汽车模内镶件注塑成型(IMD)技术

1、汽车模内镶件注塑成型（IMD）技术塑料加工商们正在将可成型彩色薄膜视为一个经济、耐用、环境友好的装饰手段，它可使零件在脱模时即已完成装饰。模内镶件注塑成型（IMD）技术，利用的就是这种可成型薄膜，可替代传统的、在零件脱模后采用的涂漆、印刷、热模锻、镀铬工艺。该技术的首次成功应用是制成了一些小型的、相对较平的汽车内外饰零部件和手机零件。今天， IMD 技术有了更进一步的发展，可以制成更大的三维零件，例如整个仪表板、汽车保险杠、托板、汽车顶盖，甚至汽车、卡车的发动机罩。据说，第一个实现商业化的、无需涂漆的水平车身板已经应用在Smart 双座敞篷轿车上了。IMD 技术可节省再加工的费用，这对汽车工业

2、极具诱惑力。GE Plastics 的 Lexan SLX（ 一种聚碳酸酯共聚物）车身零件生产经理Venkata-krishnan Umamaheswaran 说： “汽车上最贵的就是油漆了， 涂漆生产线是汽车装配车间最大的投资，会占据车间一半的地面空间，而且一年内会产生1500 多吨 VOCs（ 挥发性有机物）。 ”IMD 技术的优势还包括：边角料产率低；可在同一地点完成零件的成型和装饰；回收性更好。 IMD 技术可获得A 级表面，且无流痕，更不会像流痕那样造成“模内驻色 ”。但是如果零件本身就有很多孔，必须在脱模后进行装饰，那么 IMD 技术的经济效益则会大打折扣。IMD 技术的倡导者们宣

3、称：利用最新一代的可成型薄膜制成的车身板，具有与涂漆金属板相媲美的甚至更高的抗划伤性和抗冲击性。但是，假设汽车制造商们对涂漆生产线仍然施以巨额投资，则IMD 在近期内还是无望完全取代涂漆工艺。不过，工业观察家们相信：在美国，今后即使有投资，也很少会出现建造大型涂漆生产线的情况。IMD 技术首先将一块已经被印刷、涂覆或染色过的塑料薄板经冲切成坯料后，热成型成最终产品的形状。修正后，把它放入注射腔内，从型腔后面注入一种与其相容的基体材料，最后得到成品。 成品的表面可以是纯色的，也可具有金属外观或木纹效果，还可印有图形符号。最近， IMD 技术的发展已经超越了注射成型。薄膜嵌入物正在被用在热塑性塑料

4、或聚氨酯复合物基体材料上面。此外， TSF 技术，即厚板成型技术（ 一种将薄膜装饰复合板直接热成型为成品零件的技术 ），作为另一种新兴技术，也在制造大型零件，例如卡车保险杠、摇板、座后置物板等。IMD 技术起源于在胶片印刷术和丝网印刷术中所使用的薄膜，可在仪表盘上标记刻度和图案。其中，印刷层可以作零件的基体材料），也可作 “第二面 ”（ 薄膜层油墨层基体材料这种薄膜可模拟木纹效果，“第一面 ”（ 油墨层薄膜层）。后者情况下，薄膜层必须透明， 否则会遮住印刷层。薄膜层的作用是将印刷层密封起来，使其更加耐久。为了避免后注射时热和剪切对印刷层的破坏，还可以在印刷层的另外一面加上一层薄膜（薄膜层油墨层

5、薄膜层基体材料 ）。另外一个保护印刷层的办法是：将薄膜放到模芯上，利用透明树脂对其重叠注塑。据说，这样可使成品的表面看起来非常光泽，还有一种润湿感。IMD 技术正在逐步应用于大型三维汽车内外饰零部件的制造，其中的一个方向是利用无漆薄膜来获得单纯色、金属抛光效果、亮镀铬效果。薄膜上涂覆了类油漆层，使其具有了热成型时所需的可拉伸性。还有一类更新颖的应用于汽车三维零件的薄膜结构，这种结构是通过共挤出得到的，外面是透明层， 里面是受保护的有色层。 这种结构的支持者们说： 有色层与那些无漆薄膜上的类油漆层比较，可能更适合于热成型复杂的深冲压零件。IMD产品的耐候性IMD 技术发展的前沿领域是制造A 级抗

6、寒耐热汽车外饰面，用在汽车、重型卡车上。目前有 6 家厂商提供IMD 可成型薄膜，其中5 家已可提供抗寒耐热的产品，剩下的1 家尚在研究之中。1 ） Avery Dennison 公司提供 “Avloy Dry Paint 型”可成型薄膜， 材料为丙烯酸 /PVDF（ 聚偏氟乙烯 ），是一种有色层 /透明层式结构。薄膜2030 mils （ 1mils= 千分之一寸 ）复合在厚一点的 ABS 或 TPO（ 热塑性聚烯烃弹性体）底板上。厚底板的选择依需热成型的成品零件而定。 Avloy 薄膜制成的终饰材，可在高光泽度单纯色和低光泽度单纯色之间任意选择，还可获得金属效果、珍珠效果、金属抛光效果和打

7、印图案。（ 2 ）Soliant LLC 公司提供 “Fluorex无”漆膜， 也是一种透明层 /有色层式结构， 这种无漆膜已应用在几款汽车上。 材料结构共包括四层： 顶部的透明层 （ 聚丙烯 /含氟聚合物的混合物）、有色涂层 （ 材料同透明层 ）、紧贴层（ 或粘结层）、底板层（ ABS 、TPO、PVC 或 PC ）。底板层的厚度可从 0.3 到 300 mils 。Soliant 公司制造的 Fluorex T/HR 应用于挤出复合技术， Fluorex 2000 应用于模内镶件注塑成型技术。这些薄膜可提供多种印刷样式（包括抛光金属外观），应用于汽车内外装饰。最新的薄膜是 Fluorex

8、Bright ，可提供一系列的亮镀铬效果，包括有色铬和黑色铬。在佛罗里达州和亚利桑那州， Fluorex Bright 已完成了一年的户外测试。3 ） Mayco Plastic 公司制造四层 “模内着色 ”（ MIC ） IMD 可成型薄膜。公司将这种薄膜应用于它自己的 IMD 项目中，还计划以卷膜、规格板材、预成型外壳等形式对外出售。此外， Mayco 还在研发厚板成型（ TSF）薄膜。该公司的 A 级亮膜是离聚物和聚丙烯的共挤出薄膜。该薄膜的上透明涂层和下有色涂层，都基于 A. Schulman 公司的新型紫外稳定离聚物。薄膜第三层是粘结层，第四层是底板层。底板层材料可以选择聚丙烯的均聚

9、物或共聚物、茂金属聚丙烯或TPO。以前，MIC 薄膜曾被用在数量有限的戴姆勒-克莱斯勒2002 Dodge Neon 的前托板上。 现在，戴姆勒 -克莱斯勒正在安装两台3000 吨注射机，准备利用 IMD薄膜注射成型Neon 2004 和2005 车型的前托板和尾托板。（ 4 ） Senoplast USA 制造的共挤出三层薄膜Senotop，厚度为1 2 毫米，可应用于 IMD或直接热成型。顶层是PMMA透明层，紧跟着的是PMMA 有色层，底层是ASA/PC 共混物。据报道， 底层还可以是ABS 、ABS/PC 、ASA （ 丙烯腈 -丙烯酸酯 -苯乙烯 ）、ASA/PC ，PC 和 PBT

10、/PC 等。（ 5 ） GE Plastics 提供的也是共挤出薄膜。薄膜上的覆盖层透明光亮，由新型Lexan SLX聚碳酸酯共聚物制成，这种共聚物的主链上有阻挡紫外线的基团。覆盖层保护了Lexan PC制成的有色层。薄膜可以“后浇铸 ”PC、 PC 合金或者大多数聚酯。GE 还为薄膜研发了联结层，可使其他基体材料也能“后浇铸 ”Lexan SLX薄膜。例如：带有PC/ASA 联结层的薄膜，可以粘结到玻璃纤维增强的聚氨酯基体材料上，制成Smart 跑车的车顶组件。此外，该公司正在研发具有镀铬感的IMD薄膜和耐高温的、基于Ultem PEI材料的 UL94-0薄膜。（ 6 ）拜耳聚合物最近将母公

11、司和子公司（ Sheffield Plastics）进行薄膜市场销售的合并，期望将它的 IMD 技术扩展到汽车外装饰领域。高级 IMD 市场拓展专家帕特里克格里芬说：“ IMD技术在汽车外装饰领域的应用将远远大于其在汽车内装饰领域的应用。”现在，拜耳正在研发一种可成型的涂层体系，其效果将等同于汽车涂漆。格里芬说他们目前的进度大约达到了 60。这种涂层体系将被用在拜耳的Makrofol PC 、 BayfolPC/PBT 薄膜上，而这些薄膜与 ABS 、 PC 和 PC/ABS 基体材料是相容的。不含油漆的A 级表面几个可获得 A 级表面的汽车外饰IMD应用正在开展之中。Soliant，当前 I

12、MD 应用最多的公司，正在集中研发整个部件（例如摇板 ）的装饰，不再强调修整。在Soliant 公司，TPO 的 IMD 应用项目最多。 Fluorex IMD薄膜的应用项目包括Acura 3.2 TL 摇板和车身侧模塑件、 丰田 Avalon 摇板、 Cadillac Seville和 Deville A 和 B 立柱、本田 Odyssey 车身侧模塑件、 Renault Laguna 上下装饰网格，还有奥迪、大众、尼桑、Maxima 、沃尔沃 S80 和 S60的车顶带。目前，公司正致力于车顶组件的开发。此外，市场部主管John Cupstid 还看到了薄膜在保险杠托板上的潜在应用。对于

13、Soliant 公司，将厚板直接热成型为零件占公司生意的近50。这些零件多数较简单且平展， 但也有一些超大型零件，例如用在 Hendrickson International 制造的 Class 58 型卡车上的新型汽配保险杠。此外，正在进行生产的零件还有Chevrolet Trailblazer 摇板和Chevrolet Impala 尾灯。Mayco Plastics 也在集中研发大型汽车零件，如前后托板和车身板。该公司总裁廷赫费尔说：“共挤出的MIC 薄膜也可应用于卡车、越野车设备、 器具、家具等。共挤出的无漆薄膜，如 Soliant 的 Fluorex 和 Avery Dennison

14、 的 Avloy ，已在获得轻金属光泽方面取得进展。但必须承认，共挤出薄膜仍然很难获得金属光泽。GE 的 Lexan SLX 全球市场经理托德史威尼说： “我们已获得了一系列具有金属光泽的薄膜，我们正在继续丰富我们的光色板，包括轻金属色和银色”。GE 的 Lexan SLX 薄膜的 IMD应用包括轮胎罩、重点零部件、 车顶板等。 公司现有四个新的机密项目用于制造立式和卧式车身板。正在应用的零件有：前托板、挡板、门板、反射镜外罩和总导管。此外，GE 正在研发车篷。Avery Dennison总是更多的专注于一些更小的零件（ 主要是一些装饰用附饰品）。例如：2000 2004 本田 Civics

15、上的车身侧塑件、 2001 2004 福特 Mercury Grand Marquis 车模上的后门装饰物、 GM SSR 概念越野车上的轮子装饰物。 公司高级市场经理迈克 科茨比尔说：“我们觉得至少在目前，还无法制造像保险杠和车篷那样的大型零件。虽然每个人都想做保险杠，但是难题太多，如：如何获得金属光泽，如何伸展薄膜使其边缘恰当地卷曲等。大零件的边缘装饰很贵， 例如 1 平方英尺的零件可能需要一整块2 平方英尺的无漆薄膜， 包括修整飞边毛刺。 ”Senoplast 现有三个项目研发车顶组件，他们使用的是可热成型的、以聚芳酯长纤维为底板的 Senotop 薄膜。该公司第一系列的产品是前阻流板和

16、尾板，用在 2003 Smart 的月形车顶上。第三个 IMD 项目是注射成型 ABS/PC 挡板和保险杠，用在 Smart 车上。该公司市场部经理 Andreas Hoellebauer 说：除此之外，还有一个美国的汽车制造商正在利用我们的SenotopIMD薄膜研发A B立柱盖。替代镀铬工艺Soliant 的新型 Fluorex 亮膜初次登台即制成了一个热成型的A 级保险杠托板，用做Class58 卡车的汽配件。而保险杠则由Hendrickson Internatiional利用 ABS 材料和具有铬光泽的薄膜制成。保险杠使用了20 多平方英尺的薄膜，保险杠上有材料牵伸比达到50时方可实现

17、的深凹陷。据 Hendrickson 市场和设计技术部主管杰夫扎瓦奇介绍： 这是第一个具有如此大尺寸的非金属亮保险杠。在成本方面， 使用薄膜与镀铬差不多，但采用镀铬工艺无法制得如此大尺寸的保险杠，镀铬板只能制尺寸小得多的ABS 保险杠。上个月，HendricksonAero 亮保险杠达到了OEM 要求的技术条件，通过了 500 小时的盐水喷雾、耐擦伤、 耐候试验。他还说：用IMD 薄膜制造保险杠是为了替代镀铬工艺，并且IMD 薄膜是环境友好的，还可提供既不会破裂也不会脱落的镜面装饰层，亮膜热成型还可用于制造其他的一些部件，包括装饰网格、防太阳玻璃、镜面外壳、头灯框等。实际上，今年我们已看到IM

18、D 薄膜的首次登场，制成的设备也已用在Mack Truck 的 Granite vocational Class 8 上。IMD 在汽车内饰上的应用几年来， 可成型的装饰薄膜已经被用来制造汽车和卡车的仪表板、门板、开关、遮光板、仪表前盖、中心控制板。在该领域内应用历史最长的Avery Dennison 公司，希望 IMD 的应用能不断增长，因为OEMs（ 原始设备制造商）也希望自己的产品多元化，并且具有多种外观和装饰方式。科茨比尔认为：与20 世纪 70 和 80 年代比较， IMD 越来越多的应用于汽车内饰领域， 越来越强调小区域内的视觉效果。目前 “将本体颜色带入到汽车内部”具有增长趋势，

19、而他们公司的Avoloy Dry无漆薄膜正可以满足这种趋势的需求。Avery Dennison公司还提供可成型的丙烯酸或PVC 复合薄膜。这些薄膜可获得高亮度和低亮度的木纹和木疤、几何形状和有机图案、珍珠光泽、单纯色。底板层可以是ABS 、TPO和 PC 等树脂。有一些正在生产中的车辆利用了Avery Dennison 的薄膜：丰田 Solara 2004 的中心控制板上有木纹、几何图案、金属光泽；2004 福特 250 挖土机的中心控制板上也有木纹、几何图案和金属光泽； 2004 福特 Freestar 小型火车上使用了一根一英寸宽的装饰带，跨越了整个仪表板。对拜耳聚合物公司的有色Makro

20、fol PC 和 Bayfol PC /PBT 薄膜而言， 汽车内饰件是其最大的应用。该公司的 IMD 薄膜主要应用在热控制器（ HV AC ）和变速器档位 （ PRNDL ）上。其他应用包括按钮、开关键帽和照明控制器等。一些最近的商用车项目，包括2002 2004戴姆勒克莱斯勒吉普车上的HV AC 控制面板，使用的是 Makrofol D72 PC 薄膜和高流动PC 树脂。在 2003 2004 Dodge Dakota 挖土机和 Durango SUVs 上的 HVAC 和灯开关外壳使用的是低光亮的第二层上印有图案的Makrofol VLG 薄膜。一年前，拜耳推出新型Fantasia Fa

21、ria 特种薄膜。其中包括 Makrofol PC DPF5069 亮金属光色薄膜， 有类似镀铬的效果。由于它是透明的，所以采用了 “第二面 ”印刷的结构。 DureflexTPU 是一种软质薄膜或纤维状薄膜，其手感像是抚摸衣服，纤维被包在粘结层和底板中间。GE Plastics Strictired Products 的 Legacy 薄膜生产线制得的薄膜也有衣服手感。这些薄膜基于Lexan PC 和 Ultem PEI ，在几年前就被应用于汽车内饰和其他非汽车领域。这些薄膜的质地有的光滑，有的粗糙，还有的外观是高光泽度，有的是低光泽度的， 具体的应用包括： PRNDL 、HVAC 底框、仪

22、表板上的其他部分。该公司生产经理迈克劳林介绍： GE 公司将与Fiberloc公司合作， 研发 Lextra II聚碳酸酯薄膜， 薄膜内会插入尼龙纤维，用以提供柔软的纹理感。现在， Lextra II 已应用于手机中。将来，有望替代汽车内织物，用在门、臂靠、方向盘、手排档上。GE 公司已注意到具有类似镀铬效果的、且具有其他金属光色的复合薄膜在汽车内饰零件（ 例如半球形照明灯、按钮、开关 ）上的潜在应用。这种薄膜已被用于汽车外饰。这种薄膜具有三层结构，它以 PVDF 或 PVF 作顶层，硬质 PBT 作中间层， Lexan PC 作底板层。IMD 还可应用于非汽车内装饰领域。 GE 的高耐热 U

23、ltem PEI 薄膜， 可以携带气袋上的印刷电路，或者仪表板下的电子仪器。在过去的五年内，Serigraph 公司通过在PC 和丙烯酸薄膜上丝网印刷图案，为各种各样的 OEMs 制成了车内零件，例如头灯开关和HV AC 控制器。最近的应用包括2003 和汽车上的一个组合仪表板和一个三维换档零件的图案装饰。2004Soliant 和 Mayco Plastics 都将它们的薄膜应用定位在车内。Soliant 正在开展的项目包括车内仪表前盖和仪表板装饰环，产品具有金属光色，可遮住内部颜色。Senoplast 公司的 Hoellebauer 说：Senotop 薄膜将在利用ABS 后注射制成的挡泥

24、板和内门装饰壳上占据重要地位，制品将用在2004“趣味车 ”上。IMD在非汽车领域的应用手提电子设备和仪表是最重要的IMD 在非汽车领域的应用。手机制造商利用IMD 来印刷键盘。现在GE Plastics 公司的 Legacy 高光泽度或纹理薄膜已替代了诺基亚手机的面板。摩托罗拉也利用这些薄膜制成了A 外壳、镜头（ 使用的是一种具有硬质涂层的IMD 薄膜）和折合式手机的键盘。尽管如此， IMD 在该领域内除了那些特殊应用之外，其应用正在萎缩。拜耳公司的格里芬说： “从概念产生到产品制成的周期一般为两到三个月，一个产品的生命周期也不会超过六个月，因此，在如此短的周期内，手机制造商们不可能让供应商

25、们大批量地印刷、成型、注射模塑。而且，他们现在还正在寻找超低成本的装饰办法。在通常情况下，IMD 还是最适合那些价格高于200 美元的设备。”薄膜供应商们看到了薄膜在其他电子领域内的应用。例如：膝上型电脑、游戏机设备、电视显示器等。GE 公司的劳林介绍：Palm Pilot 型掌上电脑和GPS 全球定位设备的前盖和镜头都是用一种抛光或纹理的Legacy PC 薄膜制成的。拜耳公司的格里芬说：“ IMD应用于 “ white goods（ ”即表面为白色的冰箱、洗衣机等家用电器）市场会大有前途，主要包括洗衣机、干燥机、洗碗机、微波炉，甚至包括制冰机的外部控制面板。IMD 在医疗和电子工业领域也存

26、在类似的潜在应用，例如：可以用IMD附饰品替代控制面板上的那种需要单独成型的、需粘贴的附饰品。”GE公司的劳林说：“过去，对大多数机器上（例如洗衣机）的面板，人们总是期望作成平的，且一直在采用涂层技术。 现在，有一种趋势就是设计出具有更多几何形状的面板，当这些面板变得越来越三维的时候，你会看到IMD 技术将替代涂层技术。”Serigraph 的设计工程师Mike Ruminski提到 IMD 在器具市场上的增长。据介绍，在他们公司最近的生产项目中，有一些是为两个主要冰箱生产商制作的内部组件，用的是丙烯酸和PC 膜（第二面是印刷面）。其他项目是洗衣机和干燥机的组件，用的是印刷过的PVC 和膜。GE Plastic 的约翰逊说：“ Lexan SLX薄膜在非汽车应用领域内已找到了一个合适的应用方向。如用于制作Segway 运输机的挡板，IMD 后浇铸的基体材料是Xenoy PC/PBT 。LexanSLX 薄膜新的应用将包括 Segwa