以熔胶率可达 8 kg/h 的胶粘剂喷涂系统为例,对其碳足迹进行细分可以看到,运行阶段在环境影响中占主要比重。在 10 年生命周期内,热熔胶用量对应的排放为 429 吨 CO₂-eq.,电力消耗对应的排放为 13.7 吨 CO₂-eq。若不计运行阶段,该胶粘剂喷涂系统的环境影响为 1.55 吨CO₂-eq。
由此可见,工业胶粘剂涂布中约99%的CO₂排放来自胶粘剂的生产和熔融过程。因此,最直接、最有效的减排途径就是节约用胶。尤其在包装行业(主要采用线状喷胶),通过优化用胶量,可显著减少温室气体范围三(Scope 3)碳排放。
要实现可靠粘接,必须在正确位置喷涂足量胶粘剂。但“足量”究竟意味着什么?更多胶粘剂并不一定意味着更高粘接强度。为验证粘接效果,可将横向撕裂强度作为性能指标。它描述的是沿预期受力方向横向撕开或分离粘接部位或材料所需的力,从而帮助回答以下问题:
胶缝强度是否足以承受运输和搬运过程中的应力。
相关测试表明,与较长胶线相比,短胶线或点状胶需要更大的剥离力。热熔胶断点喷涂 正是基于这一思路:不再将胶粘剂喷涂成长胶线,而是分成短胶线或点状胶。这样可以在保持可靠粘接的同时减少胶粘剂用量。
以下实际应用示例展示了优化胶粘剂喷涂对用胶量的积极影响。
在一台产能为每分钟 40 个纸箱的封箱机上,用于粘接纸箱摇盖的两个气动喷枪被替换为电动喷枪。之所以更换,是因为大量短胶线或胶点喷涂要求喷枪具备较高开关频率和较多的工作循环。
纸箱折盖粘接:通过热熔胶断点喷胶及后续工艺优化降低胶粘剂用量
原先每个纸箱的胶粘剂用量为 18 g。采用热熔胶断点喷胶后,每个纸箱节省 8.2 g 胶粘剂。随后对喷胶工艺进一步优化,又额外节省 2.6 g/箱。基于该示例,总胶粘剂节省比例为 60%。
按全年运行对上述纸箱封口机示例进行测算,优化胶粘剂喷涂可在多个层面带来收益。该示例显示,降低热熔胶用量有助于减少 CO2 排放和胶粘剂成本。使用电动喷枪还可减少维护及备件相关支出。电动喷枪无需压缩空气,因此不需要动态密封件或电磁阀。此外,示例中的 Volta 热熔胶断点喷枪运行寿命可达 20 亿次工作循环(具体取决于型号和工况)。虽然断点喷胶的开关频率可达到气动喷枪胶线喷涂约 4 倍,但其使用寿命却比同类气动型号长出十倍至四十倍(取决于对比型号)。基于上述示例,测算结果如下:
使用带热熔胶断点喷胶功能的电动喷枪,并有针对性地优化喷涂工艺,有助于降低 CO2 排放。通过减少热熔胶用量,可降低生产成本,并提升粘接可靠性。因此,在工业胶粘剂喷涂应用中,可持续发展并非成本负担,而是驱动效率提升的引擎,具有可量化的经济效益。
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