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展览会中文名称:2018中国国际全印展(非上海国际全印展)
展览会时间:2022.10.11-15日

展览会英文名称:All in Print China 2018
展览会地点:上海新国际博览中心

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2018中国国际全印展
2017年11月16日

这样控制和改善模压工艺,烟包质量将大大提高!

时间:2022-09-07 00:00:00 来源:

 

烟包设计时,设计师为获得实体凹凸效果经常会用到压凹凸工艺。压凹凸工艺对突出烟包主体和提升烟包档次效果显著,因此在烟包装潢设计中被广泛应用。因压凹凸工艺与模切工艺所采用的加工设备和工作原理基本一致,故在此统称为模压工艺。本文将重点探讨烟包模压的质量控制及改善方法。

模压精度控制及改善方法

 

烟包模压质量是影响烟包合格率的主要因素之一,而控制烟包模压质量的关键在于模压精度控制。这是因为:一方面,模压精度要求高。烟包运用的压凹凸工艺几乎都是套压方式,即通过模压工艺让特定文字和图案呈现凹凸立体效果。烟包对外观效果要求较高,特别是高档烟包,如果发生套压偏差,则会出现“重影”现象(如图1所示),严重时还会让消费者产生视觉不适,因此烟包压凹凸工序一般要求套压偏差值≤0.25mm,而且模切加工对精度要求更高,通常要求模切误差≤0.20mm。模切精度直接决定包装成型效果,随着精美小型烟包(如细支、中支烟包)的引入,它们对模切精度又提出了更高要求。另一方面,模压精度影响因素多,控制难度大。

图1 “白沙(精品三代)”烟包压凹凸偏位问题

目前,影响模压精度的主要因素有纸张伸缩稳定性、车间温湿度、工序控制、模压设备等。下面,笔者将从烟包工艺设计和生产过程两大方面探讨模压精度控制及改善方法。

 
01
.工艺设计

烟包工艺设计时,设计师需尽量减少在细小文字和图案上运用压凹凸工艺,因为此类模压工艺精度要求更高,有时虽然可以制作出样品,但是在烟包批量生产过程中因受多种因素的影响,轻则合格率下降,重则生产中断。此外,设计师应尽量避免运用线条或图案与压痕线卡边设计,以降低模切加工精度控制难度,实现提高生产效率和产品合格率的目标。

 

虽然产品的工艺设计被动性较强,最终工艺方案的确定还得以产品外观效果和客户要求为准,但优秀的设计师应熟悉模压加工的难点所在,若客户认可的设计方案对模压加工并不友好,那么设计师就得在生产过程控制方面着手优化改进。

 
02
.生产过程

对于模压精度控制而言,在工艺设计上也许已经无能为力,但在生产过程控制方面仍大有可为,它是模压精度控制及改善的重点所在。目前,生产过程中烟包模压精度的影响因素主要有以下3个方面。

 

(1)纸张伸缩稳定性。纸张伸缩稳定性是保障模切精度的前提,而原纸伸缩稳定性的影响因素主要有以下4个方面。

 

纸张库存期。纸张内部物理性能需要一定时间才能趋向稳定,纸张在不同温湿度区域使用需要一定时间稳定性能,所以库存期不够是导致纸张伸缩不稳定的一个重要因素。

 

纸张背涂层。纸张背涂层直接决定着纸张内部水分变化,而水分变化过快则会导致纸张伸缩变形,所以稳定、均匀的纸张背涂层是保持纸张局部或整体稳定的重要部分。 

 

原纸纸浆。目前,造纸所用纸浆主要有机械木浆和化学木浆两种,两种木浆各有所长,但化学木浆成本相对较高,因此在造纸过程中需找到成本与性能的平衡点,最终实现纸张伸缩稳定性满足印刷要求的目标。

 

④张力稳定性。对于卷筒纸凹印而言,纸张张力稳定性非常重要,张力不稳定会导致凹印机张力系统工作异常,印刷套印跑动,模压废品率上升,严重时还会导致模压生产无法正常进行。

 

(2)印刷工艺控制。印刷工艺是“龙头”,要想模压精度有保障就必须有全面、完善的印刷工艺控制方案。在印刷过程中,我们应当控制哪些关键点呢?在此,笔者重点探讨烟包印刷企业主流胶印和凹印工艺的控制要点及改善方法。

 

 ①控制要点。第一,胶印润版系统控制。在胶印润版系统发生故障或工作不稳定时,印版表面润版液量会出现不稳定或不均匀现象,从而使纸张印刷面吸水量不一致而发生伸缩不稳定,特别是对低定量纸张影响更明显。对此,胶印润版系统控制应遵循供液均匀稳定、越小越好的原则。

 

第二,凹印速度控制。在凹印过程中,印刷速度变化会影响印刷张力系统工作,进而造成纸张伸缩不稳定,印刷图案变形不稳定。因此,在凹印过程中,我们需关注印刷速度对纸张和印刷图案伸缩变化量的影响。

 

第三,印刷图案位置控制。在印刷中还需重点关注印刷图案相对纸边位置的稳定性,它是保障模压精度的前提,因此在印刷过程中需随时检测印刷图案相对纸边位置的稳定性。

 

 ②改善方法。第一,在产品生产工艺设计时加入梯尺线(如图2所示,梯尺线一般每根线粗0.10mm),以便在印刷过程中能直观检测印刷图案在纸张版面位置的稳定性,为高精度模压提供前提。通常情况下,凹印产品印刷精度一般控制在两根规线(0.20mm)以内,而胶印产品印刷精度则可控制在一根规线 (0.10mm)以内。产品只有达到规线最低控制要求,模压时才能满足质量要求。

图2 梯尺线

第二,用菲林尺测量印刷规线伸缩量(为提高检测效率可设计专用检测菲林尺),让不直观的印迹变形直观可见。这种方法主要用于监控易变形纸张的胶印产品,以及对模切精度要求较高的凹印产品。

第三,针对胶印“扇形”变形问题,在胶印时需监控印刷图案的变形量,胶印完毕后测量印品叼口两端和拖梢两端的成品规线尺寸,再比对两个测量结果,对于普通品牌而言,印品横向偏差量不得超过0.50mm,否则后续模压精度就难以保障,当然印刷幅面越小,偏差量的允差值也越小。

第四,针对模切精度要求较高的凹印产品,如“芙蓉王(硬中支)”烟包等,在凹印时需要测量印迹纵向(根据烟包为横拼方式确定)偏差量,将纵向偏差量控制在±0.1mm范围内,如超出范围则需及时调节凹印张力大小,否则产品模切后会在视觉上产生明显的偏差而被判定为模切废品(如图3所示)。

图3 “芙蓉王(硬中支)”烟包模切偏位视觉效果对比

 

(3)温湿度控制。车间温湿度变化是纸张伸缩变形的重要因素,特别是对低定量纸张而言尤为重要,所以生产区域环境温湿度的稳定是保证模压精度的基础。烟印车间常用温湿度控制标准为:夏秋季温度23~28℃、湿度55%~65%RH;春冬季温度18~26℃、湿度50%~60%RH。当然,车间温湿度控制标准与印刷企业所处地域有关,不可一概而论。除此之外,车间还需配置专用调湿间,用于处理纸张含水量和平整度问题。

 

模切成品盒片翘曲解决方案

 

随着卷烟厂包装设备的不断革新,烟草高速包装机已被广泛使用,它对烟包模切后的平整度、折痕挺度等物理指标都提出了更高的要求。如果烟包相关物理性能未能达标,则会出现包装机卡机等问题。下面针对引起模切成品盒片翘曲的4个主要问题,提出解决方案。
 
01
.原纸平整度控制

此项工作可以在原纸入库检验时完成,即原纸到货后对白料纸进行模切,观察纸张是否平整,有无翘曲情况。将模切后的成品盒片平放在桌面上,如果盒片“燕尾”和“飞机头”翘起小于5.0mm,则视为平整;如果盒片对角线不在同一平面上,则视为原纸模切后扭曲,原纸不合格。

 
02
.车间温湿度控制

车间温湿度的变化会直接影响纸张含水量的多少,车间湿度超过65%RH时,纸张就会从空气中吸收水分,纸张纤维就会因吸水而膨胀。因为在造纸过程中,纸张纤维的排布方向具有规则性,所以当纸张吸水时垂直纸张纤维的方向就会出现较大的变形。

 

如果是复合纸,则会向膜方向弯曲,相反当纸张失水时就会向下弯曲,这两种情况都会引起纸张变形。经过分析发现,在通常情况下,模切和清废工序的湿度控制在50%~60%RH之间,小张检验湿度标准控制在45%~55%RH之间较为理想。当然,这个湿度值 同样跟企业所在地域有关,通常南方湿度控制标准要比北方高5%RH左右。

 
03.压痕线深浅控制

烟包木模版常用钢线规格为0.71mm×23.40mm的圆头钢线,常用底模规格为1.10mm×0.40mm;钢模版常用钢线规格为0.71mm×23.85mm的圆头钢线,钢底版常用沟槽规格为1.20mm×0.60mm(改进型沟槽规格为1.40mm×1.20mm×0.60mm)。按图4所示,木模版常用压痕线和底模重要参数计算公式如下:槽深d1=纸厚;槽宽b=纸厚×1.5+压痕线厚度;压痕线高度h1=钢刀高度-(纸厚+0.10mm~0.25mm)。

对于复合纸来说,压痕线会导致膜面收缩,引起成品盒片向上翘曲,而对于转移纸来说,则很少出现此类翘曲情况,所以压痕线深浅控制主要针对复合纸。我们可以通过降低钢线高度、增加压痕底模宽度、加大压痕底模倒角等方式来缓解盒片因压痕发生翘曲的问题。一般情况下,对于盒片容易出现翘曲的“飞机头”部分,可以将烟包顶盖的两压痕线和“飞机头” 处的压痕线高度降低0.05mm,此时烟包的平整度会好很多,但工艺参数调整后必须关注其压痕挺度的变化,最好能上包装机测试其包装适性。

图4 木模板常用压痕线和底模重要参数

 
04.清废和检验手法控制

在烟包清废和检验过程中,合适的操作手法可以缓解烟包翘曲问题。例如,在清废过程中,手拿盒片“飞机头”向下拆盒,不可向上撕扯,那样会让盒片更向上翘,也可以设计专用“楔形”工具,插在需分离的两组盒片的“飞机头”之间,再用力将“楔形”工具下压分离盒片。 

 

在盒片检验时,可将盒片正面朝上拿住其中一头,另一头用手压住,利用盒片回弹力由上往下检验,不可将盒片向上翻,使用从下往上的方式检验产品质量,检验时如发现盒片向上翘曲较大,可将产品反向弯曲一下,以减轻盒片向上翘曲的程度。总之,要尽量避免因操作手法而导致盒片翘曲加重的问题。

 

三 
模切起毛和起刀丝的原因分析和解决方案

 

众所周知,烟包在模切过程中经常出现切边不光洁、起毛现象, 特别是使用复合纸印刷的产品在切边处还会出现起刀丝问题。在我公司系列烟包模切时曾常出现此类问题,这也是众多烟包印刷企业普遍存在的问题。为确保烟包外观质量,烟包印刷企业通常采用刷毛和除尘的方法解决此类问题。下面重点探讨烟包模切起毛和起刀丝的原因和解决方案。

 
01
.原因分析

(1)纸张性能对模切起毛的影响。烟包用原纸多为白卡纸,由3层纸浆压榨结合而成。其中,上下两层为白度较高、纤维长度较长且结合紧密的漂白化学浆。化学浆纤维长、挺度好、破裂强度高且耐久性好,不易产生碎末。中间芯层为黄芯纸浆,从撕裂的黄芯层边缘观察,纸浆纤维短、结合松散且容易脱落,基本可以判定为机械磨木浆。这些纸浆纤维短,易于形成致密的表面,但破裂强度低、挺度 差,由于含有大量木质素,所以白度较低且在模切工序容易产生纸毛、纸灰。 

 

通过调查纸张的生产工艺, 我们进一步证实,多数纸厂为了节约生产成本,只要求纸张正反两面的外观、白度、平滑度、印刷适性等性能符合要求便可,所以纸张中间芯层一般采用产出率较高的磨木浆。通过这3层纸浆制造出来的纸张虽然能满足表面印刷性能和纸张复合加工要求,但在烟包模切过程中,中间芯层就会成为模切起毛的隐患,如图5所示。

图5 烟包模切起毛问题

(2)纸张性能对复合纸模切起刀丝的影响。“芙蓉王(硬红宝石)”烟包使用的是PET膜镭射定位纸其表面光泽度和平整度高、耐折性强、包装成型好,非常适合高档烟包品牌的开发和应用,但PET膜有极强的韧性和抗撕裂性,这些特性让该产品在后加工模切时容易出现模切不断的质量问题。如图6所示,这些散落在纸边的PET膜细丝就是通常所说的模切起刀丝,一般解决方法是在模切操作过程中加大模切压力,但这样处理会降低模切刀的使用寿命,不能治本。

相比之下,使用OPP膜复合纸的材质较PET膜镭射定位纸薄、韧性差,模切中起刀丝的现象就少得多。如果能转换为镭射转移纸,此问题就可从根本上得到解决。通过多种烟包产品不同纸张类型产品的模切情况,我们可以判定,PET膜是产生模切起刀丝的主要原因。

图6 烟包模切起刀丝问题

(3)操作手法对模切起毛和起刀丝的影响。模切工序采用正确、规范的操作步骤是减轻上述问题的有效手段。尽管纸张是模切起毛和起刀丝的客观原因,但机台员工参差不齐的操作水平也是导致模切质量问题产生的主要原因。例如,操作不当或压力过大,都能使模切刀刀刃和钢底板碰撞过猛,直接损伤刀刃;正式生产后连续加大压力,以及频繁换版等也是造成刀刃损坏的主观原因,如未能及时发现或及时更换,都可能使产品出现模切起毛和起刀丝。

 

在应对易出现模切起毛和起刀丝的纸张时,需要操作人员具备熟练的操作技巧和丰富的实操经验。因此,一个优秀的操作人员不仅要懂得控制压痕效果,同时也要掌握不同纸张材质所需的机械压力。

 

(4)模切版材对模切起毛和起刀丝的影响。模切版材的正确选择和规范安装是提高模切质量的有效手段之一。首先,应选用高质量的模切刀。如果用放大镜观察普通模切刀的刀锋,会发现有不少瑕疵,如刀锋不平直、不光滑等。有些模切刀表面上看很锋利,但刚性差,短时间使用后刀锋就会磨损,进而造成纸边模切起毛和起刀丝。

 

另外,模切刀与海绵条的配套安装不当也会引起模切起毛,海绵条应具备足够的硬度才可以压紧纸张,让模切刀顺利将纸张切开。不同纸张应当使用不同硬度的海绵条,其安装位置及高度也有考究,否则就不能达到应有的作用。因此,在模切版材的选型、搭配以及工艺参数设定方面都应注意,其对模切效果有着直接影响。

 
02
.解决方案

通过上述4个方面的分析可以看出,要从根本上解决模切起毛和起刀丝问题,最好的方式就是直接更换纸张,但鉴于对纸张成本、表面光泽度、包装成型效果,以及耐折性和耐摩擦性等诸多因素的考虑,目前通常还是从规范操作、合理选用优质版材、优化模切工艺、优化生产安排等方面入手。

 

(1)规范操作。①装版。当一块新刀片上机后首先要试压,调试过程中压力一定要轻,在使用复写纸做面版纸后才能对产品进行试压,当面版纸上有清晰均匀的痕线时则表示压力调试结束。 

 

模切试压。模切机初始压力以模切切口20%左右穿为宜,再通过局部垫纸平衡压力。垫压用纸一般选用厚、薄两种专用垫版纸。当所有模切刀压力均匀一致时,再逐渐增加机器压力至切口处纸张刚好分离,最后锁定压力正式模切,遵循模切压力越小越好的原则。在较小压力情况下,模切刀不易磨损,且模切质量比较稳定。 

 

正式模切。在正式模切过程中,机台人员需锁定压力、稳定速度,模切时整体刀锋会逐步变钝,个别模切刀会出现缺口或鹰嘴处脱落的情况,这时操作人员就要勤换刀。换刀时也要考虑新刀的刀锋会高出旧刀刀锋的问题,必要时可打磨新刀背面,这样不仅模切效果好,还可提高换刀后的生产效率。

 

(2)合理选用优质版材。模切刀和海绵条的选用与安装是影响模切质量的原因之一,不同纸张需使用不同模切刀和海绵条。

 

 ①海绵条的选用。纸张模切起毛是模切刀变钝后纸张被机械压力扯断所致,因此可以适当增加海绵条的硬度。较硬的海绵条能压紧纸张并减缓痕线对纸张的拉力作用。 

 

模切刀的选用。根据模切纸纸的厚薄选择高峰刀或矮峰刀,并留意刀峰的横纹处理或直纹处理。横纹处理的刀对于模切纸张效果更佳,更耐用,且稳定性及精度更 高,弯刀处理后也不易开裂,所以烟包印刷企业可以优先选用矮峰横纹模切刀,因为矮峰刀的刀峰刚度比高峰刀的更高,承压能力更强,耐用性更好。

 

(3)优化模切工艺。“芙蓉王(硬红宝石)”烟包的框线和痕线均对模切刀的压力平衡有影响,在设计模切工艺时应尽量避免压框和模切工艺组合。对于复合纸而言,在模切版材的选用上尽量使用钢模版进行模切,因钢模版的压力均衡性相对较好,这样更有利于减少模切起刀丝的产生;在海绵条的选择上,可全部选用60邵氏硬度固体型海绵条,以提高模切时纸张的稳定性。

 

(4)优化生产安排。针对模切精度要求较高的产品,在生产安排上,车间尽量保障专机、专人、专版。

 

①专机。指定一台精度高、压力平的模切设备专门用于模切该类产品,不仅能减少换版次数,而且可以减轻因换版调试而对模切刀造成的损伤,还为批量模切质量的稳定奠定了基础。

 

②专人。从模切机长中挑选出经验丰富、技术过硬的优秀机长担此重任,这样不仅能使操作人员积累更多经验,更有助于发现问题并及时解决,还能为产品质量提升提供技术支持。

 

③专版。运用钢模版进行模切,纸张受力变形要小很多,而且钢模版的压力均衡性相对稳定,在长时间加工中不易出现局部压力变化,从而有效控制模切起刀丝问题。

本文从多方面、多角度探讨了烟包模压质量控制及改善方法,希望能为从事模压生产操作和工艺研究的技术人员起到抛砖引玉的作用。相信,随着烟包环保纸张的广泛应用,模切版材的改良,模切工艺、模压设备的不断更新,烟包模压的各种质量问题将会逐步得到有效控制与积极改善,烟包模压工艺也将拥有更多的选择和更广阔的创新空间。

作者:常德金鹏印务有限公司  周 宏