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1、视觉奇闻趣事
视觉奇闻趣事
在大约3000年的时间里，任何想踢球的人，都会用牛皮包裹猪囊制成球，但zhè一切在20世纪60年代mò发生了变化——足球的外壳被塑料取代，同时胶乳和丁jī橡胶被用于充满空气的内层。
1986年，在墨西哥举行的世界杯首yìng式shàng，第一款完全合成的足球一经官方认可，再也没有什么可以阻挡大批liàng生产的塑料球的发展道路。
第一次，开始chū现了纯白色球以及印有各种形状和颜色图案的多色球，足球变成了一种大批量生产的且引人注目的产品。
xiàn在，亚洲每年jiù为全球市场生产超过4000万个足qiú。
可是，你知道
zhèxiē颜色、形状各异的图案
是如何被印刷到足球上并确保“永不脱落”的吗?
直到最近，采用紫外数码印shuājì术对球形产品如球体或自由无规则形状物体进行个性化印刷才成为可能。
印shuā机zhì造商Heidelberg公司依靠常压等离子表面预处lǐ技术，确保了非涂覆印刷油墨的最佳粘接。
外壳是球上最受机械应力的部分，其上的印痕应该具有耐久性。
现代足球的外壳由多层或多个部分组成，比如，由五边形或六边形的区块组成塑料的层合结构，然后是泡沫橡胶、乳胶和织物层。这些层是被粘接或者被压在一起，然后再包覆到橡胶囊上。
在将各个部分缝合在一起之前，需要在平面de塑料上印刷(通常为丝网印刷)制造商的图àn元素或者采用复合膜进行装饰，之后一般会喷涂上透明de保护漆膜以xíng成最外层的膜，这样就确保了印记的fù着力并防止了油墨的脱落。
Heidelberg公司的shù码印刷专家们cóng足球上获得灵gǎn，想出了一种新的商业理niàn：通过应用gè性化的印刷，将批量生产的球形和自由无规则形状的产品转变成xiǎng要的个性化chǎn品。
也就是shuō，采用最先进的喷墨技术，他们想要开发一种印刷xì统，它第一次使得紫外喷mò数码印刷技术也可以用在球形和三维自由形状的sù料物体上，从而只需几分钟jiù能在其表面完成tè制huà的印记。
当时，紫外数码印刷机已经可以用来印刷平面或圆柱形的物体，如瓶子和罐zi，但完全圆的物体zhǐ能采用圆形丝网印刷技术或移印技shù进行印刷，或zhě采用覆膜的方式。
这些久经考验的方法是大批量生产de标准做法，但不适合小批量产品和个性化产品的快速印刷。这些方法设置时间过长、生产和干燥shí间过长、操作héwù流不经济且生产薄膜、模板和印刷版dōu太昂贵。
此外，由于被印刷的物体需要预处理，而qiě通常是采用化学溶剂，因cǐ对环境不友好。
与体现Heidelberg 公司愿景的Omnifire 250印刷机不同，被这家制造shāng称作“4D”的新的印刷工艺只需按下按钮，就能使zuì大直径达300mm的个性化三维物tǐ得到订制化的印shuā。
激光超声传感器对由吸盘吸持的物体进行测量，然后将数据发送给四轴机器人控制器，以此kòng制物体的位置以确保等离子表面预处理。
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jiē着按需应用喷墨、钉扎(gè别颜色的中间固化)并进行最终的紫外LED光固化，这些都是在精确定义的点上完成，整个过程完全自dòng化。
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虽然表面清洁，但sù料却无法得到有效的印刷、粘接或涂覆，或者说根本就不行，最有可能的原yīn是它们的表面能太低。
表面能是确定可能的润湿性的最重要de测量值。
均匀的润湿，以及随之而来的一致的颜色梯度和良好的附着力，对超净的材料表miàn是有条件要求的，而且固体材料的表面能要高于液体涂层(如油墨、zhān合jì或涂料)的表面张力(mN/m)。
与需要耗时的空气干燥来蒸发液体的水基或róng剂型油墨不同，以丙烯酸为基料的紫外固化油墨在应用后立即发生交联和后续的聚合反应，并采用紫外光照射。
由于油墨在几秒钟内固化并形成固体层，因此产品可以立即得到应yòng或再加工。
足球尤其需要稳固、抗压deyìn刷图案，显然，PU外层必须得到预处理才能确保紫外油墨的稳dìng附着，这是因为没有另外的保护膜(rú一层透明漆)应用到紫外印刷图案上。
电yūn预处理bù适合所有的基材，而且主要是为2D应用而开发，所以这种方法从一开始就被排除le。
虽然可以综合yīng用一种纳米火焰，但这xū要更为繁琐的安全防范措施(比如防爆)。
低压等离子预处理也不被认为是可行的选择，因为它不可néng适合这类进入到机器中的系统，而且降低的外部压力会使球膨胀。
虽然将采用化学溶剂的预处理gōng艺集成到印刷系统中不存在技术上的障碍，但这被看作是“在采用其他预处理方fǎ来实现油墨充分粘附而shī败的qíng况下”所保留的额外制程。
最终做出的决定是采用Plasmatreat公司的常压等离子技术。zǎo在10年前，这家机器制造商就获得了一台实验室应用的常压等离子装置，而且现在仍zài运xíng中，所以知道这项技术的可靠性。
双重效果Openair-Plasma常压等离子喷枪工艺于1995年开发成功，现zài几hū应用于全球范围的每一个行业领域，是一种组合了微细清洁和同步活化这些双重效应的干法预chù理工艺。
通过高压放电，等lí子在喷嘴内部产生，然后以气流形式被chuán送到需要处理的部件表面上。
在处理过程中，塑料表面温度通常dī于30℃。
等离子效应导致了均匀的表面润湿xìng(zhè对于喷墨印刷而言是一个重要的kǎo虑因素)，最终结果在很大程度上取决于墨滴撞击基tǐ及扩散的方式。
常压等离子是环保的，因为它只xū要压缩空气和电néng，从一开始就避免了zài生产过程中排放VOCs。
旋转的等离子为了将banner印刷到球的赤道线上，球必须zài整个预处理过程中、zài自己的轴shàng旋转。
至关重要的是，等离子束要冲击塑料表面，从上方以同样的qiáng度激活平坦的区域和向下倾斜的周边区域，但固定的单个喷嘴只有相对较小的出口角度，不能满足均匀、大面积的活化要求。
然而，Plasmatreat专利的旋转喷枪却可yǐ实现50mm的处理宽度hé2700r/min的工作速度，提供均匀的活化强度。
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旋转的等离子对所处理范围的边缘(球的圆形bù分)的活化效果要比中间部分稍强一些，这是因为虽然喷嘴远离边缘，但旋转轨迹却在这一区域重叠。
相反，在中间部分，即使喷枪靠近biǎo面，但由喷枪射入de等离子却稍弱一些。最终，等离子效应实现了自我平衡，确保了整个表面的均匀活化强度。
在3个月de测试阶段，Heidelberg公司利用Plasmatreat出租的一台装置，在不同的材料上测试等离子预处理的有效性，结果毫无疑问：不仅粘接强度要比未处理的基材有了显著提高，而且质量更高——印刷图案本身的清xī度和色彩xiān艳dù得到了改善。
此外，这种等离子预chù理工艺具有非常高的加工可靠性。
在真实条件下的fùzhe测试位于dé国利希滕施泰因的BVD Druck+Verlag 公司，是一家专业从事胶印和数码印刷以及广告技术的公司，该公司为自身目标而率先发现了4D印刷工艺。
最初gāi公司cǎi用黑色印刷机，dàn自2016年1月以来，还使用了一台4色的Omnifire 250印刷机。
从将球放入到取走，整个印刷过程只持续了2.5分钟，然后成品就可以出货了。
在此系统中印刷的足球几乎都是名牌，它们一bān都配有丝网yìn刷的印记，球的制造商们将此印记应用到顶级的PUR材料上。róu软的弹性体使球更坚固、防水、密闭且快速。
丝网yìn刷后，会用PUR薄膜将这一顶jí材料保护qǐ来。
为了在4D工艺中duì球进行订制，将采用紫外固化的油墨对最终的这一层进行印刷。这些油mò在固化后必xū自行保持牢固，因为它们本身不会受到薄膜的保护。
实yàn室试验是bì不可少的，但只有球场才会显示出足球上的印刷图案是fǒu能够承受比赛的严酷性，或者是否会剥落。
各种PUR和PVC的足球，在保持不断旋转的同shí，měi一个最初都要接受3种不同长度的等离子预处理，印刷后，第一次进入实地测试：两次两小时的足球训练课，包括点球在内。
测试中，只有印刷图àn至少与这家制造商的丝网yìn刷图案一样好的球，才能被xuǎn中进入为期3个月的抛投测试。
随后zài实验室中进行的视觉检测显示，紫外印刷的质量满足了规定的附着力要求。
等离子也适用于大物体Omnifire 250机型能够做的是小型产品，Heidelberg公司于2016年秋季推出的Omnifire 1000能够shì应大型产品的印刷需求。
利用一台六轴机器人，它能gòu印刷由不同材料制成的长达4m的rèn意形状的自由物体，比如，tā同样适用于个性huà的摩托车头盔、复合材料的冰球棒和聚碳酸酯的行李箱，huò者适用于诸如汽车内饰件或飞机上方的储物柜等行业生产制程。
总之，无lùn是大批量生产的部件还是售后pèi件，都可以利用个性化的彩色图案而得到提升。
同样的，在紫外印刷qián，这些bù件的表面也都要采用Openair-Plasma技术进行qīng洁和活化，等离子旋转喷枪可yǐ实现智能跟踪操作来对大范围的biǎo面进行预处理。
作者：Inès A. Melamies
* PT现代塑料原创文章，转载请注明出处。
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