復合機制造企業(yè)借鑒國外的先進經(jīng)驗,結(jié)合企業(yè)的實際情況,已經(jīng)摸索出一套適合中國國情、適合企業(yè)技術(shù)特點的無溶劑復合工藝和設(shè)備[36-39]。國內(nèi)設(shè)備雖然也有所發(fā)展,但與國外先進設(shè)備相比仍然有一定的差距,如表3所示。

表3 國內(nèi)外無溶劑復合設(shè)備現(xiàn)狀對比Tab.3 Comparison of solventless laminato rs at home and abroad

從表3可以看出,與歐洲先進的無溶劑的復合技術(shù)相比,我國無溶劑復合技術(shù)的發(fā)展還比較緩慢。值得欣慰的是我國通過借鑒國外先進技術(shù)經(jīng)驗,致力于無溶劑復合技術(shù)及設(shè)備的開發(fā)研制,近年無溶劑膠黏劑的開發(fā)應用取得了突破性進展,正在逐漸走向成熟,國產(chǎn)化進程加快[40-41]。廣州通澤機械有限公司己經(jīng)制造出了國產(chǎn)的無溶劑復合設(shè)備,不僅具有相對國外產(chǎn)品低廉的價格,在性能方面也完全達到甚至超過國外同類產(chǎn)品的使用性能。

7 無溶劑復合設(shè)備的發(fā)展趨勢

科技發(fā)展突飛猛進,無溶劑復合技術(shù)緊隨時代步伐,為順應時代的發(fā)展需求,無溶劑復合設(shè)備正在朝著高效率、多功能、模塊化的方向發(fā)展[42]。

7.1 高效率

國外無溶劑復合設(shè)備現(xiàn)已達到相當可觀的生產(chǎn)速度,在高速下可自動換卷,減少停機換卷帶來的麻煩,在一定程度上提高了生產(chǎn)效率。與國外相比,國內(nèi)無溶劑復合設(shè)備涂布復合速度有一定的差距。

7.2 多功能組合

組合機型配有獨立可互換的涂布單元小推車,能在一臺機器上實現(xiàn)運用多種不同的復合涂布工藝,操作方便。具有相當大的靈活性,可進行干法或濕法復合膜生產(chǎn),可進行水溶性、溶劑型或無溶劑膠黏劑以及其他涂料的涂布復合,可進行組裝配置,可一次復合多層膜[43-44]。

7.3 模塊化設(shè)計

高級模塊電子技術(shù)可以為復合生產(chǎn)創(chuàng)造一個直觀理想的工作環(huán)境。輕松實現(xiàn)從雙層復合轉(zhuǎn)換三層或多層復合,還可以為復合機的研究開發(fā)一個更寬范圍的組合[45]。

除此之外,數(shù)字化處理[46]、在線監(jiān)測與控制、故障診斷與維護技術(shù)[47-48]等高新技術(shù)在無溶劑復合設(shè)備上也得到了很好的應用,使得無溶劑復合設(shè)備緊跟時代步伐,更容易使軟包裝行業(yè)接受和認可。

無溶劑復合技術(shù),順應了時代的要求,是一項真正環(huán)保、衛(wèi)生、可廣泛應用于軟包裝行業(yè)的新技術(shù),它的推廣應用大大提高了軟包裝特別是食品、醫(yī)藥包裝的衛(wèi)生和安全性能。如今無溶劑復合技術(shù)作為一種新型塑料包裝復合技術(shù),已在國內(nèi)外得到廣泛關(guān)注和穩(wěn)定發(fā)展。無溶劑復合工藝將是未來復合工藝發(fā)展的方向,也是未來塑料包裝的大勢所趨。

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Characteristics of Solventless Lamination Technology and Structure of Equipmen t Associated with It

LüLing1,2,GAO De1＊,XU Wencai2,ZUO Guangshen3
(1.School of Mechanical and Energy Engineering,Ningbo University of Technology,Zhejiang University,Ningbo 315100,China;2.Printing Equipment Engineering Research Center,Beijing Institute of Graphic Communication,Beijing 102600,China;3.Sinomech Corporation,Guangzhou 510830,China)

Solventless lamination technology both at home and abroad was reviewed.Solventless laminators have the advantages of no drying cylinders and energy saving.The design features in the coating system s,laminating units,winding units,tension control and dispensing system s were presented.It was pointed out that the development trends of solventless lam inato rs would be high efficiency,multi-functional,digital and automatic.

solventless lamination technology;equipment;drying cylinder;structure;coating system;laminating unit;winding unit;tension control

TQ320.66

A

1001-9278(2010)10-0009-08

2010-03-24

＊聯(lián)系人,gaode63@163.com