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瓦楞包装行业150年发展历程全回顾

2021年08月18日 大同机械设备网

瓦楞包装行业150年发展历程全回顾

【中国包装网讯】自151年前英国人发现了瓦楞结构纸板以来,世界的瓦楞纸箱工业发生了日新月异的变化。

瓦楞纸板生产线就是由卷筒原纸经过压制瓦楞、上胶、粘接定型、分纸压线、横切成规格纸板,最后经堆码输出等工序组成的流水作业线,简称瓦线。瓦楞纸板生产线从结构、速度、规格到控制,已经历了一个由简单到现代、由低速到高速和由机械化到计算机数字控制机电一体化的百年发展过程。

瓦楞纸板线的早期发展历程

1856年,英国人爱德华.希利(edwadciley)和爱德华.艾伦(edwadellen)兄弟将纸压成瓦楞波纹形状,作为帽子的内衬,用来透气并吸汗,这便是瓦楞纸的源起。

1871年美国人阿尔伯特.琼斯(albertjones)发明了单面瓦楞纸板,用来加工纸箱,用于包装玻璃灯罩和类似的易碎物品,获得了美国第一个包装用瓦楞纸的专利权。

1874年,美国的奥利佛.朗(oliverlong)始创在单面瓦楞纸的另一面粘贴上一层衬纸,制成双面的瓦楞纸板,获得单面瓦楞纸板专利。瓦楞纸板从单一功能的衬垫材料扩展到应用于制作瓦楞包装容器。

设计工程师cflangston于1888年从英国威尔士移民到美国费城,在当地开办了一家机器制造工厂。他的第一个设计是剪切式纵切机,langston纸卷机即由此诞生。

1895年,第一个开槽瓦楞纸箱问世。同年,hinde和dauch推出了获得专利的climax牌瓶子瓦楞纸包装,该包装之后用来包装需要运输的玻璃灯罩。1895年,瓦楞纸箱包装开始在美国的铁路运输系统受到重视。

日本于1914年开始生产瓦楞纸箱。1918年,mdknowlton公司的瓦楞纸板生产线获得专利。

1922年,1.32米幅面的电动单面瓦楞机诞生。1923年,出现了1.6米幅面的单面瓦楞机。1925年,1.88米幅面的单面瓦楞机问世。1938年,幅宽2.2米的单面瓦楞机推出。1950年,双瓦复合瓦楞纸板流水线诞生。1959年,制造出机械连动瓦楞纸板流水生产线。

瓦楞纸板生产线的快速发展时期

20世纪60年代以后,瓦楞包装技术有了长足的进步,一些更先进的技术装备相继推出,出现了不少高效能高度自动化控制的瓦楞纸板生产线,1968年推出了幅宽2.2米,速度212米/分钟的含有无导爪单面瓦楞机和“双砍刀”横切机的现代瓦楞纸板生产线。从此瓦楞纸板生产线的技术进步就步入了快速发展的时期。

凭借1970到2000年的大力发展,纸箱厂得以减少了成本并提高了利润。良好的操作加上先进的瓦线使瓦楞纸箱产量从1972年的每小时10000平方米提高到1985年的每小时17000平方米,到2000年,产量甚至达到了每小时30000平方米。

80年代中期,在机械设计和电子控制这两大新兴技术的推动下,瓦线生产领域又涌现出了一股创新热潮。这些突破得益于机械硬件在精度和强度方面的提高,还包括新型数字电子控制,步进电动机驱动和频控交流驱动所带来的突破性革新。同时,人们对于瓦楞工艺中的物理和化学过程、机器的振动原因以及机器内部的控制也有了更深一层的认识。

目前世界上较先进的瓦楞纸板线,纸板加工幅宽扩大到2800~3300mm,运行速度高达375~400m/min,可以制作出三层、五层、七层纸的由不同楞型任意组合的各类瓦楞纸板。

瓦楞楞型的发展史

双瓦楞纸板出现后的半个多世纪里,瓦楞结构的科学发展更加完美、成熟,西方的瓦楞结构技术传到中国,也只有三十年的历史,如今已基本达到了现代水平。

第一种研发的楞型楞高约4.5毫米,是a楞。该楞型在19世纪和20世纪之交大量使用。b楞于1910年问世,楞高约2.5毫米。这两种楞型在20世纪60年代之前是三层和五层纸板的标准型号。这个以字母排序分型号的系统,并不完全依照瓦楞楞型的高度而命名瓦楞。

随着另一种楞型的诞生而被打乱。该新楞型的高度介于a楞和b楞之间,楞高3.5毫米,称为c楞。上世纪60年代,e型瓦楞诞生。f型瓦楞出现在90年代早期,在之后的五、六年时间内余下的瓦楞楞型也纷纷诞生。在2000年年末,当时最细小的瓦楞--o型瓦楞问世。到目前为止,有十种瓦楞楞型成为行业公认的标准。

下表列出了瓦楞楞型、楞高、楞距和瓦楞率(生产单位长度纸板所需的瓦楞芯纸长度,又被称为牵引因数)。许多纸箱厂开发了自己的瓦楞楞型以满足客户特定的需求。不同厂家生产的瓦楞纸板或不同用途的纸板的这些数据各不相同,下表中的数据都是行业中公认的标准。

通过使用双楞或多楞单面机和各种类型的纸张,理论上可生产出几千种瓦楞纸板,并可从中选出一种适合任何产品包装的纸板。瓦楞辊作为瓦楞纸板生产线和单面瓦楞机的关键功能性部件,同时从结构形式、精度质量、经济指标、制造材料和制造工艺等也在不断的进步和迅速发展。

我国的瓦楞生产线的发展历程

我国的纸板设备由瓦楞单机到瓦楞单面机组,再到瓦楞生产线三个时期共经历了20多年,而且一直在快速发展,至今已出现了较为严重的过热、过多、过剩的现象,今后将全面进入大调整。低档瓦楞机及单面机组基本上应逐渐退出。

中国的瓦楞纸板生产线创造了历史最高纪录,从而进入中国瓦楞产业工业化时期。未来十年或者更长时间,中国瓦楞工业将是工业化的提升期。据不完全统计,到2003年全国拥有瓦楞纸板生产线已达到3000条上下,单面瓦楞纸板机7000余台。广东地区1100条,沿海及长三角地区1000条,内地1000条,全国有近20000家瓦楞生产厂家。

2004年,我国的瓦楞生产线甚至已经冲到了3500-4000条。2009年巳达到5000条。其中三分之一是八十年代中期和九十年代初期的老线,以使用十多年到二十年,基本已经老化,不能使用。按中国市场的实际需要,目前生产线多余2/3。

近十年来,国内瓦楞纸箱机械工业发展很快,已有十多个线生产厂,我国最大的瓦线制造企业是湖北京山轻工机械厂,2003年实现销售11.5亿元,售出三、五、七纸板生产线256条。

据统计,目前,我国瓦楞纸板生产线国外进口瓦线占8%、台湾产占15%,国产线占77%,其中国内市场份额中,湖北京山占27%,排第一;东光占24%,位列第二。湖北京山其单面机市场占有率达到37%。河北东光主要是针对中小型企业,占有率较为稳定为20%。其余品牌市场较为分散,如;广东万联、富利;首都机械厂;肇庆西江、嘉隆包机集团;辽宁丹东轻机厂、河北邯单等市场占有率都维持在个位数。2009年由于采购设备的进项税可以抵扣,企业的设备购买能力和购买意愿增加,设备生产企业在增值税改革的过程中是间接受益者。

东光中包、首都航天机械厂幅宽1.6m、速度100m/min的瓦楞纸板(箱)生产线已有少量出口俄罗斯、印尼、泰国等国家。肇庆嘉隆包机集团也有出口。清醒的行家分析认为中国的瓦线已到顶点,预计今后三、五年销售会继续回落。说明我国瓦线已严重过剩。是瓦楞工业发展的障碍。

如今,我国拥有的瓦楞纸板生产线和单面瓦楞机从装机数量到增长速度,包括规格结构之多、技术水平高低之悬殊、质量档次之杂,均已居世界第一。同时,我国每年中低档次的瓦楞纸板生产线和单面瓦楞机的制造和销售数量也已跃居世界之最。

瓦楞纸板生产线和单面瓦楞机的速度从20-350米/分钟,门幅从350-2800毫米,加热方式有用电、液化气、导热油到蒸汽加热,结构从导爪式、真空内吸附、真空外吸附到气垫正压式,运行控制从简单机电到全自动计算机数字控制,技术性能从最简陋的弹簧加压到世界上最先进的(如bhs、agnati、mitsubishi等)世界级品牌的全电脑控制气垫正压式全自动设备等样样都有,高、中、低各档次共存。由此也带来了运行中的大大小小各式各样的瓦楞辊及应运而生的各种层次的供应服务商,形成了五花八门、鱼龙混杂的局面。

目前,我国瓦楞纸板的生产设备大体有三类。

一是传统的单机,都是单一的生产工艺,要经过配料、裁切、拼接、压楞、裱胶、贴压、干燥等多道工艺而成型瓦楞纸板,这种工艺在广东、江浙、上海、京津等发达地区基本被淘汰。

二是单面瓦楞机组,这是我国20世纪80年代后期发展起来的,替代传统的单机生产瓦楞纸板,是一大进步,适应于中小纸箱企业,生产效率、产品质量都比单机提高了一步,适应性强。随着瓦楞纸板生产流水线的发展,瓦楞单面机组生产效率、产品质量又落后一步。

三是瓦楞纸板生产流水线,它的特点是:将整个瓦楞纸板生产过程中的各种设备有机地结合起来,实现自动化、连续化生产。生产出来的瓦楞纸板平整、含水量低、楞型挺括、质量好、速度快,为纸箱成型后道工序提供了良好的质量保证。所以,我国的瓦楞纸箱工业(包括设备制造业和器材与服务业等)不得不面对并必须熟悉如此繁杂的各种瓦楞纸箱生产线和单面瓦楞机以及瓦楞辊的不同的结构、型式、功能和安装、使用以及维护保养方法。

美国现有瓦线660条,纸箱生产企业1500家,日本25家瓦楞生产企业拥有瓦线477条,年产量134亿平方米,欧洲现有瓦线811条,纸箱企业735家,年产量405亿平方米,他们都经过多年过剩的调查后,已相对合理。

瓦楞机设备发展趋势

当今,生产线也在加快更新换代,升级提档。

(1) 向高速、高效、宽幅、低耗、封闭无污染、计算机控制、多功能的方向发展。

(2) 瓦线设备的零部件生产将向通用化、系列化、标准化和专业化方向发展。

(3) 高新技术的广泛应用,瓦楞使纸板生产线制造设备功能日趋先进、可靠性进一步增强。

计算机和传感器以及新型传动机构等取代笨重的电器控制柜和驱动装置,使零部件数量减少、结构简化,从而体积也随之缩小。微电子技术、传感器技术和电子计算机控制技术的应用,形成高新技术与传统技术的复合,改善了包装机械的结构,提高了工作质量、精度、速度和可靠性,还促进包装机械和包装生产线系统向智能化、高度自动化发展。

计算机还将赋予包装机以自动监控、动态检测、故障诊断与显示、报警和失控保护等功能,使包装机的可靠性大为提高。计算机控制系统用变频电动机代替了异步电动机,随机调整变频电动机的输出功率,一般可节约40%的能源,从而使效益得到提高。

计算机三维模型即可依照实际工作情况进行操作,演示出生产能力、废品率、生产环节匹配、生产线瓶颈在何处等,还可根据用户意见进行修改模型直到用户满意。采用计算机仿真技术后,大大缩短了包装机械的设计周期及新产品开发周期。

在未来十年,包装装备向机电一体化、智能化、自动化控制方向发展。以包装工业中急需的量大面广的成套技术装备为重点,填补国内空白;以微电子和计算机技术为先导,引进新技术,增强自主开发能力,促进机械技术和电子技术的结合,推动包装装备机电一体化,进而向包装机械智能化迈进。

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