包装印刷行业作为产品外观呈现与品牌传播的重要环节，对印刷精度、色彩一致性和生产效率有着极高要求。从薄膜印刷的辊筒冷却，到 UV 固化的温度控制，再到模切压痕的设备降温，每一个环节的温度管理都直接影响印刷品的套印精度、墨层附着力和成品合格率。冷水机作为关键温控设备，需在油墨挥发物多、粉尘密集的环境中，提供 ±1℃的控温精度，同时具备防污染、低噪音和连续运行的特性。包装印刷用冷水机的选型与运行，是平衡印刷质量、生产效率与设备寿命的核心环节，更是提升包装产品市场竞争力的重要支撑。

一、包装印刷行业对冷水机的核心要求

（一）精准温控与印刷质量保障

印刷品的精度和一致性依赖严格的温度控制：

• 凹版印刷机的版辊需维持 25±1℃，温度波动超过 ±2℃会导致薄膜拉伸变形（套印偏差≥0.1mm），影响图案完整性；

• UV 固化机的灯管冷却需控制在 50±2℃，温度过高会导致油墨固化过度（脆性增加，耐摩擦性下降 30%）；

• 模切机的刀辊需冷却至 40±1℃，温差过大会导致纸张伸缩（模切精度偏差≥0.5mm），产生废边或尺寸不符。

某软包装印刷厂因冷水机温控波动（±2.5℃），导致一批次食品包装袋套印错位，报废率达 12%，直接损失超 100 万元。

（二）防污染与介质兼容性

印刷环境的复杂介质对设备提出特殊要求：

• 接触油墨、溶剂（如甲苯、乙酯）的冷却系统需耐受有机介质腐蚀，密封件需采用耐油橡胶（如丁腈橡胶 NBR），溶胀率≤5%；

• 纸张粉尘（粒径 5-50μm）和油墨颗粒易进入冷却系统，堵塞细小流道（如 UV 灯管冷却孔直径 3-5mm），需具备高效过滤能力；

• 水墨印刷车间的冷却系统需防潮设计（电气部件防护等级≥IP54），避免湿度超标（≥70%）导致短路故障。

某纸箱印刷厂因冷却管道被纸粉堵塞，导致模切刀辊温度过高，纸箱模切尺寸偏差超 1mm，客户退货损失达 50 万元。

（三）高可靠性与连续生产保障

印刷批量生产要求设备具备稳定性能：

• 冷水机组需支持 24 小时连续运行（MTBF≥8000 小时），平均维修时间≤1 小时，避免生产线停线（损失≥2 万元 / 小时）；

• 具备负荷调节能力（40%-100%），匹配印刷机的间歇式生产模式（如换卷、换版期间自动降载）；

• 设备噪音需≤75dB（A），避免影响车间操作环境（尤其针对精密印刷工序）。

二、不同印刷工艺的定制化冷却方案

（一）软包装印刷：凹版与柔版冷却

1. 凹版印刷冷却系统

某软包装厂采用该方案后，套印精度从 ±0.15mm 提升至 ±0.05mm，优等品率提高 10%。

◦ 核心挑战：凹版印刷机（速度 100-300m/min）的版辊因摩擦和油墨干燥生热，温度升至 60℃，需冷却至 25±1℃，高温会导致薄膜拉伸（套印不准）。

◦ 定制方案：

▪ 采用水冷式螺杆冷水机（制冷量 50-200kW），为版辊内部水路供水，水温控制精度 ±0.5℃；

▪ 版辊水路采用双端进出设计，水流速≥1.5m/s，确保辊面温度均匀（温差≤1℃）；

▪ 与印刷机 PLC 联动，根据印刷速度（100-300m/min）自动调整冷却水量，高速时增加 30% 流量。

1. 柔版印刷冷却

◦ 核心挑战：柔版印刷的网纹辊和压印辊需冷却，温度过高会导致水墨干燥不良（附着力下降≥20%），需维持 30±1℃。

◦ 定制方案：

▪ 采用风冷式冷水机（制冷量 30-100kW），为辊筒夹套供水，水温控制在 15±1℃；

▪ 冷却水路安装耐水墨腐蚀的 304 不锈钢管道，入口配备 100μm 过滤器（拦截颜料颗粒）；

▪ 系统体积小巧（可集成于印刷机机架），减少管路长度（降低压力损失）。

（二）UV 印刷：固化与设备冷却

1. UV 固化冷却系统

◦ 需求：UV 印刷的灯管（功率 3-10kW / 支）和反射罩工作时温度升至 200℃以上，需冷却至 50±2℃，高温会导致灯管寿命缩短（从 800 小时降至 500 小时）。

◦ 方案：

▪ 采用专用 UV 冷水机（制冷量 10-50kW），为灯管石英套管供水，水温控制精度 ±1℃，流量稳定（偏差≤3%）；

▪ 冷却水路采用细径铜管（φ6-8mm），配备高压水泵（扬程≥30m），确保细小流道流量充足；

▪ 与 UV 系统联动，灯管启动前 30 秒预冷，关闭后延时 3 分钟停机（避免余热损坏灯管）。

1. UV 胶印机冷却

◦ 需求：UV 胶印机的印版滚筒和橡皮滚筒需冷却，温度控制在 30±1℃，高温会导致印版变形（网点扩大率≥5%）。

◦ 方案：

▪ 采用变频涡旋冷水机（制冷量 20-80kW），双回路独立供水（印版 / 橡皮滚筒），控温精度 ±0.5℃；

▪ 滚筒内部流道按温度梯度设计（两端流量大于中间），确保轴向温差≤1℃；

▪ 系统配备油水分离器（分离油墨和冷却水分），每周排放分离出的油污。

（三）纸箱与标签印刷：模切与烫金冷却

1. 纸箱模切冷却系统

某纸箱厂采用该方案后，模切精度偏差从 ±0.8mm 降至 ±0.3mm，客户投诉率下降 80%。

◦ 核心挑战：纸箱模切机（速度 300-800 张 / 分钟）的刀辊和压痕辊摩擦生热，温度升至 70℃，需冷却至 40±1℃，高温会导致纸板伸缩（模切不准）。

◦ 定制方案：

▪ 采用水冷式冷水机（制冷量 30-150kW），为刀辊内部水路供水，水温控制在 20±1℃；

▪ 刀辊冷却孔采用螺旋分布（间距 10-15mm），确保刀刃温度均匀（温差≤2℃）；

▪ 配备自动反冲洗过滤器（精度 50μm），拦截纸粉和纸屑（每周自动清洗 1 次）。

1. 烫金机冷却

◦ 需求：烫金机的电热板（温度 120-180℃）需快速冷却至 60℃以下（换版时），冷却不足会导致烫金箔粘连（废品率≥8%）。

◦ 方案：

▪ 采用小型涡旋冷水机（制冷量 5-20kW），为电热板冷却套供水，水温控制在 10±1℃；

▪ 冷却套采用紫铜材质（导热系数高），内部流道贴近发热面（距离≤3mm）；

▪ 系统响应速度快（从 180℃降至 60℃时间≤2 分钟），支持手动 / 自动双模式控制。

三、运行管理与维护策略

（一）防污染与水质管理

1. 过滤系统设计

◦ 一级过滤：总进水口安装自清洁过滤器（精度 100μm），带压差报警（≥0.1MPa 时自动反冲洗）；

◦ 二级过滤：精密部件（如 UV 灯管、版辊）前加装袋式过滤器（精度 20μm），每日检查滤袋污染程度；

◦ 末端过滤：细小流道前安装烧结网过滤器（精度 10μm），每周拆卸清洗（用压缩空气吹扫）。

1. 水质维护方案

◦ 水墨印刷系统：使用软水（硬度≤100mg/L），添加防锈剂（如亚硝酸钠，浓度 2%），防止纸张受潮导致的腐蚀；

◦ 溶剂印刷系统：采用闭式循环，冷却介质为去离子水 + 乙二醇（浓度 30%），添加耐油阻垢剂；

◦ 定期检测：每月检测水质 pH 值（7.0-8.5）、浊度（≤5NTU），超标时更换部分冷却液（比例≥30%）。

某印刷厂通过完善过滤系统，冷却系统堵塞故障从每月 4 次降至 0.5 次，设备维护成本降低 50%。

（二）能效优化与成本控制

1. 负荷精准匹配

◦ 变频控制：根据印刷机运行状态（速度、开机数量）自动调整压缩机转速（30-50Hz），部分负荷时节能 30%-40%；

◦ 分时运行：白班生产高峰满负荷运行，夜班清洗设备时降低冷量输出（节能 20%）；

◦ 某包装印刷厂应用后，冷水机年耗电量下降 25 万度，电费节约 20 万元。

1. 智能运行策略

◦ 错峰用电：在电网谷段（0:00-8:00）制备冷水并储存（蓄冷罐容量 100-300m³），高峰时段减少机组运行；

◦ 群组控制：多台冷水机并联运行时，根据总冷量需求智能启停（如 3 台机组实现 30%-100% 负荷调节）；

◦ 远程监控：通过手机 APP 查看设备状态，接收报警信息，支持远程启停（节省人工巡检成本）。

（三）设备维护与安全保障

1. 定期维护计划

◦ 每日：清理空气过滤器表面粉尘，检查水泵入口压力（稳定在 0.1-0.3MPa）；

◦ 每周：清洗水路过滤器滤芯，检查管路连接处有无泄漏（尤其油墨污染区域）；

◦ 每月：用高压水冲洗冷凝器翅片（压力 5-8MPa），清除纸粉和油墨残留；

◦ 每年：更换冷冻油和干燥过滤器，进行压缩机性能测试（制冷量偏差≤5%）。

1. 安全防护措施

◦ 电气安全：设备接地电阻≤4Ω，漏电保护动作电流≤30mA，潮湿环境加装除湿机（湿度≤60%）；

◦ 机械防护：旋转部件加装防护罩，高温管道采用隔热保温（表面温度≤50℃）；

◦ 防爆措施：溶剂印刷车间的冷水机需达到防爆等级 Ex dⅡBT4，避免电气火花点燃挥发物。

某印刷产业园通过规范维护，冷水机平均寿命从 5 年延长至 8 年，非计划停机时间减少 70%。

四、典型案例：包装印刷产业园冷却系统设计

（一）项目背景

某包装印刷产业园（含 5 家软包装厂、3 家纸箱厂、2 家标签厂）需建设集中冷却系统，服务于 20 台凹版印刷机、15 台模切机、10 套 UV 固化设备，要求系统总制冷量 5000kW，单位产品冷却能耗≤0.3kWh/㎡，年运行时间 7200 小时。

（二）系统配置

1. 分区冷却架构：

◦ 软包区：8 台 300kW 螺杆冷水机（6 用 2 备），供应 25±0.5℃冷却水至凹版印刷机，总循环水量 3000m³/h；

◦ 纸箱区：6 台 200kW 水冷冷水机，服务模切机和印刷机，水温控制 20±1℃；

◦ UV 区：5 台 100kW 专用冷水机，为 UV 固化系统供水，控温精度 ±1℃。

1. 节能与管理设计：

◦ 全系统采用变频控制（水泵、压缩机均变频），根据实时负荷动态调整（响应时间≤30 秒）；

◦ 安装能源管理系统，按厂区计量能耗，实现负荷优化分配和故障预警；

◦ 关键区域配备防爆设备和气体检测装置，确保溶剂环境安全。

（三）运行效果

• 产品质量：软包装套印精度提升至 ±0.05mm，纸箱模切偏差≤0.3mm，印刷品合格率达 99%；

• 生产效率：印刷机有效作业率从 85% 提升至 95%，换版停机时间缩短 20%；

• 成本控制：单位产品冷却能耗降至 0.22kWh/㎡，年总节能效益 300 万元，投资回收期 3 年。

包装印刷行业的冷水机应用，是 “精准温控” 与 “防污耐磨” 的有机结合，它不仅能保障印刷品的精度和质量稳定性，更能通过节能设计和智能管理降低生产成本。随着包装印刷向绿色化（水墨印刷）、高精度（微缩文字）发展，冷水机将向 “更高精度控温（±0.5℃）、防结垢强化、低噪音设计” 方向发展。