卷对卷高精度自动化纸制品包装生产工艺

徐军+刘健书+陈爱华+蔡兴明

在印刷业推行绿色印刷、构建生态型系统、大力推进两个转型的形势下，常德金鹏印务有限公司（以下简称“金鹏印务”）自2005年起集全公司研发技术力量，反复试验论证，于2008年首批投入1.8亿元技改资金，成功实现以卷筒纸凹印、卷筒纸全息烫印、卷筒纸模切为主的卷对卷生产工艺，并在接下来的5年时间内对公司原有设备进行高新技术改造，从而形成了目前4条卷对卷高精度自动化纸制品包装生产专线，生产规模高达25000万米。

我公司卷对卷高精度自动化纸制品包装生产工艺在2008年获得了国家发明专利“一种节约印材的卷烟烟标印制方法”，从“卷对卷印刷材料”“卷对卷盒型结构”“卷对卷工艺技术”“卷对卷机械设备”4个方面进行技术创新。其中，“卷对卷工艺技术”经湖南省经济和信息化委员会专家评审认定为2010年湖南省新产品，2011年通过湖南省科技厅科学技术成果鉴定，2012年获得常德市科技进步奖一等奖，2014年通过湖南省科技进步奖二等奖的评定，同时获得全国发明专利金奖等荣誉。

卷对卷高精度自动化纸制品包装生产工艺成功打造了卷筒纸凹印、全息烫印、模切以及在线检控这一新工艺流程，解决了长期困扰我国纸包装行业的印刷与烫印运行速度不同步、压凹凸纸张易破损等技术难题，开创了我国纸包装行业宽幅卷筒纸高速、高精度、自动化、节能、降耗的生产新模式，优势突出，居国内领先水平。

优势一：高效率

1.简化工序

通过工艺流程再造，我公司在国内纸包装行业首创卷筒纸凹印、烫印、模切（压痕）、检测组合新工艺，将传统六道工序简化为四道，实现了“三高一化”生产，即高速、高精度、高稳定性和自动化生产。

新老工艺流程对比如下：

（1）老工艺生产流程：卷筒纸凹印（联机压凹凸）→切大张→单张纸全息烫印→质量检验→单张纸模切（压痕）→质量检验。

（2）新工艺生产流程：卷筒纸凹印（在线质量检测）→卷筒纸全息烫印（在线质量检测）→卷筒纸模切（压痕）（在线质量检测）→质量检验。

2.效益显著

（1）新工艺将影响印刷机生产速度的压凹凸工艺向模切工序转移，印刷机生产速度由原来的180米/分钟提升到现在的220米/分钟，生产效率提高了22%。

（2）原单张纸烫金机烫印速度为5000张/小时，新工艺采用卷筒纸烫金机后，烫印速度提高到110米/分钟（约12300张/小时），生产效率提高了146%。

（3）原单张纸模切机模切速度为5000张/小时，新工艺采用卷筒纸模切机后，不仅实现了不停机自动换卷、收成品，模切速度更是高达220米/分钟（约26900张/小时），生产效率提高了438%。

优势二：高品质

1.全数字自动化质量监控，提供质量保障

新工艺采用产品质量全程在线检测装置，成功实现光机电一体化高度集成，应用多目视觉（色度和密度法）检测原理，建立了动态数学模型（软件），科学选配高精度检控光电仪器、设备和装置。通过光机电一体化高度集成，较好地实现了以下3方面的有机结合：

（1）软件（数控程序）与硬件（生产装置、检控仪器、设备和装置）有机结合，实现了高精度动态检控。

（2）单个工序检控与全程在线检控有机结合，实现了全程在线精准检测，调控有序联动。

（3）人机检控有机结合，实现了人机合一，大幅提升了装置运行的可靠性。

另外，“废品自动剔除装置”集产品自动检验、自动堆放、纸屑真空回收三项功能于一体，且成功实现了人机合一操作，降低了劳动强度，提高了生产效率，确保了产品质量。

2.工艺创新，杜绝常见问题产生

（1）提升印刷质量

新工艺采用卷筒纸凹印机，该设备在压印辊和承印辊上增设了压凹辊稳压机构，增加了压印辊和承印辊轴运动的支承面积，从而大幅提高印刷辊的运行稳定性，有效防止印刷精度受到机械振动的影响，进而提高产品印刷质量。

其中，增设的四棱锥公母齿定位机构，除防止印刷辊运动时沿轴向移动外，还起到限位器的作用，在在线检控装置的作用下，对印刷辊间隙进行动态调整，确保压印辊和承印辊之间形成最佳印刷压力，从而较好地解决印刷纸张易破损难题，大大提高印刷质量，拓展印刷适应范围。

（2）提升烫印质量

①采用卷筒纸烫金机，烫印方式由面接触变为线接触，从根本上解决了烫印产品起雾、起泡现象，提高了烫印质量。

②采用真空电加热和烫材吹风冷却降温机构，使高温下处于熔融状的烫材（电化铝箔）得到快速冷却，大幅减少电化铝箔基膜变形及黏性增加等问题，使基膜下的胶层（剥离层）轻松分离，杜绝色带堆积物的产生；同时使印品烫印部分快速固化，增加剥离完整性，有效解决电化铝箔拖尾水波纹的难题。

③电化铝箔采用真空负压托带输送，能够有效防止电化铝箔与输送带辊之间产生机械摩擦损伤，从而确保烫印质量。

④新工艺优越的工况条件，大幅提升了电化铝箔的适烫性，降低了电化铝箔的原料成本，成本节约超过30%。

另外，新工艺大大缩短了产品与环境接触的时间，使产品不受温湿度变化影响，易于控制，质量稳定、不翘曲，产品合格率由原来的96.20%提高到现在的98.36%。

3.成型效果好，包装适性佳

新工艺中压凹凸、压痕、模切工序均采用模块化生产，解决了集中生产压力大的问题，产品平整性高，模切线与压痕线双双到位，能够达到优异的成型效果。

另外，新工艺采用电子精加工的模切压痕版，无需手工垫版，产品成型尺寸恒定，因此产品上机包装适性非常稳定。

优势三：高环保

1.资源节约

（1）原料节约

新工艺彻底消除了老工艺纵向送纸所需的“叼口”和“拖梢”用纸和幅边光标设置用纸等带来的纸张浪费，纸张用量节约超过6%，而且减少辅助光标后，在节约纸张的同时还能降低油墨用量。以每年使用3万吨纸张计算，企业每年可节约原料费用3960万元，大幅降低了生产成本。

此外，新工艺采用带定位自动预套准功能的卷筒纸烫印技术，每万米电化铝箔可节约全息图145万个，全息图损耗降低了5.80%。

（2）人力资源和设备节约

以每年25000万米的生产规模计算，采用新工艺后，印刷设备数量减少了0.97台，烫印设备数量减少了11.84台，模切设备数量减少了15.77台，操作人员数量减少了157人。设备和人员整体需求情况见表1。

（3）土地节约

相比老工艺，新工艺减少了两道工序，可节省两次物流成本与中转场地，而且采用卷筒纸加工工艺后，每次中转还能降低三分之二的工作量与场地使用面积，为打造现代化物流生产打下了良好的基础。

2.环境友好

新工艺在凹印过程中，使用了多功能水性油墨及配套技术，较好地解决了传统溶剂型油墨化学污染、适应性差、产品回收（脱墨水解）再利用难等问题，实现了绿色生产，有利于环境保护。

卷对卷高精度自动化纸制品包装生产工艺颠覆了传统纸包装生产工艺流程，经济、生态、环保效益显著，对大幅提升我国纸包装行业整体生产技术水平具有极大的示范和推广价值。相信在纸包装行业人士的共同努力下，卷对卷高精度自动化纸制品包装生产工艺必将迎来更广泛的应用。endprint