第2章 包装机械设备
2.1 概论
包装机械是指能完成全部或部分产品和商品包装过程的机械。包装过程包括充填、裹包、封口等主要工序，以及与其相关的前后工序，如清洗、堆码和拆卸等。此外，包装还包括计量或在包装件上盖印等工序。使用机械包装产品可提高生产率，减轻劳动强度，适应大规模生产的需要，并满足清洁卫生的要求。包装机械如图2-1所示。
图2-1 包装机械
包装是产品进入流通领域的必要条件，而实现包装的主要手段是使用包装机械。随着时代的发展，技术的进步，包装机械在包装领域中正起着越来越大的作用，其主要作用有以下几点。
① 可大大提高劳动生产率。滑台式吸塑封口机机械包装比手工包装快得多，如糖果包装，手工包糖1min只能包十几块，而糖果包装机每分钟可达数百块甚至上千块，提高效率数十倍。
② 能有效地保证包装质量。机械包装可根据包装物品的要求，按照需要的形态、大小，得到规格一致的包装物，而手工包装是无法保证的。这对出口商品尤为重要，只有机械包装，才能达到包装规格化、标准化，符合集合包装的要求。
③ 能实现手工包装无法实现的操作。有些包装操作，如真空包装、充气包装、贴体包装、等压灌装等，都是手工包装无法实现的，只能用机械包装实现。
④ 可降低劳动强度，改善劳动条件。手工包装的劳动强度很大，如用手工包装体积大、重量重的产品，既耗体力，又不安全；而对轻小产品，由于频率较高，动作单调，易使工人得职业病。
⑤ 有利于工人的劳动保护。对于某些严重影响身体健康的产品，如粉尘严重、有毒的产品，有刺激性、放射性的产品，用手工包装难免危害健康，而机械包装则可避免，且能有效地保护环境不被污染。
⑥ 可降低包装成本，节省储运费用对松散产品，如棉花、烟叶、丝、麻等，采用压缩包装机压缩打包，可大大缩小体积，从而降低包装成本。同时由于体积大为缩小，节省仓容，减少保管费用，有利于运输。
⑦ 能可靠地保证产品卫生。某些产品，如食品、药品的包装，根据卫生法是不允许用手工包装的，因为会污染产品，而机械包装避免了人手直接接触食品、药品，保证了卫生质量。
⑧ 可促进相关工业的发展。包装机械是一门综合性科学，它涉及材料、工艺、设备、电子、电器、自动控制等多种学科，要求各相关学科同步、协调地发展，任何学科的问题都将影响包装机械的整体性能。因此，包装机械的发展将有力地促进相关学科的进步。
另外，为适应包装机械高速包装的需要，其相关的前后工序也势必与之适应，也就推动了相关工序的同步发展。
包装机械的种类繁多，分类方法很多。从不同的观点出发可有多种，按产品状态分，有液体、块状、散粒体、膏体、贴体、电子组合秤包装、枕式包装机；按包装作用分，有内包装、外包包装机；按包装行业分，有食品、日用化工、纺织品等包装机；按包装工位分，有单工位、多工位包装机；按自动化程度分，有半自动、全自动包装机等。
2.1.1 包装机械的历史及现状
包装机械是随着新包装材料的出现和包装技术的不断革新而发展的。中国发明的造纸技术，在历史上为纸包装的产生提供了条件。
1850年，世界纸价大跌，纸包装开始用于食品。
1852年，美国的沃利创造出制纸袋机，从而出现纸制品机械。
1861年，德国建立了世界上第一个包装机械厂。
1911年，生产了全自动成形充填封口机。
1890年，美国开始生产液体灌装机。
1902年，又生产了重力式灌装机。
20世纪初，英国的P.杜兰德采用金属容器保存食物，从而出现各种罐头包装食品。
20世纪60年代以来，新材料逐渐代替传统的包装材料，特别是采用塑料包装材料后，包装机械发生重大变革。超级市场的兴起，对商品的包装提出了更新的要求。为保证商品输送快捷安全，集装箱应运而生，集装箱体尺寸也逐渐实现了标准化和系列化，从而促使包装机械进一步完善和发展。
中国包装机械起步较晚，经过20多年的发展，中国包装机械已成为机械工业中十大行业之一，为中国包装工业快速发展提供了有效的保障，有些包装机械填补了国内空白，已能基本满足国内市场的需求，部分产品还有出口。中国包装机械出口额还不足总产值的5%，进口额却与总产值大抵相当，与发达国家相去甚远。中国包装机械行业的产品从产品结构看，中国包装机械品种只有1300多种，配套数量少，缺少高精度和大型化产品，不能满足市场需求，产品质量差距表现在产品性能低，稳定性和可靠性差、外观造型不美观、表面处理粗糙，许多元器件质量差，寿命短、可靠性低，影响了整体产品的质量；从企业状况看，国内包装机械行业缺少龙头企业，生产规模大、产品档次高的企业不多；从产品开发看，中国还基本停留在测试仿制阶段，自行开发能力弱，缺少科研生产中试基地，科研经费仅占销售额的1%，而国外高达8%～10%。中国包装机械的技术水平相较于先进国家的整体技术水平落后20年，在产品的开发、性能、质量、可靠性、服务等方面的竞争中处于劣势。现代先进包装机械如图2-2所示。
图2-2 现代先进包装机械
2.1.2 包装机械的发展趋势
不断发展的前提下，可以看到包装机械行业中矛盾重重，企业无法应对形势的变化，行业发展思想观念与形势发展不相适应；技术创新能力弱，工艺技术进展缓慢，新产品开发还没有从根本上摆脱仿研跟踪的局面，竞争力不强，经济增长、效益提升仍然主要靠规模拉动。此外，还存在一些包装机械企业管理粗放，精细化管理尚未实现；市场意识、竞争意识、忧患意识不强，服务市场、服务客户的意识以及发展的紧迫感、责任感不强，一些包装机械企业对人的认识和使用与市场经济规律之间不相适应等现象。面对不利因素，最紧迫的是改变包装机械行业中各企业的发展方式，企业要站在新的起点上去审视和解决好以上的矛盾和问题，转变发展理念，强化自主创新，增强市场意识，大力推进国内包装机械行业发展。要改变包装机械行业现状，促进包装机械的发展，行业在大步前进的同时要注意包装机械的发展趋势。
随着科学技术的不断发展进步，各种食品加工品的出现，对包装技术和包装设备都提出了新的要求，包装机械在流通领域中发挥着越来越大的作用。包装机械竞争日趋激烈，而高度自动化、智能化、多功能、高效率、低消耗的包装设备越来越受到行业的青睐。工艺流程自动化程度越来越高。自动化技术在包装生产线中已占50%以上，大量使用了电脑设计和机电一体化控制，提高生产率、设备的柔性和灵活性，增加机械手以完成复杂的包装动作。每个机械手均由单独的电脑控制，摄像机监控包装动作并将信息反馈到电脑以调整动作幅度，保证包装的质量。不久包装机械即将创新新兴行业。国外包装和食品机械水平高的国家主要有美国、德国、日本、意大利和英国等。而德国的包装机械在设计、制造及技术性能等方面则居于领先地位。
中国包装行业的年增长率虽排名于传统行业之首，但要与国际市场接轨，就得加快包装科技开发，使其向经济、高效、多功能方向发展。根据中国国民经济发展规划和实现小康生活水平的需要，“九五”期间要为包装工业、食品工业提供1000亿～2000亿元的装备，为“菜篮子”提供800亿～1000亿元的装备，这对一些企业来讲是一个良好的发展机遇。同时，笔者从有关部委获悉，“九五”期间，将给包装工业投资100亿元，扶持和改造大中型包装企业。
中国包装机械装备制造企业，理应把握这一机遇。包装机械装备的全面性更新换代是中国乃至世界包装机械发展的总趋势。更新换代的主要特点是：大量移植采用民用和军用工业的各种现代化高精技术、电子技术、微电子技术、边缘技术、模糊技术，加速进一步提高包装机械装备和生产线的可靠性、安全性、无人作业性等自动化水平。智能化将进入整个包装机械装备和生产线领域。
当今世界，包装机械装备和生产线的更新换代遥遥领先的首推日本，在这个领域赚取了大量外币。东南亚四小龙也步日本后尘，在包装机械装备和生产线的制造方面有力不从心的表现；在欧共体中，意大利的包装机械装备和生产线更新换代的步伐远远比其他成员国来得快。
更新换代的方式是采取更换局部零部件或关键性部件和关键性技术，从而达到更换一台机组的目的，使原包装机械装备或生产线的生产能力、性能、效率、机型和组装方式等得到更新。这样对大部分部件、机组零件获得重复利用，既达到提高装备价值，且又节省了原材料和大量劳动力，降低了成本。这种发展趋势表明，包装机械装备、生产线越来越向标准化、系列化、综合化、组装化、联机化的模式发展。民用、军用高技术也将越来越广泛地进入整个包装机械装备领域。激烈的市场竞争，无疑将加速包装机械装备在各行各业中的更新换代和技术改造步伐。
世界上不少国家的包装机械装备、生产线制造集团和跨国公司，都在投入巨额资金和组织专业人员进行开发研究，力争加速包装机械装备机电一体化的进程。其开发研究的重点内容可归纳为以下几个方面。
① 开发节能（水、电、油、汽等）节约资源（原材料、辅助材料等）消耗指标的机种，以及废料再生利用的机种。
② 开发耗能小、输出功率大、动态稳定性能好、噪声低、污染小的机种。
③ 开发多形状包装机，可对正方形、长方形、圆形、椭圆形、三角形、枕形、条形以及奇形异状等包装物进行多功能包装的机种。
④ 开发多料态包装机（充填机、灌装机），可对液态、半流态、黏态、浆汁态和固态的微粒状、颗粒状、粉状、片状、块态、条状以及奇形异状等物品进行多功能包装的机种。
⑤ 开发多种基材袋的包装、充填、灌装以及封装的多功能机种，可对纸、塑、铝箔、复合材料等基材的多功能包装进行作业。
⑥ 开发多基材制袋机，可对单一多层纸袋与塑料薄膜袋，铝箔复合袋与纸塑等复合袋加工制造的多功能机种。
⑦ 开发多种树脂成型机，多种树脂挤出机、多种吹膜机，以及多种树脂流涎的多功能机种。
⑧ 开发减少自重、减少占有空间、结构紧凑、安装更换方便、少维护无（少）故障作业，以及在线快速修复与不停机修复的生产线。
⑨ 开发多范围秤重机，从克到千克，从千克到几十千克（更换秤重、料斗），除进一步改善机械、电子传感秤重外，开发无干扰的光传感器件，确保对物料的称重精度。
⑩ 开发多种瓦楞形瓦楞机组、生产线，可在快速更换对接压摆辊下，达到生产A型、B型、C型和E型瓦楞纸板生产线。
⑪ 开发多种树脂双向位伸机组、生产线，主要更换挤出蛔杆，扩大对模唇的粗调范围，根据各种树脂的性能设计长径比、双向拉伸比等有关机械装置。
⑫ 开发多种涂布机，既能做刮刀涂布，也能做气刀涂布与计量涂布，同时可做各种涂料的不同涂层，对涂层厚度可做精调。
⑬ 开发多功能印刷机，既能做胶印、也能做凹印和苯胺印（柔性版印刷）不仅印纸，也能印塑料薄膜、复合塑料、复合材料、铝箔（含真空镀铝）等包装、装潢材料等。
包装机械装备发展动向涉及到多种行业，愿我们的企业调动各方力量攻下一个个课题，使包装机械装备走向世界先进行列。