包装印刷技术及设备发展趋势

包装印刷的市场构成及特点

1.包装印刷的范围

包装印刷（package printing）是指以各种包装材料为主要产品的印刷，在包装材料、包装容器上印刷各种图文的统称。根据生产材料的不同，包装印刷产品可分五大类：纸板类、塑料类、金属类、薄膜类、玻璃类。

2.包装印刷市场的构成

根据国家新闻出版广电总局发布的数据（如表1），2014全国印刷复制业营业收入为11740.16亿元，增加值为3079.22亿元，利润总额为814.66亿元。如图1所示，包装装潢印刷品印刷的营业收入为8764.62亿元，约占77%；出版物印刷（含专项）的营业收入为1514.29亿元，约占13%；其他印刷品印刷的营业收入为1077.96亿元，约占10%。

虽然新媒体对纸质出版物的影响较大，但对包装印刷行业影响较小。特别是随着快递物流行业的快速发展，也带动了包装印刷行业发展。因此，很多印刷企业均看好快递包装印刷市场的行情，加大该领域的投入力度。

3.包装印刷的特殊性

包装印刷既有与一般印刷方法相同的技术工艺，又有其特殊工艺。包装印刷的特殊性主要体现在3个方面：一是涉及面广，二是工艺复杂，三是设计、材料、工艺、装备、产品的一体化融合。

包装印刷技术的发展及应用

包装印后加工工艺主要有：上光、烫印、覆膜、制盒、模切压痕、分切、复卷、复合、涂布等。

1.包装印刷后加工新技术

包装印刷后加工新技术主要有UV冷烫印技术、LED-UV印刷技术、EB固化技术、UV模压成型技术、纳米压印技术和无溶剂复合技术等，下面简单介绍其中几种。

①UV冷烫印技术

UV冷烫印技术的冷烫原理：是指先预印UV固化胶，再将冷烫箔转移到要烫印的基材上。

优势是：A.成本低：无需热烫印的经验和特殊烫印设备；B.灵活、经济：尤其适合于少批量生产；C.成本低、效率高：可使用标准印刷板；D.高速高效：生产速度可达120m/min；E.印刷、烫印联机一次完成：易控制印刷精度。

主要应用范围有两个方面：一个方面是包装领域，如酒标签、医药标签、饮料标签、糖果纸卡、酒盒、胶卷盒、烟包等；另一个方面是食物及药品领域，如洗发液标签、牙膏外盒等。

②UV-LED印刷技术

UV-LED固化原理及工艺：指在紫外（UV）光谱区的发光二极管输出能量使涂布液、黏合剂、油墨和其他UV固化材料处理技术，是一种环保的多功能制造工艺。（如图2）

UV-LED相对于传统灯是一种冷光源，特点有：A.效率高，能够节能约50%～75%；B.环保，不产生臭氧且不含汞。

UV-LED印刷技术近几年在欧洲快速扩张，由于成本降低，每年呈倍数增长。此外，由于UV固化能效比高，UV-LED的低能耗技术是未来固化技术的关键。

③EB固化技术

EB固化原理及工艺：EB固化是利用电子束中的电子与反应物中的电子作用，此时处于电子束的能量沉积阶段，能量沉积的结果是使反应物产生电离。如图3为EB设备原理图。

EB固化技术的特点是高效、节能、环保、经济，以及技术的广泛适用性。

从目前应用情况来看，已经有多种产品加工的EB固化生产线，技术成熟，工艺完善。

④纳米压印技术

纳米压印的基本方法：在不使用电子和光子的前提下，直接利用物理机理机械在光刻胶上构造纳米尺寸图形，不再受到光子衍射和电子散射的限制，可大面积制备纳米级图形。制作模具的方法如图4所示。

特点是设备简单，制备时间短，压印模板可重复使用。

⑤无溶剂复合技术

无溶剂复合技术的原理：采用无溶剂型胶黏剂将两种或多种基材复合在一起，又称反应型复合。

该技术的特点是无废气排放，不需要复杂加热、废气排风装置，设备简单，能耗少，工艺流程简单，设备占地面积小。无溶剂复合与普通复合不同，如表2所示。

无溶剂复合技术的应用范围非常广泛，尤其是医药、食品行业等。

2.包装印刷方式

柔性版印刷是包装印刷中的一种重要方法。主要用于商标、标签、折叠纸盒（烟盒、酒盒、化妆品盒、药盒、保健品盒等）、纸杯、商业表格等印品的印刷，其质量已能与凹印及胶印媲美。

各类印刷方式在包装（标签、折叠纸盒、纸箱、塑料软包装、金属与玻璃包装容器）印刷中的应用工艺及相关技术主要有：铁皮印刷、软管印刷、塑料印刷、商标印刷、贴花印刷、全息印刷、立体印刷、发泡印刷、磁性印刷、液晶印刷。以下简单介绍几种值得关注的包装印刷方式：

①利乐包印刷

利乐包装是指采用瑞典利乐公司的全无菌生产线生产的复合纸质包装，其特点是材料、工艺、技术、设备、产品的集成。

②铁皮印刷

铁皮印刷是在金属板上进行印刷的方法，即在镀锡铁皮或铝皮等材料上印刷图文。例如，2008年上海宝印金属涂彩有限公司引进德国高宝MetalPrint公司的六色UV彩印线，该生产线已在中国大陆约10台。2010年上海宝钢包装股份有限公司成立，目前宝钢包装共有29条印涂线，服务于可口可乐、百事可乐、百威啤酒、雪花啤酒、燕京啤酒等国内外知名饮料品牌客户。

③塑料软管柔印机（“曲面柔印技术”）

例如，意大利某公司生产的七色塑料软管柔印机，具有柔印、丝网和上光功能，由自动上管、表面处理、印刷（含柔印、丝印）、上光、光油固化、自动检测等单元组成。

技术特征：A.各印刷单元依靠独立伺服电机驱动，通过虚拟电子轴实现同步；B.利用伺服控制驱动印刷定位系统；C.生产效率达150支/分。

此外，轻量化包装印刷和包装上的溯源码印刷等也值得关注。

印刷包装设备的数字化、网络化、智能化、绿色化

1.《泉州制造2025》的启发

2015年初，泉州市政府正式发布《泉州制造2025》发展纲要，主要包括智能制造、优质制造、绿色制造、服务型制造四大重点领域。

2015年，在全国机械装备制造业普遍低迷的背景下，泉州智能装备产业却一枝独秀。通过实施“数控一代”示范工程，推动了泉州装备产业向数控化、自动化、智能化发展。全市装备产业产值达1350亿元，增长12.5%。

案例1：纺织行业整体提升。研发和应用国产数控圆网印花机、电脑提花机等数控产品，逐步取代进口数控产品，降低设备成本。国内占有率70%，实现了环保、低碳、节能、减排的目标。

案例2：石材产业提升加工精度。采用数控技术对石材机械升级改造，提高了整机的性能和加工精度。在我国石材行业得到广泛应用，部分产品出口欧美市场。研发的国产五轴桥式切石机采用国产数控系统，可实现复杂五面体曲面加工，达到国外同类产品技术水平，价格比国外同类产品低50%，效率比传统设备提高一倍。

案例3：建材家居产业解决用工紧张难题。集成应用国产化数控产品，在石材等领域开发了一批数控产品和自动化生产线。研发的抛光、喷涂、组装、搬运机器人、自动滚压生产线推动了“机器换工”。通过抛光机器人，实现了卫浴车间无噪声无粉尘。结合个性化需求， 效率提高20%以上，一套抛光机器人可替代10名熟练技工，大大提高了抛光精度，解决了用工紧张的难题。

另外，嘉泰数控实施了我国第一个“智能工厂示范项目”，车间面积只有1500平方米，但安装设备150台（采用“众筹”模式），效率非常高。

2.数控一代“十三五”发展思路

技术阶段是“数字化+智能化”，技术路线是“创新工艺+专用数控+智能传感+机器人+创新设计”，从而制造出新型装备、生产线、车间。

因此，印刷业应引领高端机械产品的创新升级。例如，陕西北人研发出数控化环保型卷筒料凹版印刷机，特点是：①用国产伺服电机直接驱动印刷版辊，实现光电套准与无轴传动一体化控制；采用高效节能烘箱，降低综合能耗50%以上，减排30%以上。②自动化、智能化：采用印品在线检测、远程诊断与技术支持系统，智能生产管理系统等控制系统。

3.对智能制造的理解与分析

①智能制造的内涵

智能制造的内涵是数字化、网络化、智能化，是第三次工业革命的核心技术之一，也是《中国制造2025》的主攻方向。智能制造作为一个系统工程，需要从产品、生产、模式、基础4个维度理解和推进（如图5）。

②数控技术与数字化

数控化是对于机械运动的驱动和控制系统的创新，机械产品创新的重要途径、技术路线如图6所示。

数控技术是实现机械产品创新的颠覆性共性使能技术，是信息技术与自动控制、机械制造技术相结合的集成技术，其核心是数字化。数控技术的应用使机械产品内涵发生了根本性变化：产品功能极大丰富，性能发生质的变化；提高产品水平和市场竞争力；使机械产品向智能化方向扩展。

③《中国制造2015》推进策略

第一阶段（2015～2020）：全面推广数字化网络化技术应用，部分行业和企业开展智能化技术应用试点，“工业2.0补课，3.0普及，4.0试点”，如推进“数控一代”创新应用工程。

第二阶段（2020～2025）：推进网络化智能化技术的应用，如推动“智能一代”创新应用工程。

4.面对“智能装备制造”的冷思考

①切入点是：用户、终端消费者需求及制造商主动改进；

②把服务作为企业新增长点：由制造到“制造+服务”；

③包装印刷设备应数控化、绿色化先行；

④把技术集成作为产品创新的重要驱动力；

⑤提高设备的精度保持性及可靠性。

总之，现阶段我们应该“补课工业2.0”，“普及工业3.0”，同时“试点工业4.0”。