纸盒印后加工工艺技术面面观.docx

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纸盒印后加工工艺技术面面观

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纸盒印后加工工艺技术面面观

一、纸盒包装的应用和要求

    随着人们环保意识的增强，全球纸盒／纸箱包装工业发展迅速，生产能力大幅度增加。

由于折叠纸盒具有加工成本低、储运方便、适用于各种印刷方法（平印／胶印、凹印、凸印／柔印、丝网印刷）、易于成型加工（模切压痕、折叠粘合）、适合于自动包装（自动完成打开—成形一装封口等工序）、便于销售、陈列和回收，有利于环境保护等特点，特别是通过表面整饰（上光、覆膜、烫印、压凹凸）后，有利于商品的宣传和推销、提高产品的附加值，被广泛地应用于烟酒、药品、食品、饮料、日用百货、工艺品的包装。

在欧洲，用于各种果汁、牛奶、熟食、快餐、点心等饮料和食品的纸盒包装到处可见。

    近年来，随着软件业和音乐制品行业对CD、VCD、DVD产品包装需求量的增加，瑞士PAWI包装公司推出了DataPac新型纸盒包装方式。

该产品具有重量更轻、外表印刷更新颖等特点。

CD、VCD、DVD纸盒表面可以印刷顾客所需的各种信息，而无需附加塑料卡或塑料包装膜，包装重量减少了50％，产品的邮寄费用也明显降低。

据中国烟草部门有关资料报道，国内硬盒包装香烟所占比例已达56％。

    随着现代工业的高速发展和人们生活水平的不断提高，人们对折叠纸盒的需求量将会不断增加，而且对纸盒的质量也提出了更高的要求。

要避免在自动折叠糊盒机上出废品，使折叠纸盒在高速包装机上自动完成打开、成型、装填、封口等工艺，不仅要求纸盒结构尺寸设计合理，而且还应保证盒片有足够的模切精度和折叠糊盒精度。

短版活件增加、提高加工质量、降低生产成本同样是纸盒包装企业所面临的市场压力和难题，这就要求在纸盒包装生产过程中应用新技术，不断提高设备的自动化程度、降低设备的调整时间和活件的辅助准备时间。

只有不断适应市场的新变化、满足不同用户的要求，才能提高纸盒包装企业的竞争力。

    二、纸盒表面整饰技术

    由于胶印印品墨层比较薄、易造成墨色饱和度不足，印品整体光泽效果往往不佳，用覆膜或上光工艺来改善印品的表面光泽度，从而提高印品墨层的亮度，同时又为纸盒包装提供了一层有效的防护，使其色彩能够在印后加工以及在储运包装中不致因摩擦而脱落。

用于覆膜的塑料薄膜透明、光泽度高，而且价格便宜。

但由于覆膜后的纸张难以回收再生，不可降解、易造成白色污染，长期使用还会危害工人的健康。

因此，传统的即涂型覆膜粘合剂材料将被高质量的环保型新型粘合剂所取代。

    1．上光

    上光不仅可以增强表面光亮、保护印刷图文，而且不影响纸张的回收再利用，可节省资源、保护环境。

因此被广泛地应用于纸盒包装的表面整饰。

上光涂料主要包括溶剂上光油、水性上光油、UV上光油等。

由于溶剂上光油功效不佳，且不利于环保，应用范围受到很大限制。

（1）上光涂料

   ①水性上光油以水为溶剂，无毒无味，消除了对人体的危害和对环境的污染，具有干燥速度快、膜层透明度好、性能稳定、上光表面平整度好、印后加工适性宽、热封性能好、使用安全可靠等特点。

它越来越受到食品、医药、烟草纸盒包装印刷企业的重视。

   ②UV上光依靠紫外光的照射，使uV涂料内部发生化学反应，完成固化过程。

由于紫外线的作用，UV上光时瞬间干燥，固化时不存在溶剂的挥发，不会造成对环境的污染。

使用UV上光油的印品，表面光泽度高，耐热、耐磨、耐水、耐光。

但由于UV上光油价格高，对机器性能要求高，因此目前只用于高档纸盒的上光。

（2）上光方式

    ①单机上光

   使用专用的上光机或压光机完成纸盒上光工艺。

    ②联机上光

   印刷、上光一次完成。

具有速度快、效率高等特点，减少了因半成品周转而造成的印品损失所带来的麻烦。

可以利用印刷机组的润湿装置或输墨装置进行上光，也可以用印刷机上独立的上光机组进行联机上光。

利用上光机组上光生产，效率高、上光质量稳定，上光单元由印刷机控制中心进行监测和控制，如感光树脂版的横向和周向套准调节，对角线套准调节等。

联机上光装置可以为纸盒整个表面或局部图文进行均匀上光。

上光既可用橡皮布，也可以用柔性版进行精细的局部上光；既可进行水性上光，也可进行UV上光。

联机上光装置可分为辊式上光装置和刮刀式上光装置两种。

    ③辊式上光

   采用辊式涂布装置将光油转移到纸盒表面。

其上光单元的上光量、压力等均由印刷机控制中心进行控制。

像海德堡印刷机上光装置的上光液供给机构可控制上光液供应的全过程，上光液由电子双隔膜泵从储液桶中经过软管抽送到上光液斗盘中。

液面高度和上光液的循环由电位计监控，确保上光液均匀供给，超声波监测器可随时监控上光液的上光量。

高宝利必达105胶印机的辊式上光装置，有作为顺时运转的两辊式系统，也有可作为逆向运转的三辊式系统。

以两辊式顺时运转式工作时，计量辊被脱开，通过上光液斗辊和着液辊之间的压力来调节上光涂布量，结构简单。

以三辊式逆向运转形式工作时，上光滚筒和液斗辊逆向运转，可得到很好光亮度的上光膜层：

同时在使用高黏度上光液时，不必靠过于提高辊子间的压力来达到薄而匀的涂布目的。

这种辊式上光装置具有传递路线短、接触点少、上光液不易干结、上光液传递均匀、操作简单方便等特点。

    ④刮刀式上光

   采用封闭式刮墨刀上光系统，由陶瓷网纹辊和封闭式刮墨刀以及柔性树脂涂布版辊组成。

其主要优点是通过选择不同的陶瓷网纹辊，精确地按需要的涂布量完成涂布、节省上光油；具有快速更换网纹辊、上光涂布版装置和整面涂布、局部上光功能。

通常由两个刮刀和起计量作用的陶瓷网纹辊组成，上、下刮刀与网纹辊组成封闭的箱式结构，上光液经管线泵入。

刮刀式上光装置具有上光均匀恒定、质量高、效果好、环保性好、经济、易实现高速上光等特点。

并能适应纸盒表面的金、银色上光，上光涂层可达到相当高的耐磨性。

    2．烫印

    在激烈的市场竞争中，为了增加产品的附加值，更有效地进行包装防伪，越来越多的包装纸盒采用烫印工艺。

烫印有普通烫印、冷烫印、凹凸烫印和全息烫印等方式。

常用的普通烫印工艺有平压平烫印和圆压平烫印。

由于圆压平烫印为线接触，具有烫印基材广泛、适于大面积烫印、烫印精度高等特点，应用比较广泛。

（1）冷烫印

   不需使用加热后的金属印版，而是利用印刷粘合剂的方法转移金属箔

冷烫印工艺成本低，节省能源，生产效率高，是一种很有发展前途的新工艺。

（2）凹凸烫印（也称三维烫印）

   利用现代雕刻技术制作上下配合的阴模和阳模，烫印和压凹凸工艺一次完成，提高了生产效率。

电雕刻制作的模具可以曲面过渡，达到一般腐蚀法制作的模具难以实现的立体浮雕效果。

凹凸烫印的出现，使烫印与压凹凸工艺同时完成，减少了工序和因套印不准而产生的废品。

    （3）全息标识

   采用计算机技术改变光栅的幅度及频率，使其效果比所计算的图案的色彩更加鲜艳，更加清晰。

若以这种全息标识作为原稿拷贝则会产生大量全息丢失，从而达到防伪的目的。

根据全息图烫印标识的特点，可分为连续全息标识烫印和独立全息标识烫印。

连续全息标识烫印是普通激光全息烫印的换代产品。

独立全息标识烫印是将电化铝上的全息标识制成一个个独立的商标图案，且在每个图案旁均有对位标记。

    全息标识不仅可以具有非常好的防伪性能，也可以根据客户需要将特殊号码或文字做到全息标识中。

全息标识烫印到包装纸盒上，不但要将全息标识烫印到承印物表面，还要具有相当高的套印精度，在高档纸盒包装上的应用越来越广泛。

   三、纸盒成型加工技术

    1、模切版制作

（1）模切版材

    除目前国内常使用的多层木胶合版（MULTIPLEX）外，国外还流行使用纤维塑胶版（DURAMA）和三明治钢版（SANDwIcH）。

Marbach公司研发的纤维塑胶板材，即使在温度和相对湿度有较大变化的情况下，也不会产生明显的尺寸变化。

它采用计算机控制的高压水喷射切割工艺既保证了加工精度，又避免了激光切割开槽时因产生气体和烟雾带来的环保问题。

模切版的寿命主要取决于模切刀的质量和换刀次数。

纤维塑胶版和三明治钢版不仅精度高，克服了多层木胶合版易受湿度和温度变化影响的缺点；而且换刀次数分别为多层木胶合版的3倍和6倍以上。

纤维塑胶板的材料为玻璃纤维强化塑胶。

三明治钢板上下为钢板、中间采用合成塑料填充料结构，与之相配套使用的底模（背衬）也采用钢板材料。

其优点是寿命长，精度高。

多层木胶合板材易受环境温度和湿度变化的影响而产生变形，尺寸稳定性差。

如多层木胶合版的尺寸误差为±0．15～0．70mm；而对于单一纸盒而言，纤维塑胶版和三明治钢版的尺寸误差分别为±0．13mm和±0．i0iflm，对于整个排料模切版，尺寸误差分别为±0．30mm和±0．20mm。

在国外，除了对纤维塑胶版采用高压水喷射开槽外，多层木胶合版和三明治钢版一般采用激光切割方法制作。

（2）纸盒结构及盒片模切排料

    国际市场上较为流行的纸盒结构CAD软件，除具有常用交互式图形软件的基本功能（高质量、快速度地完成图形的生成、编辑、修改、标注尺寸等）外，还应满足纸盒设计的特殊要求，方便地调用盒片图形库、选择满意的盒形结构，输入盒体尺寸（长、宽、高）和纸板厚度后，可立即显示或打印盒片结构图，自动排料，并输出盒片模切排料图、印刷轮廓图和背衬（底模）加工图。

当用户设计或调用所要求的盒片结构图后，只要输入纸板幅面尺寸和排料间隙，便可排料并比较不同排料方案，显示优化模切排料图及有关参数（如排料个数、纸板利用率等）。

进行合理的排料，不仅能节省纸板材料，还能减少不必要的重复模切，缩短加工时间，延长模切刀具寿命。

除选择标准盒型、改变纸盒形体外，它还可任意设计特殊盒型、旋转纸盒立体图、显示纸盒的开闭过程；对于不同的切割边、压痕线及开槽、断线部位应选择相应的线条类型，以控制纸盒样品、模切版、底模（背衬）版和模切刀具的制作，提高模切版和背衬版的加工精度以及纸盒的制作精度。

    目前国内市场所应用的纸盒／纸箱包装专业软件主要有邦友公司的B0X—Vullum软件、巴可公司的ArtiosCAD软件、MARBACH公司的MarbaCAD软件、LASERCOMB公司的Impact软件、SERMA公司的EngView软件、BCS件公司的Packsign2000软件等系统。

邦友公司推出的Box—Vullum纸盒／纸箱结构辅助设计软件，可以完成从盒／箱型结构的最初设计、尺寸标注、桥接、盒片排料到后期驱动样品切割机、模切版切割机等工作。

由BOX—VELLUM设计的盒型结构图，可存为jPS或DXF格式的文档后直接导入平面设计软件，使得平面设计人员直接在盒型结构图上进行平面设计，并根据盒型的结构调整图形的相对位置，以达到完美的效果。

设计完成后，直接通过数码打样系统打印纸盒结构设计图，并通过平面设计图纸上的定位线，可定位在样品切割机上进行样品切割。

巴可公司除开发了ArtiosCAD结构设计软件外，还向市场推出了PackEdge包装印前软件、COLORTONE图像处理软件、PLATO智能数字排版软件以及PackEdge2．O软件。

PLATO系统的智能化、开放式结构化、全数字工作流程，完全可以代替纸盒加工业的传统模拟照相和手工拼版工艺，既满足了纸盒设计的需求，又提高了质量，缩短了交货期。

    （3）模切版激光切割系统

    模切版激光切割系统由激光加工头、计算机辅助设计（cAD）软件、计算机数控装置（CNC）、工作台等组成。

激光加工头由聚焦透镜、气体喷嘴、高度传感器等构成，靠伺服电机驱动，高度传感器控制焦点的空间位置。

通过工作台与激光束的相对运动切割出图形。

切割时应按工艺要求编写留桥、搭桥和切边框程序，确定模切版激光切割的最佳路径。

计算机数控装置（CNC）采用微处理器控制的可编程逻辑控制技术，将CAD产生的数控软件送入CNC后，能控制胶合板的激光切割，包括故障检测、伺服驱动与定位、辅助气体压力控制等等。

专家系统能根据板材的种类、性能、厚度及加工要求自动选择最佳过程参数（功率、速度、压力等）。

应用激光切割模切版，不仅速度快、精度高，而且重复性好，特别是切割多联版和重复制作模切版时，更为优越。

    （4）模切刀具成型系统

    为了保证模切版的制作精度，利用CAD软件自动计算模切刀和压痕刀长度及搭桥缺口尺寸，并传送给由计算机控制的刀具成型机进行开槽、切角、弯曲和切断。

由于采用了液压弯刀、液晶显示、液压传动和游标定位，有效地保证了刀具成型的精度。

    2．底模（背衬）CAM系统

    用计算机辅助雕刻仪加工背衬时，压痕槽宽与切割深度、精度应满足要求，且雕刻速度、深度应可调。

应用CAM技术，不仅能缩短制作周期，还能提高纸盒的制造精度。

    3．盒型打样

    为了验证纸盒结构设计的合理性，在正式批量生产前，使用多功能纸盒样品CAM设备试制一定量的纸盒样品，征求用户及消费者意见后，再进行修改或重新设计，避免批量投产后纸盒结构设计、制造不合理的现象；也可以检查设计是否符合用户要求。

多功能纸盒样品CAM系统配有组合式切刀、压刀。

当控制部分接收到执行指令后，执行部件按其纸板类型自动选择压痕、切割刀具，并按计算机辅助设计的结构数据及程序自动进行绘图、压痕、切割，并能实现自动换刀。

MARBACH公司开发的MARPL0T多功能纸盒样品CAM系统，其最大加工尺寸为1020mln×1420mln，最大速度为40m／min。

巴可Graphics公司所推出的KongsbergXXL40系列模切机，主要面向瓦楞纸盒和折叠纸盒的样品制作和短版生产，效能可提高2596。

该机前端配有Pc机，系统调整采用条形码技术，出现差错时能自动进行纠正。

    4．纸盒直接制作技术

    德国MARBACH公司推出的Boardeater折叠纸盒激光加工系统，在欧洲被称为是折叠纸盒加工的一场革命。

该设备应用C0。

激光束直接在纸板上加工纸盒的折叠压痕线和切边，速度快、精度高。

可加工克重小于1500g／m2的纸板以及B瓦楞至3层瓦楞厚的纸板。

使用该系统加工一批纸盒，可大大缩短生产周期。

加工中小批量的标准纸盒，还可大大降低加工成本。

    5．模切加工技术

（1）平压平模切

   单张纸平压平模切是依靠前规、侧规机械定位的，而联线平压平模切是依靠印刷标记定位的、且没有叼纸牙排。

为了实现轮转印刷单元纸张的连续传到模切工位的间歇运动的转变，通常在给纸装置设置一个可调的偏心机构。

BOBST公司生产的联线平压平模切机使用调正单元和度量辊，保证了纸张的可靠进给；采用模切印刷套准和质量控制系统，避免了机械齿隙的不稳定现象；并能自动剔除卷筒纸接头和废品。

（2）圆压圆模切

   ①模切方式

   压切式模切辊的上辊是刀辊，下辊为光辊。

主要特点：

制造成本低、刀辊安装方便、刀辊调整容易，但刀口不如剪切式的平整、模切刀具使用寿命较短。

压切式模切辊有整体式和全塞块式两种。

目前国内使用的凹印生产线大多采用全塞块压切式模切辊，各种烟盒、酒盒、食品包装盒以及不干胶商标等产品的模切基本上使用整体压切式模切辊。

剪切式模切辊的上、下辊均为刀辊，它是利用剪刀的原理实现模切的。

   主要特点：

由于剪切式模切辊避免了金属与金属之间的直接接触，延长了模切辊的使用寿命（大约为压切式模切辊的3～5倍）、模切辊可作调整、切口平整、模切质量高，但制造成本较高。

剪切式模切辊的辊体结构大部分为整体式，只有在某些需要更换的图案处、压凹凸处和易磨损部位、内切用压切刀刃以及处理特殊图案时，才选用组合塞块式模切辊。

剪切式模切辊主要适用于生产烟盒、饮料包装盒、药品包装盒、快餐盒等产品。

    ②联机圆压圆模切生产线

   联机圆压圆模切生产线的主要特点是对已印好的卷筒纸板进行烫印、模切、清废等一列操作，从而将印张一次性地加工成最终产品。

避免了以往采用老工艺必需的裁单118张、普通烫印、全息烫印、压模、模切、人工清废等多道印后加工所引起的表面蹭脏、普通烫印和全息烫印定位不准、废品率高等一系列质量问题，并减少了设备投资和占地面积，又节省了大量的操作人员、缩短了生产周期。

由于烫印材料性能的不断改进和高品质新材料的开发应用，卷筒纸圆压圆模切、烫印联动生产设备目前的最高速度已能达到180m／min。

    由于圆压圆烫印、模切是线接触，模切时线压力要比平压平的面接触压力小得多，从而设备功率小，而且平稳性明显要比平压平模切好；由于是连续滚动模切，生产效率高，国外卷筒纸印刷生产线中的圆压圆模切机组最大模切速度可达300~350m／min。

而平压平模切由于是间歇式运动，模切速度受到很大影响。

圆压圆模切机配有高精度的套准装置及模切相位调整装置，可获得相当高的模切精度。

    四、贴窗与糊盒

    为了增加商品在销售中的可视效果，宣传和美化商品，可在丰富多彩的印刷图案中嵌以曲线优美的可视窗口，利用全自动贴窗机将塑料片粘贴到模切过的盒片窗口。

也可使用覆膜工艺实现盒片与薄膜的粘贴。

贴窗工艺已成为实现和提高商品价值的一种有效手段。

为了适应现代工业生产的需要，日常使用的食品纸盒、药品纸盒、牙膏盒等折叠纸盒必须满足日渐普及的高速自动包装生产线对包装纸盒的基本要求，如纸盒尺寸一致、完全方正、开盒容易、上胶均匀、无污垢及损坏，生产周期越来越短。