網(wǎng)印與吸塑聯(lián)袂打造立體展示

編譯 閔耀霞

網(wǎng)印與吸塑聯(lián)袂打造立體展示

編譯 閔耀霞

編者按：一些最具沖擊力的陳列展示設(shè)計(jì)如立體標(biāo)牌、吸塑燈箱受到人們的青睞，當(dāng)中的大部分功勞要?dú)w于網(wǎng)印與吸塑技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用。本文作者Joliet Pattern公司總裁安迪·伍德先生以及公司高級(jí)項(xiàng)目經(jīng)理瑞克·特納先生通過(guò)一個(gè)立體標(biāo)牌制作實(shí)例，深入闡述了這一要求極其嚴(yán)格的工作流程。

到任何一家大型食品雜貨店、大型超市或者購(gòu)物中心里面走一走，你就有可能看到網(wǎng)印+熱塑成型（吸塑成型）的杰作。它也是購(gòu)買點(diǎn)（POP）陳列和其它產(chǎn)品宣傳方式的關(guān)鍵組合。如果圖像先被印刷在片材上，然后再進(jìn)行真空吸塑成型，由于片材受熱后會(huì)獲得延展性，因而圖像將隨之出現(xiàn)伸長(zhǎng)和變形。為了對(duì)抗圖像變形以及將特定圖像部分定位在模具上的目標(biāo)位置，圖像必須在印前經(jīng)過(guò)巧妙的預(yù)變形處理。這項(xiàng)在POP、陳列展示、標(biāo)牌領(lǐng)域已經(jīng)應(yīng)用了幾十年的技術(shù)也因此被人們稱為“變形印刷（Distortion Printing）”和“變形成型（Distortion Forming）”。飲料、體育用品、快餐食品、電子游戲，甚至還有好萊塢的巨型炸彈都受益于該技術(shù)。

變形成型工藝涉及以下兩個(gè)過(guò)程：首先在塑料片材上絲網(wǎng)印刷；然后對(duì)片材進(jìn)行真空吸塑成型，以使網(wǎng)印圖像的特定部位出現(xiàn)在熱塑成型三維產(chǎn)品的相應(yīng)部位。盡管計(jì)算機(jī)軟件的應(yīng)用導(dǎo)致變形成型過(guò)程速度更快，可重復(fù)性更高，但是多年來(lái)整體生產(chǎn)技術(shù)幾乎沒有什么改變。

Joliet Pattern公司是美國(guó)公認(rèn)的購(gòu)買點(diǎn)陳列、零售店圖像設(shè)計(jì)和市場(chǎng)營(yíng)銷解決方案領(lǐng)先的供應(yīng)商之一。最近，它采用網(wǎng)印和真空吸塑成型技術(shù)為肯塔基州的摸彩機(jī)構(gòu)制作了400塊戶外使用的雙面立體標(biāo)牌。每塊標(biāo)牌都由前后兩塊面積為32in.2的相同面板組成，面板四周用鋁框包覆（圖1）。

圖1 Kentucky Lottery立體標(biāo)牌由兩塊面積為32in.2，鑲嵌在鋁框中的面板組成。

圖2 塑料片材已達(dá)到它的玻璃化溫度。下一步是使片材與模具接觸。

在詳細(xì)介紹上述立體標(biāo)牌制作過(guò)程之前，讓我們首先來(lái)了解一下真空吸塑成型的基礎(chǔ)知識(shí)。

真空吸塑成型

在真空吸塑成型過(guò)程，熱塑性片材被牢牢固定在夾鉗內(nèi)，受熱直至片材變得柔軟可彎曲。此時(shí)熱塑性片材達(dá)到所謂的玻璃化溫度（Tg），片材實(shí)際上會(huì)下垂（圖2）。使下垂的片材與模具相接觸，模具上有微小的真空孔穿過(guò)模具外表面通向其下方的空腔。對(duì)空腔抽真空，導(dǎo)致截留在模具與片材之間的空氣通過(guò)真空小孔而抽出。四周的壓力迫使柔軟可彎曲的片材緊貼模具而形塑出與之相同的細(xì)節(jié)（圖3）。在成型之后要將片材放在適當(dāng)?shù)牡胤嚼鋮s。模具內(nèi)置有銅管，流經(jīng)銅管的冷卻劑將片材上的熱量帶走，從而縮短了冷卻時(shí)間。由于溫度降低，片材會(huì)重新變硬，保持模塑后的形狀。接著將片材從模具上脫下，并從夾鉗上取出，成型過(guò)程結(jié)束。

圖3 真空和空氣壓力迫使塑料片材與模具的形狀一致。

基材選擇

像這份活件應(yīng)該首選透明基材，以便在基材的反面印刷，從而賦予網(wǎng)印油墨一個(gè)可抵擋大自然和洗滌劑侵蝕的保護(hù)層。

PETG是由對(duì)苯二甲酸（TPA）、乙二醇（EG）和1,4-環(huán)己烷二甲醇（CHDM）三種單體用酯交換法縮聚的產(chǎn)物，與PET相比多了1,4-環(huán)己烷二甲醇共聚單體，與PCT相比多了乙二醇共聚單體，因此PETG的性能和PET、PCT大不相同。

我們之所以選擇PETG這種透明的熱塑性塑料作為基材，有以下幾個(gè)原因：PETG堅(jiān)固、剛硬；抗沖擊強(qiáng)度高；耐風(fēng)雨侵蝕性好；UV油墨附著性優(yōu)異；真空吸塑成型容易并且可預(yù)料。此外，PETG制品高度透明，加工成型性能極佳，能夠按照設(shè)計(jì)者的意圖進(jìn)行任意形狀的設(shè)計(jì)，廣泛應(yīng)用于板（片）材、高性能收縮膜、瓶及異型材、化妝品包裝等市場(chǎng)，同時(shí)其二次加工性能優(yōu)良，可以進(jìn)行常規(guī)的機(jī)加工修飾。

鑒于每塊標(biāo)牌的面板都必須足夠剛硬才不會(huì)彎曲，因而我們選擇了0.1inch（2.54mm）厚度作為起始規(guī)格——厚至足以賦予成品面板適當(dāng)?shù)馁|(zhì)量，然而也薄至足以透過(guò)基材顯示模具的細(xì)節(jié)。

模具制造

對(duì)于文中所提的立體標(biāo)牌，我們要使用以木制陽(yáng)（凸）模為起點(diǎn)的傳統(tǒng)方法來(lái)制作模具。由于使用了陽(yáng)模，成品標(biāo)牌面板的正面（非印刷面）未接觸模具，因而基材的天然光澤未受到模具影響。

在制作木制陽(yáng)（凸）模之前，我們要利用數(shù)字印刷技術(shù)將客戶提供的原稿原大復(fù)制成紙張樣張。我們?cè)跇訌埳瞎串嫵鰧⒃诔善飞仙鸬摹案叩亍?。同時(shí)每塊“高地”的“海拔”也加以標(biāo)注。然后將這張手繪地圖隨同用來(lái)制作木模的數(shù)字文件一并送往制模車間。與原大地圖相匹配的形狀一一從木頭上切削下來(lái)，然后進(jìn)行組裝。

木模經(jīng)由翻砂鑄造處理，在砂型內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)木模鏡像型腔，然后將熔融的鋁液倒入型腔中，待鋁液冷卻后拆卸砂型敲掉砂子，所得到的毛坯鑄件亦即模具就可以進(jìn)行拋光處理了。

我們對(duì)鑄件粗糙的表面進(jìn)行拋光和砂紙磨光處

2010理直至表面變得光滑。Kentucky Lottery標(biāo)牌的面板鑄件基本上是一個(gè)表面聳立幾塊“高地”的大面積方形板。“高地”的海拔小，從最低點(diǎn)到最高點(diǎn)的距離只有1.5inch。接下來(lái)在鑄件上鉆出通透的微小真空孔，一般來(lái)說(shuō)孔徑約為0.025inch，這一尺寸小至足以防止高溫狀態(tài)的塑料在成型時(shí)流入小孔，否則將在塑料表面出現(xiàn)微小凹陷。

由于片材在真空吸塑成型時(shí)會(huì)將熱量傳遞給模具，經(jīng)過(guò)幾次成型與冷卻循環(huán)之后模具的溫度會(huì)出現(xiàn)飆升，導(dǎo)致不能夠再有效地冷卻在它上面成型的塑料片材。不僅塑料的冷卻時(shí)間受到影響，而且圖像在模具上的位置（定位）也變得不可控制。為了防止熱量積聚，我們?cè)谀＞叩膬?nèi)表面曲折蜿蜒排列了一根直徑為0.25inch的長(zhǎng)銅管，并將纖細(xì)的線段插入真空孔以免在下一工序發(fā)生堵塞。

我們使用了金屬噴涂技術(shù)徹底覆蓋銅管，從而通過(guò)導(dǎo)熱金屬將之與鑄件永久性地粘接在一起。在成型時(shí)，溫度受到控制的水將在管中循環(huán)流過(guò)，以便冷卻模具。接著從真空孔中拔出纖細(xì)的線段，使真空孔穿透鑄件的金屬噴涂?jī)?nèi)層。

模具制造的最后一步是在鑄件下面以厚木材為四壁，樺木膠合板為底板建造一個(gè)尺寸與鑄件的長(zhǎng)、寬匹配，縱深為3inch的真空箱。在底板上鉆出一個(gè)直徑為1.5inch的通孔，與底板外面相連的導(dǎo)管法蘭相匹配，這樣就產(chǎn)生了一個(gè)真空口。在一個(gè)側(cè)壁上安裝兩個(gè)管接頭，冷卻管的兩端與之相連，形成冷卻劑的入口和出口。內(nèi)部的結(jié)合處用硅樹脂密封，這樣鑄件就被密封和固定在真空箱上。最后我們要檢查真空箱和冷卻管路是否有泄漏。

圖像定位和處理

訂購(gòu)定制生產(chǎn)的PETG片材對(duì)于變形成型活件的成功非常重要。例如，當(dāng)擠出片材在真空成型設(shè)備上受熱時(shí)，長(zhǎng)度方向（擠出方向）的伸長(zhǎng)率會(huì)比寬度方向（擠出機(jī)的橫向）高，導(dǎo)致片材之間出現(xiàn)不一致。如果擠出機(jī)可以調(diào)節(jié)，使上述問(wèn)題最小化的一個(gè)方法是將片材的長(zhǎng)邊作為寬度方向，從而短邊就變成了長(zhǎng)度方向。由于我們用來(lái)制作立體標(biāo)牌的片材呈方形，因而需要解決不同的問(wèn)題，即確保從絲網(wǎng)印刷直至吸塑成型的整個(gè)過(guò)程，每張片材都取向一致（相對(duì)擠出方向）。

我們請(qǐng)PETG供應(yīng)商在連續(xù)生產(chǎn)線上沿?cái)D出方向在材料的一個(gè)面上增加一道劃線。當(dāng)材料被裁切成片材時(shí)，每塊片材上都標(biāo)記有一根表明擠出方向的劃線，我們可以借此分辨出片材的長(zhǎng)度和寬度方向，以及片材的頂部和底部。

將制好的模具安裝在真空吸塑成型機(jī)上。此后，一致性便成為主要的目標(biāo)。首先，我們必須確定在片材的什么位置印刷圖像。由于片材在真空吸塑成型機(jī)的加熱循環(huán)過(guò)程中將下垂，僅僅將圖像定位在片材的中間位置可能還不夠。我們用Adobe Illustrator創(chuàng)建一個(gè)新的圖像文件，尺寸與PETG片材的大小相匹配。接下來(lái)，用彼此間距為0.25inch的水平線和垂直線生成一個(gè)網(wǎng)格。網(wǎng)格將覆蓋與模具相同的區(qū)域，即在長(zhǎng)度、寬度方向比片材各短2inch。制版部門下載網(wǎng)格文件，制出一塊網(wǎng)版。在四張PETG片材上用白墨印刷網(wǎng)格，以獲得最大的可見度。我們選擇了專為真空吸塑成型而設(shè)計(jì)的Sericol三維UV油墨系列來(lái)印刷這份活件。將一張印有白色網(wǎng)格的片材留在圖像設(shè)計(jì)/印前部門。在剩余片材上標(biāo)記絲網(wǎng)印刷機(jī)所使用的精確定位點(diǎn)，然后將片材送往真空吸塑成型部門。

在真空吸塑成型機(jī)上，定位點(diǎn)從印有網(wǎng)格的片材轉(zhuǎn)移到模具周圍的氣動(dòng)夾具上，這確保了絲網(wǎng)印刷機(jī)和真空吸塑成型機(jī)都將相對(duì)片材定位相同的三個(gè)點(diǎn)。

我們連續(xù)對(duì)廢料吸塑成型，直至在模具冷卻管中循環(huán)流動(dòng)的冷卻劑（水）達(dá)到大約170°F的目標(biāo)溫度，從而使模具的溫度升高到工作溫度。依靠一個(gè)被稱為冷卻器的溫控設(shè)備，我們將水的溫度保持在5～8°F。同時(shí)，我們也控制可造成圖像不能對(duì)準(zhǔn)的外部影響因素，如環(huán)境溫度、濕度變化，以及風(fēng)扇在吸塑成型機(jī)附近所產(chǎn)生的游離微風(fēng)。在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中，這些因素都必須盡可能保持一致。

模具一旦達(dá)到工作溫度，就要對(duì)印刷有網(wǎng)格的片材進(jìn)行吸塑成型。已成型的片材在冷卻后被送回印前部門，從而可將圖像確定在適當(dāng)?shù)奈恢?。將其中的一張成型片材送去制作鋼刀模?/p>

通過(guò)模具的側(cè)面圖可以看出，模具有一個(gè)1inch寬的邊框，高出周圍裁切線1inch。在邊框內(nèi)，白色背景凹進(jìn)約0.25inch；三塊明顯的“高地”均高出白色背景0.25inch，它們是標(biāo)牌主要的圖像組成部分。最新成型的網(wǎng)格片材實(shí)際上是設(shè)計(jì)圖案的三維地形圖，地形圖上的x-y坐標(biāo)、框架的四角或者“高地”上的關(guān)鍵點(diǎn)都可以回溯到印前部門所保留的初始、扁平的網(wǎng)格片材。從三維地形圖回溯到二維片材上的坐標(biāo)越多，印刷圖像在模具上的定位就越精確。

接下來(lái)，我們將含有網(wǎng)格和標(biāo)識(shí)的圖像文件發(fā)送到Lüscher網(wǎng)印直接制版系統(tǒng)，制成第一套網(wǎng)版。標(biāo)識(shí)圖像由四色（黑、PMS 300藍(lán)、PMS 375綠和滿版白色背景）組成，因而我們將成像、曝光5塊網(wǎng)版。使用350線/inch的網(wǎng)布印刷黑色、藍(lán)色和綠色。雙擊白色背景以增大它的不透明度。分別用330線/inch、380線/inch的網(wǎng)布制作兩塊專門印刷白墨的網(wǎng)版。黑色網(wǎng)版含有標(biāo)識(shí)和網(wǎng)格中的黑色成分。

印刷6張片材用于首次嘗試。我們沒有從絲網(wǎng)印刷機(jī)上移去擋規(guī)，因而這6張片材以及所有后續(xù)印刷的片材都被引導(dǎo)至與初始網(wǎng)格片材相同的位置。片材一旦完成印刷，就被送往真空吸塑成型機(jī)。

我們?cè)诔尚驮O(shè)備上加工幾張廢棄片材以便模擬實(shí)際的生產(chǎn)狀況，并將首批印刷的6張片材無(wú)停頓地進(jìn)行成型加工。一般來(lái)說(shuō)，應(yīng)將最后一張片材送回印前部門進(jìn)行圖像調(diào)整。接著我們將新近成型的第一批產(chǎn)品與Illustrator文件比較，找出不太適合“高地”的圖像部分。

圖4 網(wǎng)格的使用可幫助圖像定位和對(duì)準(zhǔn)。

圖像文件的調(diào)整成為一件反方向移動(dòng)的事情。在標(biāo)識(shí)圖像上方印刷的網(wǎng)格有助于確定消除未對(duì)準(zhǔn)問(wèn)題所需的移動(dòng)量，不過(guò)它并不準(zhǔn)確，需要做一些猜測(cè)。我們解決了未對(duì)準(zhǔn)問(wèn)題之后便將修改文件再次發(fā)回制版車間制作第二套網(wǎng)版（圖4）。不過(guò)這次我們只需要回收和重新制作黑色、藍(lán)色和綠色網(wǎng)版，滿版白色的網(wǎng)版未受成型過(guò)程的影響，可以重復(fù)使用。

如同以前一樣，在5張或6張片材上印刷第二版圖像，然后進(jìn)行吸塑成型。我們可能會(huì)稍微調(diào)整片材在成型設(shè)備的夾鉗上的位置從而校正微小的圖像減小誤差。不過(guò)，當(dāng)需要大幅移動(dòng)時(shí)，就必須對(duì)原稿文件進(jìn)行修正。一些活件由于圖像或成型復(fù)雜，可能需要校正6、7次、甚至8次圖像。這塊立體標(biāo)牌最終進(jìn)行了5次圖像校正。

由于在第三版和第四版的圖像調(diào)整時(shí)過(guò)于細(xì)微，以致網(wǎng)格不再有幫助，因此我們?cè)诤髞?lái)的圖像版本中去掉了網(wǎng)格。每個(gè)圖像版本通常需要花費(fèi)6～8h完成從圖像處理到真空吸塑成型過(guò)程。一份復(fù)雜的變形成型活件可能需要花費(fèi)5天或者6天時(shí)間才能完工。

無(wú)論我們對(duì)變量的管理何等謹(jǐn)慎小心，變形成型活件都需要操作者的持久關(guān)注。雖然變量最終會(huì)導(dǎo)致廢品率居高不下，但是使用時(shí)經(jīng)過(guò)適當(dāng)管理、面向?qū)I(yè)生產(chǎn)的擠出片材則有助于最大限度地減少不合格產(chǎn)品