李思涵 王克儉

（北京化工大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院）

1. 前言

在電商高度發(fā)展的今天，隨著生活節(jié)奏的加快，物流成為日常生活中不可缺少的一部分，而物流包裝作為物流系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)，卻長(zhǎng)期以手工或半機(jī)械化操作為主，不僅工作效率低，而且占用大量人力[1]，目前正在向機(jī)械化和自動(dòng)化發(fā)展。

在物流產(chǎn)品完成包裝過(guò)程中使用的各種機(jī)器設(shè)備，被稱(chēng)為物流包裝設(shè)備，主要幫助人工來(lái)完成裹包、封口等主要工序，以及在包裝件上貼標(biāo)簽等輔助工序[2]，降低人力資源消耗的同時(shí)也增加了包裝的可靠性，降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)率和物流效率。

在整個(gè)物流過(guò)程中，塑料包裝既對(duì)產(chǎn)品有保護(hù)作用，又具有質(zhì)量輕和便于運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)，在物流中占據(jù)重要地位，對(duì)物流塑料包裝設(shè)備的研究也成了熱點(diǎn)問(wèn)題。

由于目前物流包裝中塑料膜包裝應(yīng)用最為廣泛，故本文從塑料膜包裝設(shè)備著手，對(duì)物流中塑料包裝設(shè)備的分類(lèi)和選擇進(jìn)行了闡述。

2. 物流中塑料包裝設(shè)備分類(lèi)及選用

物流中塑料包裝設(shè)備按照不同標(biāo)準(zhǔn)可分為多種類(lèi)型。從功能出發(fā)，可分為生產(chǎn)機(jī)械、裹包機(jī)械、封口機(jī)械和捆扎機(jī)械等[3]。

2.1 生產(chǎn)機(jī)械

目前連續(xù)生產(chǎn)“成型—充填—封口(Form—Fill—Seal，簡(jiǎn)稱(chēng)FFS)”袋用吹塑薄膜設(shè)備擁有了工序連續(xù)、自動(dòng)完成的功能，其主要原料為線性低密度聚乙烯。在包裝作業(yè)過(guò)程中，F(xiàn)FS包裝效率高且綜合成本低[4]。

圖2 -1 吹膜設(shè)備工藝圖

其中吹膜設(shè)備工藝參見(jiàn)圖2-1，物料和添加劑經(jīng)計(jì)量后，按設(shè)定比例送入模頭設(shè)置有環(huán)形通道的擠出機(jī)中，熔融塑化后從模芯與環(huán)形模頭之間的間隙擠出成膜管。模頭中心設(shè)置有冷卻風(fēng)管，用來(lái)將膜管按設(shè)定吹脹比吹成直徑達(dá)到設(shè)計(jì)要求的筒狀薄膜（稱(chēng)為膜泡）。模頭上方設(shè)置冷卻風(fēng)環(huán)用于冷卻膜泡，使薄膜到達(dá)夾輥時(shí)固化[5]。膜泡到達(dá)人字板處時(shí)經(jīng)主夾輥折疊后由牽引機(jī)構(gòu)按設(shè)定的牽伸比送至收卷系統(tǒng)，自動(dòng)卷起，達(dá)到設(shè)定好的長(zhǎng)度時(shí)自動(dòng)分切和換卷。

2.2 包裹機(jī)械設(shè)備

用塑料膜將一個(gè)或多個(gè)固態(tài)物品進(jìn)行裹包的設(shè)備稱(chēng)為包裹機(jī)械，它目前廣泛應(yīng)用于食品、日用化工品、音像制品等領(lǐng)域。

包裹機(jī)械的種類(lèi)多樣，包裝方式各異，可分為折疊式裹包機(jī)、接縫式裹包機(jī)、纏繞式裹包機(jī)、拉伸式裹包機(jī)、熱收縮裹包機(jī)、貼體式裹包機(jī)等等，根據(jù)所包裝產(chǎn)品的大小、形狀以及包裝數(shù)量來(lái)選用。

2.2.1 折疊式包裹機(jī)

折疊式包裹機(jī)是按一定的順序和方式對(duì)包裝材料各邊進(jìn)行折疊封閉從而包裹物品的設(shè)備，它通常用于正方體等規(guī)則物品的包裝。此類(lèi)設(shè)備優(yōu)點(diǎn)在于包裝后外表美觀，有良好的視覺(jué)效果，但缺點(diǎn)是對(duì)被包裝物品外形要求較大。

折疊式包裹機(jī)按折疊裹包工藝路線的不同，可分為臥式直線型、階梯型和組合型。

圖2 -2 臥式直線型

圖2 -3 階梯型圖2-4組合型

在臥式直線型折疊裹包機(jī)中，被包裝物品在一條線上作直線運(yùn)動(dòng)（如圖2-2）；在階梯型折疊裹包機(jī)中，被包裝物品作上下左右運(yùn)動(dòng)（如圖2-3）；在組合型折疊裹包機(jī)中，被包裝物品作平移和翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（如圖2-4）；

2.2.2 接縫式裹包機(jī)

接縫式裹包機(jī)是將末端伸出的包裝材料通過(guò)同面粘接的方式進(jìn)行熱壓封閉和分切的設(shè)備，它自動(dòng)化程度高，主要應(yīng)用于各類(lèi)固定形狀物品的單件或多件連續(xù)包裝，幾乎不限制被包裝物品的體積和重量，一般能連續(xù)完成包裹、封口、切斷等工序（如圖2-5），在目前應(yīng)用最為廣泛。

圖2 -5 接縫式裹包機(jī)工作原理圖

設(shè)備通過(guò)供送鏈將被包裝物品輸送到成型器處，包裝材料經(jīng)牽引輥也帶動(dòng)到成型器處，在此處完成包裹步驟，再經(jīng)傳送帶傳送至中縫熱封滾輪處完成熱封，最后由端封切斷器切斷包裝材料，完成包裝。

2.2.3 貼體式裹包機(jī)

此設(shè)備通過(guò)加熱使塑料薄膜軟化，然后對(duì)包裝內(nèi)進(jìn)行抽真空操作，使軟化的塑料薄膜在抽真空的作用下緊貼產(chǎn)品，并與底板封合。貼體式裹包機(jī)可將被包裝產(chǎn)品緊緊固定在貼體膜和底板之間，防潮、防震性能良好，目前廣泛應(yīng)用于電子元器件、小型零部件以及食品等行業(yè)。

2.2.4 熱收縮式裹包機(jī)

此設(shè)備一般是先使用聚氯乙烯、聚乙烯和聚丙烯等材質(zhì)的熱收縮薄膜對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行裹包，然后再利用熱空氣對(duì)裹包完畢的物品進(jìn)行加熱，使薄膜發(fā)生收縮從而裹緊產(chǎn)品。熱收縮式裹包機(jī)常用于電池、瓶裝物品以及其他小型物品的集合包裝。

2.2.5 其他類(lèi)型裹包機(jī)

① 纏繞式裹包機(jī)

纏繞式裹包機(jī)是用成卷的塑料膜對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行多圈纏繞包裝的設(shè)備，一般用于單件物品的裹包包裝。

② 拉伸式裹包機(jī)

拉伸式裹包機(jī)通過(guò)使用拉伸薄膜，在一定張力下對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行裹包。常用于大型貨件以及托盤(pán)單元貨件的加固包裝，也就是將產(chǎn)品連同托盤(pán)一起裹包。

2.3 封口機(jī)械

封口機(jī)械是指物品經(jīng)塑料薄膜裹包后，對(duì)包裝材料進(jìn)行封口的機(jī)器。一般封口機(jī)械按封口方式不同可分為熱壓式封口機(jī)、熔焊式封口機(jī)等。

熱壓式封口機(jī)是采用加熱加壓的方式封閉包裝材料的機(jī)器。常用的加熱元件有加熱板、加熱環(huán)、加熱輥等，主要用于各種塑料袋的封口。

熔焊式封口機(jī)是通過(guò)加熱的方式使包裝材料封口處發(fā)生熔化而形成封閉環(huán)境的機(jī)器。在此類(lèi)封口機(jī)中一般應(yīng)用較為廣泛的是超聲波封口機(jī)，它的工作原理是超聲波使塑料薄膜封口處因高頻振動(dòng)而發(fā)生摩擦生熱現(xiàn)象，使封口處材料熔化從而達(dá)成密封目的。它主要用于封合較厚的包裝材料。這種封口機(jī)封口速度快但封口時(shí)間不好控制，容易造成封口不牢固或形成燒穿現(xiàn)象。

2.4 捆扎機(jī)械

在物流運(yùn)輸過(guò)程中，一些產(chǎn)品由于其特定需求，在完成塑料膜包裝后還需再進(jìn)行捆扎操作，以達(dá)到便于貨物裝卸、運(yùn)輸和儲(chǔ)存的目的，這就需要捆扎機(jī)械的參與。目前我國(guó)生產(chǎn)的捆扎機(jī)大多數(shù)采用聚丙烯塑料作為捆扎材料，利用熱熔連接的方法，使捆扎帶兩端粘合，從而達(dá)到捆緊包件的目的。

捆扎機(jī)械的種類(lèi)很多，按照自動(dòng)化程度不同，可分為自動(dòng)式、半自動(dòng)式和手動(dòng)式捆扎機(jī)；按照捆扎材料不同可分為塑料帶、聚酯帶和塑料繩捆扎機(jī)。

捆扎機(jī)械品種多樣，在選用時(shí)應(yīng)注意兩方面問(wèn)題：

（1）包件尺寸。不同類(lèi)型的捆扎機(jī)在結(jié)構(gòu)上存在很大區(qū)別，在選用時(shí)要考慮貨物的最大和最小捆扎尺寸，以此來(lái)選擇合適捆扎機(jī)。

（2）包件數(shù)量。自動(dòng)捆扎機(jī)的捆扎速度要比半自動(dòng)捆扎機(jī)的捆扎速度快得多，為了提高機(jī)器的利用率，降低使用成本，應(yīng)根據(jù)包裝物品數(shù)量來(lái)合理選用機(jī)器的自動(dòng)化程度。對(duì)于小批量生產(chǎn)的產(chǎn)品捆扎，選用半自動(dòng)捆扎機(jī)為宜，既可充分利用機(jī)器，又可降低使用成本。在大中批量的生產(chǎn)情況下，則應(yīng)選用自動(dòng)捆扎機(jī)。

3. 物流中塑料包裝輔助設(shè)備

在物流塑料包裝設(shè)備中，不但有裹包、封口、捆扎等步驟，還需要涉及裝箱、貼標(biāo)等工序，這就涉及到一些輔助設(shè)備的幫助，例如裝箱機(jī)械、自動(dòng)貼標(biāo)機(jī)[6]。

3.1 裝箱機(jī)械

當(dāng)產(chǎn)品按照需求完成包裝和捆扎后，在運(yùn)輸前需要使用裝箱機(jī)械將其按一定的方式裝入包裝箱中。裝箱機(jī)械一般由機(jī)械手、動(dòng)力裝置和控制裝置等部分組成，能夠準(zhǔn)確、可靠地將產(chǎn)品抓起，然后放入包裝箱中。裝箱機(jī)械可單機(jī)使用，也可用于自動(dòng)包裝生產(chǎn)線，完成最后的裝箱封箱作業(yè)。

3.2 自動(dòng)貼標(biāo)機(jī)

自動(dòng)貼標(biāo)機(jī)是一種將需要粘貼的標(biāo)簽自動(dòng)粘貼在產(chǎn)品或規(guī)定包裝上的設(shè)備。自動(dòng)貼標(biāo)機(jī)提高了產(chǎn)品貼標(biāo)的效率，每小時(shí)可以達(dá)到幾千甚至是上萬(wàn)次貼標(biāo)，速度和效率遠(yuǎn)超人工操作。從貼標(biāo)效果上看，自動(dòng)貼標(biāo)機(jī)具有貼附位置準(zhǔn)確、穩(wěn)定性高的優(yōu)點(diǎn)，避免了人工貼標(biāo)貼附歪斜等一系列問(wèn)題，降低了貼標(biāo)工序的人力成本，提高了美觀度，對(duì)產(chǎn)品綜合競(jìng)爭(zhēng)力有一定程度的提升。

目前，比較常用的自動(dòng)貼標(biāo)機(jī)是基于單片機(jī)控制系統(tǒng)的自動(dòng)貼標(biāo)機(jī)，它以單片機(jī)為核心，配以光電感應(yīng)等傳感器來(lái)協(xié)調(diào)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)，具有對(duì)標(biāo)簽定位，數(shù)量統(tǒng)計(jì)等多種功能。

4. 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，我國(guó)物流行業(yè)高速發(fā)展，隨著物流對(duì)人們生活進(jìn)一步融入，物流塑料包裝在未來(lái)會(huì)越來(lái)越受到人們的重視，物流包裝設(shè)備在對(duì)物流塑料包裝的研究中占據(jù)很大比重，未來(lái)物流塑料包裝設(shè)備在趨于自動(dòng)化、智能化、綠色化發(fā)展[7]。另外，在對(duì)物流塑料包裝設(shè)備進(jìn)行選擇時(shí)，要注意適度原則，避免造成包裝成本的過(guò)度增加。在滿足包裝要求的同時(shí)，應(yīng)盡量考慮包裝效果美觀的設(shè)備，提高包裝觀賞性。