圆压圆烫金压印胶辊的国产替代研究

一、实现国产替代的目的和意义

随着国内装备制造业的不断发展，包装印刷行业中的圆压圆烫金机国产化已逐步成长壮大，设备性能已逐步满足包装印刷质量控制的需要。但国内圆压圆烫金压印辊基本采用钢辊上粘贴特种胶带来实现对烫金压力的控制,这种方式较为传统，在生产过程中容易发生胶带受热变形、松动、粘接处开裂等问题，严重影响烫金压力控制，同时耐用性差，对生产质量和效率均造成影响。而制造业相对发达的欧美国家圆压圆烫金设备早已采用制作精度高的压印胶辊，甚至是更易于装配操作的套筒胶辊，对圆压圆烫金生产压力平衡控制、生产效率提高都有显著的保障作用，但进口胶辊价格昂贵，一根压印胶辊的价格在10多万元，使用成本非常高。

通过寻求与国内胶辊制作厂商的合作，实现圆压圆烫金压印辊的国产替代，有助于降低包装印刷企业的胶辊使用成本、提高投入产出。

二、圆压圆烫金压印胶辊性能要求

根据圆压圆烫金工艺及产品质量控制要求，该压印胶辊需满足以下使用性能：

1、适宜的胶层硬度，具体参数需要通过试验确定，以保证烫金图文的转印充分，避免发虚不实、残缺，同时能具备一定的抗压性能,以满足烫金生产时所需压力;

2、压印胶辊塑性变形要小，在持续受热受压工况下能保持适度的自我修复弹性效果，从而能保证实现批量性的烫金生产。

3、机加工精度要求高，表面平滑度和加工精度能保证压印胶辊在运行状态下跳动范围能适应烫金压力控制需要，生产软纸产品（克重小于120g/㎡、厚度小于0.1mm）胶辊跳动要求更高，具体参数需要通过试验来确定。

4、在烫金温度140℃和烫金压力0.7MPa的工况条件下，生产使用的正常产量能达到1000万张以上，以实现使用成本可控。

三、试验内容策划

1、试验材料的选择

分别采用普通橡胶、硅胶材料制作试验压印胶辊。

2、胶辊硬度试验参数

分三个参数范围，分别为70≤邵氏硬度＜80、80≤邵氏硬度＜90、90≤邵氏硬度。

3、胶辊跳动试验参数

分二个参数范围，分别为跳动≤0.05mm、跳动＞0.05mm。

四、试验实施与试验结果

1、制作国产普通橡胶材料压印胶辊1根。

邵氏硬度70。

胶辊跳动0.04mm。

烫金试验温度140℃。

烫金试验压力0.7MPa。

烫金试验选用产品为红塔山（1956软经典）商标，纸张克重97g/㎡，试验数量13800大张。

通过上机进行烫金生产试验使用，该压印胶辊材料硬度偏低,烫金生产过程中受压后虽然反弹恢复快，但受力挤压时有变形较大、容易造成产品起皱和烫金图文残缺等问题，试验生产了5万大张产品，但通过操作处理、调整烫金烫度和烫金压力等手段均无法彻底解决上述问题，产品质量达不到控制标准，完全不适应大批量生产质量的控制需要。

2、通过对前期试验数据分析研究，重新与胶辊制作厂家寻求材料和修改相应材料配方，制作硅胶类材料的压印胶辊3根。

邵氏硬度分别为82、90和98。

胶辊跳动分别0.05mm、0.03mm、0.09mm。

烫金试验温度140℃。

烫金试验压力0.7MPa。

烫金试验选用产品为玉溪（软）商标，纸张克重97g/㎡，试验数量13800大张。

根据试验效果，3根压印胶辊中，邵氏硬度82的胶辊烫金烫印不实、发虚现象时有发生，不能彻底处理；邵氏硬度90的胶辊能良好的满足重复批量性生产需要；邵氏硬度98、跳动为0.09mm的压印胶辊生产过程中烫印效果不稳定，烫印不上这类问题频繁发生，并且位置不固定，无法进行有效处理。在保证相同试验条件的情况下，直接更换为跳动0.03mm、邵氏硬度90的压印胶辊，再次进行烫金试验，该位置不固定的烫印不上现象消失，产品的烫金质量满足控制要求。

从这3根压印胶辊的试验结果来看，圆压圆烫金压印胶辊的硬度要求为邵氏硬度不小于90、胶辊跳动不大于0.05mm的硅胶辊能良好的满足批量生产质量的需要。

五、成果推广应用

1、云南侨通包装印刷有限公司目前在三工位圆压圆烫金机上生产的玉溪（软）商标、红塔山（软经典1956）商标、红塔山（硬经典1956）小盒等产品烫金生产中已成熟应用，

2、产品质量较原用钢辊贴胶布方式有显著的改进效果，已完全能适应大批量生产需要，烫金质量控制、使用寿命等指标已完全达到进口胶辊的效果，部分压印胶辊的重复生产数量已达到1092万大张。

3、2020年是国产烫金压印胶辊推广使用的第一年，全年共生产了13个批次的卷盘玉溪（软）商标。烫金废品率由使用前的9.42%，试验改进后2020年的后3个批次烫金废品率合计降低到1.84%，节约达到7.58个百分点，提高了80.47%，个别批次的烫金废品率甚至降到了0.98%的优秀水平。

按2020年1092.92万大张产量计算，可节约废品数82.84万大张，价值约129.23万元。

4、烫金压印胶辊采购价格不足进口胶辊２５%，1根胶辊可节约10万余元,使用成本节约也十分显著。

六、国产胶辊使用过程中存在问题及后续改进思考

１、由于圆压圆烫金工艺方式所决定，生产过程中合压接触与离压接触点（或线）的相对压力较大，在材料性能稳定方面还需要探索改进，硅胶材料的塑性要求非常高，既要保证适当的硬度，以确保在高温、受压状态下不能有显著的变形，又要保证在这种状态下长期重复使用中，受压部位有适度的反弹恢复功能。

２、作精度稳定上面还要多下功夫。主要表现在胶辊的动平衡方面，特别要求装配后胶辊的跳动范围控制非常关键，以保证烫金压力的有效控制，才能良好的满足软纸产品烫金生产压力控制需要。

３、由于国内圆压圆烫金设备数量有限，但这类高温高压工作环境下使用的烫金压印胶辊技术含量相对又较高，市场形不成批量，成本控制就是个难题，所以制作厂家的研发积极性不高，真正涉足的厂家极少，但反过来看，愿意在这种高技术含量的胶辊研发上进行投入的厂商，在国家制造业不断发展的情况下，会越来越有机会走在行业前面。