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无溶剂复合是应用最广泛的工艺技术

    软包装的三大环保技术:无溶剂复合、柔性版印刷、挤出复合(仍有争议)。其中,无溶剂复合是应用最广泛的工艺技术,几乎适合所有软包装印刷厂。
1.什么是无溶剂复合?
    复合——是利用胶黏剂,将塑料薄膜(或者其他膜状基材)黏合而制取新功能性材料的一种工艺。最常见的是干式复合、无溶剂复合、湿式复合等 。
    干法复合——是将溶剂型(或水分散型)胶黏剂涂布在一种基材上,通过干燥使胶黏剂中的溶剂(或分散剂水)挥发,再与另一基材贴合,形成一种新功能材料的工艺。
    无溶剂复合——是使用无溶剂胶黏剂涂布在一种基材上,不必通过干燥而直接与另一基材贴合,形成一种新功能材料的工艺。
2.无溶剂复合应用——跟日常生活密切相关!
3.无溶剂复合机原理图
4.对手与兄弟——溶剂型干式复合
5.无溶剂复合的显著特点——典型的“三无”工艺
    全过程无污染;产品无溶剂残留;生产过程无安全隐患。此外,干燥(固化)能耗很低(仅为干式复合的1/15~1/25)。
6.无溶剂复合的优点和缺点
与常用的溶剂型干式复合相比,无溶剂复合具有许多优势:
7.溶剂残留的解决,我们一直面临两种选择:治标与治本
    治标——控制溶剂残留量——采用溶剂型干式复合(10mg/m2 → 5mg/m2 → 1.5mg/m2 ), 但仍然是难以解决另外两大难题:污染和安全。
    治本——彻底消除溶剂残留——采用无溶剂复合替代干式复合。
    但过去很多年我们都还是在治标的框框里打转!
8.国外现状:
起源于20世纪70年代(德国),快速发展始于20世纪80年代,新增复合机设备的80%~90%在欧洲、美国。
9.我国现状:
    始于20世纪90年代中后期,一直缓慢发展,近年发展稍快,现存安装数量不超过40台(占复合机总量不超过2%)。
在国内应用范围——产能不到2%!
10.国产无溶剂复合机一直不成熟
从2005年开始,国内有几家企业先后宣布生产出了无溶剂复合机(共3~4台),但实际情况是:无一在国内投入实际运行;公开演示还都没有成功的例子;据跟踪调查,出口到其他国家的机器运转也不令人满意。
因此,应该说上述这些设备的技术还没有真正成熟。
11.无溶剂复合在中国形成当前局面的原因:
    (1)国内企业动力不够。国人对健康的关注、政府和市场的要求都没有对包装印刷企业构成足够的压力或推动。(2)长期误导。不少宣传都把它描述成简单、容易掌控的工艺。但实际上它是原理简单但把握较难。(3)这项工艺技术与现有工艺的差异较大,没有足够成熟的经验可借鉴。
12.无溶剂复合即将迎来一个大发展的时代
    (1)国际软包装的最重要发展趋势——EHS(环保、健康、安全)已经在国内得到广泛认同。(2)国家对食品安全的监管力度明显加大(QS认证就是一项重要的全国性举措),国人对健康安全的关注也显著提升,为无溶剂复合的推广注入了新的动力。(3)国产设备、黏合剂的研制取得了实质的进步,为推广提供了有利条件。
13.1台无溶剂复合机节能多少(相对于干复机)?
    假设如下1台规格干复机:宽度1,000mm;150m/min;干燥热源:电;年干燥耗电32万度;年电费约25万元。
14.行业节能潜力有多大?——全国每年干复机估计耗电18亿度,电费近15亿元。
15.行业减排(VOC)潜力有多大?1台干复机年消耗溶剂46,000kg,其中99.8%以上排放进入空中。
全年干复机排放进入空中的溶剂422,000t。
16.市场潜力如何?
17.如何推广无溶剂复合?
(1)舆论正确引导,企业主动行动,协会积极协调,政府大力支持。
(2)业内共同责任,在座各位责任尤为重大。要站在对人民健康、环境保护、经济可持续发展的高度来看待这项工艺技术。我们每个人都将是这项技术的受益者,而且从这项技术的寿命周期看,我们的后代也将受惠其中。
(3)正确认识这项新工艺的特点。舆论导向首先要纠偏。无溶剂复合是方向性、主导性的技术,但也有局限性,它的局限性是相对现有工艺或者我们现有的观念、生产和管理习惯而言的。
(4)企业是推广这一技术的主体,应有高度的社会责任感,积极相应政府号召。一起努力才有出路,共同推动才能取得突破。
(5)发达地区应该走在全国前列。广东的印刷企业占全国的1/3,10指标居全国第一,理应在这方面率先实现突破。产业升级在很大程度上就是大量地采用EHS技术。
18.我们应以怎样的速度推广这项技术?
国外用30年把这项技术推广到80%~90%;过去10年,我们使用仅到2%;未来10年能到20%、30%或者更多吗?
19.无溶剂复合在中国推广——从技术角度看,有“三难”:设备难,工艺难,机长难。
(1)“三难”之一——设备难,设备难以制造
A.涂布机构复杂。干式复合利用雕刻凹滚和刮刀来控制涂胶量,结构简单,调节参数基本上只有2~3个;而无溶剂复合涂布机构采用多辊(四辊或五辊)结构,利用间隙、速度和压力来控制涂胶量,理论上说,调节参数多达6~7个。
B.张力控制系统精度要求更高,这是为满足复合要求而必需的。
C.机械精度要求更高。一般国产干复机速度不超过150m/min,而无溶剂复合机一般速度250~300m/min,速度提高了近一倍,对零部件加工安装精度、控制要求都更高,所以用做低速机的方式来制造无溶剂复合机根本达不到预期效果。
D.安全要求更高。机器速度较高,对机械电器安全的要求自然比普通干复机要高得多。
E.价格弹性空间明显降低。由于上述原因,且机器零部件较少,压缩成本的空间不大。。
总之,无溶剂复合机需要新的技术规范和制造方法,门槛比干复机明显要高。
(2)“三难”之二——工艺难
A.设备、基材、胶黏剂、工艺参数的匹配难。B.张力控制难,因为初黏力很低,对各段张力的设定控制都非常严格。C.涂布量控制难,主要是因为控制参数多(6~7个)、涂胶量与部分参数关系敏感。D.由于需要固化时间,复合结果的显现滞后。高速生产整体控制难度增加。
因此,工艺控制的难度和废品风险明显增加。
(3)“三难”之三——机长难
A.机长(主管)奇缺。在目前中国,找10,000个干复机的机长和主管不难,但找100个合格的无溶剂复合机机长十分困难 (难找!) 。B.培养一个合格的机长(主管)难(难培养)。C.要求有更高的理论基础、多学科的知识。D.师傅带徒弟模式不能培养大量的人才。
如果未来10年,我国无溶剂复合的比例只达到20%,就需要2,000台设备、4,000名机长(主管)!
20.研究成果:SSL系列无溶剂复合机,SSL1300/SSL1000两种型号。
    二、SSL系列无溶剂复合机
1.研发过程:09/07~12/07,设计阶段;01/08~03/08,加工生产阶段,设备装配;04/08~05/08,设备整改,工艺试验。
其中,设计方案重要修改会议14~15次;工艺测试超过50次。
2.主要技术参数:型号:SSL1300/ SSL1000;最大料带宽度:1,300或1,000mm;最高生产速度:300m/min;最大放卷直径:Ф800mm;最大收卷直径:Ф1,000mm;涂布单元传动:伺服;料卷固定方式:气胀轴或无轴气顶。
3.无溶剂复合机设计的四大关键点:(1)张力控制系统——采用四段浮动辊张力系统(代替三段式);(2)涂布单元——采用独立线性调节、伺服驱动的结构;(3)复合单元——采用水平式复合结构;(4)收卷单元——采用直线导辊式压辊结构。
4.主要独创技术:已申请6项专利,其中实用新型5项、发明1项。
5.主要特征:涂布量控制精确;复合质量高;高度人性化;机器安全性好、稳定可靠;操作使用方便。
6.主要性能指标:运行速度:可达300m/min;涂布量:1.5g/m2甚至更低;技术水平:居国内领先,达到国外同类产品的先进水平。
SSL系列无溶剂复合机是自主创新的产品,为无溶剂复合技术在我国的推广提供了关键设备。
7.通泽“三一”推广计划(Trinity Program):一套设备;一套工艺;一套机长培训计划。
(1)一套设备:SSL系列无溶剂复合机,配套设备和工具(混胶机、加热机、制冷机、排风机、工具等),即“1+5”方案。
(2)一套工艺:工艺方案,是指针对不同复合基材提供能生产出合格产品的一般工艺程序和工艺参数。
(3)一套机长培训课程:A.编写教程《无溶剂复合技术培训教程》,包括无溶剂复合工艺原理、无溶剂复合机结构与调节、胶黏剂性能与应用等章节。教程侧重应用,但也介绍理论,正在编写之中,不久即可完成。B.上机操作,有针对性地选择复合结构,完成整个操作过程,并达到产品合格。C.有培训大纲和考试。——与中国印协凹印分会合作、利用合作企业的力量办好培训班。

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