正文 第六節 瓦楞紙箱的製造工藝(1 / 3)

一、概述

紙箱製造是瓦楞紙板產品的最後一道作業。在該道作業中,平直的瓦楞紙板被加工成各種適用產品。最早的紙箱產品都是很少或根本沒有印刷的釘接瓦楞貨運紙箱。隨著瓦楞紙箱產品的多樣化與應用的更為廣泛,紙箱製造工藝已成為將瓦楞紙板加工成更精致、美觀產品的重要手段。瓦楞紙箱現在已被印上彩色的高質量畫麵並模切成複雜的樣式,以滿足各種特殊的需要。用瓦楞紙板製成的大型容器和圓桶現在已取代了標準的208L(55gal)金屬圓桶。複雜的模切產品以其美觀外形的實用功能,往往被用作商店櫥窗的展示品。因此,不管最終用途如何,實際上都需要再有一道以上的工序,包括印刷、開縫、切角和修邊等,最後才能將瓦楞紙板粘接(或釘接)成各種美觀、適用的紙箱產品。

目前,國內還有不少工廠對瓦楞紙板的印刷、開縫、切角、修邊等都是分步進行。先把紙板用手工絲網印刷或機印,然後送去修邊。再下一道工序才是開縫切角。如果要衝通氣孔等,還要用模切機。費時費工,生產效率低下,質量也得不到保證,已屬於逐漸淘汰之列。

新型機械化、自動化的柔印折疊粘接機包括了印刷、壓痕、開縫、折疊、粘接等功能,可連續套印多種顏色,操作速度每分鍾可加工數百隻紙箱。較高的製造技術有效地保證了製品的內在質量,較高的生產效率又降低了製箱的生產成本,加上越來越高的設計水平,使各種紙箱產品在包裝領域更顯示出其卓越的包裝功能。

在這一節的製箱機械中將重點介紹先進的柔印折疊粘接機。考慮到有些包裝需要紙箱切出特殊的結構(如手挽孔、通氣孔),也將適當介紹各類模切裝置。

瓦楞紙箱的品種繁多,可按技術等級或箱型結構進行分類。我國和美國按技術等級的瓦楞紙箱分類表;按箱型結構往往以02、03、04、05、06、07型表示,常用的為02型,相當於國外所稱的標準帶縫容器(Regular slotted container 簡稱RSC)。

RSC先在上述瓦楞紙板機的壓線裝置上縱向壓痕,並裁切成所需寬度,再切成適當長度。當每批紙板離開瓦楞紙板生產線時,都插上同一標簽,然後將紙板送至倉庫或中轉站。

現代瓦楞紙箱製造廠(或車間)的主體設備就隻有柔印折疊粘接機和旋轉模切機或壓板模切機。這是當今國內外先進紙箱廠最廣泛應用的生產紙箱模式。我們在這裏將主要介紹這些設備,雖然,在這些紙箱廠還可見到諸如捆紮機之類的其他機械。

二、柔印折疊粘接機

瓦楞紙板的用途廣泛,但最主要的是應用在貨運瓦楞紙箱的製造。用於製造瓦楞紙箱最先進而普遍使用的加工設備的是集印刷、折疊與粘接等於一體的柔印折疊粘接機(Flexo folder-gluer)。它本身有很多不同型式。

柔印折疊粘接機由下列幾部分組成:

——預喂料機

——入口部

——印刷部

——壓痕/開縫機部

——折疊/粘接機部

——出口部

(一)預喂料機

預喂料機的作用是將紙垛的紙板運送到柔印折疊膠接機的入口部。由於受體力限製,人工喂料要在機器滿負荷運行時趕上其速度是很不容易的。此外,人工喂料還可對紙板質量造成破壞性影響。如果在入口部置放了太多的紙板,進料時最底層紙板上的拉應力就要增加。為解決這個問題,操作工就要增加對紙板的用力。用力太大了會壓坍紙板,使其強度減弱。

20世紀70年代,人們認識到人工裝料嚴重製約了車速的進一步提高,為打破瓶頸,開發了預喂料機。它從紙垛移走紙板(紙垛可高達2m),並將紙板自動送入折疊粘接機的入口部。

預喂料機可從紙垛的頂部或底部向折疊膠接機入口部喂送紙板。紙垛通常以成品紙箱麵朝下的外側運送到入口部。一般說,使用上喂料式預喂料機時,紙板以紙箱麵朝上的外側進入。一個活塞推出機推動一疊紙板離開紙垛頂部進入一個轉換器,轉換器將這疊紙板轉動180°,並將轉向後的這疊紙板送到運輸帶上。這疊紙板然後通過一個劈片閘門(Shingle gate),將這疊紙板分劈成瓦片搭接狀的連續紙板流,進入到入口部。

在下喂料式預喂料機上,預喂料機樓麵上的一條皮帶從紙垛底部卸下紙板,並將其運送到去往入口部的輸送帶。紙板也通過劈片閘門以確保均勻、連續的紙板流去到折疊粘接機的入口部。

(二)入口部

入口部的功能是將紙板送入柔印折疊粘接機的印刷部。入口部的基本部件如下:

——喂料器

——喂料閘門

——導邊器

——喂料輥

1.喂料器

最古老的喂料機型式是彈射板式喂料。一個往複式彈射板將每張紙板盡可能遠地推入機內,與喂料輥接觸後送入印刷部。如果紙板是平直的,這類喂料機工作很理想。但如果紙板翹曲,就可能會喂不進去,特別是如果紙板邊高於彈射板的頂部時。為解決紙板翹曲的問題,已開發了各種帶真空係統的喂料機。這類係統利用真空在紙板入機前將它拉平,使紙板能順利進入喂料輥。

為了更好地解決進料問題,現在已開發出了許多這類有效的喂料裝置,如往複式真空板式喂料器、扇形輪驅動的回轉式導邊喂料器、皮帶驅動的雙活塞作用提升皮帶的回轉式導邊喂料器和整輪搖擺驅動和雙活塞作用下部支承的回轉式導邊喂料器。

2.喂料閘門

設置喂料閘門的目的是喂料器每動作一次,隻讓一張紙板通過進入喂料輥。在彈射板式喂料時,利用活塞杆使紙板與折疊粘接機的前緣成直線。在沒有活塞杆的導邊喂料器中,喂料閘門起到隻讓一張紙板通過並使紙板保持直線的雙重功能。喂料閘門必須設置得盡可能靠近紙板出口端,而又不越過真空台邊緣。

3.導邊器

導邊器有兩個,一個在機器的操作側,另一個在傳動側。其作用是導邊,即保持紙板始終在折疊膠接機的中心線上。

4.喂料輥

當紙板離開入口部時,喂料輥拉著紙板將其傳送到印刷部。喂料輥與折疊粘接機的速度一致,而入口部的速度則略慢於喂料輥速度。這保證了紙板能很好地分開。這在紙板的規格接近於折疊粘接機規定的最大規格時特別重要。

喂料輥的表麵滾花,由各種不同材料製成,某些特種式樣的還開有溝紋或包膠。無論表麵是什麼樣式,喂料輥都設計成將紙板夾緊成理想狀態,並將紙板可靠地傳送給印刷部。

喂料輥也可以是使紙板質量降低的重要原因。如上所述,操作工可以利用縮小兩輥之間的間隙,增加喂料輥的壓力,以抵消太大的拉應力。但增加壓力,又易壓坍紙板並降低其強度。為解決此問題,已開發了零壓坍的喂料輥。這類輥子表麵掛有尿烷人造橡膠,施壓時輥子會變形。使用這種輥子,隻要壓力不是太高,不會使紙板壓坍。

(三)印刷部

瓦楞紙板折疊粘接機的印刷部均采用柔版印刷,因此這種機械即稱為柔版印刷折疊粘接機或柔印折疊粘接機。柔版印刷折疊粘接機為了進行多色印刷,可以有很多個印刷組(或稱“印刷站”)組成。雖然多數印刷隻需要有一個或兩個顏色就行,但絕大多數新購的機器都具有印刷三種或四種顏色的可能性。每種顏色均需要有一個印刷組,各印刷組的結構都是一樣的,但施加顏色不一樣。印刷組彼此串聯,完成印刷任務。例如,在進行四色印刷時,紙板經過第一印刷組後,進入第二印刷組,然後依次進入第三、四印刷組,最後完成印刷。

柔版印刷(它也稱苯胺印刷,其名稱源於油墨是用苯胺染料製成的,但現在油墨已不限於原來的苯胺油墨,所以用柔版印刷命名更為恰當)是凸版印刷的一種變型。與凸版印刷一樣,油墨從凸出的印版直接轉移到紙上。但正如名稱所表示的,其所用印版是柔軟的,用聚合物軟板製成,允許有某種適應被印刷麵不平整性的能力。現在國外紙箱工業基本上都已使用柔版印刷。

與凸版印刷不同,它更具特色的是所用的油墨粘度很低。另外還由於在油墨係統中增加了網紋傳墨輥(國外商業名Anilox輥),使油墨可以更均勻地施加到印版上。下麵介紹新型柔版印刷組的基本元件及所用油墨特性。

1.柔版印刷組的基本元件

柔版印刷部各印刷組的結構,其基本元件有:

——印版輥筒(Plate cylinder)

——印刷壓輥(Impression cylinder)

——油墨循環係統

——傳墨輥(Anilox)

——油墨計量係統(計量輥或刮刀片)

——送紙輥(Pull rolls)

(1)印版輥筒。印版輥筒的位置在傳墨輥與印刷壓輥之間,輥筒上麵附有印版。印版有手工刻製橡膠版、模壓橡膠凸版、光敏苯胺樹脂版和激光刻製橡膠版等數種。

國內小紙箱廠常用手工製版,其製作方法為:把所需圖文描繪在描圖紙上,然後將圖文拓印到橡膠版上,用刻刀手工刻成印版。但這種方法費時費力,且質量不好。

模壓橡膠凸版是國外原來廣泛使用的。壓模所用的模版係以負片曝光製成。有了模版,複製印版就比較方便,圖文也比手工製版清晰。模壓印版的製造方法為:首先用雕刻凸版、線畫凸版、網目凸版等方法製成原版,然後以原版為母版,用熱壓機酚醛樹脂板材壓成模版;最後是以橡膠為板材,先把模版裝入模壓機。

隨著柔版印刷技術的改進和新的質量要求,出現了新型更清晰的印版。所以現在模壓橡膠板在國外主要隻用於印刷較廉價的紙板。

光敏苯胺樹脂印版國外是在20世紀70年代引入瓦楞紙板工業的。它又可分為固體光敏樹脂印版和液體光敏樹脂印版。液體版可具有不同的硬度、厚度和浮雕深度。固體版近年來發展很快,它的印版製作技術非常簡單。負片和光敏苯胺版直接暴露在紫外線光下,印製圖文直接轉移到光敏苯胺版上。所以能保存更精確的圖文,印刷清晰度有明顯改進。杜邦賽麗版由於其性能優越,印版分辨率高等優點,在國際上得到廣泛應用,在世界範圍內的市場占有率達70%~80%。

最近,激光技術已開始用於將圖文直接刻製在尺寸穩定的硫化橡膠板上。這種印版的精確度最高。

印版輥筒是鋼製的,常在表麵鍍鉻。印版與輥筒之間還有一層載體薄膜(carrier sheet)。印版粘貼在薄膜上,再將薄膜掛在輥筒表麵的槽內,即可實現快速安裝印版。傳統的印版厚度為6.3mm。由於改進了印版製造技術以及認識到較薄的印版能提供更好的印刷質量,許多工廠現在都使用4mm厚或甚至3mm厚的印版。

典型的載體薄膜有0.25mm厚的聚酯片、0.75mm厚的聚酯片和0.25mm厚的金屬片等幾種,印版用膠液或雙麵膠固定在載體薄膜上。根據印版輥筒結構、印版厚度、載體薄膜厚度和印刷質量的考慮,在印版固定到載體薄膜以前,可在載體片裝上彈性墊片。當印版印壓時,彈性墊片提供了一定的可壓縮性,減少了印刷變形。

(2)印刷壓輥。印刷壓輥也為鋼製,常在表麵鍍鉻。當印版接觸瓦楞紙板時,它為紙板提供支承。印刷壓輥旋轉時,其表麵速度與印版輥筒相同。

(3)油墨循環係統。油墨係統將油墨供應給傳墨輥,多餘油墨又返回係統。油墨一般以18.9L(5gal)油墨桶形式供料,每個印刷組一個油墨桶。每個油墨桶有一個泵,將油墨泵至傳墨輥係統。泵到傳墨輥係統的油墨要多於所消耗的油墨。剩餘的油墨或者泵回,或者借重力流回到油墨桶。在油墨係統與墨桶之間也可配一個過濾器,以除去可能汙染油墨的紙末和塵粒。

(4)傳墨輥。傳墨輥又稱著墨輥,它的作用是從油墨桶吸取油墨,並將一定數量的油墨轉移到印版。老式傳墨輥是一根表麵包著一層布料的輥子,具有較強的吸墨性,結構簡單,但性能不理想。新型傳墨輥為鋼製,塗鉻或陶瓷,最近國外在瓦楞紙板工業已開始應用碳纖維製造的重量很輕的傳墨輥。

傳墨輥一般在表麵都刻有極細的網紋,所以又稱網紋傳墨輥。網紋非常細,以致很多人用肉眼根本看不到它,微坑(或稱網穴)深度小至以微米計。

傳墨輥的網紋用機械或激光的方法刻製。鍍鉻輥常用機械法刻製,顯示有卓越的吸墨和卸墨性能,但它們表麵比較軟,容易損壞。激光刻製的陶瓷和碳纖維輥有卓越的抗破壞性能和良好的微坑結構。此外,激光刻製的微坑結構的範圍比機械刻製的更大。碳纖維輥重量很輕,且明顯比鋼輥挺硬,特別是在消除偏斜和輥子振動方麵。

國內常用網紋傳墨輥的微坑形狀有錐形、網格形和斜線形等多種。若紙幅的表麵粗糙,要求油墨的轉移量較大時,宜采用網紋密度低,即較粗的網紋輥。一般以錐形坑的網紋傳墨輥使用較多,網線的密度通常為40~80線/cm。

網紋微坑(網穴)所蓄積或攜帶的油墨容積,國外以每平方英寸(1in=2.54cm)傳墨輥表麵的千兆立方微米(109μm3)數(簡稱BCM)為單位加以計算。據國外有關資料介紹,65線/cm(165線/in)網紋的錐形微坑傳墨輥,坑深50μm,可有9.4個BCM的容積。55線/cm(140線/in)網紋方形微坑傳墨輥,坑深50μm,可有11.9個BCM的容積。但這種規格已是過去的標準,為了獲得高質量圖形、高著墨性能紙板和改進刮刀係統,現在的油墨需要量已比以前少了很多。目前使用激光技術刻製的傳墨輥,用於柔版印刷組時,網紋的微坑結構往往為98線/cm(250線/in)以上,油墨攜帶容積為5.0BCM以下,即可滿足印刷需要。