包裝印刷技術及設備發展趨勢

包裝印刷的市場構成及特點

1.包裝印刷的范圍

包裝印刷（package printing）是指以各種包裝材料為主要產品的印刷，在包裝材料、包裝容器上印刷各種圖文的統稱。根據生產材料的不同，包裝印刷產品可分五大類：紙板類、塑料類、金屬類、薄膜類、玻璃類。

2.包裝印刷市場的構成

根據國家新聞出版廣電總局發布的數據（如表1），2014全國印刷復制業營業收入為11740.16億元，增加值為3079.22億元，利潤總額為814.66億元。如圖1所示，包裝裝潢印刷品印刷的營業收入為8764.62億元，約占77%；出版物印刷（含專項）的營業收入為1514.29億元，約占13%；其他印刷品印刷的營業收入為1077.96億元，約占10%。

雖然新媒體對紙質出版物的影響較大，但對包裝印刷行業影響較小。特別是隨著快遞物流行業的快速發展，也帶動了包裝印刷行業發展。因此，很多印刷企業均看好快遞包裝印刷市場的行情，加大該領域的投入力度。

3.包裝印刷的特殊性

包裝印刷既有與一般印刷方法相同的技術工藝，又有其特殊工藝。包裝印刷的特殊性主要體現在3個方面：一是涉及面廣，二是工藝復雜，三是設計、材料、工藝、裝備、產品的一體化融合。

包裝印刷技術的發展及應用

包裝印后加工工藝主要有：上光、燙印、覆膜、制盒、模切壓痕、分切、復卷、復合、涂布等。

1.包裝印刷后加工新技術

包裝印刷后加工新技術主要有UV冷燙印技術、LED-UV印刷技術、EB固化技術、UV模壓成型技術、納米壓印技術和無溶劑復合技術等，下面簡單介紹其中幾種。

①UV冷燙印技術

UV冷燙印技術的冷燙原理：是指先預印UV固化膠，再將冷燙箔轉移到要燙印的基材上。

優勢是：A.成本低：無需熱燙印的經驗和特殊燙印設備；B.靈活、經濟：尤其適合于少批量生產；C.成本低、效率高：可使用標準印刷板；D.高速高效：生產速度可達120m/min；E.印刷、燙印聯機一次完成：易控制印刷精度。

主要應用范圍有兩個方面：一個方面是包裝領域，如酒標簽、醫藥標簽、飲料標簽、糖果紙卡、酒盒、膠卷盒、煙包等；另一個方面是食物及藥品領域，如洗發液標簽、牙膏外盒等。

②UV-LED印刷技術

UV-LED固化原理及工藝：指在紫外（UV）光譜區的發光二極管輸出能量使涂布液、黏合劑、油墨和其他UV固化材料處理技術，是一種環保的多功能制造工藝。（如圖2）

UV-LED相對于傳統燈是一種冷光源，特點有：A.效率高，能夠節能約50%～75%；B.環保，不產生臭氧且不含汞。

UV-LED印刷技術近幾年在歐洲快速擴張，由于成本降低，每年呈倍數增長。此外，由于UV固化能效比高，UV-LED的低能耗技術是未來固化技術的關鍵。

③EB固化技術

EB固化原理及工藝：EB固化是利用電子束中的電子與反應物中的電子作用，此時處于電子束的能量沉積階段，能量沉積的結果是使反應物產生電離。如圖3為EB設備原理圖。

EB固化技術的特點是高效、節能、環保、經濟，以及技術的廣泛適用性。

從目前應用情況來看，已經有多種產品加工的EB固化生產線，技術成熟，工藝完善。

④納米壓印技術

納米壓印的基本方法：在不使用電子和光子的前提下，直接利用物理機理機械在光刻膠上構造納米尺寸圖形，不再受到光子衍射和電子散射的限制，可大面積制備納米級圖形。制作模具的方法如圖4所示。

特點是設備簡單，制備時間短，壓印模板可重復使用。

⑤無溶劑復合技術

無溶劑復合技術的原理：采用無溶劑型膠黏劑將兩種或多種基材復合在一起，又稱反應型復合。

該技術的特點是無廢氣排放，不需要復雜加熱、廢氣排風裝置，設備簡單，能耗少，工藝流程簡單，設備占地面積小。無溶劑復合與普通復合不同，如表2所示。

無溶劑復合技術的應用范圍非常廣泛，尤其是醫藥、食品行業等。

2.包裝印刷方式

柔性版印刷是包裝印刷中的一種重要方法。主要用于商標、標簽、折疊紙盒（煙盒、酒盒、化妝品盒、藥盒、保健品盒等）、紙杯、商業表格等印品的印刷，其質量已能與凹印及膠印媲美。

各類印刷方式在包裝（標簽、折疊紙盒、紙箱、塑料軟包裝、金屬與玻璃包裝容器）印刷中的應用工藝及相關技術主要有：鐵皮印刷、軟管印刷、塑料印刷、商標印刷、貼花印刷、全息印刷、立體印刷、發泡印刷、磁性印刷、液晶印刷。以下簡單介紹幾種值得關注的包裝印刷方式：

①利樂包印刷

利樂包裝是指采用瑞典利樂公司的全無菌生產線生產的復合紙質包裝，其特點是材料、工藝、技術、設備、產品的集成。

②鐵皮印刷

鐵皮印刷是在金屬板上進行印刷的方法，即在鍍錫鐵皮或鋁皮等材料上印刷圖文。例如，2008年上海寶印金屬涂彩有限公司引進德國高寶MetalPrint公司的六色UV彩印線，該生產線已在中國大陸約10臺。2010年上海寶鋼包裝股份有限公司成立，目前寶鋼包裝共有29條印涂線，服務于可口可樂、百事可樂、百威啤酒、雪花啤酒、燕京啤酒等國內外知名飲料品牌客戶。

③塑料軟管柔印機（“曲面柔印技術”）

例如，意大利某公司生產的七色塑料軟管柔印機，具有柔印、絲網和上光功能，由自動上管、表面處理、印刷（含柔印、絲印）、上光、光油固化、自動檢測等單元組成。

技術特征：A.各印刷單元依靠獨立伺服電機驅動，通過虛擬電子軸實現同步；B.利用伺服控制驅動印刷定位系統；C.生產效率達150支/分。

此外，輕量化包裝印刷和包裝上的溯源碼印刷等也值得關注。

印刷包裝設備的數字化、網絡化、智能化、綠色化

1.《泉州制造2025》的啟發

2015年初，泉州市政府正式發布《泉州制造2025》發展綱要，主要包括智能制造、優質制造、綠色制造、服務型制造四大重點領域。

2015年，在全國機械裝備制造業普遍低迷的背景下，泉州智能裝備產業卻一枝獨秀。通過實施“數控一代”示范工程，推動了泉州裝備產業向數控化、自動化、智能化發展。全市裝備產業產值達1350億元，增長12.5%。

案例1：紡織行業整體提升。研發和應用國產數控圓網印花機、電腦提花機等數控產品，逐步取代進口數控產品，降低設備成本。國內占有率70%，實現了環保、低碳、節能、減排的目標。

案例2：石材產業提升加工精度。采用數控技術對石材機械升級改造，提高了整機的性能和加工精度。在我國石材行業得到廣泛應用，部分產品出口歐美市場。研發的國產五軸橋式切石機采用國產數控系統，可實現復雜五面體曲面加工，達到國外同類產品技術水平，價格比國外同類產品低50%，效率比傳統設備提高一倍。

案例3：建材家居產業解決用工緊張難題。集成應用國產化數控產品，在石材等領域開發了一批數控產品和自動化生產線。研發的拋光、噴涂、組裝、搬運機器人、自動滾壓生產線推動了“機器換工”。通過拋光機器人，實現了衛浴車間無噪聲無粉塵。結合個性化需求， 效率提高20%以上，一套拋光機器人可替代10名熟練技工，大大提高了拋光精度，解決了用工緊張的難題。

另外，嘉泰數控實施了我國第一個“智能工廠示范項目”，車間面積只有1500平方米，但安裝設備150臺（采用“眾籌”模式），效率非常高。

2.數控一代“十三五”發展思路

技術階段是“數字化+智能化”，技術路線是“創新工藝+專用數控+智能傳感+機器人+創新設計”，從而制造出新型裝備、生產線、車間。

因此，印刷業應引領高端機械產品的創新升級。例如，陜西北人研發出數控化環保型卷筒料凹版印刷機，特點是：①用國產伺服電機直接驅動印刷版輥，實現光電套準與無軸傳動一體化控制；采用高效節能烘箱，降低綜合能耗50%以上，減排30%以上。②自動化、智能化：采用印品在線檢測、遠程診斷與技術支持系統，智能生產管理系統等控制系統。

3.對智能制造的理解與分析

①智能制造的內涵

智能制造的內涵是數字化、網絡化、智能化，是第三次工業革命的核心技術之一，也是《中國制造2025》的主攻方向。智能制造作為一個系統工程，需要從產品、生產、模式、基礎4個維度理解和推進（如圖5）。

②數控技術與數字化

數控化是對于機械運動的驅動和控制系統的創新，機械產品創新的重要途徑、技術路線如圖6所示。

數控技術是實現機械產品創新的顛覆性共性使能技術，是信息技術與自動控制、機械制造技術相結合的集成技術，其核心是數字化。數控技術的應用使機械產品內涵發生了根本性變化：產品功能極大豐富，性能發生質的變化；提高產品水平和市場競爭力；使機械產品向智能化方向擴展。

③《中國制造2015》推進策略

第一階段（2015～2020）：全面推廣數字化網絡化技術應用，部分行業和企業開展智能化技術應用試點，“工業2.0補課，3.0普及，4.0試點”，如推進“數控一代”創新應用工程。

第二階段（2020～2025）：推進網絡化智能化技術的應用，如推動“智能一代”創新應用工程。

4.面對“智能裝備制造”的冷思考

①切入點是：用戶、終端消費者需求及制造商主動改進；

②把服務作為企業新增長點：由制造到“制造+服務”；

③包裝印刷設備應數控化、綠色化先行；

④把技術集成作為產品創新的重要驅動力；

⑤提高設備的精度保持性及可靠性。

總之，現階段我們應該“補課工業2.0”，“普及工業3.0”，同時“試點工業4.0”。