水性压敏胶涂布复合设备技术开发_杜振勇_.pdf

一、前言北京华腾东光科技发展有限公司（简称“华腾东光科技公司”）是北京化工集团有限责任公司（简称“北化集团”）所属二级企业。公司于2002年在北化集团债转股、北京东方化工厂主辅分离时组建的科技型公司，科研主体是以北京东方化工厂为依托组建的化学工业（全国）丙烯酸及酯工程技术中心。水性丙烯酸聚合物产品因其安全环保、性价比高等优势，在促进我国丙烯酸产业发展中有着不可替代的作用。工程技术中心从事水性丙烯酸酯聚合物产品与应用技术开发有着近40年的历史。自20世纪70年代末，北京化工局引进国内首套丙烯空气氧化法生产丙烯酸及酯装置以来，工程技术中心为促进国内丙烯酸及酯产品的应用，在最初引进25个配方技术的基础上，逐步发展到上百个品种，并在数十个领域得到应用，极大地改善了人民生活水平。近年来，在以习近平同志为核心的党中央提出“绿水青山就是金山银山”的发展理念、国家实施“油改水”战略规划的大背景下，水性丙烯酸聚合物的发展有了更加广阔的空间和难得的历史机遇。本着为社会提供安全环保的产品、为上下游企业提供解决方案的原则，华腾东光科技公司研发团队在现有技术的基础上，潜心基础应用研究，着力开发原创技术与产品，并不断加强科研成果保护与转化，企业核心竞争力与品牌影响力大幅提升。二、实施背景过去40年来，溶剂型粘合剂为丰富国内消费品市场作出了巨大贡献。然而，进入21世纪，随着极端气候现象的增多，国际社会要求降低VOC（挥发性有机物）排放，使用环保型粘合剂的呼声越来越高，我国也签署了一系列有关节能减排的国际公约。近10年来，国家对使用溶剂型涂料、粘合剂等有机溶剂量较大的行业采取了限制生产与使用、高收费、增加尾气吸附处理设施等减排措施，同时出台一系列政策鼓励研发生产水性化、无溶剂产品，以实现对溶剂型产品的替代。水性化最早得到全面应用的是BOPP压敏胶带产业。从20世纪90年代开始，该产业就已基本上全部采用水性粘合剂。虽然使用水性粘合剂替代溶剂型粘合剂是大势所趋，但水性粘合剂还有着明显的短板和不足，存在表面张力高、挥发速度慢等问题，使得溶剂型粘合剂在一些特殊行业无法全部退出市场。在各级政府关于要求使用水性粘合剂的政策驱动下，一家隔音材料压敏胶生产企业合肥途奇新材料有限公司启动了水性化产品替代项目研究，并与跨国公司BASF合作，开展水性压敏胶的研制和测试工作。经过近一年的试验，项目没有获得成功。2021年12月，该公司技术人员在技术交流微信群中寻求水性粘合剂水性压敏胶涂布复合设备技术开发创造单位：北京华腾东光科技发展有限公司主 创 人：杜振勇 胡丽梅创 造 人：雷振宇 于金柱摘要在工业涂料领域“油改水”的政策驱动下，北京华腾东光科技发展有限公司与隔音材料行业上下游两家企业，在现有技术的基础上，潜心基础应用研究，着力开发原创技术与产品，形成了一整套水性压敏胶涂布复合设备技术，并适时开展科研成果保护与市场化推广，极大地推动了水性压敏胶在隔音材料行业广泛应用，为国家生态环境改善、行业节能减排提供了技术支撑。关键词隔音材料；水性压敏胶；节能减排Classic Case 经典案例Experience 借鉴Innovation World Weekly|55解决方案。华腾东光科技公司经过详细了解该公司现有溶剂型压敏胶涂布干燥与复合工艺、前期与BASF合作开展水性压敏胶测试内容与存在的问题等相关情况，认为该行业“油改水”具有巨大的开发前景，专门成立课题组进行水性压敏胶涂布复合设备技术的开发。三、主要做法公司成立专项课题组，梳理客户需求，制定研发方案。利用客户提供的隔音材料，把合成的水性压敏胶按照涂布工艺进行涂布、干燥，复合到隔音材料上，再将复合了压敏胶的基材粘贴到金属板上。在用手进行基材剥离时，研发人员发现胶膜很容易就从隔音材料表面剥离并转移到金属板上，无法达到隔音材料与被粘贴表面粘贴牢固的要求。如此反复尝试，包括使用多种特殊单体原料用于合成水性粘合剂等方法，均达不到技术要求。这时课题组发现，基材的表面能过低是附着力不足的根本原因，便将技术攻关方向迅速转向如何提高基材的表面能方向上。然而，通过对基材表面采取机械打磨等方式处理后再做复合，结果仍达不到指标要求。实验结果证明，用物理方法增加隔音材料表面粗糙度，并没有改善表面性能。对此，课题组重温粘合剂粘结机理、低表面能材料表面处理等文献，并从中寻求解决方案。在上述文献中，虽然提到提高表面能够改善胶膜与基材的粘结强度，但是并没有提及具体的方法。水性压敏胶带BOPP膜通常采用电晕处理方式，使薄膜表面产生大量羟基等极性基团，从而提高与水性压敏胶与BOPP膜的附着力。但是隔音基材因厚度大、具有绝缘性，采用电晕方法无法击穿基材，并不能在这类材料表面产生极性基团，只能另寻方法。在查询文献、寻求理论突破的过程中，低温等离子体灼烧技术为课题组打开了一道通往成功的大门。低温等离子体灼烧技术已经成功用于金属、非金属等材料表面清洗，还不会伤害材料本身。机理是通过高电压电离压缩空气，使压缩空气在短时间内产生大量氧气负离子，这些负离子与基材表面的油污、有机物等进行反应，从而达到清洗金属、非金属等材料表面的作用。这一技术在处理具有绝缘性隔音材料方面并没有成功应用先例。于是，公司与深圳金铂利莱科技有限公司合作进行新技术的联合开发。公司把水性压敏胶按照涂布工艺，涂布到BOPP薄膜上制备成压敏胶薄膜之后，把薄膜和隔音基材一并交由金铂利莱公司进行等离子灼烧处理后，再把压敏胶薄膜复合到基材上。测试结果显示，产品达到现有溶剂压敏胶的力学指标，验证了水性压敏胶应用到隔音材料涂布复合领域是可行的。在发现影响隔音材料压敏胶“油改水”的瓶颈，找到低温等离子体灼烧处理工序应用于水性压敏胶涂布烘干复合设备的技术路线后，公司本着共同开发市场、共享收益的原则，经过与上述两家企业充分协商，于2021年8月联合申请了国家实用新型发明专利，并于2022年3月获得国家知识产权局授权。为了持续改善国家生态环境，推进行业加快实现水性压敏胶替代，给企业安全生产与员工健康创造一个良好环境，三家公司签订了协议，同意有偿授权压敏胶涂布复合设备制造产业使用本专利技术，推进该行业设备升级改造，推动溶剂型压敏胶向水性压敏胶的转变。四、模式创新与市场化推广党的十九大以来，以习近平同志为核心的党中央坚持实施创新驱动发展战略，把科技自立自强作为国家发展的战略支撑，健全新型举国体制，强化国家战略科技力量，加强基础研究，推进关键核心技术攻关与自主创新，加强建设创新型国家和世界科技强国。科研开发工作是一个不断遇到问题又不断解决问题的创新过程，最终就是要形成新理论、新技术和新知识，推动新工艺、新装备的研发与应用。当前，随着原材料不断丰富、装备技术水平不断提高，市场需求不断增加，应用领域不断扩大，企业解决客户需求的创新能力也在不断提升。从提供单一产品，到提供产品的应用配方，再到为客户提供解决方案，技术服务能力不断积累，企业核心竞争力、品牌影响力也在不断提高。从更深层次来看，本项目的创新点在于以水性压敏胶粘合剂为纽带，产业链上中下游企业联合开发某一专利技术，共同享有知识产权，形成了利益共同体，最终激励各方共同出力，从各自的领域保护专利技术，进而促进行业的进步与发展。本实用新型专利的成功开发，就是基于这一理念的成功实践。在技术开发过程中，从水性压敏胶粘合剂产品的研发，再转到装备技术的研发，离不开上下游产业企业的相互配合与支持，这其中发挥核心作用的是公司科研开发团队，是对整个团队专业知识积累、解决问题能力以及突破性思维的一次考验。而开放专利，有偿授权相关设备制造企业加工压敏胶涂布复合设备或者对原有涂布设备进行改造，更是彰显了三家企业无论是国企、民企，在面对国家节能减排大政方针下，秉承共享理念，支持国家环境保护事业的有为担当。Classic Case 经典案例Experience 借鉴56|创新世界周刊|2023.3为了加大专利技术的推广力度，促进行业节能减排、降低生产成本，公司计划委托投资方或者合作方运作本项目。总体思路是，第一步，先由投资方或者合作方与专利所有人签署协议，购买专利技术的使用权，明确工作内容，协商确定各阶段成本摊销与利益分享方案。制造试验样机，委托材料生产企业进行测试、生产，并完成压敏胶复合材料的权威机构检验检测，进行市场销售。第二步，向该压敏胶涂布复合材料生产领域推广本专利技术，独享该成套设备的制造权和经销权。第三步，拿到与本专利技术配套的水性压敏胶原料独家销售权。第四步，通过市场化运作，拿到更多材料涂布复合企业产品的独家销售权，并创建新品牌。第五步，筹划上市融资。隔音材料压敏胶涂布设备采用转移涂布工艺，将压敏胶按照一定的厚度，涂布在硅油隔离纸上，进入烘道烘干，再经复合压力辊将隔音材料与隔离纸粘合剂粘合，制成隔音材料压敏胶。鉴于隔音材料厚度大、规格多，且材料表面能极低，经过低温等离子体处理后，表面张力提高，表面产生的大量极性基团极易吸附空气中的灰尘、水分等杂质，造成表面能快速损失，等离子处理设备必须靠近涂布机布置，且低温等离子体处理设备的运行速度和处理效率必须与涂布机相匹配，才能满足产品的质量和设备整体运行效率。因此，结合涂布工艺，专利中设计硅油隔离纸从涂布机烘道出口出来，在隔音材料压合之前布置一台低温等离子体发生器，对隔音材料进行处理，经过低温等离子体处理的隔音材料经压合辊与涂布压敏胶的硅油隔离纸压合制成成品。压敏胶涂布机与低温等离子体发生器的组合，实现了水性压敏胶在厚质、绝缘、低表面能材料涂布领域的应用，使该行业水性压敏胶替代溶剂型压敏胶成为可能。隔音材料压敏胶具有很大的市场空间。目前，市场上隔音材料的种类多，可以应用的场所有汽车隔音、房间和设备等的隔音层、展示台防滑垫等等。该产业每年使用的溶剂型粘合剂达数千吨，虽然有活性炭等设备经过后期吸附处理减少了溶剂向大气的排放，但是，增加了运行费用和废弃物活性炭，并没有从根本上改变粘合剂的溶剂型性质。将本专利技术应用到隔音材料等低表面能材料压敏胶涂布复合领域，可以带动压敏胶涂布设备行业制造新的设备用于更新隔音材料压敏胶生产企业原有的溶剂型压敏胶涂布设备；也可以对隔音材料生产企业原有溶剂型压敏胶涂布设备进行改造，增加低温等离子体处理设备。同时，将带动传统水性压敏胶产品的技术升级与在该领域的应用推广。编辑/车玉龙统筹/李苏（三）技术创新结合本项目封装和优化OCR、智能语音、语义分析、电子签名等10多项智能技术，形成技术创新闭环，为零售金融业务持续变革提供技术保障。部分通用技术在公司封装后能力得到提升，例如公司封装的OCR技术，通过业务数据训练和优化准确率由行业普遍的90%提升至95%。（四）管理创新除了智能技术应用外，项目开展过程中还创新了立体反欺诈防控体系、赛马机制、效率和风险双考核模式等一批管理模式，充分激发了企业的内在动力，为体系能力持续提升提供支持。七、下步思考一汽金融立足产业金融发展定位，坚持服务主责主业的核心使命，不断深化产融结合，着力构建产融衍生体系。通过与主机厂数据互联互通，技术充分共享，建立起覆盖用户买、卖、养、用与一体的综合金融产品体系，实现了金融衍生业务价值最大化。下一步，将在以下几个方面，着力进行完善提升。一是重点开发贷款、保险一站式综合产品和购车、用车全生命周期综合金融产品，同时探索在车辆出厂前预置贷款和保险相结合的产品包，为用户提供省心方便的一站式产品体验。二是融入主机厂生态，将贷款产品植入主机厂线上销售渠道，提供覆盖用户用车全生命周期的综合金融服务。三是通过与主机厂网联数据共享，在客户身份识别与认证以及客户风险评估方面提升智能化水平。编辑/车玉龙统筹/李斐（上接54页）Innovation World Weekly|57