瓦楞紙箱模切壓痕工藝發(fā)展新趨勢探析

盧斌偉 魏風(fēng)軍 唐明月

隨著人們對商品外包裝的要求越來越高，模切壓痕工藝水平也相對應(yīng)地出現(xiàn)了新的進(jìn)步。模切壓痕的原理是在定型的模具之內(nèi)，通過施加大小不同的壓力，使印刷載體紙張受力部位產(chǎn)生壓縮變形或斷裂分離。作為影響印后包裝成果的重要工序，模切壓痕工藝的優(yōu)劣是影響商品包裝美觀度的重要因素。顯然，紙箱行業(yè)的長足發(fā)展跟模壓工藝是緊密聯(lián)系在一起的。當(dāng)前，包裝印刷技術(shù)已取得顯著性成果，印刷品質(zhì)量一再提升，精美豐富的印刷產(chǎn)品已不再變得稀有。印后加工中的模切壓痕技術(shù)隨著市場要求的提高也在不斷提升，并且模切壓痕設(shè)備也在不斷地更新?lián)Q代。凹印生產(chǎn)線和柔性版印刷生產(chǎn)線在各個包裝企業(yè)中的廣泛應(yīng)用，使得圓壓圓模切技術(shù)越來越受到人們的重視。同時。激光模切技術(shù)、模切刀加固技術(shù)、不同承印材料的模切技術(shù)都取得了長足發(fā)展。模切機(jī)不斷更新?lián)Q代，國產(chǎn)模切機(jī)從簡單的立式手動、半自動平壓平模切機(jī)，已逐漸發(fā)展到如今的半自動、全自動平壓平、圓壓平、圓壓圓等多種形式的模切。先進(jìn)的控制方法提高了模切機(jī)的工作速度和模切質(zhì)量，傳統(tǒng)落后的立式平壓平人工續(xù)紙的模切設(shè)備，正逐漸為生產(chǎn)高效、優(yōu)質(zhì)的全自動模切機(jī)所取代。國內(nèi)的模切機(jī)正向著數(shù)字化、智能化、功能化、聯(lián)動化等方面發(fā)展。

當(dāng)今的紙箱行業(yè)發(fā)展迅速，尤其是瓦楞紙板實(shí)現(xiàn)流水線高速生產(chǎn)以后，紙箱印后加工成為制約紙箱生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量提高的一個關(guān)鍵因素，這已成了紙箱行業(yè)短暫的一種“常態(tài)”。很多企業(yè)非常注重紙板生產(chǎn)設(shè)備的改造，但往往忽視后工序生產(chǎn)能力的提高。因此，很多企業(yè)能夠生產(chǎn)質(zhì)量很高的瓦楞紙板，卻不能生產(chǎn)質(zhì)量較高的紙箱成品。當(dāng)然，業(yè)界開始出現(xiàn)集中制板，分散制箱的態(tài)勢，但除了珠三角、長三角地區(qū)以外的紙箱包裝企業(yè)目前還是應(yīng)該拉長生產(chǎn)鏈條，增加盈利點(diǎn)和毛利率指標(biāo)。重前輕后，紙箱精細(xì)加工成為瓶頸。一項(xiàng)調(diào)查顯示，北方很多紙箱包裝企業(yè)都有自己的瓦楞紙板生產(chǎn)線，但很少看到后工序設(shè)備的更新改造。事實(shí)上，大家都在干粗活，上好的紙板、精良的印刷，加上簡單的成型加工（尤其是開槽），這樣的紙箱就好像一個人穿了一件上好的西裝，卻配了一雙粗布鞋一樣。不但不協(xié)調(diào)，最后產(chǎn)品的價值也大打折扣。

隨著市場精細(xì)化包裝的需求逐步增大，人們審美觀念的提高，紙箱的成型工序必將提高。紙箱企業(yè)要想發(fā)展，就必須突破后加工尤其是模切工藝的瓶頸。目前主要的模切工藝分為：平壓平、圓壓平和圓壓圓。其中，平壓平和圓壓圓兩種工藝最為常見。平壓平模切分為立式半自動模切機(jī)和臥式自動模切機(jī)。20世紀(jì)80年代，國內(nèi)最流行的模切機(jī)是立式平壓平模切機(jī)，以其設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、易于掌握其操作和更換模切壓痕版等優(yōu)點(diǎn)，大量分布于三級廠。但是該工藝勞動強(qiáng)度較大，生產(chǎn)效率低，每分鐘工作次數(shù)多為20～30次，常用于小批量生產(chǎn)的短版活。20世紀(jì)80年代中期至20世紀(jì)末期，這個階段主要借鑒國外先進(jìn)技術(shù)，臥式自動平壓平的燙印模切機(jī)成為主流產(chǎn)品。臥式平壓平模壓機(jī)工作安全可靠，其自動化程度和生產(chǎn)效率都比較高，是平壓平模壓機(jī)中先進(jìn)的機(jī)型。由于臥式模壓機(jī)壓板的行程較小，用手動放進(jìn)或取出紙板是比較困難的，故通常都帶有自動輸紙系統(tǒng)，其總體結(jié)構(gòu)與單張紙膠印機(jī)類似，整機(jī)由紙板自動輸入系統(tǒng)、模壓部分、紙板輸出部分以及電氣控制、機(jī)械傳動等部分組成，有的還帶有自動清廢裝置。該工藝非常適合微瓦楞紙箱、紙盒的成型加工。圓壓平的模切方式采用了圓筒形的壓力滾筒代替壓板，一般壓切輥在上，模切版在下，故模切時不再是“面接觸”，而是“線接觸”，使機(jī)器在模壓時所承受的壓力較小，而且較均勻地分布在一段長的時間內(nèi)，因而機(jī)器的負(fù)載比較平穩(wěn)，可進(jìn)行較大幅面的模切，該方式適合多種厚度不同材質(zhì)的產(chǎn)品模切，包括：紙板、瓦楞紙板、蜂窩紙板、塑料中空板、橡膠板、膠合板、密度板等。但一般圓壓平模切均是?；剞D(zhuǎn)或一回轉(zhuǎn)、兩回轉(zhuǎn)為一個工作循環(huán)，因此效率極低。現(xiàn)在紙箱企業(yè)使用該工藝的比較少。圓壓圓模壓機(jī)滾筒連續(xù)旋轉(zhuǎn)，因而其生產(chǎn)效率是各類模壓機(jī)中最高的。但是其制版、裝版比較麻煩，成本也比較高，技術(shù)上有一定難度，所以，圓壓圓模壓機(jī)常用于大批量生產(chǎn)。圓壓圓的模切方式一般分為硬切法和軟切法兩種，主要區(qū)別在于壓切滾筒的材質(zhì)是硬質(zhì)的鋼輥還是軟質(zhì)的塑膠。硬切法是指模切時模切刀與壓力滾筒表面硬性接觸，因而模切刀較容易磨損、卷刃。軟切法是在壓切滾筒的表面覆蓋一層工程塑料，模切時，切刀可有一定的切入模切版的設(shè)計。模切版制作前要進(jìn)行認(rèn)真的設(shè)計、計算。圓壓圓模切以及紙張的抽漲都要考慮全面。如圓壓圓模切機(jī)的壓切滾筒發(fā)生磨損，減少了滾筒的直徑，因而改變了底滾筒的表面速度，最終導(dǎo)致版輥表面速度、紙板行進(jìn)速度、底滾筒表面速度不一致。通常情況，最后一個紙箱會切的比第一個紙箱短。在設(shè)計時，應(yīng)該遵循幾個原則，刀線轉(zhuǎn)彎處應(yīng)帶圓角，避免出現(xiàn)相互垂直的鋼刀拼接；避免尖角線截止于另一個直線的中間段落，這樣會使固刀困難、鋼刀易松動；兩條線的接頭處，應(yīng)防止出現(xiàn)尖角現(xiàn)象。

任何一項(xiàng)技術(shù)的革新與發(fā)展，都會產(chǎn)生一系列實(shí)際生產(chǎn)操作問題。對于紙箱生產(chǎn)線來說，模壓工藝的不斷改善，穩(wěn)定的模切質(zhì)量應(yīng)該是生產(chǎn)的關(guān)鍵，這里列舉一些常見的生產(chǎn)解決辦法。在模切制版中，開連接點(diǎn)是開面必不可少的工序，連接口就是模切刀刃口部開出一定寬度的小口，使成品和廢邊在模切過程中仍有局部連在一起的地方，以便使下一步走紙、收紙順暢。開連接點(diǎn)應(yīng)使用專用設(shè)備：刀線打口機(jī)，砂輪磨削開連接點(diǎn)，不應(yīng)用錘子和鏨子去開連點(diǎn)，否則會損壞刀線和搭角，并在連點(diǎn)部分容易產(chǎn)生毛刺。在模切刀過橋位置因?yàn)閼铱?，不要在這個位置開連接點(diǎn)。無論連點(diǎn)大小，通常打在成型產(chǎn)品看不到的隱蔽處，對于在成型后外觀處的連點(diǎn)應(yīng)越小越好，以避免影響成品盒外觀。模切連點(diǎn)小、連點(diǎn)少。如果活件形狀復(fù)雜或排列活件很多，而模切連點(diǎn)小、連點(diǎn)少，則很容易造成模切時散版。解決辦法是應(yīng)適當(dāng)增加連點(diǎn)數(shù)量。另外，制版時盡量應(yīng)將印品長度方向同紙張傳輸方向保持一致。壓痕線的一般選用原則是，壓痕線的厚度大于紙厚。壓痕線的高度等于模切刀高度減去紙厚再減去0.05～0.1mm。實(shí)際生產(chǎn)中，為了防止模切裂損、爆線，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品厚度同比選擇較寬的壓痕線。一般的經(jīng)驗(yàn)是在生產(chǎn)的一種C楞紙箱出現(xiàn)裂損問題，采取的措施是使用雙道壓痕線，紙箱表面進(jìn)行覆膜。海綿條在模切使用時，會被壓縮變形，如果海綿條距離刀線過近，會使海綿條在受壓時產(chǎn)生側(cè)向分力，容易破壞紙張的連點(diǎn)或?qū)⒓埦€模切時使紙邊拉毛，影響模切效果；如果距離發(fā)刀太遠(yuǎn)，則起不到防止紙板粘刀的效果。海綿膠條通常貼在距模切刀1mm處，并高于模切刀1.5mm。模切時紙板粘刀的原因是：模切版上粘貼的脫紙海綿條硬度小。海綿太軟，則不能使紙張順利脫離模切刀或壓痕線，所以造成糊版。解決辦法是換成硬度大、彈性好的海綿條。壓痕模最為原始的方式是在壓切臺上貼厚紙板，卡一下后，按照壓痕剔出槽來，但是這種方式容易造成壓痕不直、爆線或者成型后折裂的問題?，F(xiàn)在多數(shù)用壓痕底模板的方式，制作不僅簡單快捷方便，并且耐用性強(qiáng)，價格便宜，適合短、中、長版不同的需要，因此近幾年來發(fā)展迅速。壓痕線和壓痕模選擇不合適，會造成壓痕線不清晰形成暗線，有的甚至炸線?！鞍稻€”是指不應(yīng)有的壓痕線；“炸線”是指由于模切壓痕壓力過大，超過了紙板纖維的承受極限，使紙板纖維斷裂或部分?jǐn)嗔?。解決上述問題，除了匹配合適的壓痕線和壓痕模之外，還可以通過提高紙質(zhì)或增大環(huán)境濕度，增加紙張含水量，增大紙張韌性來解決。滾筒模切是運(yùn)動中的模切，滾筒模與紙板在前進(jìn)中進(jìn)行點(diǎn)與點(diǎn)的接觸，所以難以保證紙箱的尺寸完全與刀模尺寸一致。市場需求越來越高，精度差的紙箱難以通過自動化包裝線。造成尺寸不一致的一個主要原因是底輥磨損，底滾筒的直徑減少，因而改變了底滾筒的表面速度，最終導(dǎo)致紙箱的長度縮短。一般情況下，最后一個紙箱會切得比第一個短。因此在設(shè)計制版時，把第二版做長些，使多版同時生產(chǎn)的產(chǎn)品尺寸趨于一致。這種方法只是消極的彌補(bǔ)，但是目前最佳的解決方案是均衡器底膠墊系統(tǒng)。不論底膠墊的直徑如何變化，由于軸承可在底滾筒上自由滑動，從而使底膠墊的表面速度完全由刀模操縱，使紙箱與刀模形狀完全一致。另外，工作環(huán)境不同會造成紙板纖維變形或伸張，也會產(chǎn)生模切壓痕規(guī)矩不準(zhǔn)。

通過比較不難發(fā)現(xiàn)，模切過程的每個環(huán)節(jié)都是相互影響和制約的，這就時刻需要操作人員進(jìn)行檢查和核對，技工的熟練程度和技術(shù)水平也是制約模切質(zhì)量的重要因素。在模切生產(chǎn)過程中，對模切工藝進(jìn)行優(yōu)化可以提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。新的模壓技術(shù)利用虛擬建模仿真技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)和優(yōu)化設(shè)計方法，構(gòu)建模切工藝虛擬仿真系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對模切工藝的優(yōu)化。利用虛擬建模和仿真可實(shí)現(xiàn)模切工藝過程的可視化，預(yù)見模切壓痕的最終效果，這樣能夠及時發(fā)現(xiàn)模切過程存在的問題。模切工藝信息數(shù)據(jù)庫的建立，能夠根據(jù)仿真分析的結(jié)果對模切工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，以決策出最優(yōu)工藝。

提高產(chǎn)品的模切成型質(zhì)量是一個多方面的問題。而展望模切工藝的前景，激光數(shù)字化蝕刻加工技術(shù)（激光所照射處的材料氣化）成為當(dāng)之無愧的發(fā)展方向。它非常簡便，只要編個程序，尺寸極為準(zhǔn)確，誤差在千分之幾毫米，生產(chǎn)效率極高。激光模切是根據(jù)計算機(jī)內(nèi)待加工包裝盒展開圖樣，利用聚焦形成的高功率密度激光束，將材料快速加熱至汽化溫度，再使光束與材料相對移動，從而獲得窄的連續(xù)切縫和壓痕的過程。激光模切有很多優(yōu)點(diǎn)，工藝流程簡單，精度高，靈活性強(qiáng)，因?yàn)椴恍枰Ｇ邪娴闹谱鳎虼藢μ厥庖蟮姆磻?yīng)能力快，從而提高了生產(chǎn)效率，降低了成本。在遇到品種多、批量小的情況下，在制作樣品時，激光模切十分方便。激光模切既可用于包裝紙盒的加工，還可以用于軟包裝中的劃痕外包裝、手工藝品中的蠟紙模板的蝕刻等。由此可見激光模切具有很大的市場潛力。曾有人大膽預(yù)測，10年內(nèi)激光蝕刻加工術(shù)將把傳統(tǒng)的模切工藝取而代之。以此推斷，不失為一種方向。國內(nèi)傳統(tǒng)的模切技術(shù)雖然比較成熟并得到了普遍的應(yīng)用，但是由于如模切壓痕位置不準(zhǔn)、炸線、起毛等等缺點(diǎn)，已越來越不能滿足消費(fèi)者對現(xiàn)代包裝的要求。隨著新的模切新技術(shù)的不斷開發(fā)和應(yīng)用，這些缺點(diǎn)將逐漸被克服。但新技術(shù)如磁性模切、激光模切等，因其制造的難度、價格的昂貴等局限性，暫時還不能得到普遍的應(yīng)用。但要知道，這種現(xiàn)象只是短暫的。要增強(qiáng)我國包裝印刷企業(yè)的競爭力，縮短與世界先進(jìn)水平的差距，就必須轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的觀念，敢于拋棄落后的生產(chǎn)模式，發(fā)展性能先進(jìn)的模切設(shè)備，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，同時實(shí)現(xiàn)降低生產(chǎn)消耗和生產(chǎn)成本，制造出更加精美獨(dú)特的包裝產(chǎn)品。