在高端软包装装备领域,核心部件涂布辊的耐磨性长期制约着国产设备的性能上限。传统硬铬镀层涂布辊硬度低、易被划伤,使用寿命仅8-12个月,导致售后成本高、产线停机频繁;进口碳化钨涂布辊虽性能优异,但采购成本高、交付周期长,成为国内包装装备向高端升级的“卡脖子”难题。
面对这一行业共性痛点,企业单打独斗难以完全突破材料与工艺的深层壁垒——设备制造企业虽有迫切的工况适配与降本增效需求,却缺乏前沿材料表面技术的系统支撑;而高校院所虽拥有深厚科研积淀,有时也面临科研成果难以直接转化为实际工业应用的困境。基于这种天然互补性,广东省科学院新材料研究所、广东粤科新材料科技有限公司与重庆鑫仕达包装设备有限公司发挥各自优势,以产研协同创新合力破局。
三方搭建起“科研研发—中试转化—整机集成—工况验证”的完整创新闭环。广东省科学院新材料研究所依托院士团队在热喷涂技术领域的雄厚实力,提供涂层材料体系与工艺原理等核心技术支撑;广东粤科新材料科技有限公司负责辊体制造全流程,从高端合金钢基体选材、喷砂预处理,到超音速火焰喷涂参数调控、超精抛光,定制适配包装装备高速摩擦工况的专属碳化钨涂层工艺;重庆鑫仕达包装设备有限公司则发挥对整机结构和实际工况的深刻理解,负责将成品涂布辊集成搭载于无溶剂复合机设备,在真实工业场景中开展整机结构适配与工况验证。
攻关过程中,广东省科学院新材料研究所和广东粤科新材料科技有限公司聚焦工艺难点联合突破:优化基体喷砂预处理技术,彻底解决涂层结合力不足、易起皮剥落的缺陷;精准调控超音速火焰喷涂参数,使涂层孔隙率<1%、硬度HV0.3≥1100,兼顾高硬度与高韧性;创新超精抛光工艺,将辊面粗糙度稳定控制在Ra0.2μm以内,满足高精度均匀涂布需求。重庆鑫仕达包装设备有限公司同步将试制辊搭载于系列主力无溶剂复合机,经过数千小时工业现场极限工况验证,持续反馈运行数据,推动涂层体系与工艺参数完成多轮迭代优化,最终形成标准化量产搭载方案。三方联合申报核心发明专利,固化创新成果,高性能涂层涂布辊成功获评广东省名优高新技术产品。

鑫仕达低位三合一无溶剂复合设备

碳化钨涂层涂布辊

发明专利

广东省名优高新技术产品
产业化成效极为突出。相较传统硬铬辊,碳化钨涂层涂布辊使用寿命提升8-10倍,优良工况下可稳定服役10年,大幅降低用户备件采购成本与停机损失;高硬高韧致密涂层有效抵御磨损,辊体精度彻底解决涂布条纹、涂布量波动等常见问题,显著提升产品良率。该部件已成为重庆鑫仕达包装设备有限公司所产机型的核心配置,助力企业稳居国内无溶剂复合设备第一梯队,市场占有率超33.8%,产品远销43个国家。目前,已有2800多台搭载该技术的设备投入市场运行,以实打实的工况数据验证了产研合作成果的稳定可靠。
本次合作是我所科研成果转化的典型实践。企业提出实际需求、院所提供技术支撑、制造企业提供核心部件、产业链上下游协同攻关的模式,打通了实验室成果到工业化的转化通道,让前沿技术精准对接产业需求。实践证明,这种深度融合模式是破解关键技术难题、推动产业向中高端迈进的有效路径,值得在行业内广泛推广并持续深化。
供稿|产业服务中心
供图|产业服务中心