關于涂膠均勻性在無溶劑復合生產中的經濟意義
發布時間：2024-02-18 點擊：196
涂膠均勻的經濟意義
關于涂膠均勻性在無溶劑復合生產中的經濟意義，筆者通過以下數據分析進行成本對比。
假設1.50g/m2的涂膠量是軟包裝復合外觀及剝離強度的最低要求。
無溶劑復合設備a的涂膠均勻性為±10%，則其所需的平均涂膠量為1.67g/m2，即局部最低點的涂膠量為1.50g/m2，局部最高點的涂膠量為1.84g/m2（在平均涂布量的基礎上放大10%～15%）。
無溶劑復合設備b的涂膠均勻性為±5%，則其所需的平均涂膠量為1.58g/m2，即局部最低點的涂膠量為1.50g/m2，局部最高點的涂膠量為1.66g/m2。也就是說，相同的軟包裝復合產品，采用設備a要比設備b每平方多出1.67－1.58＝0.09g/m2的涂膠量，即要多耗用5.7%的無溶劑膠黏劑。
以一臺無溶劑復合設備平均4.0噸/月的用膠量進行計算，設備a一年則要多用4.0×12×5.7%＝2.736噸的膠黏劑，以無溶劑膠黏劑單價23元/千克計算，則直接成本損失為2.736×1000×23＝62928元，5年的直接經濟損失將近32萬元。
市面上還有一些無溶劑復合設備的涂膠均勻性只能達到±15%，這樣的設備雖然采購成本相對較低，但往往意味著更多的無溶劑膠黏劑使用量，所以說低價不等于經濟。
質量損失
我國大部分軟包裝設計往往采用較多的大色塊，以色墨疊印白墨為主，同時有些部位還有鏤空設計，這樣的圖案設計反而會增加無溶劑復合的難度。
在無溶劑復合生產中，假設該樣品紅墨與白墨疊印部位所需的最低涂膠量為1.5g/m2，在透明部分只需1.0g/m2的涂膠量就可滿足外觀及強度要求。當涂膠量過多時，透明部分就會出現膠紋現象（透明度降低），甚至出現氣泡。所以，如果分別采用上文提到的無溶劑復合設備a（局部最高點的涂膠量為1.84g/m2）和無溶劑復合設備b（局部最高點的涂膠量為1.66g/m2）生產該樣品，從透明度進行對比，設備a生產的復合膜會明顯低于設備b生產的復合膜。而所用膠黏劑的黏度越低，復合膜產生的膠紋現象就越明顯。可見，涂膠均勻性差的設備，對軟包裝復合質量的影響更加明顯。關鍵是其無法有效兼顧復合膜疊色處及透明處的質量要求。面對這種情況，有些行業人士會采取提高平均涂膠量的方法，這不僅不能提高復合質量，反而會使涂膠成本大幅增加。此外，增加無溶劑復合涂膠量，對于pe結構復合膜來說還存在摩擦系數增加、抗封故障等技術風險。
涂膠均勻性的技術保障措施
1.采用五輥涂布系統
圖1 五輥涂布系統
五輥涂布系統是我國無溶劑復合設備的通用結構，如圖1所示。主要有計量鋼輥r1（固定計量鋼輥）、轉移鋼輥r2（轉動計量鋼輥）、轉移膠輥r3、涂布鋼輥r4、涂布膠輥r5。其中，r1在無溶劑復合生產過程中始終是固定不動狀態，其與r2以及兩輥側邊的可調膠堵機構組成了一個存膠裝置，用于儲存無溶劑膠黏劑。在停機擦洗滾筒或清除異物時，可手動轉動膠料輥。其中，r5和r3為橡膠輥，用于減少生產時r3與r2和r4之間的摩擦，降低摩擦熱，從而有效避免膠黏劑的“蒸騰起霧”現象。
通過不斷調節各輥之間的速差，可保證低涂膠量的精度。為了使膠黏劑在涂布輥上形成均勻的膠膜，必須給計量輥和轉移輥設定不同的線速度，而且與涂布輥的線速度也是不同的，要低于涂布輥的線速度（即主機線速度），如r3與r4之間合理的線速度比應為0.25。而無溶劑膠黏劑涂布量的改變，取決于轉移輥與涂布輥之間的線速度比。
對于使用減速電機齒輪皮帶連接方式的無溶劑復合設備來說，r2與r3的線速度比是定值，也就是說r3的表面速率隨涂膠量的變化而變化，而涂膠量不同時，r3與r4的線速度比也不同，但如果采用獨立伺服控制、無溶劑復合設備則不存在這個問題。可見，r3與r4合理的線速度比是保證五輥涂布系統涂膠均勻性的重要因素。
2.精準靜態計量間隙
隨著我國設備加工水平的不斷提高，設備零部件的加工精度也得以大幅提升，五輥涂布系統中r1、r2、r4的表面光潔度可達到±0.0002mm，同心度可達到±0.005mm。由于r1是固定不轉的，在不考慮裝配誤差的情況下，理論上來講，靜態計量間隙的偏差直接取決于r2的同心度偏差。而裝配誤差的影響因素較多，總體取決于設備制造企業的機械加工水平及裝配水平，如墻板的數控加工精度、軸承精度、裝配水平度、裝配精度等。
3.排除影響動態計量間隙的因素
(1)r2的受壓及r3的振動
無溶劑復合設備運行過程中，r3是傳遞壓力的，因此r2受到來自r3的壓力時會發生形變，因此施加在r3上的壓力不宜過大。r2足夠的剛性可以減少外加壓力引起的變形量，減少與其他輥之間的間隙變化。
在無溶劑復合設備加工時，由于r2、r3、r4都存在一定的同心度偏差，在無溶劑復合設備運轉時r3不可避免地會發生振動（這還與r3上壓力時大時小有關），從而直接影響r3的傳膠均勻性。各輥良好的同心度及動平衡，可以減少振動引起的涂膠不均問題，提高各輥的耐用性。
(2)計量輥溫度穩定性
計量輥直徑為175mm，溫度每相差1℃，就會產生2.1μm的計量間隙偏差。而且溫差越大，計量間隙偏差就越大，輕則計量不準，嚴重時會導致輥面損傷。可見計量輥所用模溫機的加熱穩定性尤其關鍵，顯示溫度必須與設定溫度一致，而且其在工作時間段內的溫度波動應<±1℃。
在無溶劑復合設備運行一段時間后，如果計量輥內部循環水管路發生半堵塞，就會出現計量輥左右溫度不一致的問題，表現為升溫預熱時間延長。最嚴重的情況是，在間隙調整時計量輥左右兩側溫度是一致的（且與設定溫度一致），在開機過程中左右兩側溫度出現偏差，從而導致計量間隙兩側不一致，兩側涂膠量均勻性也隨之變化，最直接的后果就是收卷不齊。
(3)擋膠塊的加壓
擋膠塊的壓力相當于將已調整好的計量間隙撐開的力，不適當的壓力顯然會改變已調整好的計量間隙。目前，加在擋膠塊上的壓力主要為加壓橫杠的自重，考慮到還有一定的機械鎖緊力，則該力值不可過大。
(4)擋膠塊邊緣滲膠問題
擋膠塊邊緣的滲膠隨著時間延長，其黏度會快速增加，r3轉動的阻力也會隨之增加，計量間隙變大，從而造成涂膠量產生變化，偏離預設值。
此外，目前無溶劑復合設備涂膠部位通常設計為封閉式運行，這使得擋膠塊邊緣的滲膠清理起來比較麻煩，如果在開機運行中進行擦除清理，存在很大的安全隱患；如果停機清理，則會導致廢品率上升，效率下降。
因此，要從根本上了解造成滲膠的主要因素，才能真正解決滲膠問題，對此，筆者總結了以下3個因素。
①r1與r2的加工精度差。表現為直徑偏差和同心度偏差，直徑偏差較大時，與擋膠塊弧面接觸間隙增加；同心度偏差較大時，轉動一周時各部位與擋膠塊弧面的接觸間隙不穩定。兩者的間隙變化就為小分子無溶劑膠黏劑發生滲膠創造了條件。②擋膠塊的加工精度差。直接影響擋膠塊弧面與鋼輥表面的接觸間隙是否緊密。③計量間隙調節準確性及實際間隙變化。擋膠塊按標準計量間隙進行尺寸加工，因此計量間隙的變化也會直接影響擋膠塊弧面與鋼輥表面的接觸是否緊密。
(5)計量間隙鎖緊機構的可靠性
計量間隙調整好后，計量鋼輥的鎖緊方式有兩種，一是機械鎖緊，二是氣壓力鎖緊。如果計量鋼輥的鎖緊機構不可靠，則在外力（如擋膠塊加壓、邊緣滲膠擠壓）作用下都易引起計量間隙的變化。
(6)長期使用穩定性
r1、r2、r4要有足夠的剛性，避免長時間反復受壓出現形變。r2與r4的表面采用鍍陶瓷工藝，表面耐磨性會成倍增加，理論壽命是表面鍍鉻的10倍。有些鍍鉻轉移鋼輥在使用2～3年后，表面就出現了掉鉻問題，如此便難以保證原有的計量間隙精度。
(7)擋膠塊附近的涂膠穩定性
無溶劑a/b膠（混合后的溫度為35～45℃）在擋膠塊附近會出現黏度上升的現象，直觀表現為發白、產生氣泡，此時轉移涂布到薄膜上的膠量會明顯降低（因為氣泡占有一定體積）。同時，膠液與空氣中的水蒸氣接觸后發生化學反應，消耗了一部分-nco基團，嚴重時表現為復合膜邊緣不固化、剝離強度低等問題。
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關于涂膠均勻性在無溶劑復合生產中的經濟意義，筆者通過以下數據分析進行成本對比。
假設1.50g/m2的涂膠量是軟包裝復合外觀及剝離強度的最低要求。
無溶劑復合設備a的涂膠均勻性為±10%，則其所需的平均涂膠量為1.67g/m2，即局部最低點的涂膠量為1.50g/m2，局部最高點的涂膠量為1.84g/m2（在平均涂布量的基礎上放大10%～15%）。
無溶劑復合設備b的涂膠均勻性為±5%，則其所需的平均涂膠量為1.58g/m2，即局部最低點的涂膠量為1.50g/m2，局部最高點的涂膠量為1.66g/m2。也就是說，相同的軟包裝復合產品，采用設備a要比設備b每平方多出1.67－1.58＝0.09g/m2的涂膠量，即要多耗用5.7%的無溶劑膠黏劑。
以一臺無溶劑復合設備平均4.0噸/月的用膠量進行計算，設備a一年則要多用4.0×12×5.7%＝2.736噸的膠黏劑，以無溶劑膠黏劑單價23元/千克計算，則直接成本損失為2.736×1000×23＝62928元，5年的直接經濟損失將近32萬元。
市面上還有一些無溶劑復合設備的涂膠均勻性只能達到±15%，這樣的設備雖然采購成本相對較低，但往往意味著更多的無溶劑膠黏劑使用量，所以說低價不等于經濟。
質量損失
我國大部分軟包裝設計往往采用較多的大色塊，以色墨疊印白墨為主，同時有些部位還有鏤空設計，這樣的圖案設計反而會增加無溶劑復合的難度。
在無溶劑復合生產中，假設該樣品紅墨與白墨疊印部位所需的最低涂膠量為1.5g/m2，在透明部分只需1.0g/m2的涂膠量就可滿足外觀及強度要求。當涂膠量過多時，透明部分就會出現膠紋現象（透明度降低），甚至出現氣泡。所以，如果分別采用上文提到的無溶劑復合設備a（局部最高點的涂膠量為1.84g/m2）和無溶劑復合設備b（局部最高點的涂膠量為1.66g/m2）生產該樣品，從透明度進行對比，設備a生產的復合膜會明顯低于設備b生產的復合膜。而所用膠黏劑的黏度越低，復合膜產生的膠紋現象就越明顯。可見，涂膠均勻性差的設備，對軟包裝復合質量的影響更加明顯。關鍵是其無法有效兼顧復合膜疊色處及透明處的質量要求。面對這種情況，有些行業人士會采取提高平均涂膠量的方法，這不僅不能提高復合質量，反而會使涂膠成本大幅增加。此外，增加無溶劑復合涂膠量，對于pe結構復合膜來說還存在摩擦系數增加、抗封故障等技術風險。
涂膠均勻性的技術保障措施
1.采用五輥涂布系統
圖1 五輥涂布系統
五輥涂布系統是我國無溶劑復合設備的通用結構，如圖1所示。主要有計量鋼輥r1（固定計量鋼輥）、轉移鋼輥r2（轉動計量鋼輥）、轉移膠輥r3、涂布鋼輥r4、涂布膠輥r5。其中，r1在無溶劑復合生產過程中始終是固定不動狀態，其與r2以及兩輥側邊的可調膠堵機構組成了一個存膠裝置，用于儲存無溶劑膠黏劑。在停機擦洗滾筒或清除異物時，可手動轉動膠料輥。其中，r5和r3為橡膠輥，用于減少生產時r3與r2和r4之間的摩擦，降低摩擦熱，從而有效避免膠黏劑的“蒸騰起霧”現象。
通過不斷調節各輥之間的速差，可保證低涂膠量的精度。為了使膠黏劑在涂布輥上形成均勻的膠膜，必須給計量輥和轉移輥設定不同的線速度，而且與涂布輥的線速度也是不同的，要低于涂布輥的線速度（即主機線速度），如r3與r4之間合理的線速度比應為0.25。而無溶劑膠黏劑涂布量的改變，取決于轉移輥與涂布輥之間的線速度比。
對于使用減速電機齒輪皮帶連接方式的無溶劑復合設備來說，r2與r3的線速度比是定值，也就是說r3的表面速率隨涂膠量的變化而變化，而涂膠量不同時，r3與r4的線速度比也不同，但如果采用獨立伺服控制、無溶劑復合設備則不存在這個問題。可見，r3與r4合理的線速度比是保證五輥涂布系統涂膠均勻性的重要因素。
2.精準靜態計量間隙
隨著我國設備加工水平的不斷提高，設備零部件的加工精度也得以大幅提升，五輥涂布系統中r1、r2、r4的表面光潔度可達到±0.0002mm，同心度可達到±0.005mm。由于r1是固定不轉的，在不考慮裝配誤差的情況下，理論上來講，靜態計量間隙的偏差直接取決于r2的同心度偏差。而裝配誤差的影響因素較多，總體取決于設備制造企業的機械加工水平及裝配水平，如墻板的數控加工精度、軸承精度、裝配水平度、裝配精度等。
3.排除影響動態計量間隙的因素
(1)r2的受壓及r3的振動
無溶劑復合設備運行過程中，r3是傳遞壓力的，因此r2受到來自r3的壓力時會發生形變，因此施加在r3上的壓力不宜過大。r2足夠的剛性可以減少外加壓力引起的變形量，減少與其他輥之間的間隙變化。
在無溶劑復合設備加工時，由于r2、r3、r4都存在一定的同心度偏差，在無溶劑復合設備運轉時r3不可避免地會發生振動（這還與r3上壓力時大時小有關），從而直接影響r3的傳膠均勻性。各輥良好的同心度及動平衡，可以減少振動引起的涂膠不均問題，提高各輥的耐用性。
(2)計量輥溫度穩定性
計量輥直徑為175mm，溫度每相差1℃，就會產生2.1μm的計量間隙偏差。而且溫差越大，計量間隙偏差就越大，輕則計量不準，嚴重時會導致輥面損傷。可見計量輥所用模溫機的加熱穩定性尤其關鍵，顯示溫度必須與設定溫度一致，而且其在工作時間段內的溫度波動應<±1℃。
在無溶劑復合設備運行一段時間后，如果計量輥內部循環水管路發生半堵塞，就會出現計量輥左右溫度不一致的問題，表現為升溫預熱時間延長。最嚴重的情況是，在間隙調整時計量輥左右兩側溫度是一致的（且與設定溫度一致），在開機過程中左右兩側溫度出現偏差，從而導致計量間隙兩側不一致，兩側涂膠量均勻性也隨之變化，最直接的后果就是收卷不齊。
(3)擋膠塊的加壓
擋膠塊的壓力相當于將已調整好的計量間隙撐開的力，不適當的壓力顯然會改變已調整好的計量間隙。目前，加在擋膠塊上的壓力主要為加壓橫杠的自重，考慮到還有一定的機械鎖緊力，則該力值不可過大。
(4)擋膠塊邊緣滲膠問題
擋膠塊邊緣的滲膠隨著時間延長，其黏度會快速增加，r3轉動的阻力也會隨之增加，計量間隙變大，從而造成涂膠量產生變化，偏離預設值。
此外，目前無溶劑復合設備涂膠部位通常設計為封閉式運行，這使得擋膠塊邊緣的滲膠清理起來比較麻煩，如果在開機運行中進行擦除清理，存在很大的安全隱患；如果停機清理，則會導致廢品率上升，效率下降。
因此，要從根本上了解造成滲膠的主要因素，才能真正解決滲膠問題，對此，筆者總結了以下3個因素。
①r1與r2的加工精度差。表現為直徑偏差和同心度偏差，直徑偏差較大時，與擋膠塊弧面接觸間隙增加；同心度偏差較大時，轉動一周時各部位與擋膠塊弧面的接觸間隙不穩定。兩者的間隙變化就為小分子無溶劑膠黏劑發生滲膠創造了條件。②擋膠塊的加工精度差。直接影響擋膠塊弧面與鋼輥表面的接觸間隙是否緊密。③計量間隙調節準確性及實際間隙變化。擋膠塊按標準計量間隙進行尺寸加工，因此計量間隙的變化也會直接影響擋膠塊弧面與鋼輥表面的接觸是否緊密。
(5)計量間隙鎖緊機構的可靠性
計量間隙調整好后，計量鋼輥的鎖緊方式有兩種，一是機械鎖緊，二是氣壓力鎖緊。如果計量鋼輥的鎖緊機構不可靠，則在外力（如擋膠塊加壓、邊緣滲膠擠壓）作用下都易引起計量間隙的變化。
(6)長期使用穩定性
r1、r2、r4要有足夠的剛性，避免長時間反復受壓出現形變。r2與r4的表面采用鍍陶瓷工藝，表面耐磨性會成倍增加，理論壽命是表面鍍鉻的10倍。有些鍍鉻轉移鋼輥在使用2～3年后，表面就出現了掉鉻問題，如此便難以保證原有的計量間隙精度。
(7)擋膠塊附近的涂膠穩定性
無溶劑a/b膠（混合后的溫度為35～45℃）在擋膠塊附近會出現黏度上升的現象，直觀表現為發白、產生氣泡，此時轉移涂布到薄膜上的膠量會明顯降低（因為氣泡占有一定體積）。同時，膠液與空氣中的水蒸氣接觸后發生化學反應，消耗了一部分-nco基團，嚴重時表現為復合膜邊緣不固化、剝離強度低等問題。
上海家具樣本印刷印刷速度如何控制好
上海記事本設計定做-賀卡邀請函印刷
食品包裝設計有什么特點
樣本是企業宣傳的代言人
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