無溶劑復(fù)合膠輥及涂膠量控制

左光申

膠輥是無溶劑復(fù)合設(shè)備的重要組成部分，在復(fù)合過程中，膠輥的使用性能、加工質(zhì)量等因素都會對涂膠量乃至復(fù)合質(zhì)量造成一定的影響。下面，筆者盡可能全面地對無溶劑復(fù)合膠輥及其對涂膠量的影響進(jìn)行介紹，希望能給無溶劑復(fù)合生產(chǎn)人員帶來幫助。

膠輥的類型與特點(diǎn)

無溶劑復(fù)合機(jī)上的膠輥有三類：涂布膠輥、轉(zhuǎn)移膠輥和復(fù)合膠輥。與干式復(fù)合相比，轉(zhuǎn)移膠輥是無溶劑復(fù)合所獨(dú)有的。相對于涂布膠輥和復(fù)合膠輥而言，轉(zhuǎn)移膠輥在無溶劑復(fù)合工藝中更為關(guān)鍵，主要是基于以下兩方面的原因。

（1）在無溶劑復(fù)合過程中，轉(zhuǎn)移膠輥除了要承受料卷帶來的雙向壓力之外，還要承受上下層復(fù)合基材速差而產(chǎn)生的表面剪切力。因此，對轉(zhuǎn)移膠輥的彈性和剪切強(qiáng)度比其他二者要求更高。

（2）轉(zhuǎn)移膠輥是經(jīng)常需要更換的膠輥，要根據(jù)復(fù)合基材的寬度而改變。因此，轉(zhuǎn)移膠輥的質(zhì)量和調(diào)整也比其他二者要求更高。

從現(xiàn)階段的應(yīng)用來看，無溶劑復(fù)合機(jī)上使用的膠輥有整體式和套筒式兩種。整體式膠輥加工起來相對容易，其精度更高、剛性好，特別適用于高速無溶劑復(fù)合機(jī)，但更換起來較費(fèi)時(shí)費(fèi)力。套筒式膠輥更換起來更為方便快捷，且儲運(yùn)方便，但加工難度較大，目前國內(nèi)采購成本也比較高。

膠輥常用的材質(zhì)和硬度

無溶劑復(fù)合膠輥常用的材質(zhì)主要有聚氨酯、三元乙丙、硅膠和丁腈橡膠等。選用的材質(zhì)不同，膠輥的主要性能也有所不同，如表1所示。

通常情況下，對于使用雙組分膠黏劑的無溶劑復(fù)合工藝來說，選用聚氨酯膠輥的復(fù)合效果最佳。如果使用的是單組分膠黏劑，選用三元乙丙等其他材質(zhì)的膠輥則更為合適。

由于以上各材質(zhì)膠輥的使用壽命不同，其硬度也會隨著使用時(shí)間的延長而呈現(xiàn)出不同的變化。因此，膠輥的硬度選擇也要適當(dāng)考慮加工材質(zhì)的因素。通常膠輥的硬度為邵氏75～85HD。

膠輥的車削加工要點(diǎn)

對于設(shè)備制造商來說，雖說膠輥的車削加工是一項(xiàng)經(jīng)常性的簡單操作，但如不注意也會出現(xiàn)問題，主要是以下兩種現(xiàn)象。

（1）膠輥的端面不光滑，經(jīng)常出現(xiàn)細(xì)微裂痕或凸起現(xiàn)象，導(dǎo)致在復(fù)合過程中不能正常傳膠。

（2）膠輥的端面臺階太小，膠液在端面發(fā)生硬化后變成堅(jiān)硬凸緣，同樣也會影響正常傳膠。

針對以上問題，筆者建議正確的車削方法為：先按照膠輥的長度要求進(jìn)行切削開槽，再從膠輥的中心向兩端分別切削出所需要的直徑大??；還應(yīng)保證膠輥臺階的高度不能過小，實(shí)際應(yīng)用證明：端面臺階在3～5mm，膠輥的加工效果最佳。

還有一點(diǎn)需要指出，無溶劑復(fù)合膠輥為中高輥，即中間段直徑（外徑）比兩端直徑（外徑）略大的膠輥。這主要是為了彌補(bǔ)因輥筒受力而產(chǎn)生的彎曲變形，使膠輥在整個(gè)工作區(qū)域（橫向）內(nèi)與鋼輥的接觸壓力均勻（或壓強(qiáng)恒定），從而使涂膠或復(fù)合均勻、穩(wěn)定。而膠輥的中高值除了與膠輥的硬度和材質(zhì)有關(guān)之外，還與膠輥所受壓力、工作寬度、基材的厚度和寬度等諸多因素有關(guān)。

膠輥的性能要求

無溶劑復(fù)合與干式復(fù)合存在本質(zhì)的區(qū)別，尤其是對膠輥的要求，因生產(chǎn)環(huán)境和設(shè)備特性的不同而不同，無溶劑復(fù)合膠輥與干式復(fù)合膠輥的要求區(qū)別主要有以下幾種。

1.耐溶劑性能要求

針對不同的復(fù)合產(chǎn)品，干式復(fù)合過程通常會使用不同種類的溶劑，干式復(fù)合膠輥便長時(shí)間工作在溶劑環(huán)境中，因此要求其具有較高的耐溶劑性能。

而無溶劑復(fù)合設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中不使用溶劑，只在停機(jī)清潔時(shí)使用少量乙酸乙酯進(jìn)行擦洗，因此無溶劑復(fù)合膠輥只要求具有較好的耐乙酸乙酯性能即可。

2.精度要求

通常情況下，無溶劑復(fù)合設(shè)備的運(yùn)行速度比干式復(fù)合設(shè)備高1.5～2倍，且無溶劑復(fù)合的涂膠量也小很多，通常只有干式復(fù)合涂膠量的1/3～1/2。因此，無溶劑復(fù)合對膠輥及其他機(jī)械零部件的形位公差、動靜平衡的要求都比干式復(fù)合高。

3.機(jī)械性能和耐熱性能要求

由于無溶劑復(fù)合采用多輥轉(zhuǎn)移的涂布方式，轉(zhuǎn)移膠輥與涂布鋼輥、轉(zhuǎn)移鋼輥之間存在較大的速差，即轉(zhuǎn)移膠輥與涂布鋼輥和轉(zhuǎn)移鋼輥之間是一種相對滑移的狀態(tài)，而不是通常的純滾動?？梢姡瑹o溶劑復(fù)合過程中膠輥受到的剪切、擠壓、摩擦、受熱變形均相對嚴(yán)重，因此對無溶劑復(fù)合膠輥的機(jī)械性能及耐熱性能均有更高的要求。

4.清潔衛(wèi)生要求

如果無溶劑復(fù)合使用的雙組分膠黏劑在膠輥表面殘留，時(shí)間一長可能會出現(xiàn)硬化結(jié)斑，影響膠液的正常轉(zhuǎn)移，甚至?xí)p壞膠輥。因此無溶劑復(fù)合膠輥的清潔工作須定期進(jìn)行，且要求更加認(rèn)真、細(xì)致。

復(fù)合過程中膠輥的調(diào)整

在無溶劑復(fù)合過程中，當(dāng)復(fù)合基材的寬度發(fā)生改變時(shí)，因轉(zhuǎn)移膠輥決定復(fù)合基材的上膠寬度，只需對轉(zhuǎn)移膠輥進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整即可，而此時(shí)涂布膠輥和復(fù)合膠輥對基材的復(fù)合質(zhì)量不會產(chǎn)生直接影響，對二者則無需做出調(diào)整。

一般情況下，膠輥的使用寬度比復(fù)合基材的寬度窄10mm左右（或單邊余量約5mm）。膠輥的單邊余量不易太窄，也不易太寬，太窄容易導(dǎo)致復(fù)合基材的浪費(fèi)；太寬則可能在復(fù)合膜的側(cè)邊出現(xiàn)漏膠現(xiàn)象。在實(shí)際生產(chǎn)中，部分操作人員將膠輥的單邊余量控制在3mm左右，在一定程度上也能滿足要求。

涂膠量的檢測

涂膠量俗稱上膠量，是指復(fù)合基材表面單位面積上膠液的重量。涂膠量的測量是一個(gè)常見但經(jīng)常引起爭議的課題，在實(shí)際操作中有如下幾種檢測方法。

1.在線測厚儀檢測

國外找已有專業(yè)的在線測厚儀供應(yīng)商，近年來國內(nèi)也已有廠家開始提供相關(guān)產(chǎn)品。在線測厚儀的優(yōu)點(diǎn)是精度高、實(shí)時(shí)性好，但其投資較大，且用于印刷薄膜在復(fù)合過程中的在線檢測并非十分方便。

2.涂膠樣塊稱重檢測

涂膠樣塊稱重檢測方式是一種精度較高的測量方法，即在已涂膠（未復(fù)合）薄膜的橫向選取左、中、右三個(gè)區(qū)域，分別取3個(gè)等尺寸的樣塊（比如100mm×100mm），用溶劑清除樣塊表面的膠液并擦拭干凈，再分別將其放在電子秤上測量各樣塊的重量，計(jì)算出平均值就可獲得其涂膠量及各區(qū)域涂膠量的偏差。這種檢測方式作為對無溶劑復(fù)合設(shè)備精度的檢驗(yàn)方法是非常可靠的。

3.統(tǒng)計(jì)法檢測

統(tǒng)計(jì)法檢測在復(fù)合生產(chǎn)現(xiàn)場較為實(shí)用，即在統(tǒng)計(jì)復(fù)合面積（平方米）和膠黏劑使用量（克或千克）的基礎(chǔ)上，計(jì)算出相應(yīng)的涂膠量。雖然這種方法的檢測結(jié)果不如前兩種精確，但對于生產(chǎn)管理者來說，統(tǒng)計(jì)法的應(yīng)用較為廣泛，也更能及時(shí)說明問題。

4.復(fù)合設(shè)備參數(shù)模擬估算檢測

利用復(fù)合設(shè)備涂布單元的參數(shù)（如各輥筒的轉(zhuǎn)速比）來估算涂膠量，精確度較高，調(diào)節(jié)起來也比較方便，因此其是無溶劑復(fù)合設(shè)備生產(chǎn)商和用戶經(jīng)常使用的一種方法。但該方法是一種開環(huán)控制方式，對于某些復(fù)合區(qū)段涂膠量的估算值可能與實(shí)際值有微小差異。

5.混膠機(jī)參數(shù)估算檢測

利用混膠機(jī)儲膠桶內(nèi)膠黏劑的消耗量或者齒輪泵的輸出量來估算涂膠量，其特點(diǎn)與利用無溶劑復(fù)合設(shè)備涂布單元的參數(shù)估算有些類似，也是間接性測量，原理上也存在估算誤差的可能性。

涂膠量的控制

雖然涂膠量的檢測方法有多種，但其目的是一致的，都是為正常、均勻地涂膠做準(zhǔn)備。涂膠量的控制與無溶劑復(fù)合設(shè)備的控制技術(shù)密切相關(guān)，下面以我公司生產(chǎn)的SSL系列無溶劑復(fù)合設(shè)備為例，對無溶劑復(fù)合過程中涂膠量的控制進(jìn)行說明。

SSL系列無溶劑復(fù)合設(shè)備采用五輥涂布方式，并采用獨(dú)立伺服控制技術(shù)，其涂膠量控制原理為：根據(jù)不同類型的膠黏劑（高黏度或低黏度）來設(shè)定計(jì)量鋼輥和轉(zhuǎn)移鋼輥之間的間隙，并根據(jù)復(fù)合工藝要求設(shè)定各輥之間的工作壓力。

通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)移鋼輥和轉(zhuǎn)移膠輥相對于涂布鋼輥的轉(zhuǎn)速比，來改變各輥表面膠膜的厚度，從而達(dá)到調(diào)整涂膠量大小及其均勻性的目的。從理論上來說，轉(zhuǎn)移鋼輥與涂布鋼輥的轉(zhuǎn)速比對涂膠量大小起著決定性作用，而轉(zhuǎn)移膠輥與涂布鋼輥的轉(zhuǎn)速比主要影響涂膠的均勻性。