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颠覆性革新的UV白可丁与焊缝UV外补涂技术有望实现商业应用

——乐凯华光携手雅恩新材料举行绿色金属印刷整体解决方案专家评审会与产品发布会

文/罐言盖语(mary_cmyk

2017年12月8日,乐凯华光印刷科技有限公司(以下简称“乐凯华光”)携手江苏雅恩新材料科技有限公司(以下简称“雅恩新材料”),在江苏宜兴举行了由金属罐外焊缝UV涂料喷涂系统解决方案与UV白可丁金属印刷系统解决方案组成的绿色金属印刷整体解决方案专家评审会与产品发布会,乐凯集团总经理滕方迁、乐凯集团副总经理王朝辉、乐凯华光总经理张涛、乐凯华光党委书记兼副总经理张云飞、乐凯华光副总经理邵国安华光绿色金属印刷整体解决方案项目总监及雅恩新材料总经理祁锋、中国印刷及设备器材工业协会副理事长兼秘书长王立建、中国食品工业协会罐藏食品科技工作委员会秘书长林?辉、评审专家组组长中粮包装总裁助理程斌才、战略合作单位领导、行业媒体单位,以及来自下游印铁制罐用户企业代表约80人齐聚一堂共同见证金属包装业的历史性时刻。

图1 华光UV白可丁金属印涂固化生产线

图2 华光金属罐外焊缝UV补涂线

更佳的金属印涂环保选项:从源头上节能减排

笔者有幸忝列评审专家组躬逢其盛,亲身感受了颇具行业颠覆性革新意义的UV白可丁与焊缝UV外补涂技术所带来的震撼体验。具体来说,UV白可丁金属印刷系统解决方案由金属专用UV白可丁与金属平板印涂固化装置组成,解决了传统溶剂型白可丁大量VOCs(挥发性有机化合物)排放及高能耗问题。金属罐外焊缝UV涂料喷涂系统解决方案则包括金属罐外焊缝无溶剂的UV涂料和喷涂系统,解决了传统溶剂型涂料焊缝外补涂存在大量VOCs排放,以及焊缝容易生锈甚至可能影响产品货架寿命等功能性问题。填补国际空白的两大系统解决方案在技术先进性和可行性上均获得评审专家组成员一致通过,有望在不久的将来实现商业化应用。

图3 乐凯集团总经理滕方迁(左)、乐凯华光总经理张涛(中)在项目经理翟效平(右)陪同下参观在中试车间。

胜过空气净化的金属印涂环保选项 随着国家“十三五”规划将VOCs纳入主要约束性减排指标,在外涂方面以溶剂型涂料为主的金属包装行业成为了国家环保总局重点监控的行业,各地也纷纷祭出VOCs奖惩制度,逼迫行业进行环保整顿。

总体来看,金属包装业的环保化有以下两种途径:一是可以使用净化处理设备对气体进行处理,这也是目前金属包装企业比较常见的做法;二是在源头方面,通过研发高固含或者水性涂料等更加环保的涂料来替代目前的溶剂型涂料体系。前述UV白可丁以及外焊缝UV涂料作为一种辐射固化、几乎100%固体含量的双重环保涂料,由于从源头上杜绝了VOCs的产生,不仅节约了烘干涂料以及焚烧VOCs所消耗的大量能源,而且也彻底根除了占地庞大的烘炉、花架和空气净化装置等设备的投入成本,以及因在花架传输过程中可能导致的印涂铁表面刮伤等质量隐患,因而无论是站在环保、综合成本的角度,还是从生产效率来看,显而易见都是一种胜过空气净化路线的金属印涂环保选项。

印铁UV白可丁的艰辛攻坚史

曾担任宝钢包装技术总监一职,现任嘉美食品包装集团研发高工的万其卫先生,以及宝钢包装研发部部长张清先生早期都曾参与推广UV油墨、UV光油、UV白可丁在印铁业的应用。综合他们的回忆,可大致还原一部异常艰辛的印铁UV白可丁攻坚史。

按照马口铁外部印涂顺序,UV白可丁、UV印刷油墨、UV光油是组成完整马口铁外部UV印涂解决方案的三大构成要素。就世界范围来看,印铁UV印刷与UV上光均远远走在印铁UV白可丁的前面,作为一项应用成熟的工艺技术盛行于海外,不过国内制罐业一直受到2005年雀巢奶粉ITX(编者按:一种光引发剂)事件余波的影响,在这方面的实践与应用多年来始终裹足不前。

流平性、附着力、固化让印铁UV白可丁成世界级攻坚难题。2012年,受环保政策管控趋严压力的影响,颇具前瞻性战略眼光的宝钢包装开始着手推广UV白可丁的应用,不幸的是彼时数家国际涂料巨头均在产品研发或应用上折戟沉沙,难点主要体现在以下三个方面。

首先是附着力(黏附性)难题。由于马口铁表面能相对于UV涂料而言较低,且国内马口铁表面性能稳定性不良,致使印涂基材的表面能高低不一,导致附着力较差且不一致。

其次是固化问题。主要因为白可丁中的钛白粉不仅透光性差,甚至还会反光,对固化装置在高能量和光谱等方面提出了较高的要求。

第三是流平性差,这也是高固含涂料典型的问题。

强强联合,让攻坚提速。2013年,雅恩新材料总经理祁锋开始与宝钢包装开展研发攻关合作,此前的三年中他曾先后研制成功适用于建筑彩钢、铝质电梯镜面板等金属板材UV涂料和光油等产品,因而对于挑战印铁UV白可丁这一堪称世界级攻关难题心里也有一定的底气。通过在宝钢包装搭建的一条模拟生产线,双方开始了四年的印铁UV白可丁研发与应用攻坚长跑。

2015年,在抢占绿色印刷技术制高点上建树十分了得的乐凯华光也开始将目光投向UV金属印涂行业。2017年3月,该公司在对行业做了充分调研论证的基础上,携手雅恩新材料筹划成立了乐凯华光绿色金属印刷项目组,其在UV产品研发上的技术和人才优势让印铁UV白可丁的研发进程大为提速。在短短不到8个月的时间内,项目组终于成功打造出了全球唯一的金属印刷专用UV白可丁智能化印涂固化生产线以及印铁UV白可丁产品。

据了解,项目组在攻克前述UV白可丁三大难关时采用了许多专有的技术和工艺创新。以流平性来说,主要通过优化体系,以及在生产线上设置火焰处理系统和流平段加热系统三大措施来改善无溶剂型UV白可丁在基材上润湿性差的问题,其中火焰处理系统还能提高白可丁与基材之间的附着力。再如基材附着力,项目组从UV白可丁体系入手,通过自主合成树脂彻底解决了附着力差的难题。此外在光固化方面,则通过三种紫外辐射工艺的选择,兼可提高光固化效率并降低能耗。

根据发布会现场宝钢包装公布的最新测试结果,印铁UV白可丁涂制的样板完全符合后道UV印刷以及冲压制罐的技术要求,未来将在深冲制罐上做进一步的试验,以扩大产品的适用性范围。

图4 根据宝钢包装最新的测试结果,印铁UV白可丁涂制的样板完全符合后道UV印刷以及冲压制罐的技术要求。

外焊缝UV补涂:一个两全其美的解决方案

与此同时,项目组还成功推出了外焊缝UV补涂线和涂料,这称得上是一个两全其美的解决方案:一方面,既彻底根除了传统外焊缝补涂太薄致使外焊缝容易生锈,影响产品包装外观并可能降低货架寿命的问题;另一方面,又与粉末内补涂一道构建了完整的三片罐焊缝补涂环保解决方案,将让制罐车间的焊缝补涂Vocs排放和空气净化装置走入历史。

据了解,乐凯华光的外焊缝UV补涂系统解决方案在施工工艺上也有许多颠覆性的创新,其中包括:采用诺信喷嘴让高粘度UV涂料实现了无气雾膜状式喷涂;通过两段式红外烘烤让内外补涂的固化更彻底,并符合后道三缩颈翻边等机械加工的要求;外焊缝补涂可耐126℃/60min蒸煮,比常规标准要求更高的性能扩大了产品的适用范围;外补涂漆膜的厚度和宽度可以视应用需求进行大幅度调整,制罐业将彻底摆脱外焊缝生锈的长期困扰……

实践证明,外焊缝UV补涂系统解决方案在各项测试上几乎都已经达到了客户要求。

图5 乐凯华光的外焊缝UV补涂系统解决方案采用诺信喷嘴让高粘度UV涂料实现了无气雾膜状式喷涂。

未来更美好:向更低能耗、更高速、高自动化与智能化进发

最后,发布会现场同时举行了乐凯华光与宝钢包装战略合作签约仪式,以及与郑州金泰制罐有限公司、上海侨金印刷科技有限公司和宜兴市华丽印铁制罐有限公司的业务合作签约仪式,让发布会划上了圆满的句点。

更完美的第二条印铁UV白可丁生产线。祁锋先生告诉笔者,根据相关多方的改进需求,数月后乐凯华光绿色金属印刷项目组将在第一条UV白可丁印涂固化中试线的基础上推出全面升级,更低能耗、更高速、高自动化与智能化的第二条生产线,具体表现在以下四个方面的提升。

首先将UV固化设备改为“UV-LED固化”与“UV-LED+无氧固化模式”两种选项,并可加装UV无极微波灯,有望在现有综合低能耗的基础上再进一步大幅减少能耗。

其次,在现有中试线3000-6000张/小时的印涂固化速度的基础上进一步提速,以满足客户更高的要求。

第三,改进表面控制系统,其中包括实现一键控制。

第四,通过视像检测系统以及机器人的安装,实现产线的高自动化与智能化,为最终向无人工厂迈进打好基础。

国家队对绿色金属印刷的使命担当 乐凯华光隶属于中国航天科技集团公司旗下的中国乐凯集团有限公司。这家45年前建厂、40年前投产,目前同时具有胶印版材、印刷胶片、柔性树脂版和数字印刷机、印前系统解决方案及耗材生产能力,全方位为印刷业服务的国有大型企业为我国印刷工业告别“铅与火”进入“光与电”和数字化时代,并向数字化和绿色环保并重发展做出了突出贡献。其主导产品包括华光系列化绿色胶印版材、华光数字化柔版、华光数字喷墨标签印刷机和UV墨水、印刷胶片和重氮片、高功能膜与纳米银线胶片,以及此次重磅推出的华光绿色金属印刷整体解决方案。

“使命呼唤担当,使命引领未来。”一直以来乐凯华光勇于承担社会责任,在业内率先倡导“绿色华光、绿色印刷”理念,把能够为印刷企业降低能耗、减少污染物排放的印刷耗材及辅助产品作为企业的主要产品研发方向,努力实现“国际一流印刷系统服务商”的远景目标。

乐凯华光总经理张涛先生在发布会致辞中表示,这项环境友好,经济节能高效型绿色金属印刷整体解决方案在解决企业生存与效益根本问题的前提下,将成为一个引领行业的风向标,为金属包装行业带来绿色发展的春天。让我们衷心祝愿华光绿色金属整体解决方案沿着十九大精神引领的“绿色低碳、数字智能”方向不断前行!

图6 乐凯华光总经理张涛与宝钢包装研发部部长张清签署战略合作协议。

图7 乐凯华光市场部总经理高健与郑州金泰制罐总经理刘秋霞签订业务合作协议。

图8 乐凯华光市场部总经理高健与上海侨生机电成套设备有限公司董事长金升钟签订业务协议。

 

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