模壓工藝全解(上)

必勝約稿：王雙喜
編者按：隨著包裝市場的規范，包裝產品對于后加工工序的要求也越來越趨向規范，在我們的論壇上經常會發現關于印后加工的討論，為了滿足大家的需要我們必勝專門請到了一位從事模切多年的師傅，和我們請到的另一位大學生一同作了這期關于模壓技術的專題。文中如有不妥之處或有什么疑問，歡迎到必勝論壇上進行討論。
印刷品的模壓加工主要指，陰陽模具為基礎，通過機械施加以一定的壓力，使印刷品被加工成所要求的形狀或在其表面產生某種特殊效果的專項技術。按在加工中所使用的模具及最終加工效果不同，一般又可分為凹凸壓印和模切壓痕兩種工藝技術。
凹凸壓痕工藝是利用對應的兩塊陰、陽模版，通過壓力作用，在印刷品表面壓印成具有立體感的浮雕狀圖案，其加工效果是印刷品表面發生一定的變形。
模切壓痕工藝是利用鋼刀、鋼線排列成模版，在壓力作用下，將印刷品軋切成型的工藝，其加工效果是：印刷品表面既有形變，又有斷裂。
隨著產生的發展和人們文化生活水平的不斷提高，人們對于商品，除質量外，對產品的包裝要求也提高了。模壓加工以其特有的工藝優勢，越來越廣泛的被應用于各類印刷品的表面加工中，以成為印刷品表面整飾不可卻少的一項工藝技術。
一 模壓工藝原理分析
1.模壓尺寸
實踐證明，當紙張厚度加大時，剪切應力減少；反之，剪切應力增加。其實，在紙張厚度改變的情況下，起主要作用的并不完全是紙張的厚度，還有模壓尺寸與紙張厚度的比值，其變化關系如圖表示：
模壓尺寸/模壓厚度同剪切應力變化趨勢
注：1、2、3、4是不同厚度的印刷品。其中4>3>2>1
2.壓力計算
在模壓加工中，由于加工對像及各項要求不同，一般應預先計算模壓所需要的力，借以選擇和調整機器，并指導模壓加工。
模壓力f1可由下式計算：f1=kαa
式中：f1-模壓所需要的力，α-模壓中單位面積剪切應力值，a-模壓分離面的實際面積，根據印刷品厚度和周長算得，k-考慮模壓過程的實際條件和一系列技術因素影響的系數。
二 模切版的制作
模切版的制作，俗稱排刀。所謂排刀是指將鋼刀、鋼線、襯空材料按規定的要求，拼成模版的工藝操作。模切壓痕生產中，排刀質量是保證加工品質量的關鍵。
1. 制版材料
※ 底版材料。包括木版、pvc板和鋼板
① 木版首先要求木版具有較高的硬度，可耐壓力，需木版木質均勻，切割整齊，松緊一致。裝出的刀、線松緊均勻一致。整版沒有應力，模切出來的紙張也就受力均勻，不會發生斷裂，對刀的磨損小，可延長模切版的使用壽命，另外要求木板有良好的柔韌性，可以緩解因彎刀不貼切造成的木版應力，既而更好的堅固刀片，在模切時，也有一定的緩沖作用，使刀片更加耐用。適用于制作模切版的木板有樺木和櫸木。在目前，質量最好的木板屬于芬蘭板，木質均勻、硬度高、柔韌性好。制好的模切版模切質量好。但它是進口板價格貴，只適用于質量要求高的模切版。在國內產品中，上海板質量最好，質地均勻、柔韌度高、表面潔白。東北板木質不夠均勻，它只適用于一般瓦楞紙箱，中型尺寸的包裝盒，較大的曲線圖形等產品。膠合板制模切版質量高，并且模版質量輕。因此木板底板常用膠合板，常用的木板是18mm，15mm樺木板。模切一般產品用18mm厚的木板，模切瓦楞紙或海綿產品，則用15mm厚的木板。20mm木板用于制作膠片和不干膠產品的模切版，常用的清廢版為12mm或8mm的木板。
②　pvc板常用厚度有8mm、5mm、3mm，3mm厚板用語制作復合式的18mm刀模板，即上、下兩層為3mm塑膠板，中間一層為12mm木板，三塊分別切好后用定位鉚釘鉚上再裝刀線。由于切割成本、裝刀難度大，造成成本較木板模切版高，，再加上pvc塑膠板在切割是會放出有毒氣體，對設備金屬部件和人體均有一定危害，不適宜推廣。
③ 鋼板太厚的鋼板不易切割，且板材成本高所以鋼板也用于制作復合式模切版。即上、下兩層為3mm厚的薄鋼板，中間為12mm厚的木板，雖然成本歸，但制成的模切版結實、耐用，可以多次換刀對于花版活，因為可以長期換刀，成本可以下降，又因模切質量好，因而可以用它來做。
模切版的壽命主要取決于其換刀次數，而不同的底版的耐用性是不同的。
※ 常用刀、線
鋼線。鋼線在模切壓痕加工中用做壓痕線用。有圓口線和快口線兩種。高23mm，厚0.7mm。
鋼刀。鋼刀在模切壓痕中用做模切線用。鋼刀又分為單面口、雙面口等多種規格，一般高23.8mm，厚0.7mm。常用刀、線為瑞典、奧地利、日本產品，為適應各類模切產品的加工，鋼刀的材質有硬性、中硬性、軟性三種。硬性鋼刀的硬度及耐磨性高，但彈性小，成型彎曲性小，故適于加工量大，紙板厚而形狀較簡單的產品的加工；軟性鋼刀硬度低，但彈性好，成型的彎曲度可大，故適于加工小批量，紙張薄、形狀復雜的產品；中硬度鋼刀則介于兩者之間。
鋼刀鍘切的長度以少拼接為宜，且成型后一般不宜再進行鍘切；成型后的鋼刀鋼線，其刃口和刀底應相互垂直，以保持鋼刀鋼線刃口延長線上的每一點都處于同一平面內。
※ 橡皮粘塞。它在模版主要鋼刀刃口的兩側，利用橡皮彈性恢復力的作用，可將模切分離后的紙板從刃口部推出。它的原高為7mm，橡皮應高出刀口3mm～5mm。
如圖：
粘塞橡皮示意圖。1、襯空材料　2、鋼刀　3、橡皮
橡皮一般由合成高分子材料制成，彈性分為硬性、軟性及中性三種，使用時應根據具體情況合理選用。
※ 常用的加工工具。
彎線機。鋼刀、鋼線造型的專用工具。它可將鋼刀、鋼線彎成任意弧度的圓弧和30度～90度的折角。為了擴大使用范圍，便于操作，該類機械備有常用的成型模具，有一組常用屈角模具和一組常用的圓徑模具。（各組約有20種）
鋸板機。鋸板機是鋸制木板的專用工具。一般多兼有鉆孔功能。常用鋸條的厚度為0.7mm和1.07mm兩種。選用時取決于模切鋼刀、鋼線及被加工材料的厚度。
鍘線機。它是模切壓痕制版的專用工具。主要功能是將鋼線、鋼刀鍘成所要求的尺寸。
隨著模壓工藝的發展，出現了制模切版的組合機。具有鋸切模版、裁切鋼線、刀、彎角、以及圓、橢圓等圖形成型功能。
※ 底模材料。
它的主要作用是使承壓品的折線要清晰、漂亮，折疊后無皺褶的裂痕、形狀準確。底模材料一般采用牛皮紙粘在鋼質底板上，牛皮紙軟，易手工劃槽，而不耐壓，壓痕不透。目前，大量的進口底模線進入國內市場，此類線多為粘貼性，出線快捷、方便，壓痕線飽滿，耐印力高。對不同厚紙供應廠家有不同底模線提供，其基本結構由壓線模、定位膠條、保護膜組成。
2. 繪圖及版面設計
※ 繪圖
在制模壓版前將所模壓品的黑白稿繪制出來，即單個紙盒容器的展開圖。一般將模壓品的展開圖繪制在一個平面上，用鉛筆標注制版尺寸，用色筆標注成品尺寸，壓痕的折線用其它色筆標注（以免混淆）。此圖是制版、印刷的依據，也是模壓成型加工的依據。其要求線條平直、精確。應用高精度的繪圖臺或繪圖儀來繪制。
※ 模壓版的設計
模壓版的結構取決于產品結構。版面設計內容有：模壓版面的大小，應與所選用設備的規格和工作能力匹配，既要保證加工質量，又要較好發揮設備的能力；確定模壓版的種類；選擇模版材料及規格；模版的格位應與印刷格位相符合；工作部分應位于印版的中央位置；線條、圖形的移植，要保證產品所要求的精度；版面刀線要對直，縱模刀線互成直角并與模版側邊平行，斷刀、斷線要對齊。
為上使模版的鋼刀、鋼線具有較好的模切適應，產品設計時應考慮模切的工藝性：
①孔的刀線應盡量采用整線，線條轉彎處應帶圓角，防止出現互相垂直的鋼刀拼接。
② 條線的接頭處，應防止出現尖角現像。
③避免多個相臨狹窄廢邊的聯結，應增大其連接部分，使其連成一塊，使于清廢。
④ 防止出現連續的多個尖角，對無功性能要求的尖角，可以改成圓角。
⑤ 防止尖角線截止于另一個直線的中間段落，這樣會使固刀困難，鋼刀易松動，并降低模切適性應改成圓弧或加大其相遇角。
3. 制作模版
在制前應先將版面圖轉移到膠合板上，其轉移方法有兩種，一種手工繪制，一種是照相復制。手工繪制比照相精度底一些，還麻煩。
※ 底版的制作
制作底版是按產品的設計或樣品的要求。在膠合板上沿圖形的線條來制出鑲嵌刀線的狹縫。圖樣復制的準確性及嵌縫的優劣是影響模壓工藝質量的關鍵。
底板開槽有多種方法：鉛塊排制刀模槽；手工木板鋸槽；機械界板刀模槽；激光切割模槽。
※ 刀、線的組裝
① 鋼刀、鋼線的鍘切及成型加工。按設計要求，將所用的刀、線鍘切成最大的成型線段，再將其加工成所要求的幾何形狀。
② 開連接點。在制模中，開連接點是一項不可少的工序。開連接點就是在模切刀刃口部位開出一定寬度的小口，在紙盒模切過程中，使該部分的紙盒和廢邊在模切后仍有局部連在一起，以便下一步走紙、收紙順暢。做連接點是用專用設備刀口打口機，用砂輪磨削、開邊連接點，不應用錘子去開連接點，造成損壞刀線和搭角，連接點部分產生毛刺，模切刀的過橋位置因為懸空，不要在這個位置開連接點。
※ 排放刀、線。
排刀是根據產品設計規格和造型，規劃好規格并與印刷圖文校對無誤后，便可開始排刀操作。根據使用的襯空材料不同，排刀操作略有不同。
利用膠合板作襯空材料排刀時，鋼刀、鋼線應同底版平面垂直的嵌入底版鋸縫中，間隙適當，不應在嵌入或加工中出現變形或扭動等現像。
應用金屬空鉛排刀時，需按一定工藝要求，用空鉛直接將刀型固定在模壓板的指定位置，完成排刀操作，很類似于活字印刷中的排版操作，這時要求工作人員能夠靈活自如的運用各類空鉛，排出的模版不能在工作時松動或竄線。尤其是在排制各類幾何圖形時，既要保證圖形規范，又要保證松緊適度。
排刀時，應把鋼刀、鋼線的接口按排在合適的位置，接口間隙要適當，不能因壓力作用在接口處發生刀線重疊或間隙過大的現像。排好后，模版的縱向和橫向線要互成九十度角，各邊線要互相平行，這樣版面才會平整。
※ 粘接模切膠條
模切膠條主要為了防止模切刀、壓痕線在模切壓痕時粘住紙張，使走紙順暢，彈性模切膠條粘貼在刀線兩側。模切膠條在模切時，會被壓縮變形，影響模切效果。如果距刀線過近，則使膠條受壓力產生側向分力，容易在模切時紙邊拉毛；如距模切刀線太遠，則起不到它本身的功能。一般距離為1～2毫米為宜。
※ 模切底模版制作
將鋼底版洗凈，然后在其上面粘貼一層絕緣紙而后放上一層復寫紙，再蓋一層卡紙，并進行開機壓痕。根據印跡，將底模紙切成條狀，粘在壓痕兩側形成壓痕槽。一般底模厚度小于或等于所模切的承印物厚，壓痕效果會因壓痕線的排列方向與纖維方向的不同而不同，與纖維方向垂直的壓痕線折后飽滿，因此，在刻線時，直紋方向的壓痕線最好窄0.1mm。
※ 墊版
在模版制作完成后，模版要裝在模切機上進行試切，在此過程中，試切試樣局部正常，而有部分切不透，這時就要對此部分進行墊版。
用0.05mm厚的墊版紙粘在模版底部，對模切到進行高度補償。


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