宽幅卫星式柔印机 技术创新与突破

薛志成 吴宏

如今，柔印在我国已经历了30年的发展历程，期间受到诸多因素的制约，时起时伏，坎坷向前发展。可喜的是，目前柔印在我国已走出社会认识的困境，开始进入快速发展的良好时机，尤其是在包装印刷领域，柔印以绿色环保的独特优势成为发展最快的印刷方式之一。

柔印机分为层叠式、机组式和卫星式三种形式，其中卫星式柔印机具有印刷速度高、印品质量好、结构紧凑等优点，也因此被行业协会确定为今后重点推广的柔印方式。通常情况下，将承印物幅宽在1000mm以上的称为宽幅柔印机。目前，国内宽幅柔印机的装机量约120台，其中国产品牌仅35台，多数为2000年后期才研发成功并推向市场的，这些宽幅柔印机目前的基本功能与国外相当，但自动化水平、稳定性、可靠性等方面还与国外先进水平存在较大差距。因此，提高国产柔印机制造水平，尽快赶上国际先进技术水平，是国内柔印机械制造企业努力的目标。

国产宽幅卫星式柔印机的几大技术突破

目前，国外已经生产出印刷幅宽达2000mm以上、印刷速度高达1000m/min（一般常见柔印机的速度为300～600m/min）、网纹辊线数达1000线/英寸以上、套印精度达±0.1mm、印刷色组达到12色的高档宽幅卫星式柔印机，该类宽幅卫星式柔印机通常采用无齿轮传动技术、套筒技术（网纹辊、印版辊），并且强调不停机更换和一人操作的理念，且所有设备均强调完善的机器管理功能。

反观国内柔印市场，30年的发展历程中，所接触到的柔印机基本上为传统机型。当然，国内也不乏一些有先见之明的印刷机械制造企业，通过不断学习并制造出柔印机，我公司便是其中之一。早在1985年，我公司就开始测绘国外4色层叠式柔印机，一直生产到90年代后期，国内市场装机量约有100台；1992年，又研发出国内首台6色卫星式柔印机，尽管这些柔印机的机械结构、电气控制、制作理念在如今看来显得有些落后，但无不反映出我公司在研发柔印机的过程中勇于学习新技术、大胆创新的精神。

2000年后期，随着全球柔印市场的不断扩张，国内柔印工艺在行业人士的努力推动下日趋成熟，加之国家低碳环保、发展绿色印刷的呼声越来越高，由此便为国内柔印市场迎来第二次快速发展提供了良好的机遇。在此过程中，国内印刷机械制造企业纷纷投入大量人力、物力来研发国产品牌柔印机，我公司则于2009年10月率先推出国产首台印刷单元为全伺服、无齿轮、电子轴传动形式的宽幅卫星式柔印机，至目前，我公司宽幅卫星式柔印机（幅宽为1300～2200mm）在软包装、瓦楞纸箱面纸预印和无菌包装印刷市场已得到良好应用。在新品研发过程中，我公司采用独特的研发方式，项目分解，化整为零，对技术难题逐一攻克，在卫星式柔印机研发过程中获得了多项技术专利，例如《卫星式柔印机无轴印刷单元控制装置》《卫星式柔印机压印单元控制装置》《柔印机干燥装置》《柔印机封闭刮刀装置》，为整机快速推向国内市场奠定成功的基础，为宽幅卫星式柔印机的国产化扫除技术障碍。

宽幅卫星式柔印机研发制造的趋势和方向

当今，随着全球柔印市场的不断扩大，国内柔印工艺日益成熟，国内市场柔印机装机量已占整个印刷包装市场的15%～18%，无论是关键技术的攻关，还是市场的产业化程度，亦或与国际知名厂商的比拼竞争，都有了明显提升，国产柔印机的品牌影响力正与日俱增。

但从整体上来看，国内柔印机的制造水平较低，主要表现在研发创新能力比较弱，自动化和智能化程度低，可靠性及稳定性低，市场占有率低，与德国、意大利、西班牙、等先进国家差距较大等方面。

中国印刷机械行业协会发布的“十二五”发展规划中，对国内发展柔印、提高国产柔印机的制造水平，指明了发展任务和目标，同时也提供了相应的政策支持。

国内柔印机制造企业除了要追赶国际先进技术之外，在某些方面还要提前去研发超越欧美技术的项目。例如，我公司已经将热泵干燥技术、基于云中心创建的“机联网”、全自动上下卷以及全自动接换卷等新技术成功应用于柔印机上。相信，只有追赶与超越并行，才能使我国柔印机制造水平走出困境。

当然，除了企业自身的努力外，也需要国家在技术与资金上给予支持。另外，行业内也可建立产业联盟，进行比较细致的分工，避免抄袭和互相倾轧，以利于国内柔印市场的健康发展。只有这样，才能摆脱模仿国外、无自主知识产权的尴尬困境，进而实现缩小并超越与先进国家差距的目标。

宽幅卫星式柔印机研发过程中需尽快突破的技术瓶颈

为使宽幅卫星式柔印机从整体上解决目前制造水平低、自动化和智能化程度低、可靠性及稳定性差的现象，在未来的研发过程中主要应突破如下几类技术瓶颈。

1.中心压印滚筒制造技术

中心压印滚筒的制造技术要求如下。

（1）中心压印滚筒采用双壁式水循环恒温控制结构，以保持压印滚筒外表面温度恒定，防止受热膨胀，确保滚筒表面在工作过程中尺寸稳定。

（2）中心压印滚筒表面要进行电镀处理，表面镀有一层镍或铬保护层，以确保在任何环境下表面不被腐蚀。

（ 3 ）色组数量不同，中心压印滚筒的直径不同，通常直径在1500～2500mm之间。

（4）中心压印滚筒安装在高精度轴承上之前，要进行动平衡和静平衡处理。

（5）不管直径为多大，中心压印滚筒的最大旋转偏心度不能大于10μm。

目前，国内制造技术比较落后，在工艺手段、设备能力方面均无法满足中心压印滚筒的制造要求，国产品牌卫星式柔印机上的中心压印滚筒至今仍依赖进口，价格较高，且供货周期较长。因此，我们研发的目标是：提高国产制造技术，尽快实现中心压印滚筒的国产化，提高国产柔印机制造精度，降低设备制造成本。

2.套筒式印版辊制造技术

套筒式印版辊由芯轴、气胀贴版套筒组成。套筒式印版辊的制造技术要求有以下几个方面。

（1）气胀贴版套筒内径一般小于芯轴的外径，并且紧密地包裹在芯轴上，芯轴内部通有气流可控的气体，气体从表面小孔中均匀排出并形成气垫，使套筒内径发生膨胀，便于套筒从芯轴上顺利安装或拆卸。气胀贴版套筒由多层特殊材料组合而成，在气胀扩大和断气缩小的过程中能确保其外径尺寸精度不发生变化，从而保证套筒式印版辊的使用精度。

（2）套筒式印版辊的使用改变了传统印刷换单时整套更换整体式印版辊的现象，换版时只换气胀套筒印版，不换芯轴，操作更加方便、快捷。

（3）由于在印刷长度范围内各规格的气胀套筒共用一根芯轴，所以气胀套筒对于相同重复周长的印品可重复使用。因此，购机时一次性购买印刷周长范围内的各规格套筒后，在后期使用过程中相比较传统的版辊形式来说，不需要制造辊体，使用成本更低（相对于整体式结构，其使用成本几乎为零）。

不需要制造辊体，只单纯制作感光树脂印版，大大缩短了制版周期。但国内制造技术比较落后，目前仍无能力制造套筒式印版辊，国产柔印机上配置的套筒也基本上依赖国外进口，在印刷单元中占用了大量的配套件成本。因此，套筒式印版辊的国产化是制约国产卫星式柔印机快速发展的瓶颈之一。

3.套筒式网纹辊制造技术

套筒式网纹辊由芯轴、气胀网纹辊套筒组成。套筒式网纹辊的制造技术要求有以下几个方面。

（1）气胀网纹辊套筒内径一般小于芯轴外径，紧密地包裹在芯轴上，在芯轴内部通有可控的气体，气体从表面小孔内均匀排出，形成气垫，使套筒内径扩大而膨胀，便于套筒从芯轴上顺利安装或拿下。气胀网纹辊套筒由多层特殊材料组合而成，在气胀扩大和断气缩小的过程中，能保证其外径尺寸精度不受变化，从而确保网纹辊的使用精度。

（2）套筒式网纹辊的使用改变了传统印刷换单时整套更换整体式网纹辊的现象，换网纹辊时只换气胀网纹辊套筒，不换芯轴，操作更加方便。

（3）由于不同规格的气胀网纹辊套筒共用一根芯轴，所以在使用过程中相比较传统的网纹辊形式来说，不需要制造辊体，使用成本更低（相对于整体式结构，其使用成本几乎为零）。

由于不是整体结构，只单纯更换气胀网纹辊套筒，所以更换时间很短。但国内制造技术比较落后，目前仍无能力制造气胀网纹辊套筒，国产柔印机上配置的网纹辊套筒基本上依赖国外进口，在印刷单元中占用了大量的配套件成本。因此，套筒式网纹辊的国产化同样是制约国产卫星式柔印机快速发展的瓶颈之一。

4.印刷压力自动调节技术

目前国产柔印机压力调节均为人工调节，受工人操作水平的影响，在印刷过程会产生大量的废品。因此，要想降低印刷废品率，提高设备的使用价值，压力调节必须实现自动调节。

目前，国际上具备柔印机印刷压力自动调节技术的有：博斯特（F&K）公司、德国的W&H公司及BST公司、英国的QUADTECH公司、以色列的AVT公司。其中，水平最高的是博斯特（F&K）公司研发的SMART GPS控制技术：在离线贴版机上通过扫描采集得到各色印版上所有信息参数，经过运算后存储到套筒版辊端部的集成小芯片（SMART GPS）中，当版辊安装到印刷机上之后，各色版辊端部芯片内存储的信息参数就自动传输到印刷机的控制系统中，开机后控制系统按照输入的信息指令使套准精度、印刷压力、供墨状态等瞬间达到要求，即可得到合格的印品，近乎达到零废品。

目前国产卫星式柔印机要实现印刷压力的自动调节，整套控制装置的软件、硬件必须从国外进口，在印刷单元中占用了大量的配套件成本。因此，印刷压力自动调节技术是制约国产柔印机快速发展的瓶颈之一。

总之，随着人们对宽幅卫星式柔印机特点以及市场前景认识的逐渐加深，加之国家在“十二五”期间发展绿色印刷的战略要求，在行业协会的大力宣传引导下，宽幅卫星式柔印机将迎来快速发展的良好机遇，相信在整体产业链的努力下，宽幅卫星式柔印机在国内将迎来美好的前景。