双工位无溶剂复合的优势及发展

张建昌 田峰

目前，在我国软包装行业，干式复合工艺在软包装复合工序中所占份额仍然很大，这便导致许多软包装企业对无溶剂复合工艺的认知较为滞后，大部分只想先买一台单工位无溶剂复合设备试一试。加之我国无溶剂复合设备制造起步较晚，进口设备价格昂贵，大多软包装企业对工艺转型、更换设备有一个缓冲适应期。因此，在我国软包装行业，无溶剂复合设备多以单工位为主，双工位设备数量相对较少。

然而，近年来，越来越多软包装企业逐渐认识到无溶剂复合工艺环保、安全、低成本以及高效率的优势，国内无溶剂复合设备装机量出现快速增长的态势，2013年至今，我国每年新增无溶剂复合设备150～200台。而且规模大、集团化的软包装企业开始购买双工位无溶剂复合设备。比如，南京顶正购买了一台博斯特的双工位无溶剂复合设备，生产速度为400m/min；湖北盐业引进了一台诺德美克的双工位无溶剂复合设备，生产速度为600m/min；成都兴恒泰采购了一台陕西北人的双工位无溶剂复合设备，生产速度为400m/min。笔者曾亲临这三台双工位无溶剂复合设备生产现场，目睹了其工作状态，均运行稳定，拥有极高的自动化程度。而且有关调查显示，年产值在5000万元以上的软包装企业对高自动化、高效率的设备需求更为强烈，因此近两年来双工位无溶剂复合设备在我国的装机量逐渐攀升。

双工位与单工位无溶剂复合设备的对比

1.单工位无溶剂复合设备的特点

（1）由于无溶剂复合的初黏力较低，对基材的张力控制要求较高，所以在无溶剂复合过程中，走料路径越短越好。而使用单工位机型则具有走料较短、张力控制精度较高、废品率较低等优点。

（2）由于无溶剂胶黏剂有一定的开口时间，且不需要干式复合的高温干燥系统（停机易导致烘道内基材过热而发生变形），因此使用单工位无溶剂复合设备时可以在停机状态下实现接换卷操作。

（3）单工位无溶剂复合设备制造起来相对简单，造价也较低。而且，单工位无溶剂复合设备结构紧凑、占地面积小，一般情况下可实现一人操作。在人工成本持续上升的当下，单工位无溶剂复合设备确实有着不小的吸引力。

总体来看，目前大部分无溶剂复合设备都采用单工位机型，在国外该类机型也占到70%以上。

2.双工位无溶剂复合设备的特点

（1）自动化程度更高

双工位无溶剂复合设备的自动化程度较高，能实现半自动或全自动不停机接换卷，从而有效提升生产效率，减少材料浪费和废品率。为了进一步提高无溶剂复合的效率和收卷质量，国内一些设备制造商对双工位无溶剂复合设备的收卷单元进行了优化设计。比如，陕西北人生产的双工位无溶剂复合设备，收放卷单元采用圆盘式双工位结构，能实现不停机高速自动接换卷；收卷裁切单元采用无损耗裁刀结构，保证料卷头裁切平整，且收卷均匀，有效避免了收卷卷心褶皱问题（即“花瓣”现象）的发生。

（2）整机布局更合理

①双工位无溶剂复合设备涂胶装置与复合装置距离较近，走料长度小于1米，单工位无溶剂复合设备涂胶机构与复合机构距离较远，走料长度大于5米。因为无溶剂复合使用的是双组分胶黏剂，如果料膜在空气中暴露的距离过长，其中的A胶与空气中水分接触的时间就长，在固化过程中产生CO2气体的可能性自然就会增大。如果产生的CO2气体无法及时排出，就会导致熟化期间复合膜的两层基材胀起，在胶黏剂固化后留下气泡。尤其在夏季多雨季节，空气湿度较大，当相对湿度大于85%时，气泡产生的几率明显增多。采用双工位无溶剂复合设备则可大大降低气泡产生的几率，同时还可减少蚊虫粘附胶面的情况发生。

②双工位无溶剂复合设备的机架要比单工位无溶剂复合设备的机架稍高，两者穿料都比较困难，因此大部分双工位无溶剂复合设备设计有自动穿料机构（目前单工位无溶剂复合设备均无此机构）。陕西北人生产的双工位无溶剂复合设备不仅设计了自动穿料机构，整机还配备了移动工业登高车，彻底解决了穿料困难的问题。

③双工位无溶剂复合设备的转移胶辊、涂胶压辊大多采用袖套式结构，有效降低了劳动强度，且更换快捷，节省时间，而大部分单工位无溶剂复合设备则采用普通胶辊。

④双工位无溶剂复合设备均设计有冷却辊，有利于复合膜的定型，单工位无溶剂复合设备只有部分设备制造商设计有冷却辊。

（3）生产效率较高

通常情况下，双工位无溶剂复合设备的稳定工作速度为300～600m/ min，比干式复合设备的稳定工作速度高出约2～3倍，产量可高出70%以上。

（4）无溶剂复合膜质量较高

由于走料布局不同，双工位无溶剂复合设备的运行较为稳定，大大减少了停机时间，且设备张力控制状况、胶黏剂黏度一致性等方面都得以改善，大大提高了复合膜质量的稳定性。

无溶剂复合工艺与干式复合工艺的经济效益对比

目前，我国无溶剂复合设备的实际生产速度最高能达到400m/min或更高，干式复合工艺实际生产速度在150～200m/min之间。和干式复合设备相比，双工位无溶剂复合设备的效率提高了两倍以上，双工位无溶剂复合设备更适合长单生产。同等产量的产品，双工位无溶剂复合设备比干式复合设备和单工位无溶剂复合设备大约节省了一个班次的人员。在利润较低的软包装行业，使用无溶剂复合设备能帮助软包装企业大大节省用工成本。

与干式复合工艺相比，无溶剂复合工艺的另一优势就是涂布量少。无印刷膜上胶量只需1.2～1.5g/m2，印刷膜上胶量只需1.4～1.8g/m2，纸塑复合上胶量只需1.8～2.2g/m2。无溶剂复合胶黏剂的密度范围为1.16～1.22g/cm3，由此可以计算出塑塑复合涂布厚度范围为1.0～1.6μm，纸塑复合涂布厚度范围为1.5～1.9μm（无溶剂复合工艺与干式复合工艺胶黏剂成本对比如表1所示）。曾有软包装企业提供直接数据：综合考虑，无溶剂复合工艺比干式复合工艺可节约0.1～0.5元/平方米。对于如此小的涂布厚度，无溶剂复合设备中涂布机构各辊的几何精度、位置精度、辊身表面粗糙度、支撑轴承精度等就显得极其重要。此外，由于无溶剂复合胶黏剂无需使用稀释剂，相比干式复合（溶剂型胶黏剂）来说，不仅可以节省稀释剂的购买成本（无溶剂复合工艺与干式复合工艺稀释剂成本对比如表2所示），还能减少对环境的污染。

另外，无溶剂复合工艺没有干燥过程，节约了大量能耗（无溶剂复合工艺与溶剂型干式复合工艺的能耗成本对比如表3所示）。根据我公司无溶剂复合设备客户的实际使用情况调查，一家中型软包装企业使用无溶剂复合工艺后，每年可直接节约能耗成本达30万元以上。

双工位无溶剂复合设备在功能和效率方面已基本达到软包装企业的使用要求，但从实际应用来看，其还存在一定弊端。例如，整机过于高大，清洗相对困难；机速过高，需要操作人员频繁换卷（主要指半自动不停机接换卷），即效率提高的同时加大了劳动强度；操作相对复杂，需要提高操作人员的技能水平。因此，从双工位无溶剂复合设备的弊端也可以看出，其未来发展方向是自动化、智能化，本着以人为本的原则提高设备的可操作性、轻便性。例如，自动上下卷、自动裁切换卷、自动清洗涂布辊等功能，均可实现一键式操作，彻底减轻操作人员的劳动力强度；应用先进互联网技术，实施网络远程诊断、云服务等。