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計如立體標牌、吸塑燈箱受到人們的青睞，當中的大部分功勞要歸于網(wǎng)印與吸塑技術的聯(lián)合應用。本文作者Joliet Pattern公司總裁安迪·伍德先生以及公司高級項目經(jīng)理瑞克·特納先生通過一個立體標牌制作實例，深入闡述了這一要求極其嚴格的工作流程。

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。它也是購買點（POP）陳列和其它產品宣傳方式的關鍵組合。如果圖像先被印刷在片材上，然后再進行真空吸塑成型，由于片材受熱后會獲得延展性，因而圖像將隨之出現(xiàn)伸長和變形。為了對抗圖像變形以及將特定圖像部分定位在模具上的目標位置，圖像必須在印前經(jīng)過巧妙的預變形處理。這項在POP、陳列展示、標牌領域已經(jīng)應用了幾十年的技術也因此被人們稱為“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。

變形成型工藝涉及以下兩個過程：首先在塑料片材上絲網(wǎng)印刷；然后對片材進行真空吸塑成型，以使網(wǎng)印圖像的特定部位出現(xiàn)在熱塑成型三維產品的相應部位。盡管計算機軟件的應用導致變形成型過程速度更快，可重復性更高，但是多年來整體生產技術幾乎沒有什么改變。

Joliet Pattern公司是美國公認的購買點陳列、零售店圖像設計和市場營銷解決方案領先的供應商之一。最近，它采用網(wǎng)印和真空吸塑成型技術為肯塔基州的摸彩機構制作了400塊戶外使用的雙面立體標牌。每塊標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 塑料片材已達到它的玻璃化溫度。下一步是使片材與模具接觸。

在詳細介紹上述立體標牌制作過程之前，讓我們首先來了解一下真空吸塑成型的基礎知識。

真空吸塑成型

在真空吸塑成型過程，熱塑性片材被牢牢固定在夾鉗內，受熱直至片材變得柔軟可彎曲。此時熱塑性片材達到所謂的玻璃化溫度（Tg），片材實際上會下垂（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模具外表面通向其下方的空腔。對空腔抽真空，導致截留在模具與片材之間的空氣通過真空小孔而抽出。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節(jié)（圖3）。在成型之后要將片材放在適當?shù)牡胤嚼鋮s。模具內置有銅管，流經(jīng)銅管的冷卻劑將片材上的熱量帶走，從而縮短了冷卻時間。由于溫度降低，片材會重新變硬，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，成型過程結束。

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)印油墨一個可抵擋大自然和洗滌劑侵蝕的保護層。

PETG是由對苯二甲酸（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，有以下幾個原因：PETG堅固、剛硬；抗沖擊強度高；耐風雨侵蝕性好；UV油墨附著性優(yōu)異；真空吸塑成型容易并且可預料。此外，PETG制品高度透明，加工成型性能極佳，能夠按照設計者的意圖進行任意形狀的設計，廣泛應用于板（片）材、高性能收縮膜、瓶及異型材、化妝品包裝等市場，同時其二次加工性能優(yōu)良，可以進行常規(guī)的機加工修飾。

鑒于每塊標牌的面板都必須足夠剛硬才不會彎曲，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?shù)馁|量，然而也薄至足以透過基材顯示模具的細節(jié)。

模具制造

對于文中所提的立體標牌，我們要使用以木制陽（凸）模為起點的傳統(tǒng)方法來制作模具。由于使用了陽模，成品標牌面板的正面（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（凸）模之前，我們要利用數(shù)字印刷技術將客戶提供的原稿原大復制成紙張樣張。我們在樣張上勾畫出將在成品上升起的“高地”。同時每塊“高地”的“海拔”也加以標注。然后將這張手繪地圖隨同用來制作木模的數(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，然后進行組裝。

木模經(jīng)由翻砂鑄造處理，在砂型內產生一個木模鏡像型腔，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行拋光處理了。

我們對鑄件粗糙的表面進行拋光和砂紙磨光處

2010理直至表面變得光滑。Kentucky Lottery標牌的面板鑄件基本上是一個表面聳立幾塊“高地”的大面積方形板?！案叩亍钡暮０涡?，從最低點到最高點的距離只有1.5inch。接下來在鑄件上鉆出通透的微小真空孔，一般來說孔徑約為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會將熱量傳遞給模具，經(jīng)過幾次成型與冷卻循環(huán)之后模具的溫度會出現(xiàn)飆升，導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，我們在模具的內表面曲折蜿蜒排列了一根直徑為0.25inch的長銅管，并將纖細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徹底覆蓋銅管，從而通過導熱金屬將之與鑄件永久性地粘接在一起。在成型時，溫度受到控制的水將在管中循環(huán)流過，以便冷卻模具。接著從真空孔中拔出纖細的線段，使真空孔穿透鑄件的金屬噴涂內層。

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尺寸與鑄件的長、寬匹配，縱深為3inch的真空箱。在底板上鉆出一個直徑為1.5inch的通孔，與底板外面相連的導管法蘭相匹配，這樣就產生了一個真空口。在一個側壁上安裝兩個管接頭，冷卻管的兩端與之相連，形成冷卻劑的入口和出口。內部的結合處用硅樹脂密封，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

訂購定制生產的PETG片材對于變形成型活件的成功非常重要。例如，當擠出片材在真空成型設備上受熱時，長度方向（擠出方向）的伸長率會比寬度方向（擠出機的橫向）高，導致片材之間出現(xiàn)不一致。如果擠出機可以調節(jié)，使上述問題最小化的一個方法是將片材的長邊作為寬度方向，從而短邊就變成了長度方向。由于我們用來制作立體標牌的片材呈方形，因而需要解決不同的問題，即確保從絲網(wǎng)印刷直至吸塑成型的整個過程，每張片材都取向一致（相對擠出方向）。

我們請PETG供應商在連續(xù)生產線上沿擠出方向在材料的一個面上增加一道劃線。當材料被裁切成片材時，每塊片材上都標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上。此后，一致性便成為主要的目標。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的加熱循環(huán)過程中將下垂，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)建一個新的圖像文件，尺寸與PETG片材的大小相匹配。接下來，用彼此間距為0.25inch的水平線和垂直線生成一個網(wǎng)格。網(wǎng)格將覆蓋與模具相同的區(qū)域，即在長度、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計的Sericol三維UV油墨系列來印刷這份活件。將一張印有白色網(wǎng)格的片材留在圖像設計/印前部門。在剩余片材上標記絲網(wǎng)印刷機所使用的精確定位點，然后將片材送往真空吸塑成型部門。

在真空吸塑成型機上，定位點從印有網(wǎng)格的片材轉移到模具周圍的氣動夾具上，這確保了絲網(wǎng)印刷機和真空吸塑成型機都將相對片材定位相同的三個點。

我們連續(xù)對廢料吸塑成型，直至在模具冷卻管中循環(huán)流動的冷卻劑（水）達到大約170°F的目標溫度，從而使模具的溫度升高到工作溫度。依靠一個被稱為冷卻器的溫控設備，我們將水的溫度保持在5～8°F。同時，我們也控制可造成圖像不能對準的外部影響因素，如環(huán)境溫度、濕度變化，以及風扇在吸塑成型機附近所產生的游離微風。在整個生產過程中，這些因素都必須盡可能保持一致。

模具一旦達到工作溫度，就要對印刷有網(wǎng)格的片材進行吸塑成型。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?shù)奈恢?。將其中的一張成型片材送去制作鋼刀?！?/p>

通過模具的側面圖可以看出，模具有一個1inch寬的邊框，高出周圍裁切線1inch。在邊框內，白色背景凹進約0.25inch；三塊明顯的“高地”均高出白色背景0.25inch，它們是標牌主要的圖像組成部分。最新成型的網(wǎng)格片材實際上是設計圖案的三維地形圖，地形圖上的x-y坐標、框架的四角或者“高地”上的關鍵點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越多，印刷圖像在模具上的定位就越精確。

接下來，我們將含有網(wǎng)格和標識的圖像文件發(fā)送到Lüscher網(wǎng)印直接制版系統(tǒng)，制成第一套網(wǎng)版。標識圖像由四色（黑、PMS 300藍、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)版含有標識和網(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。

我們在成型設備上加工幾張廢棄片材以便模擬實際的生產狀況，并將首批印刷的6張片材無停頓地進行成型加工。一般來說，應將最后一張片材送回印前部門進行圖像調整。接著我們將新近成型的第一批產品與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準。

圖像文件的調整成為一件反方向移動的事情。在標識圖像上方印刷的網(wǎng)格有助于確定消除未對準問題所需的移動量，不過它并不準確，需要做一些猜測。我們解決了未對準問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）。不過這次我們只需要回收和重新制作黑色、藍色和綠色網(wǎng)版，滿版白色的網(wǎng)版未受成型過程的影響，可以重復使用。

如同以前一樣，在5張或6張片材上印刷第二版圖像，然后進行吸塑成型。我們可能會稍微調整片材在成型設備的夾鉗上的位置從而校正微小的圖像減小誤差。不過，當需要大幅移動時，就必須對原稿文件進行修正。一些活件由于圖像或成型復雜，可能需要校正6、7次、甚至8次圖像。這塊立體標牌最終進行了5次圖像校正。

由于在第三版和第四版的圖像調整時過于細微，以致網(wǎng)格不再有幫助，因此我們在后來的圖像版本中去掉了網(wǎng)格。每個圖像版本通常需要花費6～8h完成從圖像處理到真空吸塑成型過程。一份復雜的變形成型活件可能需要花費5天或者6天時間才能完工。

無論我們對變量的管理何等謹慎小心，變形成型活件都需要操作者的持久關注。雖然變量最終會導致廢品率居高不下，但是使用時經(jīng)過適當管理、面向專業(yè)生產的擠出片材則有助于最大限度地減少不合格產品