寬幅衛(wèi)星式柔印機 技術創(chuàng)新與突破

薛志成 吳宏

如今，柔印在我國已經歷了30年的發(fā)展歷程，期間受到諸多因素的制約，時起時伏，坎坷向前發(fā)展。可喜的是，目前柔印在我國已走出社會認識的困境，開始進入快速發(fā)展的良好時機，尤其是在包裝印刷領域，柔印以綠色環(huán)保的獨特優(yōu)勢成為發(fā)展最快的印刷方式之一。

柔印機分為層疊式、機組式和衛(wèi)星式三種形式，其中衛(wèi)星式柔印機具有印刷速度高、印品質量好、結構緊湊等優(yōu)點，也因此被行業(yè)協(xié)會確定為今后重點推廣的柔印方式。通常情況下，將承印物幅寬在1000mm以上的稱為寬幅柔印機。目前，國內寬幅柔印機的裝機量約120臺，其中國產品牌僅35臺，多數為2000年后期才研發(fā)成功并推向市場的，這些寬幅柔印機目前的基本功能與國外相當，但自動化水平、穩(wěn)定性、可靠性等方面還與國外先進水平存在較大差距。因此，提高國產柔印機制造水平，盡快趕上國際先進技術水平，是國內柔印機械制造企業(yè)努力的目標。

國產寬幅衛(wèi)星式柔印機的幾大技術突破

目前，國外已經生產出印刷幅寬達2000mm以上、印刷速度高達1000m/min（一般常見柔印機的速度為300～600m/min）、網紋輥線數達1000線/英寸以上、套印精度達±0.1mm、印刷色組達到12色的高檔寬幅衛(wèi)星式柔印機，該類寬幅衛(wèi)星式柔印機通常采用無齒輪傳動技術、套筒技術（網紋輥、印版輥），并且強調不停機更換和一人操作的理念，且所有設備均強調完善的機器管理功能。

反觀國內柔印市場，30年的發(fā)展歷程中，所接觸到的柔印機基本上為傳統(tǒng)機型。當然，國內也不乏一些有先見之明的印刷機械制造企業(yè)，通過不斷學習并制造出柔印機，我公司便是其中之一。早在1985年，我公司就開始測繪國外4色層疊式柔印機，一直生產到90年代后期，國內市場裝機量約有100臺；1992年，又研發(fā)出國內首臺6色衛(wèi)星式柔印機，盡管這些柔印機的機械結構、電氣控制、制作理念在如今看來顯得有些落后，但無不反映出我公司在研發(fā)柔印機的過程中勇于學習新技術、大膽創(chuàng)新的精神。

2000年后期，隨著全球柔印市場的不斷擴張，國內柔印工藝在行業(yè)人士的努力推動下日趨成熟，加之國家低碳環(huán)保、發(fā)展綠色印刷的呼聲越來越高，由此便為國內柔印市場迎來第二次快速發(fā)展提供了良好的機遇。在此過程中，國內印刷機械制造企業(yè)紛紛投入大量人力、物力來研發(fā)國產品牌柔印機，我公司則于2009年10月率先推出國產首臺印刷單元為全伺服、無齒輪、電子軸傳動形式的寬幅衛(wèi)星式柔印機，至目前，我公司寬幅衛(wèi)星式柔印機（幅寬為1300～2200mm）在軟包裝、瓦楞紙箱面紙預印和無菌包裝印刷市場已得到良好應用。在新品研發(fā)過程中，我公司采用獨特的研發(fā)方式，項目分解，化整為零，對技術難題逐一攻克，在衛(wèi)星式柔印機研發(fā)過程中獲得了多項技術專利，例如《衛(wèi)星式柔印機無軸印刷單元控制裝置》《衛(wèi)星式柔印機壓印單元控制裝置》《柔印機干燥裝置》《柔印機封閉刮刀裝置》，為整機快速推向國內市場奠定成功的基礎，為寬幅衛(wèi)星式柔印機的國產化掃除技術障礙。

寬幅衛(wèi)星式柔印機研發(fā)制造的趨勢和方向

當今，隨著全球柔印市場的不斷擴大，國內柔印工藝日益成熟，國內市場柔印機裝機量已占整個印刷包裝市場的15%～18%，無論是關鍵技術的攻關，還是市場的產業(yè)化程度，亦或與國際知名廠商的比拼競爭，都有了明顯提升，國產柔印機的品牌影響力正與日俱增。

但從整體上來看，國內柔印機的制造水平較低，主要表現(xiàn)在研發(fā)創(chuàng)新能力比較弱，自動化和智能化程度低，可靠性及穩(wěn)定性低，市場占有率低，與德國、意大利、西班牙、等先進國家差距較大等方面。

中國印刷機械行業(yè)協(xié)會發(fā)布的“十二五”發(fā)展規(guī)劃中，對國內發(fā)展柔印、提高國產柔印機的制造水平，指明了發(fā)展任務和目標，同時也提供了相應的政策支持。

國內柔印機制造企業(yè)除了要追趕國際先進技術之外，在某些方面還要提前去研發(fā)超越歐美技術的項目。例如，我公司已經將熱泵干燥技術、基于云中心創(chuàng)建的“機聯(lián)網”、全自動上下卷以及全自動接換卷等新技術成功應用于柔印機上。相信，只有追趕與超越并行，才能使我國柔印機制造水平走出困境。

當然，除了企業(yè)自身的努力外，也需要國家在技術與資金上給予支持。另外，行業(yè)內也可建立產業(yè)聯(lián)盟，進行比較細致的分工，避免抄襲和互相傾軋，以利于國內柔印市場的健康發(fā)展。只有這樣，才能擺脫模仿國外、無自主知識產權的尷尬困境，進而實現(xiàn)縮小并超越與先進國家差距的目標。

寬幅衛(wèi)星式柔印機研發(fā)過程中需盡快突破的技術瓶頸

為使寬幅衛(wèi)星式柔印機從整體上解決目前制造水平低、自動化和智能化程度低、可靠性及穩(wěn)定性差的現(xiàn)象，在未來的研發(fā)過程中主要應突破如下幾類技術瓶頸。

1.中心壓印滾筒制造技術

中心壓印滾筒的制造技術要求如下。

（1）中心壓印滾筒采用雙壁式水循環(huán)恒溫控制結構，以保持壓印滾筒外表面溫度恒定，防止受熱膨脹，確保滾筒表面在工作過程中尺寸穩(wěn)定。

（2）中心壓印滾筒表面要進行電鍍處理，表面鍍有一層鎳或鉻保護層，以確保在任何環(huán)境下表面不被腐蝕。

（ 3 ）色組數量不同，中心壓印滾筒的直徑不同，通常直徑在1500～2500mm之間。

（4）中心壓印滾筒安裝在高精度軸承上之前，要進行動平衡和靜平衡處理。

（5）不管直徑為多大，中心壓印滾筒的最大旋轉偏心度不能大于10μm。

目前，國內制造技術比較落后，在工藝手段、設備能力方面均無法滿足中心壓印滾筒的制造要求，國產品牌衛(wèi)星式柔印機上的中心壓印滾筒至今仍依賴進口，價格較高，且供貨周期較長。因此，我們研發(fā)的目標是：提高國產制造技術，盡快實現(xiàn)中心壓印滾筒的國產化，提高國產柔印機制造精度，降低設備制造成本。

2.套筒式印版輥制造技術

套筒式印版輥由芯軸、氣脹貼版套筒組成。套筒式印版輥的制造技術要求有以下幾個方面。

（1）氣脹貼版套筒內徑一般小于芯軸的外徑，并且緊密地包裹在芯軸上，芯軸內部通有氣流可控的氣體，氣體從表面小孔中均勻排出并形成氣墊，使套筒內徑發(fā)生膨脹，便于套筒從芯軸上順利安裝或拆卸。氣脹貼版套筒由多層特殊材料組合而成，在氣脹擴大和斷氣縮小的過程中能確保其外徑尺寸精度不發(fā)生變化，從而保證套筒式印版輥的使用精度。

（2）套筒式印版輥的使用改變了傳統(tǒng)印刷換單時整套更換整體式印版輥的現(xiàn)象，換版時只換氣脹套筒印版，不換芯軸，操作更加方便、快捷。

（3）由于在印刷長度范圍內各規(guī)格的氣脹套筒共用一根芯軸，所以氣脹套筒對于相同重復周長的印品可重復使用。因此，購機時一次性購買印刷周長范圍內的各規(guī)格套筒后，在后期使用過程中相比較傳統(tǒng)的版輥形式來說，不需要制造輥體，使用成本更低（相對于整體式結構，其使用成本幾乎為零）。

不需要制造輥體，只單純制作感光樹脂印版，大大縮短了制版周期。但國內制造技術比較落后，目前仍無能力制造套筒式印版輥，國產柔印機上配置的套筒也基本上依賴國外進口，在印刷單元中占用了大量的配套件成本。因此，套筒式印版輥的國產化是制約國產衛(wèi)星式柔印機快速發(fā)展的瓶頸之一。

3.套筒式網紋輥制造技術

套筒式網紋輥由芯軸、氣脹網紋輥套筒組成。套筒式網紋輥的制造技術要求有以下幾個方面。

（1）氣脹網紋輥套筒內徑一般小于芯軸外徑，緊密地包裹在芯軸上，在芯軸內部通有可控的氣體，氣體從表面小孔內均勻排出，形成氣墊，使套筒內徑擴大而膨脹，便于套筒從芯軸上順利安裝或拿下。氣脹網紋輥套筒由多層特殊材料組合而成，在氣脹擴大和斷氣縮小的過程中，能保證其外徑尺寸精度不受變化，從而確保網紋輥的使用精度。

（2）套筒式網紋輥的使用改變了傳統(tǒng)印刷換單時整套更換整體式網紋輥的現(xiàn)象，換網紋輥時只換氣脹網紋輥套筒，不換芯軸，操作更加方便。

（3）由于不同規(guī)格的氣脹網紋輥套筒共用一根芯軸，所以在使用過程中相比較傳統(tǒng)的網紋輥形式來說，不需要制造輥體，使用成本更低（相對于整體式結構，其使用成本幾乎為零）。

由于不是整體結構，只單純更換氣脹網紋輥套筒，所以更換時間很短。但國內制造技術比較落后，目前仍無能力制造氣脹網紋輥套筒，國產柔印機上配置的網紋輥套筒基本上依賴國外進口，在印刷單元中占用了大量的配套件成本。因此，套筒式網紋輥的國產化同樣是制約國產衛(wèi)星式柔印機快速發(fā)展的瓶頸之一。

4.印刷壓力自動調節(jié)技術

目前國產柔印機壓力調節(jié)均為人工調節(jié)，受工人操作水平的影響，在印刷過程會產生大量的廢品。因此，要想降低印刷廢品率，提高設備的使用價值，壓力調節(jié)必須實現(xiàn)自動調節(jié)。

目前，國際上具備柔印機印刷壓力自動調節(jié)技術的有：博斯特（F&K）公司、德國的W&H公司及BST公司、英國的QUADTECH公司、以色列的AVT公司。其中，水平最高的是博斯特（F&K）公司研發(fā)的SMART GPS控制技術：在離線貼版機上通過掃描采集得到各色印版上所有信息參數，經過運算后存儲到套筒版輥端部的集成小芯片（SMART GPS）中，當版輥安裝到印刷機上之后，各色版輥端部芯片內存儲的信息參數就自動傳輸到印刷機的控制系統(tǒng)中，開機后控制系統(tǒng)按照輸入的信息指令使套準精度、印刷壓力、供墨狀態(tài)等瞬間達到要求，即可得到合格的印品，近乎達到零廢品。

目前國產衛(wèi)星式柔印機要實現(xiàn)印刷壓力的自動調節(jié)，整套控制裝置的軟件、硬件必須從國外進口，在印刷單元中占用了大量的配套件成本。因此，印刷壓力自動調節(jié)技術是制約國產柔印機快速發(fā)展的瓶頸之一。

總之，隨著人們對寬幅衛(wèi)星式柔印機特點以及市場前景認識的逐漸加深，加之國家在“十二五”期間發(fā)展綠色印刷的戰(zhàn)略要求，在行業(yè)協(xié)會的大力宣傳引導下，寬幅衛(wèi)星式柔印機將迎來快速發(fā)展的良好機遇，相信在整體產業(yè)鏈的努力下，寬幅衛(wèi)星式柔印機在國內將迎來美好的前景。