卷對卷高精度自動化紙制品包裝生產工藝

徐軍+劉健書+陳愛華+蔡興明

在印刷業推行綠色印刷、構建生態型系統、大力推進兩個轉型的形勢下，常德金鵬印務有限公司（以下簡稱“金鵬印務”）自2005年起集全公司研發技術力量，反復試驗論證，于2008年首批投入1.8億元技改資金，成功實現以卷筒紙凹印、卷筒紙全息燙印、卷筒紙模切為主的卷對卷生產工藝，并在接下來的5年時間內對公司原有設備進行高新技術改造，從而形成了目前4條卷對卷高精度自動化紙制品包裝生產專線，生產規模高達25000萬米。

我公司卷對卷高精度自動化紙制品包裝生產工藝在2008年獲得了國家發明專利“一種節約印材的卷煙煙標印制方法”，從“卷對卷印刷材料”“卷對卷盒型結構”“卷對卷工藝技術”“卷對卷機械設備”4個方面進行技術創新。其中，“卷對卷工藝技術”經湖南省經濟和信息化委員會專家評審認定為2010年湖南省新產品，2011年通過湖南省科技廳科學技術成果鑒定，2012年獲得常德市科技進步獎一等獎，2014年通過湖南省科技進步獎二等獎的評定，同時獲得全國發明專利金獎等榮譽。

卷對卷高精度自動化紙制品包裝生產工藝成功打造了卷筒紙凹印、全息燙印、模切以及在線檢控這一新工藝流程，解決了長期困擾我國紙包裝行業的印刷與燙印運行速度不同步、壓凹凸紙張易破損等技術難題，開創了我國紙包裝行業寬幅卷筒紙高速、高精度、自動化、節能、降耗的生產新模式，優勢突出，居國內領先水平。

優勢一：高效率

1.簡化工序

通過工藝流程再造，我公司在國內紙包裝行業首創卷筒紙凹印、燙印、模切（壓痕）、檢測組合新工藝，將傳統六道工序簡化為四道，實現了“三高一化”生產，即高速、高精度、高穩定性和自動化生產。

新老工藝流程對比如下：

（1）老工藝生產流程：卷筒紙凹印（聯機壓凹凸）→切大張→單張紙全息燙印→質量檢驗→單張紙模切（壓痕）→質量檢驗。

（2）新工藝生產流程：卷筒紙凹印（在線質量檢測）→卷筒紙全息燙印（在線質量檢測）→卷筒紙模切（壓痕）（在線質量檢測）→質量檢驗。

2.效益顯著

（1）新工藝將影響印刷機生產速度的壓凹凸工藝向模切工序轉移，印刷機生產速度由原來的180米/分鐘提升到現在的220米/分鐘，生產效率提高了22%。

（2）原單張紙燙金機燙印速度為5000張/小時，新工藝采用卷筒紙燙金機后，燙印速度提高到110米/分鐘（約12300張/小時），生產效率提高了146%。

（3）原單張紙模切機模切速度為5000張/小時，新工藝采用卷筒紙模切機后，不僅實現了不停機自動換卷、收成品，模切速度更是高達220米/分鐘（約26900張/小時），生產效率提高了438%。

優勢二：高品質

1.全數字自動化質量監控，提供質量保障

新工藝采用產品質量全程在線檢測裝置，成功實現光機電一體化高度集成，應用多目視覺（色度和密度法）檢測原理，建立了動態數學模型（軟件），科學選配高精度檢控光電儀器、設備和裝置。通過光機電一體化高度集成，較好地實現了以下3方面的有機結合：

（1）軟件（數控程序）與硬件（生產裝置、檢控儀器、設備和裝置）有機結合，實現了高精度動態檢控。

（2）單個工序檢控與全程在線檢控有機結合，實現了全程在線精準檢測，調控有序聯動。

（3）人機檢控有機結合，實現了人機合一，大幅提升了裝置運行的可靠性。

另外，“廢品自動剔除裝置”集產品自動檢驗、自動堆放、紙屑真空回收三項功能于一體，且成功實現了人機合一操作，降低了勞動強度，提高了生產效率，確保了產品質量。

2.工藝創新，杜絕常見問題產生

（1）提升印刷質量

新工藝采用卷筒紙凹印機，該設備在壓印輥和承印輥上增設了壓凹輥穩壓機構，增加了壓印輥和承印輥軸運動的支承面積，從而大幅提高印刷輥的運行穩定性，有效防止印刷精度受到機械振動的影響，進而提高產品印刷質量。

其中，增設的四棱錐公母齒定位機構，除防止印刷輥運動時沿軸向移動外，還起到限位器的作用，在在線檢控裝置的作用下，對印刷輥間隙進行動態調整，確保壓印輥和承印輥之間形成最佳印刷壓力，從而較好地解決印刷紙張易破損難題，大大提高印刷質量，拓展印刷適應范圍。

（2）提升燙印質量

①采用卷筒紙燙金機，燙印方式由面接觸變為線接觸，從根本上解決了燙印產品起霧、起泡現象，提高了燙印質量。

②采用真空電加熱和燙材吹風冷卻降溫機構，使高溫下處于熔融狀的燙材（電化鋁箔）得到快速冷卻，大幅減少電化鋁箔基膜變形及黏性增加等問題，使基膜下的膠層（剝離層）輕松分離，杜絕色帶堆積物的產生；同時使印品燙印部分快速固化，增加剝離完整性，有效解決電化鋁箔拖尾水波紋的難題。

③電化鋁箔采用真空負壓托帶輸送，能夠有效防止電化鋁箔與輸送帶輥之間產生機械摩擦損傷，從而確保燙印質量。

④新工藝優越的工況條件，大幅提升了電化鋁箔的適燙性，降低了電化鋁箔的原料成本，成本節約超過30%。

另外，新工藝大大縮短了產品與環境接觸的時間，使產品不受溫濕度變化影響，易于控制，質量穩定、不翹曲，產品合格率由原來的96.20%提高到現在的98.36%。

3.成型效果好，包裝適性佳

新工藝中壓凹凸、壓痕、模切工序均采用模塊化生產，解決了集中生產壓力大的問題，產品平整性高，模切線與壓痕線雙雙到位，能夠達到優異的成型效果。

另外，新工藝采用電子精加工的模切壓痕版，無需手工墊版，產品成型尺寸恒定，因此產品上機包裝適性非常穩定。

優勢三：高環保

1.資源節約

（1）原料節約

新工藝徹底消除了老工藝縱向送紙所需的“叼口”和“拖梢”用紙和幅邊光標設置用紙等帶來的紙張浪費，紙張用量節約超過6%，而且減少輔助光標后，在節約紙張的同時還能降低油墨用量。以每年使用3萬噸紙張計算，企業每年可節約原料費用3960萬元，大幅降低了生產成本。

此外，新工藝采用帶定位自動預套準功能的卷筒紙燙印技術，每萬米電化鋁箔可節約全息圖145萬個，全息圖損耗降低了5.80%。

（2）人力資源和設備節約

以每年25000萬米的生產規模計算，采用新工藝后，印刷設備數量減少了0.97臺，燙印設備數量減少了11.84臺，模切設備數量減少了15.77臺，操作人員數量減少了157人。設備和人員整體需求情況見表1。

（3）土地節約

相比老工藝，新工藝減少了兩道工序，可節省兩次物流成本與中轉場地，而且采用卷筒紙加工工藝后，每次中轉還能降低三分之二的工作量與場地使用面積，為打造現代化物流生產打下了良好的基礎。

2.環境友好

新工藝在凹印過程中，使用了多功能水性油墨及配套技術，較好地解決了傳統溶劑型油墨化學污染、適應性差、產品回收（脫墨水解）再利用難等問題，實現了綠色生產，有利于環境保護。

卷對卷高精度自動化紙制品包裝生產工藝顛覆了傳統紙包裝生產工藝流程，經濟、生態、環保效益顯著，對大幅提升我國紙包裝行業整體生產技術水平具有極大的示范和推廣價值。相信在紙包裝行業人士的共同努力下，卷對卷高精度自動化紙制品包裝生產工藝必將迎來更廣泛的應用。endprint