Может ли автоматическая флексографско-фальцевально-склеивающая машина работать с различными типами упаковочных материалов?

2025-09-29 08:12:08

Автоматические флексографско-фальцевально-склеивающие машины (AFFG) — это универсальные рабочие лошадки в упаковочной промышленности, предназначенные для оптимизации производства картонных коробок за счет интеграции печати, фальцовки и склеивания в единый автоматизированный процесс. Среди производителей упаковки часто возникает вопрос, могут ли эти машины обрабатывать широкий спектр упаковочных материалов, используемых сегодня — от тонкого картона до толстого гофрированного картона и даже специальных материалов, таких как материалы с покрытием или переработанные материалы. Короткий ответ — да, но совместимость материалов зависит от тщательного согласования возможностей AFFG со свойствами подложки, а также от целенаправленной корректировки компонентов машины и процессов. В этой статье рассматриваются типы упаковочных материалов, которые могут обрабатывать AFFG, ключевые факторы, влияющие на совместимость, а также лучшие практики оптимизации производительности при работе с различными материалами.

1. Типы упаковочных материалов, совместимых с AFFG

AFFG разработаны для использования с широким спектром упаковочных материалов, каждый из которых обладает уникальными физическими и химическими свойствами, определяющими требования к обработке. Понимание характеристик каждого типа материала является первым шагом на пути к успешной эксплуатации AFFG.

1.1 Картон: основной материал для потребительской упаковки

Картон — наиболее распространенный материал, перерабатываемый AFFG, который используется во всем: от картонных коробок для продуктов питания и напитков до упаковки для косметики и электроники. Он классифицируется по толщине, покрытию и составу волокон, при этом на рынке доминируют три основных типа:

Картон из твердого отбеленного сульфата (SBS): Ярко-белый картон премиум-класса, изготовленный из беленой древесной массы. Он имеет гладкую поверхность, идеально подходящую для флексографской печати с высоким разрешением (например, полноцветная упаковка пищевых продуктов), и диапазон толщины 0,2–0,5 мм. Плата SBS легкая и легко складывается, что делает ее совместимой с большинством стандартных AFFG. Однако его низкая влагостойкость требует тщательного контроля типа клея (клей на водной основе может вызвать коробление) и влажности окружающей среды (оптимальная относительная влажность 40–60%).

Небеленый крафт-картон с покрытием (CUK): Прочный коричневый картон с покрытием (обычно на основе глины) для улучшения печатных свойств. Он имеет диапазон толщины 0,3–0,6 мм и обычно используется для изготовления коробок для круп, фармацевтической упаковки и картонных коробок для розничной торговли. Более высокая прочность на разрыв плиты CUK (6–8 кН/м) позволяет ей выдерживать более высокие скорости AFFG (150–200 м/мин) по сравнению с плитой SBS, но ее неотбеленные волокна могут вызвать большее накопление пыли в системе транспортировки полотна, что требует частой очистки.

Немелованная переработанная плита (URB): экономичный вариант, на 70–100 % изготовленный из переработанного волокна, с диапазоном толщины 0,4–0,7 мм. Он используется для немаркированной упаковки (например, транспортных вкладышей, картонных коробок для хранения) и совместим с AFFG, хотя его шероховатая поверхность может потребовать корректировки давления печати (увеличенного на 10–15%), чтобы обеспечить адгезию чернил. Переменная плотность волокон URB также может привести к неравномерному складыванию, что потребует более частой калибровки складных пластин.

1.2 Гофрированный картон: для тяжелых условий эксплуатации и транспортной упаковки

Гофрированный картон, включающий рифленый внутренний слой (например, A-образный, B-образный и C-образный), зажатый между двумя плоскими вкладышами, является основным продуктом для транспортных коробок, упаковки для электронной коммерции и промышленных контейнеров. AFFG могут обрабатывать гофрированный картон, но совместимость зависит от размера гофра и толщины картона:

Одностенный гофрированный (SWC): наиболее распространенный тип, общая толщина 1,5–5,0 мм (в зависимости от размера гофры: A-гофра = 4,5–5,0 мм, B-гофра = 2,5–3,0 мм, C-гофра = 3,5–4,0 мм). SWC совместим со средне- и высокоскоростными AFFG (120–180 м/мин), оснащенными системами транспортировки полотна для тяжелых условий эксплуатации (усиленные конвейеры, двигатели с более высоким крутящим моментом), позволяющими выдерживать его вес (150–300 г/м²). Ключевые изменения включают увеличение давления прижимного ролика (на 20–30 % выше, чем для картона) для предотвращения проскальзывания полотна и использование термоклея (вместо клея на водной основе) для более быстрого склеивания.

Гофрокартон с двойными стенками (DWC): более толстый и прочный вариант (5,0–8,0 мм), используемый для тяжелых предметов (например, бытовой техники, мебели). Для DWC требуются специализированные AFFG с удлиненными складными пластинами (для соответствия толщине) и мощные клеевые системы (клей-расплав с более высокой вязкостью: 1500–2000 сП). Скорость производства DWC обычно ограничивается 80–120 м/мин, чтобы обеспечить правильное складывание и склеивание, а машине может потребоваться дополнительная поддержка полотна (например, дополнительные натяжные ролики) для предотвращения провисания.

1.3 Специальные материалы: расширение возможностей AFFG

Достижения в дизайне AFFG расширили совместимость, включив в нее специальные материалы, отвечающие потребностям нишевой упаковки:

Пластиковые пленки (например, ПЭТ, ПП). Тонкие пластиковые пленки (0,05–0,1 мм) используются для гибкой упаковки (например, пакетов для закусок), но их также можно перерабатывать в жесткие картонные коробки с модифицированными AFFG. Ключевые модификации включают добавление антистатических полосок (для предотвращения прилипания пленки) и использование чернил на основе растворителей или чернил, отверждаемых УФ-излучением (чернила на водной основе наносятся на пластиковые поверхности). Для фальцевания требуются нагретые складные пластины (40–50°C) для размягчения пластика, а для склеивания используются клеи на основе растворителей (для склеивания слоев пластика). Однако пластиковые пленки имеют низкую прочность на разрыв (2–3 кН/м), что ограничивает скорость AFFG до 50–80 м/мин.

Металлизированные подложки: картон или пластик, покрытый тонким слоем металла (например, алюминия) для упаковки премиум-класса (например, шоколадных коробок, подарочных наборов). Металлизированные подложки совместимы с AFFG, но требуют осторожного обращения: металлический слой склонен к царапинам, поэтому прижимные валики должны быть покрыты мягкой резиной (твердость по Шору А 60–65), а в печатных цилиндрах используются малоклейкие чернила, чтобы избежать отслаивания металлического покрытия. При склеивании используются чувствительные к давлению клеи (вместо термоклея), чтобы предотвратить разрушение металлического слоя.

Экологичные материалы (например, формованное волокно, компостируемый картон): формованное волокно (изготовленное из переработанной бумажной массы) и компостируемый картон (волокна растительного происхождения) становятся все более популярными в качестве экологически безопасной упаковки. AFFG могут обрабатывать эти материалы, но их низкая структурная жесткость требует более низких скоростей (60–100 м/мин) и модифицированных механизмов складывания (например, закругленных складных пластин для предотвращения разрыва). При склеивании используются компостируемые клеи на водной основе, что обеспечивает экологичность, хотя время высыхания может быть больше, что требует расширенных зон отверждения в AFFG.

2. Ключевые факторы, влияющие на совместимость материалов AFFG

Чтобы AFFG мог работать с конкретным упаковочным материалом, должны совпадать четыре критических фактора: толщина и жесткость материала, свойства поверхности, чувствительность к влаге и механическая прочность. Несовпадение в любой из этих областей может привести к проблемам с качеством (например, неправильным сгибам, плохой адгезии отпечатка) или повреждению устройства.

2.1 Толщина и жесткость материала

Толщина и жесткость являются наиболее фундаментальными факторами совместимости, поскольку они определяют, смогут ли компоненты AFFG физически обрабатывать материал:

Диапазон толщины: AFFG имеют максимальную толщину материала, обычно 0,2–8,0 мм (стандартные модели) или до 10 мм (модели для тяжелых условий эксплуатации). Материалы толщиной больше этой емкости могут застрять в фальцевальном блоке или повредить прижимные ролики. Например, стандартный AFFG с максимальной толщиной 5 мм не может обрабатывать двустенный гофрированный картон толщиной более 5 мм без модификаций (например, увеличения зазоров между фальцевыми пластинами).

Жесткость (жесткость): измеряемая сопротивлением изгибу (Н·м²). Жесткость влияет на то, насколько хорошо материал складывается и проходит через машину. Жесткие материалы (например, толстый гофрированный картон, жесткий пластик) требуют большего усилия для складывания, что требует использования AFFG с высокомоментными двигателями складывания и регулируемым давлением складывающейся пластины. Гибкие материалы (например, тонкие пластиковые пленки, легкий картон) могут прогибаться в системе транспортировки полотна, что требует регулировки контроля натяжения (более низкое натяжение для гибких материалов) и дополнительных направляющих роликов для поддержания выравнивания.

2.2 Свойства поверхности (гладкость, покрытие и пористость)

Свойства поверхности материала влияют на качество печати, адгезию клея и транспортировку полотна:

Гладкость: измеряется с помощью теста Parker Print Surf (PPS) (единицы измерения: мкм). Гладкость определяет перенос чернил и четкость печати. Гладкие поверхности (например, картон SBS, пластик с покрытием) требуют более низкого давления печати (1–2 бар) и более тонких анилоксовых валиков (200–300 LPI) для печати с высоким разрешением. Грубые поверхности (например, картон из вторсырья без покрытия, формованное волокно) требуют более высокого давления печати (2–3 бар) и более грубых анилоксовых валиков (100–150 LPI), чтобы краска проникала в неровности поверхности.

Тип покрытия: материалы с покрытием (например, плита CUK с глиняным покрытием, металлизированная пленка) могут отталкивать чернила или клеи на водной основе, поэтому требуются альтернативы на основе растворителей или УФ-отверждаемые альтернативы. Покрытия также могут увеличивать поверхностное трение, что приводит к проскальзыванию полотна. Эту проблему можно решить путем добавления текстурированных прижимных роликовых втулок (например, рифленой резины) для улучшения сцепления.

Пористость: способность материала впитывать жидкости (например, чернила, клей) влияет на время высыхания и прочность сцепления. Пористые материалы (например, картон без покрытия, переработанный картон) быстро впитывают клей на водной основе, поэтому для обеспечения достаточного сцепления требуется более высокая норма нанесения клея (на 10–15 % больше клея). Непористые материалы (например, пластик, металлизированные подложки) не впитывают клей, поэтому в AFFG используется термоплавкий или чувствительный к давлению клей, который склеивается за счет охлаждения или давления, а не впитывания.

2.3 Чувствительность к влаге

Многие упаковочные материалы чувствительны к влаге, что может изменить их размеры, жесткость и пригодность для печати. AFFG должны учитывать эту чувствительность, чтобы избежать дефектов:

Гигроскопичные материалы (например, плита SBS, гофрированный материал на основе древесной массы): эти материалы впитывают или выделяют влагу в зависимости от влажности окружающей среды, вызывая коробление или изменение размеров. Например, плита SBS, подвергающаяся воздействию относительной влажности 70%, может расшириться на 1–2% в ширину, что приведет к неправильному складыванию. AFFG смягчает это за счет: (1) предварительного кондиционирования материалов в помещении с кондиционируемым климатом (20–25°C, относительная влажность 40–60%) в течение 24 часов перед обработкой; (2) использование клея с низким содержанием влаги (например, термоклея с влажностью <1%); (3) установка сушильных вентиляторов в складной блок для удаления лишней влаги.

Влагостойкие материалы (например, пластик с покрытием, вощеный картон): эти материалы отталкивают влагу, что может быть преимуществом (например, для упаковки замороженных продуктов), но может привести к растеканию клея или его неспособности склеиться. В AFFG используются специализированные клеи (например, совместимый с воском термоклей для вощеных плит) и может нагреваться поверхность материала (30–40 ° C) для улучшения адгезии клея.

2.4 Механическая прочность (прочность на растяжение и разрыв)

Механическая прочность материала определяет его способность выдерживать нагрузки, возникающие при обработке AFFG (например, натяжение полотна, усилие складывания, давление зажима):

Предел прочности: максимальная сила, которую материал может выдержать перед разрушением (измеряется в кН/м). Материалы с низкой прочностью на разрыв (например, тонкие пластиковые пленки: 2–3 кН/м, легкий картон: 3–4 кН/м) требуют более низкого натяжения полотна (2–5 Н/м), чтобы избежать разрыва, что ограничивает скорость AFFG до 50–100 м/мин. Высокопрочные материалы (например, плита CUK: 6–8 кН/м, одностенный гофрированный картон: 8–10 кН/м) выдерживают более высокие напряжения (5–10 Н/м) и более высокие скорости (150–200 м/мин).

Прочность на разрыв: Сопротивление материала разрыву (измеряется в Н). Материалы с низкой прочностью на разрыв (например, переработанный картон, компостируемый картон) склонны к разрыву в местах сгиба, поэтому требуются закругленные складные пластины (радиус 2–3 мм) и более низкие скорости складывания (50–80 % от максимальной). Материалы с высокой прочностью на разрыв (например, гофрированный картон, картон, армированный пластиком) могут выдерживать резкие складки и более высокие скорости.

3. Компоненты AFFG и корректировки совместимости материалов.

Для работы с различными упаковочными материалами AFFG требуются специальные компоненты и целенаправленные настройки. Эти модификации гарантируют, что машина адаптируется к свойствам материала без ущерба для качества и эффективности.

3.1 Система веб-транспорта: обработка веса и жесткости материала

Система транспортировки полотна, состоящая из конвейеров, прижимных роликов и устройств контроля натяжения, имеет решающее значение для перемещения материалов через AFFG. Ключевые модификации для различных материалов включают:

Конвейерные ленты: Стандартные резиновые ленты (60 по Шору А) подходят для картона, но для гофрированного картона требуются усиленные ленты (например, из резины, армированной полиэстером), чтобы выдержать его вес. В пластиковых пленках используются антистатические ленты (покрытые углеродным волокном) для предотвращения накопления статического электричества. Для гибких материалов на конвейерах могут быть установлены вакуумные присоски (давление всасывания 0,3–0,5 бар), чтобы полотно оставалось плоским и предотвращало коробление.

Прижимные ролики: Материал и давление прижимных роликов регулируются в зависимости от типа материала:

Картон: Мягкие резиновые втулки (60–65 Шор А), давление 1–2 бар.

Гофрированный картон: втулки из твердой резины (70–75 Шор А), давление 2–3 бар (для небольшого сжатия канавок и улучшения сцепления).

Полиэтиленовые пленки: Силиконовые втулки (50–55 Шор А), давление 0,5–1 бар (во избежание царапин и растяжения пленки).

Контроль натяжения. В AFFG используется ручной или автоматический (на основе ПИД) контроль натяжения. Для большинства картонов натяжение установлено на уровне 3–7 Н/м; для гофрокартона – 5–10 Н/м; для пластиковых пленок — 2–5 Н/м. Автоматизированные системы регулируют натяжение в реальном времени (время отклика <0,1 секунды) с учетом изменений прочности материала, уменьшая разрыв или проскальзывание.

3.2 Секция флексографской печати: адаптация к требованиям к поверхности и чернилам

Печатный блок необходимо отрегулировать так, чтобы краска прилипала к поверхности материала и получалась качественная печать:

Анилоксовые валики: количество линий валика (LPI) и объем ячеек (BCM) соответствуют гладкости материала:

Гладкие материалы (картон SBS, полиэтиленовая пленка): 200–300 LPI, 3–5 BCM (для мелких деталей).

Грубые материалы (переработанный картон, гофрокартон): 100–150 LPI, 8–12 BCM (для более толстых слоев краски).

Тип чернил: Выбор чернил зависит от пористости материала и покрытия:

Пористые материалы (картон, картон без покрытия): Чернила на водной основе (экологичные, быстросохнущие).

Непористые материалы (пластик, металлизированные пленки): чернила на основе растворителей или УФ-отверждаемые (связывание посредством химической реакции, а не абсорбции).

Термочувствительные материалы (компостируемый картон, тонкий пластик): Низкотемпературные УФ-чернила (отверждаются при температуре <80°C, чтобы избежать деформации материала).

Давление печати: регулируется для обеспечения равномерного переноса чернил без повреждения материала:

Тонкие материалы (полиэтиленовая пленка, легкий картон): 0,5–1 бар.

Толстые материалы (профнастил, жесткий пластик): 2–3 бар.

Материалы с покрытием (плита CUK, металлизированные подложки): 1–2 бара (во избежание появления царапин на покрытии).

3.3 Блок фальцовки и склеивания: обеспечение правильного сгиба и склеивания

Фальцевально-склеивающий блок требует регулировки в соответствии с толщиной материала, жесткостью и совместимостью клея:

Складные пластины: Зазор и угол пластины регулируются в зависимости от толщины материала:

Тонкие материалы (0,2–0,5 мм): зазор 0,3–0,6 мм, угол 90° (острый сгиб).

Толстые материалы (двустенное гофрирование 5,0–8,0 мм): зазор 6,0–9,0 мм, угол 85° (слегка закругленный сгиб во избежание разрывов).

Гибкие материалы (полиэтиленовая пленка): Нагретые складные пластины (40–50°C) для смягчения материала и создания четких складок.

Клеевая система: тип клея, норма нанесения и метод сушки подбираются в зависимости от свойств материала:

Клей на водной основе: используется для пористого картона (норма нанесения 5–10 г/м²), требует времени высыхания 10–15 секунд (с помощью вентилятора или нагретого воздуха).

Клей-расплав: Применяется для непористых материалов (пластик, гофрокартон) и материалов, чувствительных к влаге (СБС-картон), расход 3–8 г/м², время высыхания 2–3 секунды (быстро остывает).

Клей, чувствительный к давлению: используется для металлизированных оснований и пластиковых пленок, расход 2–5 г/м², склеивание под давлением (время высыхания не требуется).

Аппликаторы для склеивания. Валковые аппликаторы подходят для большинства материалов, но распылительные аппликаторы используются для:

Маленькие или сложные коробки (например, косметические коробки) для точного нанесения клея.

Пористые материалы (переработанный картон) для обеспечения равномерного нанесения клея на шероховатые поверхности.