软包装生产工艺及智能化改革方向

随着我国消费水平的不断提升，包装市场日益繁荣，软包装已成为货架销售最主要的包装形态之一。本文通过对软包装企业的实地调研，梳理了软包装生产工艺流程，分析了现阶段软包装企业的生产特点，总结了软包装生产的智能化改革方向。

图 1 BOBST RS 3.0 印刷机数控设备

作为一种重要的包装形式，近年来软包装在我国得到了长足的发展。由于软包装具有耗用原料少、成本低、携带方便等优点，使其在包装行业所占的比例日益扩大。为满足市场需求，软包装企业纷纷扩大生产规模，利用智能化手段和方法构建绿色、环保、高效、人机工效优良的软包装生产线，使用先进的检测控制技术和物联网技术加强信息管理建设，努力提升生产过程的可控性，减少车间的人为干预，降低企业人力成本。

此次调研的目标企业为河北智优捷新材料科技有限公司（简称“河北智优捷”），主要产品为食品复合软包装材料、新型材料薄膜等，典型客户有上海永和豆浆、河北金沙河面业、十月稻田、华兴宠物食品、湖北太力集团等，2021 年销售额达 3.5 亿元。调研的目的是，了解当前软包装企业的生产现状，探讨软包装生产的自动化、智能化、数字化现状和未来的发展方向，思考如何改进企业现有的生产模式，进一步提升企业综合实力。

图 2 BOBST RS 3.0 PLUS 印刷机

软包装生产工艺

软包装生产工艺包括凹印、复合、分切和制袋。调研发现，大多数软包装企业是将卷膜原料引入，最终的成品是软包装成品卷膜或是成品包装袋。

1. 印刷

在开启印刷前，工人师傅会根据原版的颜色对印刷色彩进行调整，在车间里配备调色卡，使用废弃的印刷材料（材料背面）进行实验，直到调整颜色与原版颜色相匹配再开机印刷。

河北智优捷现有两个印刷车间，每班工作时间为12h，白夜两班可让印刷产量达到最大化。

一号印刷车间有 2 台九色凹版印刷机，型号为BOBST RS 3.0（如图 1 所示）。该设备由博斯特上海工厂生产，采用了博斯特的尖端技术成果，印刷速度高达 350m/min，最大印刷宽度为 1260mm，适用于薄膜及纸张的高品质印刷。BOBST RS 3.0 采用的高效烘干系统为博斯特的专利技术，能保证在高速印刷时，减少物料的浪费，降低溶剂的残留量。在精准套印方面，

该机应用了极精细的卷料处理及张力控制，结合博斯特尖端的电子轴及自动套准控制技术，充分满足了用户高品质的印刷需要。

二号印刷车间有 2 台于 2020 年安装的十色凹版印刷机，型号为 BOBST RS 3.0 PLUS（如图 2 所示）。该机自动化程度高，包括 TAPS 拓扑系统，可一键完成全自动预套印操作，工作准备和换单非常快；还配备了变频烘箱，采用组合烘干技术。高效的烘干系统能最大限度地减少基材上的溶剂残留量，极大地节省了能源，并确保印刷车间的低噪音水平。这是一款以“瑞士品质”著称的设备，有着极高的性价比。

图 2 BOBST RS 3.0 PLUS 印刷机

2. 复合

产品从印刷车间出来，需要进入复合车间完成 3次复合后，才能达到使用要求，成为食品级的软包装材料。这 3 次复合使用的材料分别是：铝箔、尼龙、塑料薄膜。

复合有两种方式，即干式复合和无溶剂复合。干式复合机相对于无溶剂复合机最大的区别就是拥有烘干过程，每一次复合前都需要对原材料需复合面进行上胶，上胶后进行烘干，烘干后进行一层复合。每复合一层都会收集成卷，然后由工人取下再次放入复合机入口进行再一层复合。河北智优捷建有两个复合车间，分别为干式复合车间和无溶剂复合车间。

（1）干式复合

在干式复合机开机前，要先检查复合薄膜的质量，然后按照工艺要求设定复合辊加热温度，启动复合辊加热系统升温。技术工人按照工艺要求配胶，将主剂、固化剂、稀料进行混合。胶液的粘稠度非常关键，如果出现胶液发稠固化的现象就不能再使用了。由于复合过程中容易污染网纹辊，在使用前需要检查网纹辊的洁净程度，当出现堵塞现象时应及时使用清洗液和铜丝进行清洁。然后进行穿膜，将膜穿过边位控制器、压胶辊、烘箱导辊、复合辊、收料张力辊，然后到收卷轴；将复合膜穿过张力辊、导辊复合辊、收料张力辊，再到收卷轴。检查复合辊温度与烘箱温度调整到位后，方可开机。

要特别注意的是，开机后不能直接就把复合机的速度调整到最大，要从 20 ～ 30m/min 开始缓慢提速，同时要不断地观察复合质量，反复调整张力直至最佳状态。启动上胶泵时，要先让主机空转一会，观测上胶是否均匀。

图 3 陕西北人生产的 DL220 干法复合机

河北智优捷的干式复合车间使用的是陕西北人 生 产 的 DL220 干 法 复 合 机（ 如 图 3 所 示）。该 机 的 复 合 速 度 为 200 ～ 350m/min， 料 膜 宽 度650 ～ 1050mm/850 ～ 1250mm， 放 卷 直 径 600mm 或800mm，收卷直径 800mm 或 1000mm，可以复合的材料包括双向拉伸聚丙烯薄膜（BOPP）、聚乙烯对苯二甲酸脂（PET）、流延聚丙烯（CPP）、低密度聚乙烯（LDPE）、尼龙（NY）、铝箔、复合膜。

（2）无溶剂复合

在无溶剂复合机开始工作之前，工人需要提前30min 启动膜温机，设定好涂布辊、复合辊温度。同时，确认匀胶辊的胶面宽度比料膜窄 5 ～ 10mm；确认所有的钢辊、胶辊、导向辊等表面无异物；确认所有的热辊加热温度已经稳定后，调整刮刀辊与计量辊加热后的间隙至 0.08mm，并锁紧手柄后复查间隙。设定各段张力、料卷直径、压力及锥度等参数；设定计量辊比例，一般为 2.3% ～ 4%；设定匀胶辊比例，一般为18% ～ 30%，匀胶辊的比例与计量辊的比例成正比；设定匀胶辊气压，一般为 0.2 ～ 0.3MPa，匀胶辊气压越大，涂布的均匀性越好；将一放和二放的料膜走顺，必要时打开自动纠偏；安装挡胶板，启动混胶器。

在正式开机时，首先将机器设定在涂布单动状态，将计量辊转动一圈，再将合压匀胶辊转动一圈后离压，关闭涂布单动，将设备设定为正常开机状态。开机速度 10m/min，手动合压涂布压辊与匀胶辊，然后匀速升至目标速度，观察并调整涂布量 ( 此时允许调整计量辊、匀胶辊的比例以及匀胶辊压力 )。换料时，先将设备速度降为零，匀胶辊自动离压，复合压辊必须在合压状态，关闭张力电源，速度尽可能快地换料，换料时间不应超过 8min。换好料后再次开机，速度仍是从 10m/min开始匀速升至目标速度。

由于没有烘干流程，无溶剂复合机制作的包装材料可以较为轻松地分离复合膜，但是干式复合工艺制作出来的包装材料则很难用手撕开。图 4 所示为河北智优捷无溶剂复合车间使用的诺德美克无溶剂复合机。

图 4 诺德美克无溶剂复合机

3. 熟化

熟化工艺的目的是将软包装成品薄进行烘干晾制，以此来挥发多余的胶液并且让薄膜间的胶液固化。首先将卷料整齐地码放在熟化箱体中，保证卷料与电加热管的距离不小于 1m，距离熟化箱体四壁和顶部的距离不小于 30cm。对于干式复合法产出的产品要保证温度在 50±5℃，时间要保证在 24 ～ 72h。对于无溶剂复合法产出的产品要保证温度在 40±3℃，时间要保证在 12 ～ 24h，在操作的过程中，工人要每 4h 观测一次熟化效果。熟化过程中要保持抽风机正常运行，目的是将蒸发的溶剂快速排除。熟化工序完成以后，将卷料取出，放在厂房内晾至室温后方可进入下一工序。

图 5 卷膜包装生产线

4. 分切

分切工艺是将已经熟化晾制完成的卷材进行分切，分切成软包装需要的宽度，其中一部分分切后的卷材直接进行打包成捆，另一部分会被运往下一车间进行制袋。分切车间是 4 个工艺车间中自动化程度最高的，由于卷材非常重，人工打包十分困难且非常危险，即使在有防砸鞋的前提下也不能保证百分之百的安全。因此，分切车间的打捆流水线要具有较高的自动化程度。

分切工作开始前，工人不仅要对电源、设备等进行安全检查，还要核对分切的卷膜、规格、尺寸等是否符合工艺要求。分切时，需要工人使用叉车搬运卷膜并且套进分切机的卷芯轴上，启动气压阀保证卷膜被顶紧。接下来从放卷端手动引出复合膜，直至引至收卷轴的芯管上，确保卷出方向和工艺要求的方向要求一致。这时候要注意调整好纠偏器跟踪印刷边或线。在收卷轴上固定好芯管，在刀架上固定好刀片，根据分切尺寸和工艺要求选定好分切的位置，再把刀架固定好。同时，在分切前要根据情况开启吹边风机把一些多余的边角料吹上收边机。当发现有质量缺陷时，停机将有问题的卷膜放在复检机上进行复检。

分切机的速度通常都可以达到 400m/min，但具体的速度跟分切的产品有关。现场需要设定的控制参数有放卷张力、上下收卷的张力、上下气胀轴的数值、收卷米数、收卷锥度张力等。河北智优捷的分切机都配备有静电消除器，在正式开机前启动。

5. 制袋

制袋机的工作流程大致分为五步：第一步，将卷膜进行折叠（如图 6a）所示，这样就可以大体得到成品包装袋的两面雏形。第二步，进行烫压，目的是将折叠后的卷膜开口处进行封口。烫压板压过后马上进行第三步——冷压，目的是防止热压后的接口出现褶皱变形。需要注意的是，烫压过后必然马上进行冷压，通常需要多次重复烫压和冷压过程（如图 6b 所示）。当烫压、冷压结束后，包装袋的主体基本上就制作完成了。第四步在包装袋的头部进行打孔，方便使用过程中提拉。第五步，对包装袋进行切割，产出成品。

图 6 制袋过程

在制袋过程中，不仅要重点关注轴承、动齿轮、齿条、轴套、凸轮的运行状况，还要注意烫压的加热电偶温度。河北智优捷的制袋车间拥有 30 余台制袋机，制袋机的型号、版本也是多种多样。

软包装生产的智能化改革方向

通过调研了解到，现阶段我国软包装行业的生产设备自动化程度较高，但由于软包装是典型的离散型生产方式， 生产具有如下特点：

1）具有小批量、多品种的生产特征，生产计划纷繁复杂，需根据不同的产品类型制定不同的生产计划，使用不同的生产设备。这种多变的生产方式要求工人和设备都应具有更高的灵活性。

2）产品种类多，生产过程中的变量大，产品数据以及复检工作量也随之增大，企业开展品质管理的系统化、标准化难度也大。

3）每一个流程车间的工作是相对独立的，每个车间对不同产品的加工能力也不同，在生产中会因生产力不同而出现不平衡的短板现象。

因此，软包装企业的智能化、数字化方向，首先要减少人工干预，其次是加强四道工序联合化。这样才能形成从原料到成品全流程的产业链，改善离散型生产的不足。据此，提出以下四个改革方向：

1. 提高色相控制能力

在印刷车间，调整印刷色彩这个环节完全依赖人工，原因是色墨太多、单元太多，机器系统本身对颜色的划分不够细致，无法通过印刷机系统让印刷色相和原版颜色做到统一。这样的精准度显然跟工人的经验密不可分，而且还会影响印刷进度。因此，针对色相控制开展研究，建立更完善的色相库，完善印刷机系统对色相的分辨与控制能力，具有一定的现实意义。

2. 提升复合机复合效率

普通的软包装材料需要经过 3 次复合才能使用，目前主流的复合机只能进行单一复合，同一卷卷膜需要重复收放卷 3 次才能成型，工人工作量非常大。虽然目前全流程复合 3 层的复合机已面世，但因复合效率不高且工序复杂，尚并未得到普及。因此，改善复合工艺的生产流程也是现阶段智能化研究的方向之一。

此外，复合过程中胶液的浓度控制也是一个难点，如何实现智能监控胶液的浓度也是值得研究的。

3. 实现制袋收集自动化

由于包装袋的版型种类繁多，大小、颜色、材料也各不相同，目前软包装企业依然使用人工进行成品包装袋的收集工作。目前的研究表明，可采用机械臂替代人工对包装袋进行分类，但存在准确度不高的问题，当出现多种样式接近的包装袋时，错误归类的现象时有发生。因此，提升制袋环节的自动化水平也是软包装生产的改革方向之一。

4. 实现自动上下卷

实现自动上下卷是软包装车间智能化改革的关键。现阶段，在印刷、复合和分切环节，卷膜的搬运和上下卷都需要使用人工。由于卷膜本身的材料、宽度、厚度不同，上机固定的位置也不固定，要确保卷膜在机上的稳定性，需要人工进行调整。

结语

软包装已成为货架销售最主要的包装形态之一，虽有巨大的市场空间，但行业竞争也十分激烈。与此同时，企业还要承受来自人工成本和原材料涨价所带来的发展压力。通过梳理工艺流程，我们分析了现阶段软包装企业的生产特点，总结了软包装生产的智能化改革方向，希望能够帮助软包装企业实现降本增效。