激光（镭射）膜防伪印刷生产应用

一、背景

镭射模压机是激光防伪印刷领域最重要的设备，其工作原理是：在高温、高压的条件下，将版辊上的镭射模压版上的信息转移到薄膜基材或专用涂料上，形成高低不平、大小不一的光折射点，光照后不同波长的漫反射会使镭射膜呈现彩虹光芒。压镭射图文时，要掌握好温度、速度、张力三个要素。如果这三个要素控制不够精确，就会产生严重的色差、黑斑、白斑、水纹、褶皱、云彩花、麻点镭射图文和光柱变形以及张力不稳定等质量缺陷。这些缺陷会给后续的印刷带来麻烦，甚至会使镭射膜无法投入到下道工序的生产。

上海绿新包装材料科技股份有限公司是国内镭射模压行业的龙头企业之一，公司的单版镭射模压机为CZ-RY系列，均由北京一家设备公司提供，用于生产PET镭射转移膜以及BOPP镭射复合膜。该模压机由放卷段、预热段、牵引段和收卷段四部分组成。在生产过程中温度、速度、张力三个要素中，速度和张力调整好了以后相对比较稳定。预热辊和版辊采用导热油循环加热的方式，这种加热方式原理简单，制造成本较低，但是存在旋转接头容易泄漏、导热油易于结焦、电加热管更换频繁等缺点，在长期使用后辊表面温度不均匀，给产品质量带来较大影响。同时，由于导热油加热系统管路损失大，能耗高企，造成生产成本高。为此，公司考虑采用更为先进的电磁加热辊来替代原有导热油加热辊。

二、现有技术缺陷：

1. 导热油加热版辊存在的缺陷和弊端

目前，国内镭射模压机中普遍采用的版辊（包括预热辊）基本采用导热油加热方式，由一台外置油温机将导热油加热到200℃左右，然后由高温油泵经旋转接头输送到旋转的版辊中，再通过管道回流到油温机内。这样一套系统存在着诸多缺陷和弊端：

1) 污染严重：导热油在加热过程中，会持续向空气中挥发，同时旋转接头在使用一段时间后，会出现导热油泄漏的问题，不但污染车间空气和地面环境，而且也会对产品质量产生影响，同时易燃的导热油介质流出也容易引发火灾等不安全因素。

2) 温控精度低：导热油在长期使用后容易氧化结焦，导致辊体受热不均匀，辊面温差大，进而影响产品品质。

3) 耗能高企：导热油的加热需由电热管来完成，在加热后进入辊体内部循环，期间需要经过一段输油管路，热量在此过程中向空气中散发造成大量散失，同时，为保证导热油的循环，需要使用2~3kW的油泵不间断工作，其能耗也相当可观。

4) 维修、维护工作量大：导热油在长期的高温工作下，极易产生积碳并在辊壁、油芯、电热管、油箱等处产生结垢，这就需要定期对导热油进行更换并清洗辊壁和油路、油芯、电热管和油箱。此外，旋转接头、密封件、高温油泵、加热器、高温阀门等配件亦需定期检修和更换，由此产生的维修、维护费用不菲，同时造成巨大的停工损失和人力损失。

三、解决方案：

采用电磁感应加热模压辊来替代现有导热油加热辊。

1.电磁加热的基本原理

电磁加热的基本原理图如下：

从上面公式可以看出，感应电动势的大小与频率高低和磁场的强度成正比。因此，可以通过提高振荡频率和磁场强度的方法来提高感应电动势。

上面分析可见，感应加热是靠感应线圈把电能转化为金属内部的热能。感应线圈与被加热金属并不直接接触，能量是通过电磁感应传递的。另外需要指出的是，感应加热的原理与与一般电气设备中产生涡流以及涡流引起发热的原理是相同的，不同的是在一般电气设备中涡流是有害的，而感应加热却正是利用涡流的热效应进行加热的。

这样，感应电动势在工件中产生感应电流(涡流)，使金属加热。其热量与电流电阻的关系为:

Q＝∑I²Rt

式中， Q为电流通过电阻产生的热量(J)；I为电流有效值(A)；R为工件的等效电阻()；t为工件通电的时间(s)。

由上面两式可以看出，感应电动势和发热功率与频率高低和磁场强弱有关。感应线圈中流过的电流越大，其产生的磁通也就越大，因此提高感应线圈中的电流可以使工件中产生的涡流加大；同样提高工作频率也会使工件中的感应电流加大，从而增加发热效果，使金属升温更快。另外，涡流的大小还与金属的截面大小、截面形状、导电率、导磁率以及透入深度有关。

感应加热的整个过程归纳描述成这样：首先通过感应线圈把电能转化成磁能，交变的磁场产生同频率交变的电动势 E；交变电动势 E作用于金属物体后，形成闭