模切技术的发展对纸包装应用的推动

        由于纸包装具有可回收复用、不污染环境的优点，在当今绿色包装大潮的冲击下，人们对纸包装的追随是必然的。在运输包装中，用瓦楞纸制成的纸箱有取代木箱的 趋势；用纸制成的多层纸袋，可作为散袋产品（水泥、化工原料）的包装；用硬纸板制成的复合罐，可用来代替某些商品的金属罐包装；在销售包装中，用纸制成的 纸袋和纸板制成的纸盒应用非常广泛，纸制复合材料的出现拓展了纸材料在销售包装中的应用范围。就典型的销售包装容器—折叠纸盒而言，不仅广泛应用于药品、 食品、日用百货、工艺品的包装，也大量应用于饮料、洗涤用品、文教用品、小五金制品的包装。
            　　
        事实证明，我国包装市场的需求正逐步与欧美标准接轨，因此纸包装的品种、款式日益增多，并积极发展中、高档的精美彩色包装印刷品，以增加商品的附加值。
            　　
        近年来，人们已经深刻认识到，只有将印前、印刷、印后真正结合为一体，整个印刷工业才能顺应时代发展的要求，健康发展。
            　　
        模切、压痕的概念与重要地位
            　　
        许多印刷品，如商标、瓶贴、标签等，他们的边缘常采用弧线或圆角：容器类印刷品则因其形状复杂又需轧折、切线才能便于成型，因此不能使用一般的切纸机切出，必须进行模切和压痕加工。
            　　
        模切是用钢刀片排成模框(或用钢板雕刻成模框)，在模切机上把整张印刷的印刷品轧切成单个图形产品的加工工序。
            　　
        压痕则是利用钢线在印刷品上轧出痕迹或留下供弯折的槽痕。
            　　
        压痕与模切是容器类印刷品特别是纸盒最常用的印后加工工艺。纸盒成型加工，一般是把模切用的钢刀和压痕用的钢线嵌排在同一块版面上使模切与压痕作业一次完成。
            　　
        模切作为包装印后成型加工的重要技术，是决定印刷产品成败的关键。
            　　
        成型加工质量高，便可获得外观精美、使用寿命长的包装产品：加工质量低劣，则会使包装印刷产品外观粗糙，降低使用寿命(例如纸盒等产品由于压痕线出现裂纹)；甚至造成印刷品报废(例如印刷精美的盒、箱，因为模切误差而不能成盒、成箱)。
            　　
        模切版制作技术的发展趋势
            　　
        1，模切版底板材料
            　　
        除目前国内常使用的多层木胶合板外，国外还流行使用纤维塑胶板和三文治钢板。纤维塑胶板的材料为玻璃纤维强化塑胶，即使在温度和相对湿度有明显变化的情 况下也不会发生明显的尺寸变化。在制作过程中，采用计算机控制的高压水喷射切割工艺既保证了加工精度又避免了激光切割开槽时因产生气体和烟雾所带来的环保 问题。三文治钢板上下为钢板 中间采用合成塑料填充料结构 与之相配套使用的底模(背衬)版也采用钢板材料，其优点是使用寿命长、精度高。
            　　
        模切版的寿命主要取决于模切刀的质量和换刀次数。纤维塑胶板和三文治钢板制作的模切版的换刀次数分别为多层木胶合板模切版的3倍和6倍。
            　　
        2，底板开槽
            　　
        仅仅用了10余年的时间，我国的模切版制造业已经从原始的铅块排版发展到今天广为接受的激光切割制版。目前国内对多层木胶合板底板开槽还有很大一部分采用手工锯槽工艺和机床界缝工艺。
            　　
        在国外，除了对纤维塑胶板采用高压水喷射开槽外多层木胶合板和三文治钢板一般都采用激光切割工艺。模切版激光切割系统由激光加工头、计算机辅助设计(CAD)软件、计算机数控装置(CNC)、工作台等组成。
            　　
        激光切割是以激光作为热源的切割加工 如图4所示。在一定环境条件下 通过加工工件表面连续吸收光束辐射能量而升温达到过热状态引起熔融和蒸发 由于热传导，表面的热能很快就传到材料内部，使内部温度升高达到熔点，这时，材料中易气化的成分产生出一定的气压使熔融物爆炸而断开。木材用激光切割时 去除的材料是以气化为主并产生灰尘 因此，切割时还要喷吹一定压力的气体以辅助加工。激光切割金属材料时用同方向的氧气吹气 氧气起到助燃作用使燃烧能产生更高的能量，将金属熔化，同时，吹气作用又将熔融的钢渣吹走，形成整齐、光滑且上下均匀的切缝。用激光切割木板或金属速度 快、精度高、图形准确。
            　　
        从激光束与胶合板的相对运动方式来看，有工件移动式(激光束固定不变)、激光束移动式(工件固定不变)以及这两种方式的复合形式。
            　　
        3，模切和压痕线加工
            　　
        模切刀和压痕线的安装首先要按照每段盒型刀线的长度将模切刀或压痕线进行裁剪、弯曲成相应的长度和形状可用来对模切刀和压痕线加工的专用设备主要有刀片裁剪机、刀片成型机(弯刀机)、刀片冲孔机(过桥切刀机)、刀片切角机等。
            　　
        我国包装行业多采用手工操纵刀线加工设备铡切加工，国外则普遍采用CAD刀具成型系统软件进行加工。为了保证模切版的制作精度，CAD软件可以自动计算 出模切刀和压痕线的长度及搭桥缺13的尺寸(为保证模切版不散版，在大面积封闭图形部分留出两处以上不要切断，过桥宽度在3～9mm左右) 并传送给由计算机控制的刀具成型机进行开槽、切角、弯曲和切断。由于采用了液压弯刀、液晶显示、液压传动和游标定位可有效地保证刀具成型的精度。
            　　
        4，底模(背衬)技术
            　　
        为了使包装纸盒(箱)的折线更清晰、漂亮，折叠后无皱褶和裂痕，盒(箱)形更准确，人们使用一种与刀模配套的底模。
            　　
        在国内 底模制作的传统工艺为手界线”底模(即在厚纸皮上雕刻而成)由于牛皮纸纸制较软，容易手工划槽，但不耐压，压痕压得不透。国外则多采用绝缘合成纤维板底 模，由于纤维板很硬需要专用开槽机。纤维底模只适用于极长板活件的模切压痕 对于中短版来说，成本显得过高。相信 随着时代的发展 我国传统的手界线”底模必将被先进的德国CITO(西途)压痕系统等所替代。此类底模线为粘贴型，出线快捷、压痕线饱满、耐印力高。其基本结构如图5所 示。其中压线模由金属底板、硬塑料模槽、胶粘底模构成。
            　　
        应用CAD／CAM(计算机辅助生产制造)技术后，不仅能缩短包装设计和制作的周期，提高市场竞争力，而且由于采用了同一设计程序和参数，保证了背衬雕刻版、激光切割版尺寸精度的一致性，从而提高了纸盒的设计和制造精度。
            　　
        在国内制盒市场，除使用MARBACH公司等国外著名模切版制造商所提供的高品质的模切版外，最近几年，一些企业如和兴、嘉洛、华樱、锐利达等公司也从 国外引进了先进的纸盒盒型结构CAD软件和模切版。底模CAM专用系统，使国内大部分包装印刷厂淘汰了传统的手工设计、制版和加工工艺，采用 CAD／CAM先进技术，可以制作高精度的精美包装纸盒。

        5，模切刀、压痕线、胶条
            　　
        模切刀的质量直接决定了补底时间及模切的质量、速度和次数。压痕钢线的质量则决定了压痕的精美程度，并对自动糊盒机的速度有明显影响。优质模切刀是经过如下工艺加工实现的：
            　　
        钢质处理：钢分子排列整齐、坚实，具有极强的受弯力和承托力，而且特别耐磨。如果钢质松散，模切刀就无法承受长时间的模切压力。
            　　
        退碳处理：经退碳处理后，刀身表面柔韧易弯，不宜产生裂纹。若不经过退碳，刀身在弯曲时就很容易断裂。
            　　
        热处理：能准确调节各种硬度，以满足不同的需要。若热处理不当，则会影响模切寿命。
            　　
        精度处理：要求精度极高，以满足高标准的模切需要。若精度不高，则影响到模切机的运转，劣质模切刀会增加补底的麻烦，并会引起停机等诸多困扰。
            　　
        优质压痕钢线应硬度适中，稳定性强、线头顺滑，圆弧中轴对称、高度厚度偏差低、规格齐全。
            　　
        奥地利宝拿公司作为模切刀市场的领导者，不断致力于模切刀技术的开发，并针对不同模切对象开发出不同硬度、不同刀锋形状的模切刀。近期，该公司针对许多烟包、食品盒、药盒对模切的长版、无尘、高质要求，又适时推出了超级至尊刀，其特点是刀锋向内收敛，能持久地保持极佳的切穿性能，最大限度地减少起毛、起 丝等现象，成为新的“模切刀之王”。
            　　
        模切刀线嵌好后，两边要贴上海绵胶条，其作用是把模切完成的纸板从模切版上弹回去。如果海绵胶的恢复速度不够会导致清废不畅，有时不得不停机清障若海绵胶的硬度、高度和形状不适当，则会导致起毛起尘、连接点断裂等情况的 产生，从而使得废品率过高。如果海绵胶的组织结构松散，弹性会很快缺失，无法保证较长版的模切次数。
            　　
        精心配制的德国爱普反弹胶系列，对胶体的材质、硬度、形状等均进行过严格的模切测试，在市场上得到广泛认同。
            　　
        模切设备的类型与发展趋势
            　　
        模切设备的类型
            　　
        模切机根据模切形式，大致可以分为圆压圆、圆压平、平压平三种类型。
            　　
        圆压圆模切机的特点是线接触、模切压力小、生产效率高，所以应用范围较广，可以与柔印机、凹印机等印刷设备连在一起进行在线模切。模切很厚的瓦楞纸板使用的是木质滚筒刀模，模切一些中高档长线产品，使用的是压切式或剪切式金属滚筒刀模，而一些用于模切不干胶标签及商标贴纸的滚筒刀模则是采用化学腐蚀或电 雕方法制作的圆压圆模切滚筒。
            　　
        在国内引进凹印生产线的前期，国外圆压圆模切设备、刀具也一并进入了国内EP,N市场，并占有绝对垄断地位。目前，连线圆压圆印后加工设备的国产化已初具规模，南有上海伯奈尔·亚华公司，北有北京精工模切公司等。
            　　
        圆压平模切机主要是用旧印刷机改造而成的，只有一小部分是专用型，主要用于大尺寸产品的模切。
            　　
        平压平模切机是目前使用最普遍的一种模切机，可用于各种不同需求的模切，既能高速联动模切，又能手续纸半自动模切，既能模切瓦楞纸板(厚度在5mm以下)、卡纸、不干胶，又能模切海绵、橡胶产品、金属板材。
            　　
        2，模切设备的发展趋势
            　　
        ①平压平模切机向高速度、高精度、全自动、多功能方向发展
            　　
        国外生产的先进的平压平自动模切机大都采用可编程控制器和人机对话触摸屏控制，机械传动系统大都采用气动离合器和扭力安全控制器等，生产速度都在 7500-9000张/小时。例如SP106一PER平压平自动模切机的最高速度可达12000张／小时，模切精度为±O，1mm。SP106-PER压平自动模切机采用独特的POWERPEGISTER套准装置，使模切定位既可以纸边为基准，又可以印刷图案为基准，有效地提高了套准精度。
            　　
        除采用微机集中控制，不停机给纸和收纸自动定位、自动套准外，先进的平压平自动模切机还具有自动清废(去除废纸边)、自动分离盒片等功能。
            　　
        ②卷筒纸圆压圆印刷模切机生产线
            　　
        配有自动控制装置的圆压圆模切机可以与轮转印刷机联动(如图9所示)，以流水线形式生产纸盒，不仅能提高印刷，模切，压痕的定位套准精度，还可以控制纸卷的张力变化，从而保证了纸盒图案的正确套准。例如博斯特公司生产的B0BST—CHAMPLAIN卷筒纸生产线，在高速运行中能一次完成纸板的印刷、模切、清废等工作，整个生产过程由BOBST-PEGISTRON套准系统实现，最大模切速度可以达到300m／min。该生产线还能自动剔除卷筒纸接头和 废品，具有高效率，高精度、高产量、低成本等优点。
            　　
        应用滚压模切技术，避免了刀刃与压印钢板之间的接 触，使模切辊的使用寿命可以达到2，5亿转次，国外先进的印刷生产线速度可达400m／min。可见，卷筒纸圆压圆印刷模切生产线具有效率高，速度快，模 切精度高、总压力小，运动平稳等特点，是包装纸盒印刷加工的发展方向。
            　　
        数字模切技术
            　　
        在数码印刷渐入佳境的同时，模切也跨入了数字化领域，数字模切同样带给我们全新的感觉。
                    　　
        数字模切技术可理解为无版模切，即由印前系统的图文数据直接控制切割头，对印张进行模切。目前，数字模切采用的切割有两种形式：一种是激光蚀刻；一种是机械式雕刻头模切。数字模切的应用主要集中在标签和少量的纸品(纸盒)打样、印刷领域，数字模切技术不需要模切版，不存在模切工具的磨损，模切速度快、操作简便、材料浪费极少，确保了印刷到模切的精确套准。图文数据控制激光或雕刻头的走向和能量强度(深度)，可实现不同形状和不同深度的模切，在一台数字模 切机上可以存储多个活件的数据。
            　　
        德国MAcH公司于2001年3月所推出的Boardeater折叠纸盒激光加工设备(系统)，其应用功率为100到240瓦，可直接在纸板上加工纸盒的折叠压痕线并切边，速度快、精度高，可加工克重小于1500g／㎡的纸 板以及B瓦楞至3层瓦楞纸板，幅面为500mmx600mm到11500mm×3100mm。