模内装饰技术应用进展

56 文章编号：10014934(2010)060056-05 模内装饰技术应用进展 马 红，王雷刚，黄 瑶 (江苏大学 材料科学与工程学院，江苏 镇江 212013) 摘 要：简要介绍了模内装饰技术的特点及发展过程，重点论述了装饰膜的结构特 点、性能要求、制作方法，以及在模具内的几种常用安装定位方法。比较了2种模内装 饰工艺流程特点，展望了模内装饰技术的应用前景，并提出了一些发展建议。 关键词：模内装饰；装饰膜；定位安装 中图分类号：TQ32066 文献标识码：B Abstract：Characteristics and development of inmold decoration technology are briefly introducedIn this article，structure features，performance requirements，producing meth- ods and common inmold installation and positioning methods of the decorative film are mainly discussedTwo kinds of inmold decoration process are comparedThe application prospect of inmold decoration technology is discussed and a number of development propos- als are put forward Keywords：inmold decoration；decorative film；installation and positioning 0 引言 所谓模内装饰(IMD：In Molding Decora tion)，就是将已印刷成型好的装饰膜放入注塑 模内，然后将树脂注射在装饰膜的背面，使树脂 与薄膜同时固化成型的技术，从而使产品达到 装饰性与功能性于一身的效果1-21。 IMD技术使注塑成型与装饰一体化，不仅 减少了注塑后的后续加工工序，也给产品外观 设计带来了重大的革新。 模内装饰技术的发展 IMD为Nissha(日本写真印刷株式会社)于 1970年开发的印刷技术，于1983年开始将IMD 收稿日期：2010 05 25 作者简介：马红(1986一)，女硕士研究生。 技术投入生产。Nissha采用独有的IMD塑料 成型与转印多任务合一的技术，成功打进手机、 汽车内装饰面板与外饰、便携式计算机和化妆 品包装印刷市场。HP、Nokia、Dell和Nintendo 等知名厂商均为其顾客，目前Nissha是全球手 机与NB IMR Foil的最大供应商。当今欧洲在 这一技术领域已积累了近2O年宝贵专业经验， 欧洲市场至少有85 95 的食品包装物是采 用IMD技术加工而成。德国Spies塑料公司采 用IMD技术加工生产的食品包装制品，从普通 的瓶盖到具有8个面的容器，以及新型的“波浪 式”容器。但IMD在我国还是一个比较新的概 念和技术，其发展尚处于起步阶段，还未投人大 规模生产应用 。 模内装饰工艺的出现给产品外观设计带来 了重大的革新，与传统工艺相比，其优越性主要 模具技术20lONo6 57 表现在以下几个方面4： (1)模内装饰产品具有更高的生产效益。 经一次注塑成型工艺，将成型与装饰同时完成， 整个流程全部采用自动化作业，可有效降低成 本与工时，提供稳定生产。 (2)模内装饰产品更具有美观性。模内装 饰兼有丝网印刷和不干胶印刷的优点，能达到 色彩艳丽，图文精致的效果。装饰膜甚至可以 是皮革、尘绒麂皮等，提高了产品的档次和质 量。 (3)模内装饰产品更具稳定性和耐久性。 经过特殊处理的装饰膜使产品表面不受温度、 湿度、灰尘等环境因素的影响，表面质量更持 久，能更长时间保持产品外观的完好和美观。 模内装饰技术凭借其生产塑件经济、耐用 及环保的优势，正在逐步取代传统的模后涂漆、 印刷、热冲压和镀铬等工艺。该工艺首先在汽 车内外饰及手提电话的中等尺寸及相对扁平的 塑件中获得了成功。今天，IMD技术已经能够 应用到很多尺寸较大的三维塑件中，如汽车的 整体仪表板、保险杠、顶棚乃至引擎盖。 2装饰膜的制作与安装 21装饰膜的构造 装饰膜主要由承载区、保护区、功能区以及 粘着区构成，又根据最终的产品表面是否有一 层透明的保护薄膜而又有所区分，如图1所示。 其中，图1(a)中的承载体PET膜在塑料件射出 成型后即被剥离，仅留下墨水转印在塑料件表 面5-6。离型膜的作用在于射出成型时使油墨 顺利脱离PET膜而不损坏，而硬化涂层担负成 品表面的防刮保护任务。图2(b)中的载体 PET或PC膜在塑料件射出成型后仍保留在塑 料件外层，担任保护角色 。在设计装饰膜时 将保护区与功能区分开在PET膜上下两侧，如 此一来，既可避免硬化涂层及墨水配方两者在 接触接口处的相互干扰，又可防止表面被刮花， 并可长期保持颜色的鲜明不易褪色。但有时为 了特殊需要，也会将硬化涂层和墨水层均同时 位于PET膜上方。 承载区 保护区 功能区 黏着区j 一 ， 一 ， jPET 矗i i ，一离型膜 乙l一一一童一一一l 一l卜一硬酞 一! 粘结剂 注塑件 (a)最终产品表面没有保护薄膜 保护区f 蕊露翟譬蕊露瑟露蚕蕊蕊鬣鏊哆硬化涂层 保护层 承载区I PETPC膜 功能区一竺 至 黏着区 粘结剂 f ； 注塑件 l (b)最终产品表面有保护薄膜 图1装饰膜结构 22装饰膜的特性要求 IMD工艺特殊，要求质量稳定的装饰膜材 料。一般而言，用于IMD的薄膜必须具备以下 几点条件 ，2， 。 (1)薄膜片材要求清晰度高，低雾度和低黄 色系数，光雾面效果一致连贯，显示效果清晰。 (2)较好的耐热性。由于注塑液的温度高 达300左右，因此必须选择能够耐高温的薄 膜材料，防止注塑阶段装饰膜的变形收缩。在 高温时薄膜收缩率低，可以适应多层印刷。 (3)薄膜材料对油墨有良好的附着力，防止 在高温注塑过程中薄膜与油墨产生脱离现象。 (4)能满足成型要求。具有强韧的机械性 能和弯曲性能，在冲凸面板时，它也能提供高耐 弯性能，在高拉伸时不会出现硬化层拉裂的状 况。这就要求基材在一定温度下具有良好的延 伸性。 (5)卓越的耐摩擦、耐划伤、耐化学试剂性 能。 23装饰膜的印刷及压制 空白薄膜的印刷方法一般包括网印、丝印 或凹版印刷等，而印刷层数、色彩、样式及区块 配置，则视客户需求而定。其中凹版印刷工艺 58 Die and Mould Technology No6 2010 如图2所示。 形 图2 凹版印刷装饰膜 将印刷好的薄膜与塑料基材压制在一起， 便得到了集装饰性及功能性于一身的装饰膜， 装饰膜的压制工艺如图3所示。 印 图3装饰膜的压制工艺 24装饰膜的成型 的装饰膜 当装饰表面为曲面造型时装饰膜必须进行 预压成型处理，将二维薄膜压制成与模具型腔 形状一致的三维形状，否则印刷好的薄膜无法 准确放入注塑模内，同时注塑成型时薄膜也易 产生错位。 装饰膜的成型方法主要有机械成型、液压 成型、热压成型和高压成型。机械成型是凸模 与凹模通过机械力量成型，该方法设备投资小， 但成型时模具的边缘容易划伤墨层，目前国内 大多使用机械成型。高压成型是凸模采用高压 气体成型，这种成型方法解决了锐利的模具边 缘划伤墨层的现象，成型效果好，但设备价格 高，日本、韩国、中国台湾地区大多使用该方法， 其他方法目前还较少使用 。 25装饰膜的定位安装 预处理完的装饰膜经手动或机械手自动送 人模内，要想得到表面图形清晰、装饰效果精致 的产品，装饰膜的精确定位安装显得尤为重要。 装饰膜在模内的定位安装通常采用如下几种 方法。 251 几何形状定位栓 这种定位方法适用于深拉，如图4所示。 模f 栓需放置在装饰膜置入的同侧，此栓可以 在型芯和型腔之间打开，其厚度最少为15或 2t， 为薄膜厚度。 252 分模线外的定位针 在分模线外设置定位针，薄膜在放人模具 前需要先打好定位孔，然后将定位孔置于相应 的定位针上。在注塑成型之后需采用热切的方 法来密封塑料与薄膜的接口间隙达到美观的效 果，如图5所示10J。 薄膜厚 ，一 F 图4几何形状定位栓 分模线外的定位针 定位孔(冲切后) 图5分模线外的定位针 253 弹簧销和滑块定位法 (1)弹簧销法。在模具中采用弹簧销对薄 膜进行定位，如图6(a)所示，膜片在置入模具前 位于型腔的上方；由定位器和机械手将膜片准 确置入型腔中，对膜片进行加热使其弯曲卡在 型腔中，如图6(b)所示；合模后弹簧针伸出使膜 片贴紧在型腔模壁上从而完成定位，如图6(c) 所示；弹簧针退出开始进行注胶，如图6(d)所 刁 。 (2)滑块定位法。用滑块对薄膜进行定位， 在型腔的两侧各设有一个滑块，由弹簧控制其 进退。在开模状态下，弹簧处于自然伸张状态， 推动滑块压住型腔的边缘处。当膜片被置入 时，滑块既对薄膜起到固定作用，又可避免薄膜 边缘翘曲，如图7(a)所示；合模过程中，由于滑 模具技术2010No6 59 块内侧设置有斜面，型芯可推动滑块向外滑动， 弹簧处于压缩状态，此时薄膜的边缘脱离滑块 (a)膜片位于型腔上方 的固定，可用抽真空吸附的方法使膜片贴紧型 腔内壁，然后开始注胶，如图7(b)所示1 。 (b)膜片卡在型腔中 (c)弹簧针使膜片紧贴模壁完成定位 (d)弹簧针退出开始注胶 图6弹簧销定位法 (a)滑块固定膜片 (b)合模后注胶 1型芯2装饰膜3型腔4挡板5弹簧6滑块 7注胶 图7滑块定位法 (3)卡勾组装机构。卡勾组装机构定位法 需同时使用弹簧销及滑块来定位薄膜。 254静电吸附法 采用静电吸附的定位方法有很多优势，如不 需改变现有的模具结构，也不会在塑件的表面留 下任何痕迹，不会产生副作用亦不需清洁。其中 又分直接加电和间接加电2种方式，如图8所示。 (1)直接加电式。把静电产生器直接安装 在机械手上，当机械手放置标签于模具上时，通 过PLC系统控制静电产生器对标签加电，标签 便吸附于模具上，如图8(a)所示。 标签 一 机械手 真空吸嘴 (a)直接加电式 机 一 且 模具 标鸯 l 1静电产生器 l 图8静电吸附定位法 (2)间接加电方式。在机械手上装有黏附 着防静电材料的金属板，机械手吸附标签，静电 产生器使其带电，最后将其放置于模具内，如图 8(b)所示。 3 IMD工艺流程 IMD注塑工艺流程由于产品外形设计需 要，对装饰膜的成型变形量及拉伸深度等要求 有所不同，这就必须针对注塑过程设计不同的 工艺流程。下面举出其中几种主要的工艺流 程。 31模压型模内装饰工艺流程 带有外观效果的IMD薄膜(卷材)被安装 在输膜机上，而输膜机则固定在注塑机上，在注 塑开模时薄膜被送进模具中间，合模后注射胶 料，使贴覆在模具内壁上的薄膜与胶料成型。 采用这种工艺成型的产品图案丰富，表面耐磨， 可成型非光滑面，并且装饰膜图案成型变形量 小，拉伸深度深。注射过程中直接吸入装饰膜， 一次成型，可实现自动化生产。具体工艺如图9 所示12 l 。 32预压成型模内装饰工艺流程 这种工艺需将装饰膜先进行预压成型，即 将薄膜先压制成与型腔形状一致的三维造型， 这样方法成型的产品表面薄膜图案成型变形量 很小，可实现最大拉伸深度。具体工艺流程如 图1O所示12 1 。 一 一具 一 60 Die and Mould Technology No6 2010 区 爵 厂 匕 i苎 竺里塞： i 区 图9模压型模内装饰工艺流程 区 区 匝 固 区 巫 四 匝 图10预压成型模内装饰工艺流程 4 模内装饰的应用及发展前景 作用的功能模块。 IMD技术被广泛用于通讯、汽车、家电、电 子、化妆品包装等领域，是一种新兴的塑料装饰 工艺技术，可三维变化，从而能设计出各种造型 丰富的产品，适应了时代发展的需要。IMD技 术使注塑成型与装饰一体化，不仅减少了注塑 后的后续加工工序，又能实现多种特殊效果，如 拉丝纹、背透光性、凹凸点纹等，极具装饰性和 功能性Il。 随着IMD技术的逐步成熟，将继续占领更大 的应用空间。与传统装饰方法相比，IMD所实现 的成本节省和增强的外观处理技术已经大大提 高了IMD在经济上的吸引力，其应用范围也将越 来越广，相应对所需要的耗材、设备、技术等要求 也将提出新的要求，主要在以下几个方面。 (1)在耗材方面，由于薄膜材料、注塑树脂 材料以及图案效果的多样化，这些对IMD所使 用的油墨提出了更新的要求，让产品视觉效果 更美观，产品表面质量更持久。 (2)在设备方面，进一步开发的新型薄膜材 料、油墨系统和自动化模具，是该技术的关键所在。 (3)在技术方面，可采用多面装饰，如在一 个部件上同时运用一面或多面IMD工艺，可降 低部件的复杂性和成本，提升零部件的装配质 量；可增加多种纹理触感，如生产时加入有纹理 的油墨，一个部件上可以既有光滑触感又有纹 理触感，这样可以在一个部件上开发具有不同 参考文献： 1智JIi，兀旦晖IMD产品质量的工艺控制J丝 网印刷，2005(6)：4346 E23卢军IMD产品原料及设备的选择J网印工 业，2008(6)：21 25 3熊戈模内贴标加工技术J国外塑料，2005，23 (9)：7883 E4许书扬，许俊浩模内贴标的特点与应用J塑 料包装，2005，l5(3)：2844 5汤俊松模内装饰技术J印刷杂志，2007(6)： 141 5 6杨剑萍，华丽霞模内贴标成型工艺及其产品设 计J塑料工业，2007，35(10)：2931 E7朱海霞模内装饰技术