無(wú)污染、無(wú)公害的“綠色包裝”已受到全世界的關(guān)注。既能滿(mǎn)足透氣、防潮、抗震、抗壓等多種要求，又便于回收利用且不造成環(huán)境污染的紙包裝容器，無(wú)疑具有廣泛的發(fā)展前景。紙包裝容器的發(fā)展依賴(lài)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，在某種意義上表現(xiàn)在其技術(shù)裝備的水平上。
紙包裝容器包括紙箱、紙盒、紙杯、紙盤(pán)、紙管、紙桶、紙漿模塑制品等。綜觀(guān)瓦楞紙箱、彩色紙盒等主要紙制品生產(chǎn)設(shè)備的現(xiàn)狀和未來(lái)，對(duì)制定我國(guó)紙包裝制品制造設(shè)備的發(fā)展戰(zhàn)略，把該行業(yè)做大做強(qiáng)，具有重要的意義。
1 紙包裝容器制造設(shè)備的現(xiàn)狀
1.1 瓦楞紙箱制造設(shè)備概況
瓦楞紙板生產(chǎn)源于美國(guó)，20世紀(jì)40年代開(kāi)始出現(xiàn)瓦楞紙板全自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)。，1968年蘭斯頓公司又推出了幅寬2.2m，車(chē)速高達(dá)212m/min現(xiàn)代紙箱生產(chǎn)線(xiàn)，同時(shí)推出了成型、模切、折疊、膠合組合的各種機(jī)型設(shè)備，從而開(kāi)始了紙箱機(jī)械領(lǐng)域新技術(shù)的大飛躍。進(jìn)入20世紀(jì)90年代后，紙箱(盒)工業(yè)步入計(jì)算機(jī)和高科技技術(shù)更加廣泛應(yīng)用的階段，微處理機(jī)和微電子數(shù)字技術(shù)不僅用在紙箱(盒)機(jī)械的電控制裝置和機(jī)構(gòu)的執(zhí)行功能上，也廣泛應(yīng)用于整個(gè)生產(chǎn)全過(guò)程的控制和調(diào)節(jié)。目前，國(guó)外瓦楞紙板生產(chǎn)線(xiàn)的幅寬已達(dá)到3.3m，車(chē)速正向300-350m/min的水平發(fā)展。1994年荷蘭開(kāi)始生產(chǎn)加工難度更大的設(shè)備要求更高的瓦楞原紙克重僅有90g/m2的輕型瓦楞紙箱。
我國(guó)瓦楞紙箱設(shè)備通過(guò)走引進(jìn)吸收和開(kāi)發(fā)之路，與世紀(jì)先進(jìn)水平正在逐漸縮小。目前，在設(shè)備的運(yùn)行性、靈活性(即不停機(jī)換規(guī)格、適應(yīng)多品種、小批量)以及速度幅寬指標(biāo)上與發(fā)達(dá)國(guó)家同類(lèi)設(shè)備還有一定的距離。
1.2 紙盒制造設(shè)備概況
硬紙板彩色紙盒是一類(lèi)使用非常廣泛的銷(xiāo)售類(lèi)包裝容器。其制造工藝相對(duì)比較復(fù)雜，要經(jīng)過(guò)定幅切紙—裝潢印刷—上光壓光覆—模切壓痕—折疊糊盒等加工工序。以前各工序多以功能單一的單機(jī)生產(chǎn)為主，有的還要輔以手工操作，生產(chǎn)效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、紙盒質(zhì)量不高。
隨著CAD/CAM、數(shù)控、激光等高新技術(shù)在紙盒行業(yè)的應(yīng)用，極大的提高了紙盒機(jī)械化、自動(dòng)化水平。例如高速全自動(dòng)平壓模切機(jī)的出現(xiàn)，比過(guò)去需要人工操作的卡盒機(jī)的工作效率提高近10倍；全自動(dòng)折疊糊盒機(jī)的開(kāi)發(fā)成功，結(jié)束了常用紙盒人工糊盒的歷史。自動(dòng)切力機(jī)、自動(dòng)彎刀機(jī)、紙盒打樣機(jī)、數(shù)控激光圖形切割機(jī)等CAM設(shè)備的使用，可謂是盒模切板制作的一場(chǎng)技術(shù)革命。
由于紙盒的種類(lèi)繁多且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其加工工藝及涉及的學(xué)科知識(shí)面廣，于是欲實(shí)現(xiàn)制造設(shè)備的通用化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化難度很大。又因?yàn)槲覈?guó)紙盒行業(yè)基礎(chǔ)薄弱，其制造設(shè)備和國(guó)際先進(jìn)水平比較亦有很大差距。因此，我國(guó)紙盒機(jī)械發(fā)展空間很大，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)性能先進(jìn)的紙盒制造設(shè)備任務(wù)很重。
1.3 蜂窩紙板及紙箱生產(chǎn)設(shè)備概況
蜂窩紙板在上個(gè)世紀(jì)60年代剛一部世，就以其及其輕巧合理的仿生學(xué)結(jié)構(gòu)，各項(xiàng)同性的高抗壓強(qiáng)度以及良好的緩沖、隔振、保溫、隔音等性能受到建筑、車(chē)船制造等行業(yè)的青睞，在包裝行業(yè)的諸多方面也顯示了無(wú)法比擬的優(yōu)越性和良好的發(fā)展前景。
蜂窩紙板的結(jié)構(gòu)是由兩層面板、蜂窩紙芯和膠粘劑復(fù)合而成，目前主要采用拉伸成型制造法制造蜂窩紙芯。
我國(guó)于上個(gè)世紀(jì)80年代后期才開(kāi)始蜂窩紙板成箱設(shè)備的研制。研發(fā)工作是在消化吸收從韓國(guó)、英國(guó)、荷蘭進(jìn)口的蜂窩紙板生產(chǎn)線(xiàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，并取得了一系列可喜的成果。
目前我國(guó)生產(chǎn)的蜂窩紙板生產(chǎn)線(xiàn)基本上達(dá)到國(guó)外上世紀(jì)90年代的先進(jìn)水平。國(guó)內(nèi)外蜂窩紙芯，紙板生產(chǎn)設(shè)備的主要技術(shù)指標(biāo)參數(shù)基本類(lèi)似，蜂窩紙芯的高度，蜂窩紙板的厚度用戶(hù)要求不同有所差別，在紙芯速度上都能達(dá)到20-50m/min。但制版的速度國(guó)外最高可達(dá)到30m/min，而國(guó)內(nèi)因制芯和制版的設(shè)備是連成一條生產(chǎn)線(xiàn)的，制版的速度僅為5-8m/min。此外，國(guó)內(nèi)蜂窩紙板生產(chǎn)線(xiàn)與先進(jìn)設(shè)備比較還有一定的差距，主要表現(xiàn)在：1)生產(chǎn)設(shè)備品種少；2)自動(dòng)化程度低，難以達(dá)到蜂窩制品的標(biāo)準(zhǔn)化和系列化；3)設(shè)備的加工精度不高；4)用于蜂窩紙板制品成型加工的配套設(shè)備基本處于空白。加速開(kāi)發(fā)配套設(shè)備已是當(dāng)務(wù)之急。
1.4 紙漿模生產(chǎn)設(shè)備概況
紙漿模塑工業(yè)已有80多年的發(fā)展歷史，目前在英國(guó)、冰島、加拿大等發(fā)達(dá)國(guó)家規(guī)模較大，工藝較成熟。我國(guó)從1984年從法國(guó)埃爾公司引進(jìn)一條轉(zhuǎn)鼓式紙漿模塑生產(chǎn)線(xiàn)開(kāi)始，到1988年國(guó)內(nèi)自行研發(fā)的第一條紙漿模塑生產(chǎn)線(xiàn)問(wèn)世，我國(guó)紙漿模塑工業(yè)從無(wú)到有，并結(jié)束了紙漿模塑設(shè)備依賴(lài)進(jìn)口的歷史，但在1993年以前，產(chǎn)品單一，檔次較低，主要以禽蛋、水果和啤酒的托盤(pán)為主。隨著出口貿(mào)易增加和出口產(chǎn)品要求環(huán)保包裝的限制，1995年以來(lái)，紙漿模塑工業(yè)在我國(guó)又有一個(gè)新的飛躍，到20世紀(jì)90年代后期，開(kāi)始走向規(guī)�；彤a(chǎn)業(yè)化�，F(xiàn)在國(guó)產(chǎn)紙漿模塑設(shè)備不僅能夠供應(yīng)國(guó)內(nèi)，而且已有生產(chǎn)線(xiàn)出口到國(guó)外。
紙漿模塑制品的主要生產(chǎn)設(shè)備有：水力碎漿機(jī)、配漿池、成型機(jī)、烘干機(jī)、熱壓機(jī)、切邊機(jī)等。
紙漿模成型機(jī)是生產(chǎn)紙漿模塑制品的主體設(shè)備之一，按成型方式分類(lèi)有若干種，其中旋轉(zhuǎn)式成型機(jī)效率最高，適合于生產(chǎn)果托、蛋托、瓶托等批量大、深度較淺的定型專(zhuān)用產(chǎn)品；注漿式成型機(jī)主要是用于生產(chǎn)快餐具、喇叭紙盆等形狀簡(jiǎn)單、重量較輕的紙漿模制品；壓鑄成型機(jī)主要用來(lái)生產(chǎn)要求承重力大、以定位功能為主的紙漿模制品；往復(fù)式和返轉(zhuǎn)式成型機(jī)使目前紙漿模塑緩沖防震包裝制品生產(chǎn)的主要機(jī)型。我國(guó)95%的成型機(jī)是往復(fù)式成型機(jī)，生產(chǎn)效率低、耗能大，原材料適應(yīng)性差，迫切需要返轉(zhuǎn)式成型機(jī)來(lái)解決往復(fù)式成型機(jī)的缺陷。返轉(zhuǎn)式成型機(jī)于20世紀(jì)90年代中期才傳入我國(guó)，并得以迅速發(fā)展和完善。隨著國(guó)內(nèi)返轉(zhuǎn)工成型機(jī)的技術(shù)不斷進(jìn)步，越來(lái)越顯示其優(yōu)越性和先進(jìn)性。
迄今為止，我國(guó)生產(chǎn)的紙漿模設(shè)備能夠采用先進(jìn)的氣控技術(shù)，PLG人機(jī)界面等技術(shù)，能夠綜合紙漿模塑工藝的要求采取獨(dú)特的設(shè)計(jì)，以滿(mǎn)足生產(chǎn)不同類(lèi)產(chǎn)品需要。在確保成型效果和制品質(zhì)量的情況下，既可以大批量生產(chǎn)同一制品，也可以同時(shí)生產(chǎn)多種制品；還可以根據(jù)產(chǎn)品的規(guī)模靈活確定設(shè)備的數(shù)量；實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制。
經(jīng)過(guò)十幾年的努力，我國(guó)紙漿模塑設(shè)備水平雖然取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但仍然存在著許多不足，主要表現(xiàn)在：1)模具制造手段落后，效率低，成本高，導(dǎo)致了制品加工質(zhì)量不高；2)我國(guó)95%的成型機(jī)是往復(fù)式，三工位定型十分低調(diào)，自動(dòng)化整體水平不高，生產(chǎn)效率低。設(shè)備中的熱壓機(jī)還在一定范圍內(nèi)采用電加熱，耗能巨大；3)適合紙塑專(zhuān)用小配件主要依賴(lài)進(jìn)口；4)國(guó)內(nèi)紙漿模型模塑尚未標(biāo)準(zhǔn)化。
2 紙包裝制品生產(chǎn)設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)
紙包裝容器制造設(shè)備屬輔助包裝機(jī)械，從以上列述的幾種主要紙容器的制造設(shè)備來(lái)看，盡管紙容器各自的生產(chǎn)工藝完全不同，其制造設(shè)備發(fā)展的歷史和背景也不一樣，先進(jìn)程度及國(guó)內(nèi)外的差距亦有差別，但是它們的發(fā)展趨勢(shì)具有如下特點(diǎn)：
1)生產(chǎn)設(shè)備將向高速、高效、多功能、高度自動(dòng)化的方向發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展和人類(lèi)社會(huì)的不斷進(jìn)步，紙包裝容器產(chǎn)品多樣化的發(fā)展趨勢(shì)不可逆轉(zhuǎn)，市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)將進(jìn)一步加劇。紙包裝容器的制造設(shè)備必將向多功能和高速的方向發(fā)展。為提高設(shè)備的生產(chǎn)率和企業(yè)效益，生產(chǎn)率較低的單機(jī)勢(shì)必被生產(chǎn)線(xiàn)所替代，那些低檔次的生產(chǎn)線(xiàn)也將加速升級(jí)換代，向高速、高效、低耗、封閉無(wú)污染、高度自動(dòng)化的方向發(fā)展。為了適應(yīng)產(chǎn)品的多品種、小批量的需求，設(shè)備可以設(shè)計(jì)成模塊式的，功能可加可減，在短時(shí)間內(nèi)可轉(zhuǎn)換成新機(jī)型，從而增加了設(shè)備的柔性和靈活性。
2)設(shè)備的零部件生產(chǎn)將向通用化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和專(zhuān)業(yè)化方向發(fā)展。要保證紙包裝容器制造設(shè)備的高質(zhì)量，其零部件的生產(chǎn)必須實(shí)現(xiàn)通用化、系列化和標(biāo)準(zhǔn)化。一些發(fā)達(dá)國(guó)家生產(chǎn)的包裝機(jī)械中，通用件、標(biāo)準(zhǔn)件占整機(jī)零部件的70%，有的高達(dá)90%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于我國(guó)的水平。機(jī)械零部件的生產(chǎn)專(zhuān)業(yè)化是提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本的重要手段，也是紙包裝容器的生產(chǎn)設(shè)備發(fā)展的必由之路。設(shè)備上，很多零部件將由通用的標(biāo)準(zhǔn)件廠(chǎng)和高度專(zhuān)業(yè)化的生產(chǎn)廠(chǎng)家生產(chǎn)。一些控制部件、結(jié)構(gòu)部件與通用設(shè)備相同，可以借用。這樣對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的維護(hù)、縮短設(shè)備的更新周期，提高其可靠性都極為有利。
3)高新技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使紙包裝容器的制造設(shè)備功能日趨先進(jìn)、可靠性進(jìn)一步增強(qiáng)。我國(guó)紙包裝容器制造設(shè)備的性能與國(guó)外同類(lèi)設(shè)備的先進(jìn)水平存在一定差距，主要反應(yīng)在設(shè)備的技術(shù)含量上。重視高新技術(shù)的應(yīng)用已成為提高設(shè)備的先進(jìn)性、可靠性的主要途徑。今后在研發(fā)紙包裝容器制造設(shè)備時(shí)，應(yīng)廣泛采用CAD、CAE、有限之分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)、并行設(shè)計(jì)、模塊化設(shè)計(jì)等現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，大力采用CAM、CNC、CAPP等現(xiàn)代制造技術(shù)，以提高設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造水平。還要大力推廣和應(yīng)用微機(jī)控制技術(shù)、在線(xiàn)監(jiān)測(cè)和顯示技術(shù)，以適應(yīng)多功能、高度可靠、易操作、低成本的要求，增加設(shè)備的靈活性、適應(yīng)性。
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