无溶剂复合机类型及张力控制要点

左光申

无溶剂复合设备主要由无溶剂复合机（主机）和混胶机两大部分组成，无溶剂复合机主要完成放卷、张力控制、涂胶、复合和收卷等操作，混胶机则是向主机定量输送胶黏剂的专用装置。关于混胶机的相关内容，笔者在2015年3月出版的《印刷技术-包装装潢》杂志中的《无溶剂复合用混胶机的使用要求》一文中已详细讲述。下面，笔者着重阐述无溶剂复合机的类型、张力控制及收放卷方式等相关内容。

单工位无溶剂复合机

如今，国内使用的无溶剂复合机基本上采用的是单工位放卷和收卷（单工位无溶剂复合机结构如图1），这种情况是由多种因素决定的，主要有以下3个方面。

（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、张力控制精度较容易保证、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），使用单工位无溶剂复合机则可以在停机状态下实现接换卷的操作。

（3）单工位无溶剂复合机制造起来相对简单，造价也较低。而且，单工位无溶剂复合机结构紧凑、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，单工位无溶剂复合机确实有着不小的吸引力。

总体来看，目前大多数无溶剂复合机都采用单工位机型，在国外该类机型也占到70%以上。

双工位无溶剂复合机

双工位无溶剂复合机是在一个放卷架（或收卷机）上同时安装两个料卷或芯管，并能实现不停机接换卷的无溶剂复合机（双工位无溶剂复合机结构如图2）。我公司通过几年的技术储备，特别是与多家用户深入沟通之后，于2013年初正式推出了首台国产SLF1000AT型双工位无溶剂复合机（如图3）。

与单工位无溶剂复合机相比，双工位无溶剂复合机主要有以下优点。

（1）高效率。通常情况下，无溶剂复合机的稳定工作速度为300～600m/ min，比干式复合机高出约2～3倍。但由于需要停机更换料卷，因此有效工作时间大打折扣，设备实际利用率降低。而双工位无溶剂复合机则可以大大缩减更换料卷时升降速和停机的时间，极大地提高了生产效率，一般产量可高出70%以上。

（2）明显降低操作强度。单工位无溶剂复合机需要频繁更换料卷和芯管，一个放卷或收卷单元平均每15～30分钟更换一次，每个班次停机更换料卷次数多达数十次，这非常消耗操作人员的体力，同时也会伴随一定程度的紧张，这样势必会影响无溶剂复合生产的进度和产品质量。双工位无溶剂复合机不停机接换卷的优势则能很好地规避这一点。

（3）提高生产稳定性。双工位无溶剂复合机大大减少了停机时间，设备张力控制状况、胶黏剂黏度一致性等方面都得以改善，大大提高了生产稳定性。

然而，双工位无溶剂复合机也存在一些潜在缺点，因为走料较长，对设备张力控制要求更高，废品率也会相应增加，对初黏力较低的无溶剂复合产品来说可能会产生更为不利影响。另外，双工位无溶剂复合机的造价也明显高于单工位无溶剂复合机。

无溶剂复合机的张力控制

1.张力控制方式

无溶剂复合机主要有两种张力控制方式：一种是“浮动辊”式，另一种是“微位移”式。

“浮动辊”式张力控制具有控制范围大、适应基材广（包括拉伸性材料）、波动缓冲性好等优点，但其结构较为复杂。

“微位移”式张力控制具有精度高、反应灵敏等优点，但由于检测范围小，对料卷波动的吸收性很小，因此该方式一般只适用于比较厚或非拉伸性材料。

实际无溶剂复合生产中，一台无溶剂复合机可能会在不同区段采用上述不同张力控制方式进行组合使用。

2.关于张力控制的说明

在整个无溶剂复合过程中，张力控制尤为重要，精确控制张力是保障复合膜质量的前提。针对无溶剂张力控制，笔者有以下几点需要说明。

（1）在无溶剂复合过程中，对张力控制的要求比普通复合要高。主要原因是无溶剂复合初黏力较低，操作控制难度较大，更容易出现质量问题。此外，无溶剂复合速度比干式复合要高很多，因此原则上对张力控制的要求比干式复合更为严格。在无溶剂复合过程中，一般薄膜涂胶后的张力要略大于主放卷张力，收卷张力略大于放卷张力，收卷锥度控制在20%以内。针对不同材质的薄膜，复合过程中各部分张力大小也有所不同，甚至不同厂家生产的同一材质的薄膜，其张力也要略做调整。

（2）在无溶剂复合中，我们强调的是两层复合料卷之间张力的匹配性，而不仅是张力系统本身的精度。在当前技术条件下，许多张力系统的性能精度都非常良好，可以满足无溶剂复合生产的需要。但在无溶剂复合操作过程中却经常碰到这样的问题：实现两层料卷的匹配比较难，这不仅需要良好的张力系统，更需要仔细了解材料自身的特性。更准确地说：无溶剂复合张力要求高是指通过控制张力使两层料卷的伸长率尽可能一致，以保证两层料卷在无溶剂复合过程中尽量不产生相对滑移。

（3）收卷张力和压力是无溶剂复合张力控制的关键。因为复合膜的结合状态和料卷整体状况在很大程度上都是由收卷张力和压力来确定的，采用分段独立张力和分段张力锥度是最为理想的控制模式。

需要说明的是，采用分段张力锥度主要是为了弥补直线性张力锥度对不同材质收卷张力的需要，对不同阶段收卷时采用不同的张力锥度，可有效保证收卷的整齐度，同时减少芯皱的产生。

无溶剂复合机的放卷装置和装料方式

1.放卷装置

无溶剂复合机安装有铝箔放卷架和普通放卷架。一般情况下，铝箔放卷架的路径较短，使用光面导辊（由于铝箔较薄易碎、难以拉伸，使用光面导辊可有效减少摩擦和料卷皱褶），常采用“微位移”式张力控制。而普通放卷架的路径较长，使用沟槽导辊，常采用“浮动辊”式张力控制。

采用铝箔放卷架时，复合过程中只有一个放卷架处于工作状态，即普通放卷架处于非工作状态。而阴阳膜复合过程中，由于两幅薄膜同时复合，此时需要两个放卷架同时工作，相应地，也要有两套张力控制系统处于工作状态。

2.装料方式

无溶剂复合机的装料方式主要有两种：气胀轴式和无轴锥顶式（如图4所示）。气胀轴式装料可靠性较高、对芯管要求较低，但换料操作效率较低，作业强度也较大。无轴锥顶式装料简单快捷，效率高，作业强度低，但对芯管要求较高，同时为确保安全性，这种装料方式对设备零部件的加工装配质量要求更高，制造成本也相对较高。

就目前国内外市场上的应用情况来看，中高速无溶剂复合机（速度在400～600m/min）基本采用气胀轴式装料。endprint