軟包裝生產工藝及智能化改革方向

隨著我國消費水平的不斷提升，包裝市場日益繁榮，軟包裝已成為貨架銷售最主要的包裝形態之一。本文通過對軟包裝企業的實地調研，梳理了軟包裝生產工藝流程，分析了現階段軟包裝企業的生產特點，總結了軟包裝生產的智能化改革方向。

圖 1 BOBST RS 3.0 印刷機數控設備

作為一種重要的包裝形式，近年來軟包裝在我國得到了長足的發展。由于軟包裝具有耗用原料少、成本低、攜帶方便等優點，使其在包裝行業所占的比例日益擴大。為滿足市場需求，軟包裝企業紛紛擴大生產規模，利用智能化手段和方法構建綠色、環保、高效、人機工效優良的軟包裝生產線，使用先進的檢測控制技術和物聯網技術加強信息管理建設，努力提升生產過程的可控性，減少車間的人為干預，降低企業人力成本。

此次調研的目標企業為河北智優捷新材料科技有限公司（簡稱“河北智優捷”），主要產品為食品復合軟包裝材料、新型材料薄膜等，典型客戶有上海永和豆漿、河北金沙河面業、十月稻田、華興寵物食品、湖北太力集團等，2021 年銷售額達 3.5 億元。調研的目的是，了解當前軟包裝企業的生產現狀，探討軟包裝生產的自動化、智能化、數字化現狀和未來的發展方向，思考如何改進企業現有的生產模式，進一步提升企業綜合實力。

圖 2 BOBST RS 3.0 PLUS 印刷機

軟包裝生產工藝

軟包裝生產工藝包括凹印、復合、分切和制袋。調研發現，大多數軟包裝企業是將卷膜原料引入，最終的成品是軟包裝成品卷膜或是成品包裝袋。

1. 印刷

在開啟印刷前，工人師傅會根據原版的顏色對印刷色彩進行調整，在車間里配備調色卡，使用廢棄的印刷材料（材料背面）進行實驗，直到調整顏色與原版顏色相匹配再開機印刷。

河北智優捷現有兩個印刷車間，每班工作時間為12h，白夜兩班可讓印刷產量達到最大化。

一號印刷車間有 2 臺九色凹版印刷機，型號為BOBST RS 3.0（如圖 1 所示）。該設備由博斯特上海工廠生產，采用了博斯特的尖端技術成果，印刷速度高達 350m/min，最大印刷寬度為 1260mm，適用于薄膜及紙張的高品質印刷。BOBST RS 3.0 采用的高效烘干系統為博斯特的專利技術，能保證在高速印刷時，減少物料的浪費，降低溶劑的殘留量。在精準套印方面，

該機應用了極精細的卷料處理及張力控制，結合博斯特尖端的電子軸及自動套準控制技術，充分滿足了用戶高品質的印刷需要。

二號印刷車間有 2 臺于 2020 年安裝的十色凹版印刷機，型號為 BOBST RS 3.0 PLUS（如圖 2 所示）。該機自動化程度高，包括 TAPS 拓撲系統，可一鍵完成全自動預套印操作，工作準備和換單非常快；還配備了變頻烘箱，采用組合烘干技術。高效的烘干系統能最大限度地減少基材上的溶劑殘留量，極大地節省了能源，并確保印刷車間的低噪音水平。這是一款以“瑞士品質”著稱的設備，有著極高的性價比。

圖 2 BOBST RS 3.0 PLUS 印刷機

2. 復合

產品從印刷車間出來，需要進入復合車間完成 3次復合后，才能達到使用要求，成為食品級的軟包裝材料。這 3 次復合使用的材料分別是：鋁箔、尼龍、塑料薄膜。

復合有兩種方式，即干式復合和無溶劑復合。干式復合機相對于無溶劑復合機最大的區別就是擁有烘干過程，每一次復合前都需要對原材料需復合面進行上膠，上膠后進行烘干，烘干后進行一層復合。每復合一層都會收集成卷，然后由工人取下再次放入復合機入口進行再一層復合。河北智優捷建有兩個復合車間，分別為干式復合車間和無溶劑復合車間。

（1）干式復合

在干式復合機開機前，要先檢查復合薄膜的質量，然后按照工藝要求設定復合輥加熱溫度，啟動復合輥加熱系統升溫。技術工人按照工藝要求配膠，將主劑、固化劑、稀料進行混合。膠液的粘稠度非常關鍵，如果出現膠液發稠固化的現象就不能再使用了。由于復合過程中容易污染網紋輥，在使用前需要檢查網紋輥的潔凈程度，當出現堵塞現象時應及時使用清洗液和銅絲進行清潔。然后進行穿膜，將膜穿過邊位控制器、壓膠輥、烘箱導輥、復合輥、收料張力輥，然后到收卷軸；將復合膜穿過張力輥、導輥復合輥、收料張力輥，再到收卷軸。檢查復合輥溫度與烘箱溫度調整到位后，方可開機。

要特別注意的是，開機后不能直接就把復合機的速度調整到最大，要從 20 ～ 30m/min 開始緩慢提速，同時要不斷地觀察復合質量，反復調整張力直至最佳狀態。啟動上膠泵時，要先讓主機空轉一會，觀測上膠是否均勻。

圖 3 陜西北人生產的 DL220 干法復合機

河北智優捷的干式復合車間使用的是陜西北人 生 產 的 DL220 干 法 復 合 機（ 如 圖 3 所 示）。該 機 的 復 合 速 度 為 200 ～ 350m/min， 料 膜 寬 度650 ～ 1050mm/850 ～ 1250mm， 放 卷 直 徑 600mm 或800mm，收卷直徑 800mm 或 1000mm，可以復合的材料包括雙向拉伸聚丙烯薄膜（BOPP）、聚乙烯對苯二甲酸脂（PET）、流延聚丙烯（CPP）、低密度聚乙烯（LDPE）、尼龍（NY）、鋁箔、復合膜。

（2）無溶劑復合

在無溶劑復合機開始工作之前，工人需要提前30min 啟動膜溫機，設定好涂布輥、復合輥溫度。同時，確認勻膠輥的膠面寬度比料膜窄 5 ～ 10mm；確認所有的鋼輥、膠輥、導向輥等表面無異物；確認所有的熱輥加熱溫度已經穩定后，調整刮刀輥與計量輥加熱后的間隙至 0.08mm，并鎖緊手柄后復查間隙。設定各段張力、料卷直徑、壓力及錐度等參數；設定計量輥比例，一般為 2.3% ～ 4%；設定勻膠輥比例，一般為18% ～ 30%，勻膠輥的比例與計量輥的比例成正比；設定勻膠輥氣壓，一般為 0.2 ～ 0.3MPa，勻膠輥氣壓越大，涂布的均勻性越好；將一放和二放的料膜走順，必要時打開自動糾偏；安裝擋膠板，啟動混膠器。

在正式開機時，首先將機器設定在涂布單動狀態，將計量輥轉動一圈，再將合壓勻膠輥轉動一圈后離壓，關閉涂布單動，將設備設定為正常開機狀態。開機速度 10m/min，手動合壓涂布壓輥與勻膠輥，然后勻速升至目標速度，觀察并調整涂布量 ( 此時允許調整計量輥、勻膠輥的比例以及勻膠輥壓力 )。換料時，先將設備速度降為零，勻膠輥自動離壓，復合壓輥必須在合壓狀態，關閉張力電源，速度盡可能快地換料，換料時間不應超過 8min。換好料后再次開機，速度仍是從 10m/min開始勻速升至目標速度。

由于沒有烘干流程，無溶劑復合機制作的包裝材料可以較為輕松地分離復合膜，但是干式復合工藝制作出來的包裝材料則很難用手撕開。圖 4 所示為河北智優捷無溶劑復合車間使用的諾德美克無溶劑復合機。

圖 4 諾德美克無溶劑復合機

3. 熟化

熟化工藝的目的是將軟包裝成品薄進行烘干晾制，以此來揮發多余的膠液并且讓薄膜間的膠液固化。首先將卷料整齊地碼放在熟化箱體中，保證卷料與電加熱管的距離不小于 1m，距離熟化箱體四壁和頂部的距離不小于 30cm。對于干式復合法產出的產品要保證溫度在 50±5℃，時間要保證在 24 ～ 72h。對于無溶劑復合法產出的產品要保證溫度在 40±3℃，時間要保證在 12 ～ 24h，在操作的過程中，工人要每 4h 觀測一次熟化效果。熟化過程中要保持抽風機正常運行，目的是將蒸發的溶劑快速排除。熟化工序完成以后，將卷料取出，放在廠房內晾至室溫后方可進入下一工序。

圖 5 卷膜包裝生產線

4. 分切

分切工藝是將已經熟化晾制完成的卷材進行分切，分切成軟包裝需要的寬度，其中一部分分切后的卷材直接進行打包成捆，另一部分會被運往下一車間進行制袋。分切車間是 4 個工藝車間中自動化程度最高的，由于卷材非常重，人工打包十分困難且非常危險，即使在有防砸鞋的前提下也不能保證百分之百的安全。因此，分切車間的打捆流水線要具有較高的自動化程度。

分切工作開始前，工人不僅要對電源、設備等進行安全檢查，還要核對分切的卷膜、規格、尺寸等是否符合工藝要求。分切時，需要工人使用叉車搬運卷膜并且套進分切機的卷芯軸上，啟動氣壓閥保證卷膜被頂緊。接下來從放卷端手動引出復合膜，直至引至收卷軸的芯管上，確保卷出方向和工藝要求的方向要求一致。這時候要注意調整好糾偏器跟蹤印刷邊或線。在收卷軸上固定好芯管，在刀架上固定好刀片，根據分切尺寸和工藝要求選定好分切的位置，再把刀架固定好。同時，在分切前要根據情況開啟吹邊風機把一些多余的邊角料吹上收邊機。當發現有質量缺陷時，停機將有問題的卷膜放在復檢機上進行復檢。

分切機的速度通常都可以達到 400m/min，但具體的速度跟分切的產品有關。現場需要設定的控制參數有放卷張力、上下收卷的張力、上下氣脹軸的數值、收卷米數、收卷錐度張力等。河北智優捷的分切機都配備有靜電消除器，在正式開機前啟動。

5. 制袋

制袋機的工作流程大致分為五步：第一步，將卷膜進行折疊（如圖 6a）所示，這樣就可以大體得到成品包裝袋的兩面雛形。第二步，進行燙壓，目的是將折疊后的卷膜開口處進行封口。燙壓板壓過后馬上進行第三步——冷壓，目的是防止熱壓后的接口出現褶皺變形。需要注意的是，燙壓過后必然馬上進行冷壓，通常需要多次重復燙壓和冷壓過程（如圖 6b 所示）。當燙壓、冷壓結束后，包裝袋的主體基本上就制作完成了。第四步在包裝袋的頭部進行打孔，方便使用過程中提拉。第五步，對包裝袋進行切割，產出成品。

圖 6 制袋過程

在制袋過程中，不僅要重點關注軸承、動齒輪、齒條、軸套、凸輪的運行狀況，還要注意燙壓的加熱電偶溫度。河北智優捷的制袋車間擁有 30 余臺制袋機，制袋機的型號、版本也是多種多樣。

軟包裝生產的智能化改革方向

通過調研了解到，現階段我國軟包裝行業的生產設備自動化程度較高，但由于軟包裝是典型的離散型生產方式， 生產具有如下特點：

1）具有小批量、多品種的生產特征，生產計劃紛繁復雜，需根據不同的產品類型制定不同的生產計劃，使用不同的生產設備。這種多變的生產方式要求工人和設備都應具有更高的靈活性。

2）產品種類多，生產過程中的變量大，產品數據以及復檢工作量也隨之增大，企業開展品質管理的系統化、標準化難度也大。

3）每一個流程車間的工作是相對獨立的，每個車間對不同產品的加工能力也不同，在生產中會因生產力不同而出現不平衡的短板現象。

因此，軟包裝企業的智能化、數字化方向，首先要減少人工干預，其次是加強四道工序聯合化。這樣才能形成從原料到成品全流程的產業鏈，改善離散型生產的不足。據此，提出以下四個改革方向：

1. 提高色相控制能力

在印刷車間，調整印刷色彩這個環節完全依賴人工，原因是色墨太多、單元太多，機器系統本身對顏色的劃分不夠細致，無法通過印刷機系統讓印刷色相和原版顏色做到統一。這樣的精準度顯然跟工人的經驗密不可分，而且還會影響印刷進度。因此，針對色相控制開展研究，建立更完善的色相庫，完善印刷機系統對色相的分辨與控制能力，具有一定的現實意義。

2. 提升復合機復合效率

普通的軟包裝材料需要經過 3 次復合才能使用，目前主流的復合機只能進行單一復合，同一卷卷膜需要重復收放卷 3 次才能成型，工人工作量非常大。雖然目前全流程復合 3 層的復合機已面世，但因復合效率不高且工序復雜，尚并未得到普及。因此，改善復合工藝的生產流程也是現階段智能化研究的方向之一。

此外，復合過程中膠液的濃度控制也是一個難點，如何實現智能監控膠液的濃度也是值得研究的。

3. 實現制袋收集自動化

由于包裝袋的版型種類繁多，大小、顏色、材料也各不相同，目前軟包裝企業依然使用人工進行成品包裝袋的收集工作。目前的研究表明，可采用機械臂替代人工對包裝袋進行分類，但存在準確度不高的問題，當出現多種樣式接近的包裝袋時，錯誤歸類的現象時有發生。因此，提升制袋環節的自動化水平也是軟包裝生產的改革方向之一。

4. 實現自動上下卷

實現自動上下卷是軟包裝車間智能化改革的關鍵。現階段，在印刷、復合和分切環節，卷膜的搬運和上下卷都需要使用人工。由于卷膜本身的材料、寬度、厚度不同，上機固定的位置也不固定，要確保卷膜在機上的穩定性，需要人工進行調整。

結語

軟包裝已成為貨架銷售最主要的包裝形態之一，雖有巨大的市場空間，但行業競爭也十分激烈。與此同時，企業還要承受來自人工成本和原材料漲價所帶來的發展壓力。通過梳理工藝流程，我們分析了現階段軟包裝企業的生產特點，總結了軟包裝生產的智能化改革方向，希望能夠幫助軟包裝企業實現降本增效。