折叠产品及设备：优化设计方案的关键

折叠产品生产设备相对复卷设备来讲，因为基本采用真空吸附方式对于纸张进行抓取控制以达到理想的折叠结构，所以真空技术本身能耗就大于复卷设备，且真空方式对纸张的作用力度受到纸张透气性，原纸幅宽以及真空管道等方面的影响，真空方式的加工设备线速度普遍远远低于复卷设备，产能大致为复卷设备产能的20%～45%。能耗和产能上折叠加工技术天生的缺陷也促使折叠技术一直朝向更高效的设计方向发展。

传统折叠类产品主要为餐巾、手帕纸、面巾以及擦手纸产品。而从功能上区分，餐巾，方巾和手帕纸的纸页都不会交叠，而面巾、抽取式厨房纸等产品因为产品需要的面积相对不大，所以一般采用“V”形折叠方式，如图6.2.9所示。同时也为了更高的生产效率，一般面巾产品都选用也就是交错折叠（interfold）方式。而抹布、擦手纸等产品需要更大面积的纸张面积，而受制于分配器和包装尺寸的限制，我们需要将产品折叠得更小。于是我们需要选择3折，甚至4折的产品。这便是我们所说的“Z”形折叠和“W”形折叠。

图6.2.9 交错折叠示意图

而对于加工设备，面巾纸常用的交错折叠（interfold）方式一般使用2组原纸，通过两条不同的引纸路径进入折叠区域（折叠辊分布分为平行式或者对称式），纸张在折叠辊出口呈现一左一右方式交错折叠而成型。其特征为相邻的两张纸呈现50%的面积重叠。第一张纸张从包装中拉出的同时带动第二张纸头部从包装中出来。

“V”形折叠的加工设备，近年来发展很快，主要来自日本技术。折叠的原理为将刀辊和折叠辊设计为内空腔体的结构，使用真空风盖在辊筒特性区域产生负压的方式吸放纸张形成折叠。国内主流的设备最大加工原纸宽度为3.6m，加工速度最大可达130m/min，自动分条数量最大可达9条。而最新的台湾全利全自动面巾折叠机，因为改良了折叠后自动分叠机构的动作控制精确性（增加伺服动作控制），所以新的全利折叠机最大速度可以达到170m/min，15条纸/min。

但以上技术都基于真空端盖结构的负压设计，其最主要的瓶颈在于在高速运转过程中，真空风盖与辊内真空腔体的连接时间非常短，导致真空腔体中的负压周期波动。波动带来的幅面影响便降低了辊子的真空吸附力度，导致辊子控制纸张的力度变弱。而当前国内供应商的普遍做法是将真空泵的功率加大来弥补真空度不足的缺陷。但欧洲的专利技术的解决方案则是完全改造折叠辊内部腔体结构，如图6.2.10和图6.2.11所示，使得真空恒定在辊子的某一个区域，从而可以实现在真空泵功率不变的情况下，大大地加强了真空对纸张的控制力度。不仅改善了纸张的折叠效果（横幅折叠均匀性，折边的整齐度），还大大地节约了电耗成本。欧洲MTC公司以及美国Bretting均有类似的真空恒定的技术，使得其设备在幅宽3.6m的时候加工速度依旧可以达250m/min，最大22条/min。

图6.2.10 MTC折叠机 复合真空（风盖+恒定区域负压）结构示意图

图6.2.11 MTC折叠机 复合真空结构图

同时传统的风盖真空技术通常会使用2台大功率罗茨真空泵（功率在55～75kW）。而恒压真空技术因为“真空”的高效运用，其工作原理图如图6.2.12，一般只需要一台45～55kW的罗茨真空泵。能耗降低大概60%，同时提升了产品的折叠质量。按照130m/min车速3.4m的面巾机计算，单台机每月电能节约量在2万lW·h左右，能效优势明显。

图6.2.12 恒压真空辊工作原理

多层折叠（Multifold）纸巾折叠示意图如图6.2.13所示，“Z”形和“W”形折叠机因为产品展开一般都专用与擦手纸、抹布一类产品，而工作原理也与“V”形折叠机不同。我们以“Z”形产品为例，相邻的两张产品重叠面积为1/3，且重叠区域为相同面，所以“Z”形的折叠机使用的为一组原纸，在原纸通过折叠机刀辊之后，圆周方向3把刀将一个圆周的纸等分横切为3等分。转移辊的速度为刀辊速度的66.6%，使得纸张在转移辊贴合过程，第一张纸的尾部与第二张纸头部在特定方向有1/3面积重叠。重叠完成后的纸张进入折叠辊进行交错折叠，最终我们得到“Z”形方式，且1/3面积重叠的产品。

“W”形折叠方式与“Z”形折叠类似，只是转移辊速差为50%，而刀辊上只有2把动切刀。同理，也可以实现5折、6折的多层折叠（Multifold）的产品。所以一般欧美设备主流设计为3、4、5、6折方式兼容设计到一款多层折叠（Multifold）上，从而增加机器的灵活性。但也因为该机器的主要瓶颈在于刀辊尺寸、折叠速度以及击发手指的速度，所以一般这类设备欧洲的最大幅宽在3.6m，最快速度为400m/min，12条/min。国内多层折叠的产品不多，设备开发也相对较慢，一般速度一般在70-80m/min左右。幅宽一般在1.8m左右。

图6.2.13 多层折叠示意图

餐巾产品在国内一般以快餐（欧餐）消费市场为主。受制于中餐饮食习惯，以及复杂的中餐过程，对于卫生纸的消耗较大。所以使用欧式大幅纸面的餐巾纸是较为浪费和昂贵的。而国内餐巾纸消费普遍由餐厅买单的习惯，也一定程度导致国内餐饮消费主要以小规格（纸巾面积尺寸较小）的折叠产品为主，从而一定程度节约成本。而近两年受益于大幅宽面巾折叠机设备的成熟和大面积装备，小尺寸的面巾产品（V折面巾）已经有逐渐取代餐巾产品的趋势。(www.xing528.com)

国内早期餐巾机基本采用老旧的机械传动，简单压花和印刷，速度一般只有80～100m/min左右。随着餐巾细分市场的开发，国内主流的设备供应商也将餐巾机升级，采用封闭凸轮结构以及封闭齿轮传动方式，如图6.2.14所示，将折叠轮线速度大大提升，国产餐巾速度目前可以达到350m/min左右。同时采用双机头甚至4机头设计，加上自动分纸叠装置大大地提升了餐巾机的产能。折叠机头、压花印刷和退卷架独立传动，也增加机器的配套多样化的压花印刷工艺的灵活性。国内餐巾产品还是以边框压花以及局部印花（logo）为主。餐巾产品相比较薄而硬挺。

图6.2.14 封闭凸轮结构和自动分纸结构图

欧洲餐巾装备水平，机械夹刀结构的主流的速度在650m/min左右，负压吸附方式一般最快在300m/min左右，但负压方式可以任意调整餐巾的折叠尺寸和方式，灵活性更大。装饰压花一般以满版压花和印花为主，如图6.2.15所示。欧式餐厅要求餐巾纸大而软，手感厚实，因此印花方式主要以复合上胶压花+印刷工艺为主。其中压花和印花主要以仿布纹手感和视觉效果为主，视觉效果好。

图6.2.15 欧式压花+印花餐巾产品图

作为柔性化生产的概念，欧洲多家设备供应商也提出了数码印刷技术，进一步提高了个性化产品的小批量定制化需求。通过类似喷墨打印结构的能够运用于工业化生产中的印刷机可以实现全彩高清照片级别的图案喷绘。使得餐巾产品有了更大的定制消费可能。

手帕纸产品在国内出现最初是以一种高端的方式出现。手帕纸的折叠方式相对固定，先横向1/3折叠，再纵向分两次对折。手帕纸折叠机头基本都采用真空吸附方式实现2次纵向折叠。横向折叠一般通过折叠板实现。整机能耗主要在压花、折叠机头传动及罗茨真空泵。

纸巾其产品的特点为小巧，方便携带，厚实、高拉力、高湿强。欧洲消费者普遍用途为代替手绢产品，一般用于口鼻擦拭。而国内的产品在早期卫生纸产品还很单一的时候，作为“万用纸”普遍的用于例如卫生间、运动、餐厅等各个用途。但随着国内大幅宽面巾设备的配置饱和，小规格面巾产品的开发，手帕纸产品受到一定的影响。近年手帕纸生产设备发展也相对较慢。国内的手帕纸设备一般以420mm宽度为主，200包/min的速度为主。而欧洲主流的机型以840mm幅宽为主，车速一般在400m/min左右。

手帕纸产品个性化设计一般在于压花和印刷工艺设计，国内较为成熟的手帕纸压花为三层纸点对凹（起泡）压花，但是因为凸点的一面手感不好。所以相对较好一点的产品一般采用点对平装饰压花。刚对平的装饰压花缺陷在于正面花纹美观，背面花纹稍差。因此最好最美观的手帕纸压花方式为点对点（刚对刚）压花，如图6.2.16所示。但受制于其非常高的机械精度、非常高的压花辊材料强度，以及很高的设备操作水平，实际采用点对点方式的一般为高品牌价值的产品。

此外，手帕纸的年轻化的用户、个性化的需求也催生出印花手帕纸的产品。目前主流为2色，或者4色如图6.2.17为4色手帕纸印刷机，少量印刷不套色的方式。国内主流较为成熟的手帕纸（餐巾机）印刷机的速度一般在200左右，套色误差0.1mm。

图6.2.16 印花4 层点对点压花产品图

图6.2.17 4色手帕纸印刷机外观

从当前的世界主流的技术趋势看，国内手帕纸机速度在210～250包/分钟，幅宽在420mm，设备速度与控制方式相对成熟的情况下，国内手帕纸机的增效降耗的方向是需要进一步的提升手帕纸机的幅宽，从420mm升级到840mm幅宽。设备结构以及控制精度变化不大的情况下，电耗小幅提升，实现产能翻倍，从而实现增产降耗的目标。