模切压痕技术的回顾与展望

随着社会的发展和人们生活水平的提高，消费者在选购商品时，除了要求商品的内在品质外，对于商品的包装也提出了更高的要求，这其中包括对商品包装装潢的设计，也包括对包装印后加工质量的要求。模切压痕是印后加工的一项重要生产工艺，适合各类印刷品表面的整饰加工，模切质量的好坏直接影响整个产品市场形象，因此掌握传统的模切压痕技术和对新的模切技术的研发能有效增强印刷企业竞争力。 

    模压技术是按模型压痕和按模版压切两种加工技术的综合统称，其原理是在定型的模具之内，通过施加压力的大小，使印刷载体纸张受力部位产生压缩变形或断裂分离。模切压痕设备(简称模切机)的主要机件是模切版台和压切机构。被加工板料就是处于这二者之间，在压力作用下完成模切的整饰技术处理。模切压痕版有不同的类型和相对应的压切机构，使模切机分为平压平型、圆压平型和圆压圆型三种基本类型。而平压平模切机又因有版台及压版的方向位置不同之别，可分为立式和卧式两种

    二、平压平模压

    这种模压机的版台及压切机构形状都是平板状的，当版台和压板的平面在垂直位置时为立式平压平模压机，见图二。工作时，版台固定不动，压板经传动压向版台而对版台施压。按压板运动轨迹不同，又可分为两类：一种是压板绕固定铰链摆动，故在开始模压的那一瞬间，压板工作面与模版面之间有一定倾角，使模切版较早地切入纸板下部，这就容易造成模切版下部压力过重而上部还未切透的现象。此外模压力P的分力还会引起纸板的横向位移。

    另一种压板运动机构见图三。工作时，压板4在连杆3的带动下，先以圆柱滚子8为支点，在机座的平导轨9上摆动，待压板的工作面由倾斜转到与模压版5平行的位置时，再以平移的方式平行压向模切版。

    立式平压平模压机具有结构简单、维修方便、易于掌握其操作和更换模切压痕版等优点，但劳动强度较大，生产效率低，每分钟工作次数多为20～30次，常用于小批量生产。国产立式平压平模压机有MLB880等型号。

    卧式平压平模压机的版台和压板工作面均呈水平位置，下面的压板由机构驱动向上压向版台而进行模切压痕。

    由于卧式模压机压板的行程较小，用手动放进或取出纸板是比较困难的，故通常都带有自动输纸系统，其总体结构与单张纸胶印机类似，整机由纸板自动输入系统、模压部分、纸板输出部分以及电气控制、机械传动等部分组成。有的还带有自动清废装置，如图四所示。

    其中纸板输入部分l和输出部分4与单张纸胶印机原理基本相同。模压部分2由肘节、凸轮轴或双肘杆系统施压。一般施压系统都没有压力渐进和压力延时装置，可按模压工艺的需要选择保压时间。压力调整由专门机构完成，可在机器运行中或停机时随时调节。图中3为清废排屑部分。

    卧式平压平模压机工作安全可靠，其自动化程度和生产效率都比较高，是平压平模压机中先进的机型。国产这类机型有MQW860、MY820型等；国外常见的有瑞士BOBST公司的SPl02一BM型。

    三、圆压平模压 圆压平模压机主要由作往复运动的平面形版台和转动的圆筒形压力滚筒组成。在工作行程中，版台向前移动，压力滚筒压住纸板，并以与版台相同的表面线速度转动，对纸板进行模切和压痕。回复行程时，版台向后返回，压力滚筒的工作面不与模切版接触。 

    这类模压机根据压力滚筒在一个工作循环中不同的旋转情况，又可分为停回转、一回转、二回转等几种，正反转圆压平模压机属简易型，其正反行程都可是工作行程。

    因圆压平模压机采用了圆筒形的压力滚筒代替压板，故模切时不再是“面接触”，而是“线接触”，使机器在模压时所承受的压力较小，而且较均匀地分布在一段长的时间内，因而机图三立式平压平模压机压板运动机构器的负载比较平稳，可进行较大幅面的模切。但由于压力滚筒与版台对滚时产生的分力容易引起刀线刃口的变形或移位。四、圆压圆模压

    圆压圆模压机的版台和压切机构两者的工作部分都是圆筒形的，工作时，送纸辊将纸板送到模压版滚筒与压力滚筒之间，由两者将其夹住对滚时进行模压，模压版滚筒旋转一周，就是一个工作循环。

    圆压圆模压机的模切方式，一般分为硬切法和软切法两种。硬切法是指模切时模切刀与压力滚筒表面硬性接触，因而模切刀较容易磨损。软切法是在压力滚筒的表面覆盖一层工程塑料，模切时，切刀可有一定的切入量，这样既可保护切刀，又能保证完全切断，但需定期更换塑料层。

    由于圆压圆模压机工作时，滚筒连续旋转，因而其生产效率是各类模压机中最高的。但模切版要弯曲成曲面，制版、装版比较麻烦，成本也比较高，技术上有一定难度，所以，圆压圆模压机常用于大批量生产。

    当前，先进的模切设备大多向印刷、模切组合全自动的方向发展，将模压机构和印刷机连成一条自动生产线，其结构形式多种多样。这种生产线由四个主要部分组成，即进料部分、印刷部分、模切部分、送出部分等。

    进料部分间歇地将纸板输入到印刷部分，可根据不同的用料形式、尺寸、种类等方便、准确地进行调整。印刷部分可由4～8色印刷单元组成，可采用凹版、胶版、柔性版等不同方法。这部分具有较先进的印刷功能，并配备有各自的自动干燥系统。模切部分可以是平压模压机，也可以是圆压模压机，且都备有清废装置，可自动排除模切后产生的边角废料。输送部分是将模压加工完成后的产品收集整理并送出，从而保证进料部分、印刷部分和模切部分能够顺利地实现高速连续化作业。图五是这类模压机的一个例子。

    随着近几年技术水平的提高，圆压圆模切设备的价格已经明显地降低了，目前在国内已拥有广泛的用户群体。    

    五、卷筒纸模压

    卷筒纸模切机有圆压圆和平压平型。平压平型卷筒纸模切机是一种由卷筒纸板输纸进行模切压痕的机器，有线外和在线两种加工方式。线外加工方式是用印刷机印刷卷筒纸板，再把回绕到卷纸机上的卷筒纸板放到模切机输纸架上进行模切压痕加工。线外加工方式的特点是印刷机与模切压痕机没有联系，互相不受限制。印刷机高速印刷可用多台模切机与印刷机配合，或增加模切压痕机开机时间。线内加工方式是模切机与印刷机连接起来，组成联动机，从卷筒纸板开始用一道印刷、模切压痕工序进行生产。这种方式可以减少操作人员，但是一般印刷机速度较高，而模切压痕机速度较低，两者速度不能匹配，只能降低印刷机速度，不可能提高模切压痕机速度，使生产效率受到影响。 

    六、联机型模压

    所谓联机模切主要指联机平压平模切和联机圆压圆模切。联机模切拥有单张纸模切无法比拟的优势，有专家预言，它将成为未来几年模切设备市场的主流。联机模切的特点是速度快，精确度高，可以大大提高生产效率、缩短生产周期和降低生产成本。

    联机平压平模切最高速度可达到每小时2万次以上，远远高于单张纸模切。由于其使用的模切版与单张纸平压平模切使用的相同，制造工艺简单、成本低，目前大量使用于中、长版包装产品的印后加工中，市场前景普遍看好。

    联机圆压圆模切主要应用在品种单一、大批量的印后联线上。其主要特点是对已印好的卷筒纸板进行烫印、压模、模切、清废等一系列操作，从而将印张一次性加工成最终产品。据北京印刷学院教授许文才介绍，联机圆压圆模切的生产速度和模切精度普遍高于联机平压平模切，目前最高速度可达180m/min，圆压圆模切机组的最高速度甚至能达到300～350m/min。联机圆压圆模切避免了因多道印后加工引起的表面蹭脏、烫印定位不准、废品率高等一系列质量问题，同时减少了设备投资和占地面积，节省了大量的操作人员，缩短了生产周期。尽管联机圆压圆模切具有一些联机平压平模切并不具备的优势，但由于圆压圆模切刀具成本高、模切版制造复杂，因此在国内的推广和应用受到很大的限制。目前，联机圆压圆模切只是在国外被越来越多地采用。

    七、用于柔性版印刷的模切技术

    柔性版印刷品的模切分为半切透和全切透两类。半切透模切即因使用功能或其他特定条件的需要，模切并未使被模切材料单独成型。一种形式是制品幅面相互间以连续点状孔隙连结而未分离解体；另一种形式是对复合材料的模切只限于表层印刷品，而层压材料的载体却完整无损。后者典型的例子是各类不干胶标签的模切。

    全透模切是印刷品同基材经模切后，按模切版设计分解成与版式组合相等数量但与原承印基格形状不同、表面积不同的单体成品或半成品。全切透模切应用于除不干胶标签以外的包装产品模切，如纸盒、纸杯、啤酒标、方便面碗盖等。

    八、磁性模切技术

    磁性模切技术中的磁性辊和磁性版(模切刀版)主要利用磁场原理制作而成，将单个永磁铁片按极性排列，镶嵌在不锈钢辊基体的槽内，由于优异的极性分布使磁性辊产生很强的磁场和永磁力，利用磁场吸力把模切刀版吸附在辊体表面。

    磁性模切技术与其他模切技术相比有下列显著特点：①优异的极性分布使磁性辊具有很强的永磁力，可以以极高的速度进行模切。②磁性辊加工精度高，同心度误差可以控制在士21μm以内。③采用定位线安装模切刀版，拆装模切刀版非常灵活，方便。④使用灵活广泛，特别适用于同一尺寸但花式品种多的情况。⑤根据模切需求量，不同模切材料可以采用不同加工工艺制作刀版，这样可以大大降低成本。⑥模切刀版的加工精度高、平整性好、刀版背面不需加工，刀版高度误差为3μm。⑦可以加工任何图案和点刀线、不同模切高度、全切透和半切透模切刀版。⑧由于模切刀版受刀高和磁性辊轴间隙的限制，在刀刃磨损后通常不能修磨，而整体式模切辊通常可修磨3～5次。⑨磁性模切刀版不太合适大批量、单一订单，更适合于小批量、多订单产品的模切加工。磁性模切技术在国外已经得到了相当广泛的应用，从不干胶标签模切、模内标签模切到包装盒的模切和打孔等，在某些领域已达到较高的应用比例。比如在欧美发达国家中，至少有60％的不干胶产品采用磁性模切技术，而我国目前主要还是以平压平方式为主进行模切。 

    目前，国内进口印刷设备的数量日益增多，而且人们对包装材料和印刷品的要求越来越高，对卫生标准和健康要求也越来越关注，因此，采用无毒环保油墨的柔性版印刷方式所占的比例会越来越高。预计到2010年，柔性版印刷在国内所占的比例至少会达到8％～10％，而且这些柔性版印刷机会越来越多地采用圆压圆模切技术。圆压圆模切技术的发展会进一步拓展磁性模切技术的应用，相信在不久的将来，磁性模切技术必定会在国内模切领域中获得应有的地位。

    九、激光数字化蚀刻加工

    基于电脑控制的激光制造水平是国家工业化形象的重要标志。国际社会，特别是发达国家高度重视激光制造技术的应用，早在70年代初一些企业就开始研究开发用优质高效的激光技术来设计模切的新工艺，并取得了一定的成功。

    激光数字化蚀刻加工，是指根据数字化信息，以激光束蚀刻加工材料(激光所照射处的材料气化)，代替传统的模切加工。典型的激光数字化蚀刻加工系统包含：二氧化碳激光器与扫描头，动力单元、冷却器、功率控制器、软件、烟雾室等，如果不是与印刷机械或加工生产线结合一起的，那么还有加工料卷的运转系统：对套准精度要求高的加工，可能还需要配上电子显示对照系统。总的估计，投资在18万至30万美元之间。在老式系统中，激光是固定的，而料的加工工作台面是按X、Y方向移动的，因此速度受限制，难受欢迎。新的系统采用扫描电流仪驾驭激光束及旋转镜，使激光束能向各个方向扫射，加工速度也大为提高，可达到每秒钟80到600英寸的范围。对于卷筒到卷筒式的激光加工系统，还可作间歇式重复加工，即由激光束按编程化的图案信息断断续续地重复加工(有如连晒机那样)。对于被加工材料的蚀划深浅，只要调节蚀刻速度或激光的参数，就可灵活调整(或完全穿透，或轻微点到，作压痕或揭膜之用)。

    显然这种新型激光数字化蚀刻加工的优点很容易理解；

    ①灵活性：任何形状，不需制模具，只要编个程序，激光束就能按程序刻出要“模切”的形状和深浅，而且还能在运作中予以改变，无须工具，这就为包装品或商标的个性化或小批量化开了方便之门。

    ②准确性好：公差不超出千分之三毫米。还可补偿印刷与后加工之间所发生的误差，因为激光可以作补偿调节，而在传统模切中，模具固定后是难以变动的。

    ③生产效率高：因为不需要制模具，只需编好程序，任务随接随做，省事省时。在开始加工前最后一分钟如有改动还可以进行调节，不致影响生产。不论简单或复杂的加工形状，其加工成本是相同的，所花时间基本上也相同。其加工速度基本上能与数字化印刷的速度相匹配，可形成连机生产。

    ④经济效益：不需要制备模具，加工任务批量大、小也就无所谓，业务来源也就拓宽。传统模切工艺中，不仅模具多种多样(如平压式、轮压式、打孔、穿眼、压痕等)，配套工具也就复杂，现在全可省去。⑤美观效果：激光蚀刻是无压力的，故在加工后材料上不留痕迹；对压敏型商标不仅不见痕，而且便于剥离。 

    激光模切技术的应用范围比较广泛。其一，它可用于传统的商标、不干胶标签及证卡等的模切。这也是其主要的应用领域。

    其二，它可以用于防伪。例如制作浮雕、异型孔和潜影效果等。国外防伪行业在1997年左右就曾尝试使用激光模切制作浮雕效果。而邮票行业则尝试用其来进行邮票打齿孔，这是机械打孔所无法模仿的，同样能起到防伪作用，例如亚洲杯足球赛的门票，价格较高，就要考虑防伪了，用激光打孔进行防伪应该是非常有效的。而潜影的应用也是需要挖掘的技术，要是运用得好，会对模切行业产生一定的冲击。比如在纸上刻上图案后，该部位的纸张就比其他部位薄，如果在其表面上再涂布一层特殊材料，感觉上厚度是一致的，但却存在着一个潜影，可以起到与水印相似的效果。

    其三，借鉴网点成像原理，利用激光烧蚀产生密集的小孔同样可以形成图像。这一技术已经得到尝试性的应用。前几年国外在邮票上已经实施，但只是作为打样。

    新技术的出现当然也不可能一下子就十全十美，有些情况尚待继续研究改进。例如：包装材料的品种多样，厚薄不一，性能也会有出入，激光蚀刻时，如何把其蚀刻滞留时间或激光能量，掌握得恰到好处，使蚀刻边缘光洁，深浅如意，也有一个从不熟悉到熟练的过程。此外它也有一定的局限性，如：金属材料不适合；有一定的不足之处，如：激光切口微带斜面，有些材料可能会变色，有些塑料可能会微显毛口等。但总的来说，有专家预测：10年内，传统的模切工艺可能会在一些大的包装加工企业内消失；在广大的包装品加工市场上，激光蚀刻加工技术将日益受到欢迎和推广。这是激光技术用于模切加工的又一次飞跃。

    十、防伪模压激光全息技术

    模压激光全息技术可以与普通印刷技术进行广泛的结合。在模压材料表面用荧光油墨、温变油墨等进行印刷可制成揭开式模压激光全息标识，在模压材料表面进行油墨印刷，再覆盖上刮开式油墨可制成刮开式模压激光全息标识；把普通印刷标识与模压激光全息产品层合在一起可制成激光隐密型防伪标识；把全息薄膜上的模压全息图完整地转移到纸基上可制成全息卡纸代替普通卡纸进行普通印刷，可以实现激光全息与普通印刷的最佳结合。模压激光全息技术与电话电码类信息防伪使防伪产品走上了新的台阶。

    十一、模压技术的新发展

    第一，随着计算机技术和数字化技术的广泛应用，模切压痕技术正向着高速度、高精度、多功能、联机化和数字化方向发展。高精度、高速度的模压技术得到了发展，同时多功能的模切压痕技术正在不断地完善，将模切压痕与烫金、凹凸压印等工序放在一起进行，这也是未来模切压痕技术的发展方向之一。

    第二，三维立体效果模切技术。采用上光、烫印、全息图效果、浮雕以及模切压痕等使商品包装能够给商品购买者一种与众不同的感觉，也是印后加工的重要任务。三维立体效果模切技术是一种全新的表面整饰技术，它是将模切方式与其他印后工艺相结合而得到更加个性化的效果，如金属光泽和珠光效果、局部上光效果等，同时还可以利用切掉部分外形轮廓的延伸效果给消费者留下深刻的印象。书刊装饰中，将切掉部分作为图片的展示窗口，同样也能收到非常奇特的效果。还可以采用多层折页方式制造悬念，引发读者的好奇心，因此这种方法能够更好地突出书刊的主题。此外，窗口周围装饰也是亮点之一，粘贴透明薄膜可使模切部分像个完整的玻璃窗。这种模切方式适用于许多材料，如纸张、硬纸板、瓦楞纸板、薄膜和其他塑料、软木、铝箔和织物等。模切刀 压痕条 刀版弹垫 补底纸 胶条 海绵条 补底纸 压痕模 压痕线