物流设备中塑料包装的分类与选择

李思涵 王克俭

（北京化工大学机电工程学院）

1. 前言

在电商高度发展的今天，随着生活节奏的加快，物流成为日常生活中不可缺少的一部分，而物流包装作为物流系统中的重要环节，却长期以手工或半机械化操作为主，不仅工作效率低，而且占用大量人力[1]，目前正在向机械化和自动化发展。

在物流产品完成包装过程中使用的各种机器设备，被称为物流包装设备，主要帮助人工来完成裹包、封口等主要工序，以及在包装件上贴标签等辅助工序[2]，降低人力资源消耗的同时也增加了包装的可靠性，降低了生产成本，提高了生产率和物流效率。

在整个物流过程中，塑料包装既对产品有保护作用，又具有质量轻和便于运输的特点，在物流中占据重要地位，对物流塑料包装设备的研究也成了热点问题。

由于目前物流包装中塑料膜包装应用最为广泛，故本文从塑料膜包装设备着手，对物流中塑料包装设备的分类和选择进行了阐述。

2. 物流中塑料包装设备分类及选用

物流中塑料包装设备按照不同标准可分为多种类型。从功能出发，可分为生产机械、裹包机械、封口机械和捆扎机械等[3]。

2.1 生产机械

目前连续生产“成型—充填—封口(Form—Fill—Seal，简称FFS)”袋用吹塑薄膜设备拥有了工序连续、自动完成的功能，其主要原料为线性低密度聚乙烯。在包装作业过程中，FFS包装效率高且综合成本低[4]。

图2 -1 吹膜设备工艺图

其中吹膜设备工艺参见图2-1，物料和添加剂经计量后，按设定比例送入模头设置有环形通道的挤出机中，熔融塑化后从模芯与环形模头之间的间隙挤出成膜管。模头中心设置有冷却风管，用来将膜管按设定吹胀比吹成直径达到设计要求的筒状薄膜（称为膜泡）。模头上方设置冷却风环用于冷却膜泡，使薄膜到达夹辊时固化[5]。膜泡到达人字板处时经主夹辊折叠后由牵引机构按设定的牵伸比送至收卷系统，自动卷起，达到设定好的长度时自动分切和换卷。

2.2 包裹机械设备

用塑料膜将一个或多个固态物品进行裹包的设备称为包裹机械，它目前广泛应用于食品、日用化工品、音像制品等领域。

包裹机械的种类多样，包装方式各异，可分为折叠式裹包机、接缝式裹包机、缠绕式裹包机、拉伸式裹包机、热收缩裹包机、贴体式裹包机等等，根据所包装产品的大小、形状以及包装数量来选用。

2.2.1 折叠式包裹机

折叠式包裹机是按一定的顺序和方式对包装材料各边进行折叠封闭从而包裹物品的设备，它通常用于正方体等规则物品的包装。此类设备优点在于包装后外表美观，有良好的视觉效果，但缺点是对被包装物品外形要求较大。

折叠式包裹机按折叠裹包工艺路线的不同，可分为卧式直线型、阶梯型和组合型。

图2 -2 卧式直线型

图2 -3 阶梯型图2-4组合型

在卧式直线型折叠裹包机中，被包装物品在一条线上作直线运动（如图2-2）；在阶梯型折叠裹包机中，被包装物品作上下左右运动（如图2-3）；在组合型折叠裹包机中，被包装物品作平移和翻转运动（如图2-4）；

2.2.2 接缝式裹包机

接缝式裹包机是将末端伸出的包装材料通过同面粘接的方式进行热压封闭和分切的设备，它自动化程度高，主要应用于各类固定形状物品的单件或多件连续包装，几乎不限制被包装物品的体积和重量，一般能连续完成包裹、封口、切断等工序（如图2-5），在目前应用最为广泛。

图2 -5 接缝式裹包机工作原理图

设备通过供送链将被包装物品输送到成型器处，包装材料经牵引辊也带动到成型器处，在此处完成包裹步骤，再经传送带传送至中缝热封滚轮处完成热封，最后由端封切断器切断包装材料，完成包装。

2.2.3 贴体式裹包机

此设备通过加热使塑料薄膜软化，然后对包装内进行抽真空操作，使软化的塑料薄膜在抽真空的作用下紧贴产品，并与底板封合。贴体式裹包机可将被包装产品紧紧固定在贴体膜和底板之间，防潮、防震性能良好，目前广泛应用于电子元器件、小型零部件以及食品等行业。

2.2.4 热收缩式裹包机

此设备一般是先使用聚氯乙烯、聚乙烯和聚丙烯等材质的热收缩薄膜对产品进行裹包，然后再利用热空气对裹包完毕的物品进行加热，使薄膜发生收缩从而裹紧产品。热收缩式裹包机常用于电池、瓶装物品以及其他小型物品的集合包装。

2.2.5 其他类型裹包机

① 缠绕式裹包机

缠绕式裹包机是用成卷的塑料膜对产品进行多圈缠绕包装的设备，一般用于单件物品的裹包包装。

② 拉伸式裹包机

拉伸式裹包机通过使用拉伸薄膜，在一定张力下对产品进行裹包。常用于大型货件以及托盘单元货件的加固包装，也就是将产品连同托盘一起裹包。

2.3 封口机械

封口机械是指物品经塑料薄膜裹包后，对包装材料进行封口的机器。一般封口机械按封口方式不同可分为热压式封口机、熔焊式封口机等。

热压式封口机是采用加热加压的方式封闭包装材料的机器。常用的加热元件有加热板、加热环、加热辊等，主要用于各种塑料袋的封口。

熔焊式封口机是通过加热的方式使包装材料封口处发生熔化而形成封闭环境的机器。在此类封口机中一般应用较为广泛的是超声波封口机，它的工作原理是超声波使塑料薄膜封口处因高频振动而发生摩擦生热现象，使封口处材料熔化从而达成密封目的。它主要用于封合较厚的包装材料。这种封口机封口速度快但封口时间不好控制，容易造成封口不牢固或形成烧穿现象。

2.4 捆扎机械

在物流运输过程中，一些产品由于其特定需求，在完成塑料膜包装后还需再进行捆扎操作，以达到便于货物装卸、运输和储存的目的，这就需要捆扎机械的参与。目前我国生产的捆扎机大多数采用聚丙烯塑料作为捆扎材料，利用热熔连接的方法，使捆扎带两端粘合，从而达到捆紧包件的目的。

捆扎机械的种类很多，按照自动化程度不同，可分为自动式、半自动式和手动式捆扎机；按照捆扎材料不同可分为塑料带、聚酯带和塑料绳捆扎机。

捆扎机械品种多样，在选用时应注意两方面问题：

（1）包件尺寸。不同类型的捆扎机在结构上存在很大区别，在选用时要考虑货物的最大和最小捆扎尺寸，以此来选择合适捆扎机。

（2）包件数量。自动捆扎机的捆扎速度要比半自动捆扎机的捆扎速度快得多，为了提高机器的利用率，降低使用成本，应根据包装物品数量来合理选用机器的自动化程度。对于小批量生产的产品捆扎，选用半自动捆扎机为宜，既可充分利用机器，又可降低使用成本。在大中批量的生产情况下，则应选用自动捆扎机。

3. 物流中塑料包装辅助设备

在物流塑料包装设备中，不但有裹包、封口、捆扎等步骤，还需要涉及装箱、贴标等工序，这就涉及到一些辅助设备的帮助，例如装箱机械、自动贴标机[6]。

3.1 装箱机械

当产品按照需求完成包装和捆扎后，在运输前需要使用装箱机械将其按一定的方式装入包装箱中。装箱机械一般由机械手、动力装置和控制装置等部分组成，能够准确、可靠地将产品抓起，然后放入包装箱中。装箱机械可单机使用，也可用于自动包装生产线，完成最后的装箱封箱作业。

3.2 自动贴标机

自动贴标机是一种将需要粘贴的标签自动粘贴在产品或规定包装上的设备。自动贴标机提高了产品贴标的效率，每小时可以达到几千甚至是上万次贴标，速度和效率远超人工操作。从贴标效果上看，自动贴标机具有贴附位置准确、稳定性高的优点，避免了人工贴标贴附歪斜等一系列问题，降低了贴标工序的人力成本，提高了美观度，对产品综合竞争力有一定程度的提升。

目前，比较常用的自动贴标机是基于单片机控制系统的自动贴标机，它以单片机为核心，配以光电感应等传感器来协调整个系统的运转，具有对标签定位，数量统计等多种功能。

4. 结语

近年来，我国物流行业高速发展，随着物流对人们生活进一步融入，物流塑料包装在未来会越来越受到人们的重视，物流包装设备在对物流塑料包装的研究中占据很大比重，未来物流塑料包装设备在趋于自动化、智能化、绿色化发展[7]。另外，在对物流塑料包装设备进行选择时，要注意适度原则，避免造成包装成本的过度增加。在满足包装要求的同时，应尽量考虑包装效果美观的设备，提高包装观赏性。