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冷水机在包装印刷行业的应用:精度控温与品质稳定的生产保障

发布时间:2025-08-04阅读:11

包装印刷行业的生产质量与温度控制密切相关,从薄膜吹塑的冷却定型,到凹版印刷的干燥温控,再到复合工艺的热压冷却,每一个环节的温度稳定性都直接影响产品的外观质感、物理性能和生产效率。冷水机作为核心温控设备,需在油墨挥发、粉尘较多的环境中,提供 ±1℃的控温精度,同时适应不同材质(塑料、纸张、金属箔)的冷却需求,平衡能耗成本与产品品质。包装印刷用冷水机的选型与运行,是保障包装产品 “高颜值” 与 “高性能” 的关键环节,更是提升品牌竞争力的重要支撑。

一、包装印刷行业对冷水机的核心要求

(一)宽温域调节与快速响应能力

包装材料的多样性要求冷却系统具备灵活的温度适配能力:


  • 聚乙烯(PE)薄膜吹塑需将模头温度从 200℃快速冷却至 50℃,冷却速率直接影响薄膜透明度(每提升 1℃/s 速率,透光率增加 2%);

  • 铝箔复合工艺的热压辊需维持 80±2℃,温度过高会导致胶水溢出(污染复合层),过低则复合强度不足(剥离力下降 10%);

  • UV 固化印刷的灯管冷却需在 30 秒内将温度从 150℃降至 60℃,避免余热导致油墨二次固化(产生色差)。


某软包装厂因冷水机响应滞后(延迟 15 秒),导致薄膜吹塑时冷却不均,一卷膜出现褶皱缺陷,损失达 2 万元。

(二)防污染与耐腐蚀性

印刷环境的特殊介质对冷水机材质提出要求:


  • 凹版印刷的溶剂型油墨(含甲苯、乙酯)挥发后可能混入冷却水,需采用耐有机溶剂的密封件(如氟橡胶),溶胀率≤3%;

  • 镀铝薄膜生产的冷却系统需耐受铝粉颗粒(粒径 5-20μm)冲刷,换热器需具备防堵塞设计(如大通道结构);

  • 水性油墨印刷的冷却水可能呈弱酸性(pH 6-7),管道需采用 304 不锈钢(避免锈蚀产生铁锈污染)。


某彩印厂因冷却管道锈蚀,导致印刷品出现褐色斑点,客户退货率上升 8%,直接损失 15 万元。

(三)稳定运行与成本控制

包装印刷的批量生产要求冷水机具备高稳定性:


  • 平均无故障时间(MTBF)≥8000 小时,支持连续 24 小时运行(每月维护停机时间≤4 小时);

  • 具备变频调节功能(冷量 30%-100% 可调),匹配印刷机、复合机的间歇式生产模式(如换卷时能耗降低 40%);

  • 机组能效比(COP)满负荷时≥3.8,部分负荷(50%)时≥3.2,降低长期运行成本。

    风冷螺杆式低温冷冻机一二.png

二、不同包装印刷工艺的定制化冷却方案

(一)塑料薄膜生产:定型冷却与性能保障

  1. 吹塑薄膜冷却

    某薄膜厂采用该方案后,薄膜厚度偏差从 6% 降至 2%,断裂伸长率提升 10%,优等品率达 98%。

    • 采用螺杆式冷水机(制冷量 50-200kW),为冷水环提供 15±1℃冷却水,水流速≥1.5m/s(确保冷却均匀);

    • 风环与水环组合冷却(水环负责接触冷却,风环辅助定型),水温与环境温差控制在 10℃以内(避免结露);

    • 与吹塑机联动,根据薄膜厚度自动调整水环流量(厚膜增加 20% 冷量),牵引速度变化时同步调节。

    • 核心挑战:PE、PP 薄膜吹塑时,泡管需通过风环和冷水环快速冷却(从 200℃降至 60℃),冷却不均会导致薄膜厚度偏差(>5%)和力学性能下降(拉伸强度降低 15%)。

    • 定制方案:

  2. 流延薄膜冷却

    • 采用多机头冷水机(每辊独立控制),制冷量 30-100kW / 辊,水温控制精度 ±0.5℃;

    • 冷却辊内部采用螺旋导流设计(增加 30% 换热面积),确保轴向温差≤1℃,径向温差≤0.5℃;

    • 配备油雾分离器(处理轴承润滑产生的油雾),避免污染换热器(影响换热效率)。

    • 核心挑战:CPP、BOPP 流延膜通过冷却辊定型(辊面温度 20±2℃),辊面温差超过 2℃会导致薄膜翘曲(平整度偏差>3mm/m)。

    • 定制方案:

(二)印刷工艺:干燥与固化冷却

  1. 凹版印刷冷却

    • 采用风冷式冷水机(制冷量 20-80kW),为印版辊和干燥箱冷却套供水,水温 25±1℃;

    • 印版辊水路采用双进双出设计(水流速 2m/s),确保辊面温度均匀(温差≤1℃);

    • 与印刷机 PLC 联动,根据印刷速度(100-300m/min)和油墨类型自动调整冷量(溶剂型油墨增加 15% 冷量)。

    • 需求:凹版印刷的干燥箱(温度 60-120℃)需冷却降温,避免油墨过度干燥(产生脆化),同时冷却印版辊(温度控制在 40±2℃)。

    • 方案:

  2. UV 印刷固化冷却

    • 采用小型涡旋冷水机(制冷量 5-20kW),直接冷却灯管套管,水温 15±1℃,流量稳定在 ±3% 以内;

    • 冷却套管采用石英玻璃材质(透光率≥95%),不影响 UV 固化效果;

    • 配备灯管温度传感器,超温时自动增加冷却水量(120% 额定值),同时降低传送带速度(避免纸张变形)。

    • 需求:UV 油墨固化时,UV 灯管(功率 3-10kW)温度达 200℃,需冷却至 60℃以下(每升高 10℃,灯管寿命缩短 30%),同时避免纸张受热变形。

    • 方案:

(三)复合与制袋工艺:热压冷却与强度保障

  1. 干式复合冷却

    某复合厂采用该方案后,复合膜剥离强度从 0.6N/15mm 提升至 1.2N/15mm,耐蒸煮性能达标率 100%。

    • 采用水冷式冷水机(制冷量 50-150kW),热压辊与冷却辊独立供水(热压辊 60±1℃,冷却辊 15±1℃);

    • 冷却辊表面镀铬(硬度≥HRC60),内部流道按 “温差补偿” 设计(中间段流量大于两端);

    • 与复合机联动,根据复合材质(如铝箔、PET)自动调整热压温度和冷却水量(铝箔复合增加 25% 冷量)。

    • 核心挑战:薄膜复合的热压辊(温度 60-100℃)需精准控温,冷却辊需快速将复合膜从 80℃降至 40℃,冷却不足会导致复合强度下降(剥离力<0.8N/15mm)。

    • 定制方案:

  2. 制袋机冷却

    • 采用活塞式冷水机(制冷量 10-30kW),热封刀内置冷却铜管(直径 3-5mm),水流速≥1m/s;

    • 冷却系统响应时间≤5 秒,热封刀闭合时自动提升流量(150% 额定值),打开后恢复 50% 流量;

    • 配备压力补偿装置(维持进水压力 0.3±0.02MPa),确保不同热封刀冷却效果一致。

    • 需求:制袋机热封刀(温度 150-200℃)需冷却至 50℃以下(避免烫穿薄膜),冷却速度影响制袋效率(每缩短 1 秒冷却时间,产能提升 5%)。

    • 方案:

三、运行管理与成本控制

(一)水质管理与防污染措施

  1. 循环水处理

    • 开放式系统:添加缓蚀阻垢剂(如聚磷酸盐),控制 pH 值 7.5-8.5,总硬度≤300mg/L(以 CaCO₃计),每周检测一次;

    • 封闭式系统:使用去离子水(电导率≤100μS/cm),添加防锈剂(如亚硝酸钠,浓度 2%),每季度更换一次;

    • 过滤系统:印刷冷却回路配备自清洁过滤器(精度 50μm),薄膜冷却回路用袋式过滤器(精度 20μm),每周清理 / 更换滤芯。

  2. 设备防腐蚀与磨损

    • 管道材质:与印刷油墨接触区域采用 304 不锈钢,铝箔复合车间管道增加防腐涂层(厚度≥50μm);

    • 换热器防护:采用大通道板式换热器(通道宽度≥5mm),避免铝粉、油墨颗粒堵塞;

    • 定期检测:每季度对金属部件进行壁厚检测(腐蚀速率≤0.1mm / 年),对密封件进行硬度测试(变化率≤10%)。


某包装厂通过规范管理,冷却系统堵塞故障从每月 2 次降至 0.3 次,换热器清洗周期从 2 个月延长至 6 个月。

(二)节能运行与效率提升

  1. 智能负荷调节

    • 变频控制:根据设备运行状态(如印刷机换卷、复合机停机)自动调整压缩机转速(30-50Hz),部分负荷时节能 30%-40%;

    • 错峰运行:利用夜间谷段电价(0:00-8:00)制备冷水并储存在蓄冷槽(容量 50-100m³),白天高峰时段减少机组运行;

    • 某印刷厂应用后,冷水机年耗电量下降 25 万度,电费节约 20 万元。

  2. 余热回收利用

    • 干燥箱高温排风(80-100℃):通过换热器预热新风(从 20℃升至 50℃),节约加热能耗(替代电加热或蒸汽);

    • 热压辊回水(60-70℃):回收后用于车间供暖(冬季)或加热清洗用水;

    • 某复合厂余热回收系统年节约天然气 8 万立方米,减少碳排放 60 吨。

(三)故障应急与维护策略

  1. 常见故障处理

    • 水温偏高:检查过滤器是否堵塞(清理)、冷凝器散热是否良好(清洗)、制冷剂是否不足(补充);

    • 流量波动:排查水泵叶轮是否磨损(更换)、管道是否泄漏(修复)、阀门是否卡塞(检修);

    • 压力异常:高压过高(检查冷却塔风机、清理冷凝器),低压过低(检查膨胀阀、排查泄漏)。



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