CN112497905A - 一种烫金系统及烟用高光纸和镭射膜的套印工艺 - Google Patents

Abstract

一种烫金系统，包括第一烫金装置、检测装置和第二烫金装置，所述第一烫金装置用于将高光纸和第一镭射膜初步套印而在高光纸上描样并给予镭射马克标；第二烫金装置用于将高光纸和第二镭射膜进一步套印而在描样上进行烫印；所述检测装置包括基波光电头以及采样光电头，所述基波光电头与所述第二烫金装置位置对应，用于形成色组基波，所述采样光电头用于扫描高光纸上的镭射马克标并形成采样波，采样光电头设置有对应的反光板本发明可保障高光纸或拼装纸套印过程中电化铝或镭射膜马克标识别的稳定性和精确度，从而保证套印准确度和色泽饱和度，进一步提高烟用高光纸批量套印的产品质量。

Description

一种烫金系统及烟用高光纸和镭射膜的套印工艺

技术领域

本发明涉及卷烟材料技术领域，具体涉及一种烫金系统及烟用高光纸和镭射膜套印工艺。

背景技术

随着国际烫金产品的工艺质量要求越来越高，传统的拼装纸上烫印不同色泽的电化铝烫金已越来越难以满足工艺需求，同时对烫金装置的纵向和横向套印精度要求越来越严。一般来说，由于印刷版辊是实心冷版，不存在热胀冷缩的影响，而烫金版是空心的热版(内部有大量高温导热油)，且电化铝本身容易拉伸变形，因此对烫金工艺要求较低，现有技术中烫金工艺要求一般为±20丝，略大于印刷的±15丝，然而现在部分产品的烫金精度达到±10丝(即0.1mm)，这下凛然已经超过人民币油墨印刷精度，因此对机械加工安装精度、电气张力套印控制等提出了更高等级的要求，与此对应的是套印识别难度的提高，因此色标传感器(以下简称光电头)对烫印在纸上的马克标能否识别、识别的精确度和稳定性等方面的能力也显得日益重要。

传统烫金装置的套印产品大都在普通的拼装纸上烫印不同颜色的电化铝，一般的光电头如亚泰就能识别，其采用的是普通拼接纸和电化铝，识别较为稳定。但随着烫金产品工艺要求的不断提高和深入，印刷烫金行业开始采用高光纸和镭射膜联合进行烫金，并且纵向和横向套印精度要求在10丝以内，相较于传统而言，原材料发生根本变化，套印精度出现更高等级的要求。高光纸又称玻璃粉卡纸，具有很高的平滑度和高洁度，这种高光纸张类介质采用树脂增强型蜡基碳带或混合基碳带(IMC W103和M203)，特别是镜面铜版纸，它虽叫铜版，但表面是一层合成材料的光膜，应按合成材料对待，使用M203碳带(类似在接装纸上涂布了一层光油)。而镭射膜包括四层结构，其结构依次为基膜层、镭射层(着色层)、镀铝层和热封层(胶层)；基膜层为PET(PVC)，厚度为15-16μm；镭射层为硝基纤维素，厚度为0.8～1.5μm(涂布量)，镀铝层为纯铝，厚度为0.02～0.06μm(电阻值＝2欧姆)，热封层厚度为0.3～0.5μm(根据涂布量)。

在高光纸上烫印镭射膜时，自动套印采用普通的光电头，甚至是色标全能王德国sick的单光电头和吉大的双光电头根本无法对其进行稳定识别，套印时候容易出现马克标无法准确识别，丢表现象频繁，进而产生较大的套印偏差，同时在实际生产中，镭射膜一般在第一次套印时，德国sick的单光电头还基本能够对马克标(一般标准形态为2*4的长方形)进行识别，而第二次套印时也容易出现马克标无法识别的现象，光电头采集的光信号在转化为PNP电信号时发生变化，在人机界面采样波形中出现马克标无规律丢失的情况。

虽然操作人员通过不断的水平调整光电头焦距和本身阀值，有时是可以找到合适的值进行继续再生产，然而并不适合批量性生产，由于不同厂家哪怕是相同厂家提供的不同批次的镭射膜的光泽度、饱和度、铝层厚度都有变化，但厂家又无法提供相应的实时检测数据，这些参数的变化给实际生产带来极大的困扰。在这种情况下，即便采用德国sick的单光电头和吉大的双光电头都无法对其进行一直稳定的识别，从而造成批量性产品无法套印的情况。因此，本发明旨在对现有烫金系统和套印工艺进行改进，以更好地满足高光纸和镭射膜的烫金需要，提高电光头对马克标的识别率，减少镭射膜套印在高光纸马克标的反射干扰，增强马克标识别的稳定性和识别精确度，并实现不需要频繁调节阈值即可完成高光纸烫金的批量化生产。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种烫金系统及烟用高光纸的烫金工艺，提高光电眼对马克标的识别率，减少镭射膜套印在高光纸马克标的反射干扰，增强其识别稳定性和识别精确度，实现批量化生产。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种烫金系统，包括第一烫金装置、检测装置和第二烫金装置，所述第一烫金装置用于将高光纸和第一镭射膜初步套印而在高光纸上描样并给予镭射马克标；第二烫金装置用于将高光纸和第二镭射膜进一步套印而在描样上进行烫印；所述检测装置包括基波光电头以及采样光电头，所述基波光电头与所述第二烫金装置位置对应，用于形成色组基波，所述采样光电头设置于所述第一烫金装置和第二烫金装置间，采样光电头用于扫描高光纸上的镭射马克标并形成采样波，采样光电头设置有对应的反光板，采样光电头和反光板对称设置于高光纸的两侧，其中采样光电头设置于高光纸的镭射马克标面一侧，反光板固定设置于高光纸的非镭射马克标面一侧。

进一步地，所述高光纸贴合反光板表面走纸，反光板与高光纸的接触面为光滑平面，所述反光板将所述高光纸朝向所述采样光电头的方向顶凸而使高光纸张紧。

进一步地，所述检测装置还包括3D调整支架，所述采样光电头安装于3D调整支架上，3D调整支架能带动采样光电头转动而调整采样光电头的检测角度，3D调整支架调整支架还能带动采样光电头沿水平方向远离或靠近高光纸从而调节采样光电头的检测距离。

进一步地，所述检测装置还包括补光装置，所述补光装置与所述采样光电头相对设置，所述补光装置设置于所述高光纸的非镭射马克标面一侧，补光装置用于提供背光源，背光源为亮度可调的自然光。

进一步地，所述第一烫金装置和采样光电头间设置有烘干装置，烘干装置用于对第一烫金装置带有镭射马克标的高光纸表面水分平衡和异味去除。

一种烟用高光纸和镭射膜套印工艺，包括如下步骤：

1)将高光纸和第一镭射膜通过第一烫金装置进行套印，在高光纸上描样并给予镭射马克标；

2)描样后高光纸在走纸过程中通过反光板进行张紧和反光，采样光电头扫描高光纸上的镭射马克标而形成采样波；采样光电头的检测方向与高光纸的走纸方向间形成的夹角、采样光电头与高光纸的检测距离设置通过3D调整支架进行调节；

3)调节所述第二烫金装置的自身参数使所述色组基波与所述采样波对应，然后高光纸和第二镭射膜通过第二烫金装置进一步套印，在高光纸的描样上进行烫金。

进一步地，所述采样光电头采用帝思的光电头，采样光电头的检测方向与高光纸的走纸方向的夹角为5～20°，采样光电头与高光纸的检测距离设置为3～12cm。

进一步地，步骤2)中，描样后通过烘干装置处理后再通过反光板进行张紧和反光。

进一步地，步骤2)中，描样后通过烘干装置处理后、通过补光装置进行补光，再通过反光板进行张紧和反光。

进一步地，步骤3)中高光纸和第二镭射膜通过第二烫金装置进一步套印，在高光纸的描样上进行烫金的同时，烫印出下一色组的镭射马克标。

有益效果：本发明申请人在研究过程中发现，在高光纸上套印镭射膜发生丢标的主要原因在于镭射膜烫印在高光纸后，光电头检测高光纸与镭射马克标之间灰度值的细小差别，由于光的不同漫反射对光电眼形成了干扰，造成高速烫金时部分马克标无法准确识别，发生丢标的情况，进而产生套印偏差，并且由于每批次的镭射膜张力有所不同，且随着长度变化，张力也有不同，且镭射膜由于其结构问题，镭射膜一般在第一次套印时，德国sick的单光电头还基本能够对马克标(一般标准形态为2*4的长方形)进行识别，然而在通过一次烫金过程中的加热和张力拉伸后，第二次烫金在高光纸上镀铝层和镭射层厚度产生变化(重复利用的情况)，甚至超出标准范围值，这种变化通过人的肉眼极难分辨出来，而光电头能发现其中的变化，而光电头的阈值通常是固定设置的，当光线的漫反射变化叠加张力变化，光电头发现的烫印在高光纸上的镭射膜反光不同的问题被放大，马克标无法被识别，光电头采集的光信号在转化为PNP电信号时，也发生变化，所以就会在人机界面采样波形中出现马克标无规律丢失的情况。

同时申请人还发现，高光纸在传送过程中，由于湿度的影响和张力的变化而导致纸张在经过光电头时，其表面有时会出现凹凸不平的震荡(俗称松紧边)，这些变化在镭射膜以及高光纸的漫反射下更容易对光电头产生干扰，电光头在识别过程中，每个马克标必须是稳定的，不能抖动，否则容易对光的焦距产生影响，且相邻两个马克标间距离必须是相等的，若生产过程中由于张力的变化或者纸张的振动而导致两个马克标之间距离发生变化，则电光头采集的光信号在在转化为PNP电信号时，也发生变化；同时每个马克标烫印的光泽度、饱和度必须接近，差别越大对阈值影响越大，进而影响套印精度。

因此，本发明所述的烫金系统中，检测装置的设计是关键点所在。由于机台人员无法了解每批次膜的情况，技术人员需先检测其饱和度、光泽度及抗张强度等参数，根据此参数，机台人员设定检测装置的采样光电头合适焦距和阈值，使其阈值控制在一定偏差值范围内打开和关闭信号；其中反光板能避免纸张左右两侧表面的抖动并减少外部光线的干扰，使纸张紧密贴合反光板滑动，防止纸张表面凹凸不平而造成的光线反射的变化进而导致的马克标丢失的情况产生，使马克标的识别更为稳定；同时补光装置在高光纸的背面提供辅助光源，辅助光源采用光线叠加反射的方式，减少高光纸表面马克标在高速套印时对自然光的漫反射，间接降低外部光线对光电眼的干扰，在此基础上，即便由于第一次烫印使镭射膜在加热和张力拉伸导致度铝层和镭射层厚度发生细微变化，也不会对套印系统形成大影响。同时，结合采用特定的光电头，并将光电头的照射角度和距离调整至一定范围，能最大程度减少外部环境对光电头的干扰，进而使其获得稳定的信号源(保障合格的饱和度和光泽度)。第二烫金装置的控制器在接收到色组基波与采样波信号后，适时微调第二烫金装置版辊转速，使两个信号达到同步，实现套印的自动控制并保证烫印的准确度。采用该装置和工艺进行烫印后，能有效提高马克标的识别率，大幅减少马克标无规律丢失和异常变化，保证识别的稳定性和准确度，进而保证第二烫金装置的套印精度；本发明中人机界面的波形显示已达到±10丝，较传统方式而言具有极大的改进，从而提高套印控制精度，达到高光纸与镭射膜的自动套印要求，并且在操作过程中，不需要频繁调节光电眼本身的阈值，从而适合批量化生产和推广。尤其值得一提的是，本发明具备扩展多组单元自动套印功能，可在拼接纸和高光纸、普通电化铝膜与镭射膜套印间进行相互切换组合烫金，极大节约了现场施工和生产线搭建成本。

附图说明

图1为本发明实施例中烫金系统的结构示意图(一)。

图2为图1中A部分的放大结构示意图。

图3为调整支架的结构示意图。

图4为本发明实施例中烫金系统的结构示意图(二).

图5为图4中B部分的放大结构示意图。

图6为当色组基波与采样波对应时，人机界面形成的波形对比图。

图7本发明和传统工艺烫印荷花字样的效果对照图。

图8为本发明实施例所述的不合格品。

图9为本发明实施例所述的合格品。

其中：1、第一烫金压辊；2、第一烫金版辊；3、调整辊；4、第一镭射膜；5、收卷轴；6、过纸辊；7、烘干装置；8、补光装置；9、反光板；10、采样光电头；11、3D调整支架；12、基座；13、第二烫金压辊；14、第二烫金版辊；15、牵引辊；16、第二镭射膜；17、放卷轴；18、高光纸；19、基波光电头；20、滑杆；21、支架体；22、基座；23、采样盘。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例进一步阐述本发明。

如图1、图2、图3所示。

本发明所述的烫金系统，包括第一烫金装置、第二烫金装置和检测装置。

其中第一烫金装置用于对高光纸和第一镭射膜初步烫印，对高光纸进行初步描样并给予镭射马克标。具体包括第一烫金压辊1、第一烫金版辊2、调整辊3、过纸辊6等，其中第一镭射膜4通过收卷轴5进行收卷而再利用，高光纸18和第一镭射膜4通过第一烫金压辊1和第一烫金版辊2后，高光纸18表面被进行了初步描样并被给予了镭射马克标，处理后的高光纸进一步通过过纸辊6进行传送。

第二烫金装置用于将高光纸和第二镭射膜进一步套印而在描样上进行二次烫金。具体包括第二烫金压辊13、第二烫金版辊14、牵引辊15、放卷轴17和采样盘23等。

检测装置用于采集高光纸表面的镭射马克标与以及第二采样盘25上的信号，再将其传输到套印控制器。检测装置包括基波光电头19与采样光电头10，基波光电头19采用sick光电头，用于扫描第二烫金装置的第二烫金版辊14上安装的采样盘23，然后将此光信号转化为电信号传输给电子轴专用套印系统，与采样信号进行对比，采样光电头10设置于第一烫金装置和第二烫金装置间，采样光电头10用于扫描高光纸上的马克标并形成采样波，采样光电头10设置有对应的反光板9，采样光电头10和反光板9对称设置于高光纸18的两侧，其中采样光电头10设置于高光纸18的镭射马克标面一侧，反光板9固定设置于高光纸18的非镭射马克标面一侧。而基波光电头19与第二烫金装置中的采样盘23对应设置，第二烫金装置调整自身参数形成色组基波，当色组基波与采样波对应时，高光纸和第二镭射膜16通过第二烫金装置进一步套印，在高光纸的描样上进行烫金。

高光纸18贴合反光板9表面走纸，反光板9将所述高光纸18朝向所述采样光电头10的方向顶凸而使高光纸18张紧。反光板9与高光纸18的接触面为光滑平面，该光滑平面的宽度需覆盖整个高光纸18的宽度，从而保证检测的平面完全贴合在反光板上，本实施例中，反光板9为不锈钢板，不锈钢板两侧设置有垂直的安装面，反光板的存在可有效避免纸张左右两侧表面的抖动和外部光线的干扰，并且可避免纸张传送过程中由于张力的变化而导致的纸张舒展不彻底的现象产生，避免纸张表面凹凸不平，进而保证相邻马克标之间的间距保持恒定，从而保证马克标识别的精确度，对最终产品的套印精度和色泽饱和度具有重要影响。

检测装置包括还包括3D调整支架11，3D调整支架11既能带动采样光电头10转动而调整采样光电头10的检测角度，还能带动采样光电头10沿水平方向远离或靠近高光纸18从而调整采样光电头10的检测距离，3D调整支架11包括支架体21、滑杆20和基座12，采样光电头10安装于支架体21，支架体21能带动采样光电头10旋转转动而调整光电头的检测角度，支架体21安装于滑杆20上，支架体21沿滑杆20滑动从而带动采样光电头10沿水平方向远离或靠近高光纸18从而调节采样光电头10的检测距离；滑杆20安装于基座22上，基座22为高度可调式基座。

检测装置还包括补光装置8，补光装置8与检测装置的光电头相对设置，补光装置8靠近张紧装置9设置，补光装置8用于提供背光源，背光源为亮度可调的6500K自然光。该自然光从高光纸18的背面提供光源，且光的亮度可调，从而根据底色深浅不一的纸张进行相应的补光，加强纸张背面光的反射效果，减少纸表面马克标在高速套印时对自然光的漫反射，间接降低外部光线对光电眼的干扰。

本实施例中，第一烫金装置和采样光电头10间设置有烘干装置7，烘干装置7用于对经过第一次套印的高光纸18进行定型，同时可去除气味。

本发明还涉及烟用高光纸和镭射膜套印工艺，采用如上所述的烫金系统，其包括如下步骤：

1)将高光纸和第一镭射膜通过第一烫金装置进行套印，在高光纸上描样并给予镭射马克标；

2)描样后通过烘干装置处理、通过补光装置进行补光，采用光线叠加反射的方式，加强纸张背面光的反射效果，减少纸表面马克标在高速套印时对自然光的漫反射，间接降低外部光线对光电眼的干扰，再通过反光板进行张紧和反光；高光纸18通过反光板9进行张紧和反光，采样光电头10扫描高光纸18上的马克标形成采样波；采样光电头10的检测方向与高光纸18的走纸方向的夹角、采样光电头10与高光纸18的检测距离设置通过3D调整支架11进行调节，本实施例中，采样光电头10采用帝思的光电头，三色光设置为蓝光，阈值调整棒状显示器设置2-5位显示位，数字输出信号采用PNP NO输出方式，这样保障将其控制在一定范围内打开和关闭；该设置与其它光电头需在某一点阈值打开完全不同，因为阈值频繁的开关，反而易对套印系统造成干扰，难以形成过程的稳定套印。采样光电头10为帝思的光电头，保证镭射层厚度为0.8～1.5μm，采样光电头10的检测方向与高光纸的走纸方向的夹角为5～20°(如图2中α所示)，采样光电头10与高光纸18的检测距离设置为3～12cm(如图2中L1所示)，在该条件下，可以保障有效稳定的识别镭射马克标，当镭射层厚度以及其它两个条件超出此范围时，则光标将出现丢失，该角度与检测距离设置范围尤其重要，在该范围内马克标的识别率和稳定程度能得到最大程度的保证。

3)调节所述第二烫金装置的自身参数使所述色组基波与所述采样波对应，然后高光纸和第二镭射膜通过第二烫金装置进一步套印，在高光纸的描样上进行烫金。

当色组基波与采样波对应时，人机界面形成的波形对比图如图6所示。

在该工艺中，不需要频繁调节光电头本身的阈值即可批量化保证套印的精度。举例说明，本实施例中，通过第一烫金装置在高光纸18表面描上金色“荷花”的字样，通过第二烫金装置在“荷花”字样上进行绿色烫金，工艺纵向精度误差±10丝；效果对照图如图7所示(高光纸和镭射纸采用本发明工艺套印和采用传统工艺套印的效果对照图，图中上面字样通过传统工艺得到，下面字样为通过本发明所述工艺得到)，通过本发明套印得到的字样色泽饱满，精度高，绿色字样完全描样在金色烫金体内绿色字样，当纵向偏差超过±0.18mm，为不合格品(详见图8)；当纵向偏差在±0.1mm内时，为合格品(详见图9)。

本发明所述的工艺同样适用于拼装纸和普通电化铝，如图4和图5所示，当对拼装纸进行烫金处理时，光电头10需采用sick光电头，且检测装置的光电头10检测方向与拼装纸的走纸方向夹角为90°，检测装置的光电头10上镜头与高光纸的检测距离设置为2.5cm(如图6中L2所示)，套印得到的产品其色泽饱和度更佳，纵向偏差和横向偏差更小，同样具有很好的应用价值。

在实际生产中，可考虑的方案为，sick光电头和帝思光电头同时放置于调整支架11上，可根据需要加工的产品开启对应的光电头即可，调整方便快捷。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种烫金系统，其特征在于，包括第一烫金装置、检测装置和第二烫金装置，所述第一烫金装置用于将高光纸和第一镭射膜初步套印而在高光纸上描样并给予镭射马克标；第二烫金装置用于将高光纸和第二镭射膜进一步套印而在描样上进行烫印；所述检测装置包括基波光电头以及采样光电头，所述基波光电头与所述第二烫金装置位置对应，用于形成色组基波，所述采样光电头设置于所述第一烫金装置和第二烫金装置间，采样光电头用于扫描高光纸上的镭射马克标并形成采样波，采样光电头设置有对应的反光板，采样光电头和反光板对称设置于高光纸的两侧，其中采样光电头设置于高光纸的镭射马克标面一侧，反光板固定设置于高光纸的非镭射马克标面一侧。

2.根据权利要求1所述的烫金系统，其特征在于，所述高光纸贴合反光板表面走纸，反光板与高光纸的接触面为光滑平面，所述反光板将所述高光纸朝向所述采样光电头的方向顶凸而使高光纸张紧。

3.根据权利要求1所述的烫金系统，其特征在于，所述检测装置还包括3D调整支架，所述采样光电头安装于3D调整支架上，3D调整支架能带动采样光电头转动而调整采样光电头的检测角度，3D调整支架调整支架还能带动采样光电头沿水平方向远离或靠近高光纸从而调节采样光电头的检测距离。

4.根据权利要求1所述的烫金系统，其特征在于，所述检测装置还包括补光装置，所述补光装置与所述采样光电头相对设置，所述补光装置设置于所述高光纸的非镭射马克标面一侧，补光装置用于提供背光源，背光源为亮度可调的自然光。

5.根据权利要求1所述的烫金系统，其特征在于，所述第一烫金装置和采样光电头间设置有烘干装置，烘干装置用于对第一烫金装置带有镭射马克标的高光纸表面水分平衡和异味去除。

6.一种烟用高光纸和镭射膜套印工艺，其特征在于，采用权利要求1～5任一所述的烫金系统，包括如下步骤：

1)将高光纸和第一镭射膜通过第一烫金装置进行套印，在高光纸上描样并给予镭射马克标；

2)描样后高光纸在走纸过程中通过反光板进行张紧和反光，采样光电头扫描高光纸上的镭射马克标而形成采样波；采样光电头的检测方向与高光纸的走纸方向间形成的夹角、采样光电头与高光纸的检测距离设置通过3D调整支架进行调节；

3)调节所述第二烫金装置的自身参数使所述色组基波与所述采样波对应，然后高光纸和第二镭射膜通过第二烫金装置进一步套印，在高光纸的描样上进行烫金。

7.根据权利要求6所述的烟用高光纸和镭射膜套印工艺，其特征在于，所述采样光电头采用帝思的光电头，采样光电头的检测方向与高光纸的走纸方向的夹角为5～20°，采样光电头与高光纸的检测距离设置为3～12cm。

8.根据权利要求6所述的烟用高光纸和镭射膜套印工艺，其特征在于，步骤2)中，描样后通过烘干装置处理后再通过反光板进行张紧和反光。

9.根据权利要求6所述的烟用高光纸和镭射膜套印工艺，其特征在于，步骤2)中，描样后通过烘干装置处理后、通过补光装置进行补光，再通过反光板进行张紧和反光。

10.根据权利要求6所述的烟用高光纸和镭射膜套印工艺，其特征在于，步骤3)中高光纸和第二镭射膜通过第二烫金装置进一步套印，在高光纸的描样上进行烫金的同时，烫印出下一色组的镭射马克标。

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