涂膠均勻的經(jīng)濟(jì)意義

關(guān)于涂膠均勻性在無(wú)溶劑復(fù)合生產(chǎn)中的經(jīng)濟(jì)意義，筆者通過(guò)以下數(shù)據(jù)分析進(jìn)行成本對(duì)比。

假設(shè)1.50g/m2的涂膠量是軟包裝復(fù)合外觀及剝離強(qiáng)度的最低要求。

無(wú)溶劑復(fù)合設(shè)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(diǎn)的涂膠量為1.50g/m2，局部最高點(diǎn)的涂膠量為1.84g/m2（在平均涂布量的基礎(chǔ)上放大10%～15%）。

無(wú)溶劑復(fù)合設(shè)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(diǎn)的涂膠量為1.50g/m2，局部最高點(diǎn)的涂膠量為1.66g/m2。也就是說(shuō)，相同的軟包裝復(fù)合產(chǎn)品，采用設(shè)備A要比設(shè)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(wú)溶劑膠黏劑。

以一臺(tái)無(wú)溶劑復(fù)合設(shè)備平均4.0噸/月的用膠量進(jìn)行計(jì)算，設(shè)備A一年則要多用4.0×12×5.7%＝2.736噸的膠黏劑，以無(wú)溶劑膠黏劑單價(jià)23元/千克計(jì)算，則直接成本損失為2.736×1000×23＝62928元，5年的直接經(jīng)濟(jì)損失將近32萬(wàn)元。

市面上還有一些無(wú)溶劑復(fù)合設(shè)備的涂膠均勻性只能達(dá)到±15%，這樣的設(shè)備雖然采購(gòu)成本相對(duì)較低，但往往意味著更多的無(wú)溶劑膠黏劑使用量，所以說(shuō)低價(jià)不等于經(jīng)濟(jì)。

　　質(zhì)量損失

我國(guó)大部分軟包裝設(shè)計(jì)往往采用較多的大色塊，以色墨疊印白墨為主，同時(shí)有些部位還有鏤空設(shè)計(jì)，這樣的圖案設(shè)計(jì)反而會(huì)增加無(wú)溶劑復(fù)合的難度。

在無(wú)溶劑復(fù)合生產(chǎn)中，假設(shè)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(mǎn)足外觀及強(qiáng)度要求。當(dāng)涂膠量過(guò)多時(shí)，透明部分就會(huì)出現(xiàn)膠紋現(xiàn)象（透明度降低），甚至出現(xiàn)氣泡。所以，如果分別采用上文提到的無(wú)溶劑復(fù)合設(shè)備A（局部最高點(diǎn)的涂膠量為1.84g/m2）和無(wú)溶劑復(fù)合設(shè)備B（局部最高點(diǎn)的涂膠量為1.66g/m2）生產(chǎn)該樣品，從透明度進(jìn)行對(duì)比，設(shè)備A生產(chǎn)的復(fù)合膜會(huì)明顯低于設(shè)備B生產(chǎn)的復(fù)合膜。而所用膠黏劑的黏度越低，復(fù)合膜產(chǎn)生的膠紋現(xiàn)象就越明顯?？梢?jiàn)，涂膠均勻性差的設(shè)備，對(duì)軟包裝復(fù)合質(zhì)量的影響更加明顯。關(guān)鍵是其無(wú)法有效兼顧復(fù)合膜疊色處及透明處的質(zhì)量要求。面對(duì)這種情況，有些行業(yè)人士會(huì)采取提高平均涂膠量的方法，這不僅不能提高復(fù)合質(zhì)量，反而會(huì)使涂膠成本大幅增加。此外，增加無(wú)溶劑復(fù)合涂膠量，對(duì)于PE結(jié)構(gòu)復(fù)合膜來(lái)說(shuō)還存在摩擦系數(shù)增加、抗封故障等技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。

　　涂膠均勻性的技術(shù)保障措施

1.采用五輥涂布系統(tǒng) 五輥涂布系統(tǒng)是我國(guó)無(wú)溶劑復(fù)合設(shè)備的通用結(jié)構(gòu)，如圖1所示。主要有計(jì)量鋼輥R1（固定計(jì)量鋼輥）、轉(zhuǎn)移鋼輥R2（轉(zhuǎn)動(dòng)計(jì)量鋼輥）、轉(zhuǎn)移膠輥R3、涂布鋼輥R4、涂布膠輥R5。其中，R1在無(wú)溶劑復(fù)合生產(chǎn)過(guò)程中始終是固定不動(dòng)狀態(tài)，其與R2以及兩輥側(cè)邊的可調(diào)膠堵機(jī)構(gòu)組成了一個(gè)存膠裝置，用于儲(chǔ)存無(wú)溶劑膠黏劑。在停機(jī)擦洗滾筒或清除異物時(shí)，可手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)膠料輥。其中，R5和R3為橡膠輥，用于減少生產(chǎn)時(shí)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(xiàn)象。

通過(guò)不斷調(diào)節(jié)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(jì)量輥和轉(zhuǎn)移輥設(shè)定不同的線(xiàn)速度，而且與涂布輥的線(xiàn)速度也是不同的，要低于涂布輥的線(xiàn)速度（即主機(jī)線(xiàn)速度），如R3與R4之間合理的線(xiàn)速度比應(yīng)為0.25。而無(wú)溶劑膠黏劑涂布量的改變，取決于轉(zhuǎn)移輥與涂布輥之間的線(xiàn)速度比。

對(duì)于使用減速電機(jī)齒輪皮帶連接方式的無(wú)溶劑復(fù)合設(shè)備來(lái)說(shuō)，R2與R3的線(xiàn)速度比是定值，也就是說(shuō)R3的表面速率隨涂膠量的變化而變化，而涂膠量不同時(shí)，R3與R4的線(xiàn)速度比也不同，但如果采用獨(dú)立伺服控制、無(wú)溶劑復(fù)合設(shè)備則不存在這個(gè)問(wèn)題。可見(jiàn)，R3與R4合理的線(xiàn)速度比是保證五輥涂布系統(tǒng)涂膠均勻性的重要因素。

2.精準(zhǔn)靜態(tài)計(jì)量間隙

隨著我國(guó)設(shè)備加工水平的不斷提高，設(shè)備零部件的加工精度也得以大幅提升，五輥涂布系統(tǒng)中R1、R2、R4的表面光潔度可達(dá)到±0.0002mm，同心度可達(dá)到±0.005mm。由于R1是固定不轉(zhuǎn)的，在不考慮裝配誤差的情況下，理論上來(lái)講，靜態(tài)計(jì)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(shè)備制造企業(yè)的機(jī)械加工水平及裝配水平，如墻板的數(shù)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(dòng)態(tài)計(jì)量間隙的因素

(1)R2的受壓及R3的振動(dòng)

無(wú)溶劑復(fù)合設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，R3是傳遞壓力的，因此R2受到來(lái)自R3的壓力時(shí)會(huì)發(fā)生形變，因此施加在R3上的壓力不宜過(guò)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(wú)溶劑復(fù)合設(shè)備加工時(shí)，由于R2、R3、R4都存在一定的同心度偏差，在無(wú)溶劑復(fù)合設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)R3不可避免地會(huì)發(fā)生振動(dòng)（這還與R3上壓力時(shí)大時(shí)小有關(guān)），從而直接影響R3的傳膠均勻性。各輥良好的同心度及動(dòng)平衡，可以減少振動(dòng)引起的涂膠不均問(wèn)題，提高各輥的耐用性。

(2)計(jì)量輥溫度穩(wěn)定性

計(jì)量輥直徑為175mm，溫度每相差1℃，就會(huì)產(chǎn)生2.1μm的計(jì)量間隙偏差。而且溫差越大，計(jì)量間隙偏差就越大，輕則計(jì)量不準(zhǔn)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致輥面損傷?？梢?jiàn)計(jì)量輥所用模溫機(jī)的加熱穩(wěn)定性尤其關(guān)鍵，顯示溫度必須與設(shè)定溫度一致，而且其在工作時(shí)間段內(nèi)的溫度波動(dòng)應(yīng)<±1℃。

在無(wú)溶劑復(fù)合設(shè)備運(yùn)行一段時(shí)間后，如果計(jì)量輥內(nèi)部循環(huán)水管路發(fā)生半堵塞，就會(huì)出現(xiàn)計(jì)量輥?zhàn)笥覝囟炔灰恢碌膯?wèn)題，表現(xiàn)為升溫預(yù)熱時(shí)間延長(zhǎng)。最嚴(yán)重的情況是，在間隙調(diào)整時(shí)計(jì)量輥?zhàn)笥覂蓚?cè)溫度是一致的（且與設(shè)定溫度一致），在開(kāi)機(jī)過(guò)程中左右兩側(cè)溫度出現(xiàn)偏差，從而導(dǎo)致計(jì)量間隙兩側(cè)不一致，兩側(cè)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(dāng)于將已調(diào)整好的計(jì)量間隙撐開(kāi)的力，不適當(dāng)?shù)膲毫︼@然會(huì)改變已調(diào)整好的計(jì)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(jī)械鎖緊力，則該力值不可過(guò)大。

(4)擋膠塊邊緣滲膠問(wèn)題

擋膠塊邊緣的滲膠隨著時(shí)間延長(zhǎng)，其黏度會(huì)快速增加，R3轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力也會(huì)隨之增加，計(jì)量間隙變大，從而造成涂膠量產(chǎn)生變化，偏離預(yù)設(shè)值。

此外，目前無(wú)溶劑復(fù)合設(shè)備涂膠部位通常設(shè)計(jì)為封閉式運(yùn)行，這使得擋膠塊邊緣的滲膠清理起來(lái)比較麻煩，如果在開(kāi)機(jī)運(yùn)行中進(jìn)行擦除清理，存在很大的安全隱患；如果停機(jī)清理，則會(huì)導(dǎo)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(wèn)題，對(duì)此，筆者總結(jié)了以下3個(gè)因素。

①R1與R2的加工精度差。表現(xiàn)為直徑偏差和同心度偏差，直徑偏差較大時(shí)，與擋膠塊弧面接觸間隙增加；同心度偏差較大時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)各部位與擋膠塊弧面的接觸間隙不穩(wěn)定。兩者的間隙變化就為小分子無(wú)溶劑膠黏劑發(fā)生滲膠創(chuàng)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(jì)量間隙調(diào)節(jié)準(zhǔn)確性及實(shí)際間隙變化。擋膠塊按標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量間隙進(jìn)行尺寸加工，因此計(jì)量間隙的變化也會(huì)直接影響擋膠塊弧面與鋼輥表面的接觸是否緊密。

(5)計(jì)量間隙鎖緊機(jī)構(gòu)的可靠性

計(jì)量間隙調(diào)整好后，計(jì)量鋼輥的鎖緊方式有兩種，一是機(jī)械鎖緊，二是氣壓力鎖緊。如果計(jì)量鋼輥的鎖緊機(jī)構(gòu)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(jì)量間隙的變化。

(6)長(zhǎng)期使用穩(wěn)定性

R1、R2、R4要有足夠的剛性，避免長(zhǎng)時(shí)間反復(fù)受壓出現(xiàn)形變。R2與R4的表面采用鍍陶瓷工藝，表面耐磨性會(huì)成倍增加，理論壽命是表面鍍鉻的10倍。有些鍍鉻轉(zhuǎn)移鋼輥在使用2～3年后，表面就出現(xiàn)了掉鉻問(wèn)題，如此便難以保證原有的計(jì)量間隙精度。

(7)擋膠塊附近的涂膠穩(wěn)定性

無(wú)溶劑A/B膠（混合后的溫度為35～45℃）在擋膠塊附近會(huì)出現(xiàn)黏度上升的現(xiàn)象，直觀表現(xiàn)為發(fā)白、產(chǎn)生氣泡，此時(shí)轉(zhuǎn)移涂布到薄膜上的膠量會(huì)明顯降低（因?yàn)闅馀菡加幸欢w積）。同時(shí)，膠液與空氣中的水蒸氣接觸后發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，消耗了一部分-NCO基團(tuán)，嚴(yán)重時(shí)表現(xiàn)為復(fù)合膜邊緣不固化、剝離強(qiáng)度低等問(wèn)題。