无溶剂复合胶辊及涂胶量控制

左光申

胶辊是无溶剂复合设备的重要组成部分，在复合过程中，胶辊的使用性能、加工质量等因素都会对涂胶量乃至复合质量造成一定的影响。下面，笔者尽可能全面地对无溶剂复合胶辊及其对涂胶量的影响进行介绍，希望能给无溶剂复合生产人员带来帮助。

胶辊的类型与特点

无溶剂复合机上的胶辊有三类：涂布胶辊、转移胶辊和复合胶辊。与干式复合相比，转移胶辊是无溶剂复合所独有的。相对于涂布胶辊和复合胶辊而言，转移胶辊在无溶剂复合工艺中更为关键，主要是基于以下两方面的原因。

（1）在无溶剂复合过程中，转移胶辊除了要承受料卷带来的双向压力之外，还要承受上下层复合基材速差而产生的表面剪切力。因此，对转移胶辊的弹性和剪切强度比其他二者要求更高。

（2）转移胶辊是经常需要更换的胶辊，要根据复合基材的宽度而改变。因此，转移胶辊的质量和调整也比其他二者要求更高。

从现阶段的应用来看，无溶剂复合机上使用的胶辊有整体式和套筒式两种。整体式胶辊加工起来相对容易，其精度更高、刚性好，特别适用于高速无溶剂复合机，但更换起来较费时费力。套筒式胶辊更换起来更为方便快捷，且储运方便，但加工难度较大，目前国内采购成本也比较高。

胶辊常用的材质和硬度

无溶剂复合胶辊常用的材质主要有聚氨酯、三元乙丙、硅胶和丁腈橡胶等。选用的材质不同，胶辊的主要性能也有所不同，如表1所示。

通常情况下，对于使用双组分胶黏剂的无溶剂复合工艺来说，选用聚氨酯胶辊的复合效果最佳。如果使用的是单组分胶黏剂，选用三元乙丙等其他材质的胶辊则更为合适。

由于以上各材质胶辊的使用寿命不同，其硬度也会随着使用时间的延长而呈现出不同的变化。因此，胶辊的硬度选择也要适当考虑加工材质的因素。通常胶辊的硬度为邵氏75～85HD。

胶辊的车削加工要点

对于设备制造商来说，虽说胶辊的车削加工是一项经常性的简单操作，但如不注意也会出现问题，主要是以下两种现象。

（1）胶辊的端面不光滑，经常出现细微裂痕或凸起现象，导致在复合过程中不能正常传胶。

（2）胶辊的端面台阶太小，胶液在端面发生硬化后变成坚硬凸缘，同样也会影响正常传胶。

针对以上问题，笔者建议正确的车削方法为：先按照胶辊的长度要求进行切削开槽，再从胶辊的中心向两端分别切削出所需要的直径大小；还应保证胶辊台阶的高度不能过小，实际应用证明：端面台阶在3～5mm，胶辊的加工效果最佳。

还有一点需要指出，无溶剂复合胶辊为中高辊，即中间段直径（外径）比两端直径（外径）略大的胶辊。这主要是为了弥补因辊筒受力而产生的弯曲变形，使胶辊在整个工作区域（横向）内与钢辊的接触压力均匀（或压强恒定），从而使涂胶或复合均匀、稳定。而胶辊的中高值除了与胶辊的硬度和材质有关之外，还与胶辊所受压力、工作宽度、基材的厚度和宽度等诸多因素有关。

胶辊的性能要求

无溶剂复合与干式复合存在本质的区别，尤其是对胶辊的要求，因生产环境和设备特性的不同而不同，无溶剂复合胶辊与干式复合胶辊的要求区别主要有以下几种。

1.耐溶剂性能要求

针对不同的复合产品，干式复合过程通常会使用不同种类的溶剂，干式复合胶辊便长时间工作在溶剂环境中，因此要求其具有较高的耐溶剂性能。

而无溶剂复合设备在运转过程中不使用溶剂，只在停机清洁时使用少量乙酸乙酯进行擦洗，因此无溶剂复合胶辊只要求具有较好的耐乙酸乙酯性能即可。

2.精度要求

通常情况下，无溶剂复合设备的运行速度比干式复合设备高1.5～2倍，且无溶剂复合的涂胶量也小很多，通常只有干式复合涂胶量的1/3～1/2。因此，无溶剂复合对胶辊及其他机械零部件的形位公差、动静平衡的要求都比干式复合高。

3.机械性能和耐热性能要求

由于无溶剂复合采用多辊转移的涂布方式，转移胶辊与涂布钢辊、转移钢辊之间存在较大的速差，即转移胶辊与涂布钢辊和转移钢辊之间是一种相对滑移的状态，而不是通常的纯滚动。可见，无溶剂复合过程中胶辊受到的剪切、挤压、摩擦、受热变形均相对严重，因此对无溶剂复合胶辊的机械性能及耐热性能均有更高的要求。

4.清洁卫生要求

如果无溶剂复合使用的双组分胶黏剂在胶辊表面残留，时间一长可能会出现硬化结斑，影响胶液的正常转移，甚至会损坏胶辊。因此无溶剂复合胶辊的清洁工作须定期进行，且要求更加认真、细致。

复合过程中胶辊的调整

在无溶剂复合过程中，当复合基材的宽度发生改变时，因转移胶辊决定复合基材的上胶宽度，只需对转移胶辊进行适当调整即可，而此时涂布胶辊和复合胶辊对基材的复合质量不会产生直接影响，对二者则无需做出调整。

一般情况下，胶辊的使用宽度比复合基材的宽度窄10mm左右（或单边余量约5mm）。胶辊的单边余量不易太窄，也不易太宽，太窄容易导致复合基材的浪费；太宽则可能在复合膜的侧边出现漏胶现象。在实际生产中，部分操作人员将胶辊的单边余量控制在3mm左右，在一定程度上也能满足要求。

涂胶量的检测

涂胶量俗称上胶量，是指复合基材表面单位面积上胶液的重量。涂胶量的测量是一个常见但经常引起争议的课题，在实际操作中有如下几种检测方法。

1.在线测厚仪检测

国外找已有专业的在线测厚仪供应商，近年来国内也已有厂家开始提供相关产品。在线测厚仪的优点是精度高、实时性好，但其投资较大，且用于印刷薄膜在复合过程中的在线检测并非十分方便。

2.涂胶样块称重检测

涂胶样块称重检测方式是一种精度较高的测量方法，即在已涂胶（未复合）薄膜的横向选取左、中、右三个区域，分别取3个等尺寸的样块（比如100mm×100mm），用溶剂清除样块表面的胶液并擦拭干净，再分别将其放在电子秤上测量各样块的重量，计算出平均值就可获得其涂胶量及各区域涂胶量的偏差。这种检测方式作为对无溶剂复合设备精度的检验方法是非常可靠的。

3.统计法检测

统计法检测在复合生产现场较为实用，即在统计复合面积（平方米）和胶黏剂使用量（克或千克）的基础上，计算出相应的涂胶量。虽然这种方法的检测结果不如前两种精确，但对于生产管理者来说，统计法的应用较为广泛，也更能及时说明问题。

4.复合设备参数模拟估算检测

利用复合设备涂布单元的参数（如各辊筒的转速比）来估算涂胶量，精确度较高，调节起来也比较方便，因此其是无溶剂复合设备生产商和用户经常使用的一种方法。但该方法是一种开环控制方式，对于某些复合区段涂胶量的估算值可能与实际值有微小差异。

5.混胶机参数估算检测

利用混胶机储胶桶内胶黏剂的消耗量或者齿轮泵的输出量来估算涂胶量，其特点与利用无溶剂复合设备涂布单元的参数估算有些类似，也是间接性测量，原理上也存在估算误差的可能性。

涂胶量的控制

虽然涂胶量的检测方法有多种，但其目的是一致的，都是为正常、均匀地涂胶做准备。涂胶量的控制与无溶剂复合设备的控制技术密切相关，下面以我公司生产的SSL系列无溶剂复合设备为例，对无溶剂复合过程中涂胶量的控制进行说明。

SSL系列无溶剂复合设备采用五辊涂布方式，并采用独立伺服控制技术，其涂胶量控制原理为：根据不同类型的胶黏剂（高黏度或低黏度）来设定计量钢辊和转移钢辊之间的间隙，并根据复合工艺要求设定各辊之间的工作压力。

通过调节转移钢辊和转移胶辊相对于涂布钢辊的转速比，来改变各辊表面胶膜的厚度，从而达到调整涂胶量大小及其均匀性的目的。从理论上来说，转移钢辊与涂布钢辊的转速比对涂胶量大小起着决定性作用，而转移胶辊与涂布钢辊的转速比主要影响涂胶的均匀性。