卷装产品，主要分为卫卷卷纸（厕用卷纸）、居家清洁卷装产品以及工业用途卷装产品三类。而卷装类产品结构中以卫生卷纸占比最大，分为家用卫卷卷纸和公用卫卷卷纸两类。家用卷纸根据消费习惯不同又细分为有芯卷纸和无芯卷纸两类。

6.2.1.1 有芯卷纸

从生产工艺来讲，有芯卫卷与家居清洁卷装产品的生产是共线生产的。产品主要以90～120mm卷径为主。区别在于家居清洁用产品（厨房卷纸等）需要更大的产品使用（面积）尺寸，而裁切长度（卷高）通常在215～230mm，而有芯卫卷卷高相对固定在100～110mm。通常将有芯卫卷和家居清洁用卷装产品都基于有芯卫卷机设计，兼顾配置不同及包装设备实现。有芯卷纸设备早期为间歇式（“启-停”工作原理）为主，速度一般在200m/min左右。该“启-停”方式的原理主要是解决依靠横向滑动的分条圆刀来切断纸尾的问题。

随着新技术的引进，复卷机三辊（上下复卷辊以及骑辊）的运动控制进一步加强，从而可以依靠断纸拍板准确的靠近卫卷刻线位置从而压住纸尾巴，而上下复卷辊的速差作用给予纸卷作用拉力而使得纸尾很容易在刻线处断裂开来。纸尾随着前面一卷卫卷收卷并离开复卷工位进入封尾工位。同时拍板也将涂有胶水的纸芯筒准确地拍入过渡板（cradle）与上复卷辊之间，依靠上复卷辊的挤压和摩擦力将已经粘上纸头的纸芯筒向上滚动（同时缠绕上卫生纸）进入上下复卷辊之间的工作位置，从而实现不停机情况下的卫卷纸换卷功能。连续式复卷设备，同时解决了启停式复卷设备效率低，产量低的问题。在设备占地空间以及设备装机容量不变的情况下，产能提升近一倍。早期的连续式卫卷机，主要以百利怡上海的X3和宝索的PL350卫卷机为主，靠机械式速差方式，控制下复卷辊的运动速度达到工作效果。

随着伺服控制技术的进步，以及对于高速生产的追求，新型的卫卷机均使用独立的伺服电机控制各个传动辊，更加复杂和精确。同时伺服技术也很大程度降低了设备的电耗水平，减少了设备维护保养成本。国内主流设备以宝索、德昌誉为主，速度在400m/min左右。欧洲主流设备以Perini、PCMC、Gambini、Futura为主，平纹卫卷产品生产速度基本在700m/min。而相对更高质量要求的卫卷产品（例如压花卫卷产品），为了得到更好的复卷效果，欧洲的领先的设备供应商在下复卷辊上进一步的创新，设计出下复卷辊可移动式结构。这样的结构可以使得复卷产品在上下复卷辊之间停留初期（复卷不稳定区间），卫卷纸球受制于几何空间尺寸的限制而停留时间过长导致的复卷较紧的情况，从而现实卫卷产品从产品的最外面一张到贴在纸芯筒上的最后一张，纸张的厚度和质量都是一致的。

另外，上述结构都受限于3辊结构，3辊之间必然的间隙使得卫卷纸球在2辊间，骑辊贴上之前这一段时间产品复卷是不稳定的（只能依靠下复卷辊的速差以及配合原纸张力控制纸球的移动）。如图6.2.1所示，Perini意大利公司开发的4辊结构设备（constella-tion），可以使得卫生纸球在复卷区域始终保持不低于3条辊的作用力夹持。如配合使用中心复卷顶杆（控制卫生纸球的中心点的位移，防止纸卷跳动）使得复卷过程更加的稳定可控，换卷速度可以达到60条/min。

图6.2.1 Perini公司constellation“星座”卫卷机结构图

有芯复卷加工设备的主要能效技术在于产能的提升以及全伺服技术的运用。例如Perini设备同等负载的退纸架采用西门子伺服系统1PH8同样能耗下扭矩更大，功放变小，电机功率仅为22kW。而同等级国产设备采用变频电机则需要35kW电机。且伺服电机具有的大扭矩特性，在设备急加减速以及位置控制上更优，设备性能表现更好，更加稳定。而当前全伺服控制复卷设备已经逐渐成普遍趋势。

此外有芯卫卷加工技术方面，Perini Wetuck技术可以实现有芯卫卷不依靠胶水（头胶）起卷，如图6.2.2所示，降低生产成本，提升消费者产品使用感受。图6.2.3所示的Perini TrimEasy技术可以实现裁切机依靠仿生手指除去废料。替代了传统的真空皮带吸附的工艺，减少罗茨真空泵能耗（5.5kW真空泵）。节能的同时也提升了设备的稳定性。

图6.2.2 Perini Webtuck有芯无胶起卷技术

图6.2.3 Perini TrimEary仿生手指废料剔除设计

6.2.1.2 无芯卷纸

无芯卫卷的设备作为一种主要以南美和中国市场为主的产品，无芯设备近几年的发展也是非常快的。如图6.2.4所示的无芯卷纸生产线，无芯卫卷产品主要以卷径65～100mm为主，卷长在100～15mm为主。早期的无芯卫卷的设备主要以半自动卫卷设备，通过使用可以重复使用的有一定强度和光滑度的塑料管代替纸管，再复卷完成后人工拔出塑料管实现。也有工厂基于该原理开发半自动拔管机构代替人工拔管。

图6.2.4 无芯卫卷生产线示意图

后期随着全自动卫卷生产线的普及，自动断纸尾和自动封尾设备的生产过程是不允许有拔出纸管的动作时间，所以国内的供应商也随之研发出真空起卷方式。其工作原理为设计在上下复卷辊表面特定方向通过带有真空吸附孔将原纸抓取，并配合特定角度的吹气的方式使得卫生纸纸头一定长度的纸条（一般为800～1500mm长度纸条），自身卷曲并形成无孔洞的卷芯核，并以该卷芯为基础持续的复卷成型为完整的卫卷产品。

真空吸附方式的无芯卫卷设备中较为先进的为恒定真空区域的技术。其核心原理为将复卷辊结构重新设计，辊筒旋转而内置辊芯是不旋转的。如图6.2.5所示，辊芯的特殊设计可以使得真空管道直接与相对位置固定的真空发生区域连同，稳定地提供真空度，不再受到真空封盖的影响而导致真空度的波动。可以在真空泵功率不改变的情况下，更大限度维持高真空度以及真空度的稳定性，从而提高设备对纸张的控制程度。该类真空起卷结构的卫卷机的速度一般在200～250m/min左右。纸头起卷打折长度一般可以控制到1000mm以内。

图6.2.5 复卷辊芯的结构示意图

（a）封盖式 真空起卷式无芯复卷机 吸气孔原理（b）封盖式 真空起卷式无芯复卷机吸气孔(www.daowen.com)

真空无芯复卷设备的主要区别于有芯复卷设备在于多增加了一台真空泵，通常装机功率在35～45kW之间。但无论封盖式真空技术还是恒压真空方式，真空技术本身低效低稳定性以及高能耗是一直被诟病的。

近几年欧洲更先进的无芯技术传入中国，由百利怡上海公司出品的X7无芯设备为代表的新型无芯卫卷机诞生。其主要的特征为机械摩擦方式摩擦无芯 起卷（图6.2.6）。其工艺的优势在于摩擦方式对纸页的控制力度非常好，复卷纸头有皱褶的区域可以控制在300mm以内。这是真空吸附方式起卷的无芯卫卷机不能达到的。但缺陷在于摩擦起卷的工作原理容易导致摩擦零部件的磨损，需要定期更换备件。但总体来讲因为不再使用真空泵，如果按照45kW电机计算，吨纸电耗基本节约在170元，按照单台机月产550t计算，每月节约电费在9万余元。所以在生产成本上是机械无芯结构相比真空方式的无芯设备具有更大的节能优势。也是当前逐渐普及的设备技术。

图6.2.6 摩擦式无芯起卷卷辊结构原理图

而百利怡上海公司的X7无芯卫卷机的生产线速度最高可以达到500m/min（根据卷径不同，最高速度不同）。新型的无芯技术对于国内无芯产品的定位是一次较大的提升，而百利怡上海公司X7设备再设计过程更是结合兼容的了有芯卫卷和无芯卫卷的生产工艺，使得X7卫卷机可以同时兼顾有芯卫卷（有芯卫卷最高生产速度为550m/min）和无芯卫卷的生产。生产换型过程，只需要更换简单的（复卷辊）模具，以及间隙的调整便可以完成。

最近百利怡意大利公司推出X10新型有芯/无芯卫卷机，其中包括可控制复卷各个阶段复卷密度的技术，不仅提升了无芯产品的生产的可调性和稳定性，也同时提高产品的质量水平使得纸卷从内到外都能保持相同的纸张物理指标。

6.2.1.3 工业卷纸

工业卷纸细分品类在欧洲市场相对成熟，但在国内相对较少。而工业用卷纸品类与公用卫生卷纸品类从加工装备来讲是可以共线生产的。这两种产品主要特征为高重量，大卷径。卷径基本以200～250mm为主。而工业卷纸和公用擦手纸则设计需要更大纸张面积，而需要更长的裁切长度。因为该类产品的大卷径，我们也常常戏称为珍宝卷（Jumbo roll音译），国内市场以高卷重的平纹产品为主。

珍宝卷产品因为直径大，密度高，其裁切式很不容易。一般分为两种，一种为大直径的回旋圆刀（直径可达1000mm），另外一种为带锯方式。带锯的方式，切割的产品端面质量更佳，速度更快，刀具耗用更少，几乎已经取代回旋圆刀的方式。

珍宝卷的复卷设备也因为卷径太大，所以需要重新分布上下复卷辊的位置，以及骑辊的角度和开合行。其因为复卷长度较长，要避免复卷过程的跑偏，要求设备的设计上对复卷的张力控制水平要求也较高。在欧洲比较流行类似兼容机型，国内德昌誉公司也开发出了兼容卫卷和珍宝卷的卫卷机。其主要特征为复卷机和封尾机兼容更大卷径的纸卷，封尾机出口分为两个路径两种不同的存储架和裁切机分别处理珍宝卷和常规卫卷。兼容复卷生产线的方式也是一种降耗的思考方向，复卷线占地空间不改变，增加裁切和包装其余的控制便可以实现更多不同规格产品的生产，实现了厂建和设备投资的节约。

关于纸卷的封尾，因为卷纸的复卷后，纸尾是不能很好地贴合在纸球表面，这样对纸球的输送，包装以及美观性都有很大负面影响，所以卷类产品的封尾质量直接影响消费者的消费感受。而解决纸尾黏合一般有两种方式，其一是靠胶水黏合，另外一种是靠机械压合的方式黏合胶水，俗称无胶封尾。

胶水黏合纸尾的方式目前依旧是主流的设备加工工艺，其特点是简单，快速。缺点是胶水污染和胶水消耗的成本相对无胶封尾（只需要定期更换压痕刀具）来讲高一些。而胶水封尾的方式又分为两种，第一是将胶水涂抹在纸尾内侧，第二是将胶水涂抹在纸球的表面。两种方式都是在涂抹胶水后，靠推动纸球的滚动将纸尾巴贴合在纸球表面。但区别在于将胶水涂抹在纸球的表面的方式一定程度上可能有将胶水渗透进入纸球内层的风险（导致纸尾剥离时候，多层纸张都黏在一起）。而实际设备结构来看，将胶水涂抹在纸球表面的方式生产速度更快。国内主流的设备通常速度可以达到25条/min以上。独立结构的封尾机速度甚至可以达到35条纸/min。而将胶水涂抹在纸尾的方式，速度一般在10～15条/min左右。

此外，欧洲设备供应商对于封尾技术还有更加复杂的方式。其中一种设计可以为将封尾的胶水涂抹在纸芯筒表面，在纸芯进入过渡板（cradle）之后，封尾胶水从纸芯筒转移到卫生纸表面（相对纸球的内侧），然后依靠准确的断纸位置控制压缩气喷射，使得封尾胶水涂抹到的卫生纸尾后20～30mm位置的刻线受到压缩气冲击断纸并收卷后依靠蹂辊轻微挤压实现封尾。而机械式封尾结构，我们一般称为无胶封尾。该项技术起源于Perini公司，近两年国内设备供应商在欧洲技术基础上开发出自己的无胶封尾方式。

Perini公司的机械封尾方式主要原理为依靠先将卷纸纸尾打开依靠负压成型并挤压做一次折叠折痕，再滚动半圈，将纸尾和第一次做的折痕对齐，并依靠滚动的压轮在高强度的挤压下黏合。也因为其结构为滚压方式，所以我们还可以在压花轮上添加花纹，并在产品封尾处设计艺术花纹以及文字logo，如图6.2.7为无胶封尾产品效果图。百利怡上海公司的XTS4无胶封尾机的速度，在卷径90mm的时候，速度可以达到25条/min。

图6.2.7 Perini公司 无胶封尾产品效果图

而国内的无胶封尾方式主要以德昌誉为代表，依靠气缸推动机械夹头产生的高压强挤压纸球表面同时产生折痕并挤压黏合成型。如图6.2.8为机械夹头式无胶封尾产品效果图。关键点在于准确的控制纸球的纸尾的位置，依靠机械夹头的挤压将一定的纸离开纸球并堆积在夹口处，再通过夹头压合实现封口。其设计速度最高可以达28条/min。

图6.2.8 机械夹头式无胶封尾产品效果图

无胶封尾使用机械方式夹封纸尾巴，以Perini的无胶封尾技术来讲，其设备在不增加额外的能耗（压缩气或者电耗）上，不使用胶水的封尾技术，每月只封尾胶水一项目单台机节约成本大约在6千～8千元（按照现行胶水价格估算）。同时无胶封尾也解决了多层卫生纸封尾胶水不易黏合牢固的问题，特别是4层以上的卫卷产品。一定程度也提升了产品的品质。