無溶劑復合用混膠機的使用要求

左光申

目前，包裝用無溶劑膠黏劑幾乎100%都屬于聚氨酯類膠黏劑。 根據使用組分的不同，無溶劑膠黏劑分為雙組分和單組分兩大類，其固化反應原理相似，但膠黏劑特性、操作方式、適用場合等都有所區別。雙組分膠黏劑是指兩種成分的膠液按一定比例混合后，通過固化反應產生交聯作用，可適用于各種軟包裝的復合基材；單組分膠黏劑是指單一成分的膠液與空氣中的水分（潮氣）發生固化反應而產生交聯作用，其主要適用于纖維類基材的復合，如紙/塑、紙/紙等。其中，雙組分膠黏劑在軟包裝復合領域的應用較為廣泛。

雙組分膠黏劑的使用離不開混膠程序，通過混膠機將A、B兩種成分按照一定比例進行均勻混合，以便涂布和復合的順利進行。

混膠的基本要求

在無溶劑復合生產中，混膠的基本要求主要包括以下3個方面。

（1）混配比正確。混配比，即主劑（-NCO組分）與固化劑（-OH組分）的混合比例，通常為重量比，而不是體積比。需要注意的是：在無溶劑復合工藝中，主劑和固化劑的概念與干式復合工藝有所區別，此處提到的混配比只適用于無溶劑復合工藝。

不同品牌的膠黏劑混配比不同，通常在100∶50到100∶100之間，比如：康達8118A/B膠的混配比為100∶75、波士830/730膠和羅門哈斯698A/C79膠的混配比為100∶50、漢高6029-21/7723-22膠的混配比為100∶90等。在實際生產中，使用同一品牌膠黏劑時，客戶也可能根據復合產品類型的不同對混配比作適當調整。

（2）雙組分應混合均勻充分。

（3）混合時間與涂布和復合操作時間應相互匹配，要滿足膠黏劑開口時間的要求。開口時間，即從無溶劑雙組分膠黏劑混合后到可正常進行涂布和復合作業的時間。當前，國產無溶劑膠黏劑的開口時間通常為30分鐘左右，但據了解個別膠黏劑的開口時間更長。

混膠機的功能及類型

自動混膠機，簡稱混膠機，也稱計量混膠機，其是利用計量泵將雙組分膠黏劑按照設定混膠比從儲膠桶內抽取出來、均勻混合后輸送到無溶劑復合機涂布單元上的系統。可見，混膠機是雙組分膠黏劑復合的關鍵配套設備，其只有與無溶劑復合設備達到高度匹配，才能實現連續、穩定的無溶劑復合工作狀態。混膠機的主要性能指標包括混配比范圍、混配比控制的靜態和動態精度、膠黏劑黏度的適應范圍、儲膠桶容積、加熱系統溫度及其控制精度、單位時間內的供膠量等。

我公司在研發無溶劑復合設備的同時，也自主研發了幾款性能良好、使用方便的混膠機，在此介紹具有代表性的兩款。

1.便攜式混膠機

便攜式混膠機是一款微型的自動混膠機（如圖1所示），是我公司發明制造的專利產品，其幾乎具有一般自動混膠機的全部功能，結構緊湊、重量輕，可車載或郵遞，非常適合膠黏劑生產廠家用于產品推廣或技術支持。

2.SM-1標準型自動混膠機

SM-1標準型自動混膠機（如圖2所示）是我公司生產的一種伺服控制齒輪泵式混膠機，是當前國際市場上性能較為領先的一款混膠機，其主要由8個部分組成。

（1）儲膠單元，包括兩種單膠（A膠和B膠）的密封儲膠桶及附屬裝置，如空氣干燥或充氮氣系統，桶內壓力、液位或重量檢測系統，顯示和警示系統等。

（2）計量單元，即兩種單膠的計量和輸出比例的控制單元，包括齒輪泵計量及伺服傳動系統。

（3）輸膠和混膠單元，包括輸送管路、控制閥門、混膠頭以及過濾裝置等。

（4）加熱保溫系統，包括儲膠、計量和輸膠各單元獨立的保溫裝置。

（5）上膠單元，即上膠自動控制單元，包括膠黏劑液位超聲波檢測、混膠頭自動往復移動機構等。

（6）控制單元，即整機的主控制單元，由PLC、觸摸屏等硬件和一系列控制功能（如混配比設定、液位設定、單泵校驗、各段溫度設定、報警系統等）組成。

（7）與主機聯動的控制接口（選擇項），包括與主機的聯動控制、在線涂布量計算和實時顯示等。

（8）與大桶供膠系統的聯動（選擇項）。

混膠機的使用注意事項

在很多情況下，無溶劑復合設備用戶會使用不同生產廠家、不同用途、不同型號的膠黏劑，特別是同一混膠機在使用不同膠黏劑時，應注意如下事項。

（1）任何新型號的膠黏劑在初次使用之前，都必須進行工藝試驗。

（2）由高性能膠黏劑（如蒸煮膠）轉向低性能膠黏劑（普通膠）時，可以不必清洗混膠機，但由低性能膠黏劑轉向高性能膠黏劑時，務必徹底清洗混膠機。

有些用戶因復合產品類型不同，需要使用不同類型的膠黏劑，如生產干輕型包裝時用普通膠，生產蒸煮包裝時使用蒸煮膠，為減少混膠機的清洗時間以及主機停機次數，許多用戶會為一臺無溶劑復合設備配備兩臺混膠機，這種方式靈活方便，可有效提高生產效率，但使用過程中需要注意如下事項。

（1）由于使用的膠黏劑不同，因此必須在混膠機上做好清晰標注加以區別。

（2）當一臺混膠機長期停用時，要注意防止儲膠桶和輸膠管內的膠黏劑發生反應或出現堵塞現象，發現異常后一定要認真清洗后再使用。

（3）要隨時交換混膠機位置，保證工作混膠機在指定工作位置，防止因混膠機位置不合適而導致輸膠管過分扭曲或彎曲變形，從而引起破裂。

混膠機的主要零部件及使用要求

在雙組分膠黏劑的混合過程中，計量泵、靜態混合管、膠桶等都是混膠機的主要零部件，正確認識和使用這些部件，是保證雙組分膠黏劑混合均勻、供膠順利的基本要求。

1.計量泵endprint

計量泵，也稱定量泵或比例泵，是混膠機的關鍵零部件之一，其根據預先選定的量或時間間隔來供給或抽取一定物料（膠黏劑）。

根據運動方式的不同，計量泵主要分為柱塞式和齒輪泵式兩種類型。柱塞式計量泵是通過柱塞的往復運動直接將工作介質（膠黏劑）吸入和排出；齒輪泵式計量泵是通過齒輪的旋轉運動直接將工作介質（膠黏劑）吸入和排出。

柱塞泵式計量泵結構簡單、計量精度高、性價比高，但需要加強對密封部位的維護。齒輪泵式計量泵控制和調整起來比較方便，維護工作量少，但結構復雜、成本較高。

根據控制方式的不同，計量泵則可分為變頻控制式計量泵和伺服控制式計量泵兩類。變頻控制式計量泵是指接受外部控制信號后，調節計量泵工作頻率，從而改變計量泵輸出流量；而伺服控制式計量泵是指接受外部控制信號后，利用編碼器控制計量泵工作角度，從而以數字化方式改變計量泵輸出流量。

變頻控制式計量泵結構簡單、成本較低，但控制精度稍低，特別是間歇啟動時的低速特性不穩定。伺服控制式計量泵結構復雜、成本較高，但控制精準，特別是間歇啟動時的低速特性較好，因此其在不同速度下的輸膠特性非常恒定。

需要說明的是，計量泵用途廣泛，類型較多，筆者在此討論的計量泵只限于無溶劑復合自動混膠機上使用的計量泵。

2.靜態混合管

靜態混合管又稱AB混膠管、雙液混合管、螺旋混合管等，是專門用于雙組分膠黏劑自動混合的工具。靜態混合管屬于一種沒有運動的高效混合設備，其接口是卡口式或螺旋式，內部管芯為螺旋狀。

靜態混合管的工作原理為：當膠黏劑從A、B輸膠管出來流經混合管時，被螺旋葉片多次切割、剪切、旋轉和重新混合，分成若干份。螺旋葉片使膠流時而左旋，時而右旋，不斷改變膠黏劑的流動方向，不僅將中心流體推向周邊，而且將周邊流體推向中心，從而實現良好的徑向混合效果。與此同時，膠液自身的旋轉作用在相鄰組件連接處的接口上亦會發生，這種完善的徑向環流混合作用，使得不同組分的膠黏劑達到均勻混合的目的。

3.大桶加膠系統

膠桶是無溶劑雙組分膠黏劑混合過程中的主要工具之一，有大膠桶和小膠桶之分，大膠桶常見規格為200kg或1000kg，而小膠桶常見規格為20kg，有時甚至還有更小的規格。大膠桶適應大批量、連續性生產，小膠桶更適合中小批量生產或試驗用途。大膠桶是無溶劑復合生產的必備工具之一。

大膠桶的使用必須配備大桶加膠系統，該系統會自動將桶內的膠液抽出并輸送到混膠機的儲膠桶內。其基本工作原理是：由混膠機儲膠桶上的液位探測器檢測桶內膠黏劑液位，當膠黏劑液位低于設定值時，安裝在大膠桶上的大桶加膠系統會自動啟動并向儲膠桶內加注膠黏劑；當儲膠桶內液位達到設定的最大值時，大桶加膠系統自動停止加膠。通常的大桶加膠系統采用氣動隔膜泵，抽膠管下端有加熱裝置和過濾裝置等。

與小桶加膠相比，大桶加膠方式主要有如下優點。

（1）加膠更穩定。在恰當設置混膠機加膠液位的前提下，可保證儲膠桶內的膠黏劑液位相對恒定，使膠桶底部的膠黏劑溫度更加穩定，并能減少因膠桶內液位變化可能導致的輸膠管道內的壓力波動。

（2）更好地保證膠黏劑的質量。可降低膠黏劑從小膠桶倒入儲膠桶過程中與空氣接觸的幾率，從而更好地保證膠黏劑的質量。

（3）相對成本較低。大桶膠的單位成本比小桶膠低，可減少相應浪費。

但大桶加膠方式同樣存在一些不足。

（1）設備占地空間較大，投資也有所增加。

（2）不太適合膠黏劑型號經常變更的場合。

（3）在某些區域大桶膠供應商較少，因此用戶選擇起來會受到一定的限制。endprint