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模内装饰技术(IMD)工艺、材料大解析

责任编辑:北京赛车官网投注APP  发布时间:2018-11-03
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模内装饰技术(In-Mold Decoration-IMD)是将已印刷好图案的膜片放入金属模具内,将成形用的树脂注入金属模内与膜片接合,使印刷有图案的膜片与树脂形成一体而固化成成品的一种成形方法。
 
IMD工艺主要应用材料包含片材、树脂、油墨三部分。IMD工艺按照成型后的不同产品结构和形状分为IML(无拉伸、曲面小)、IMF(高拉伸产品、3D)、IMR(表面薄膜去掉,只留下油墨在表面)。下面为三种工艺的区别。
IML工艺

目前业内把IML和IMF统称IML。

 IML工艺流程

IML工艺 IMD工艺


 IMR工艺流程

IML工艺


IMD技术特点


1、精美的装饰图文、标识内藏,不受摩擦或化学腐蚀而消失;

2、图文、标识及颜色设计可随时改变,而无需更换模具;
3、三维立体形状产品的,印刷精度准确,误差±0.05mm;
4、能提供图文、标识背透光性及高透光性的视窗效果;
5、功能按键凸泡均匀、手感好,寿命可达100万次以上;
6、三维变化,可增加设计者对产品设计的自由度;
7、复合成型加工达到无缝效果。

主要应用


>> 通讯业: 手机按键、镜片、外壳、其他通讯设施的机壳等;

>> 家电业: 洗衣机、微波炉、电饭堡、空调、电冰箱等家电产品的控制装饰面板等;
>> 电子业: MP3 、MP4 、电脑、VCD 、DVD 、电子记事本等电子产品装饰面壳和标牌等;

>> 汽车业: 仪表盘、空调面板、标志、尾灯等装饰零件。


IMD工艺材料分析


[片材]


IMD 工艺的薄膜层材料要有优异的综合性能,如抗冲性能、耐化学腐蚀性能、耐磨损性、易成型性和高透明性。


通常IMD 工艺所用到的薄膜层材料一般为PET,但是PET 的成型性差,延展率低,其薄膜没有办法做成大拉伸的制件。同时,由于PET 为冷结晶性材料,在成型过程中,其物料状态要么是固态,要么是像流水一样,其热成型属于强迫成型,并且PET 薄膜在成型之后变形非常严重,因此PET薄膜只能做IMD 的浅成型制品,这些问题从材料的本身讲是不可克服的。


PMMA作为薄膜层材料则因脆性大而难以成型大曲率半径和复杂结构特征的薄膜。


具有优异综合性能的PC(均衡的刚性和韧性、吸水率低、尺寸稳定性好、耐热性、耐低温性)而成为这一领域很有应用潜力的材料。但PC 存在着易应力开裂、不耐磨损、阻燃性差等缺点,现有的聚碳酸酯共混合金改性虽能使力学性能得到了提升,但是却不透明。满足上述目的透明度高、耐热性高、拉伸性能好、延展率高、阻燃性好的改性PC 合金已成为片层的研究热点。


[油墨]


为印刷的原料,要求耐磨、耐高温、调配、丝印作业方便。分为溶剂型油墨和光固化油墨两种。


溶剂型油墨:采用溶剂型油墨网印IMD的PC片后,需在遂道式且具有良好通风的三级干燥机中烘干。三级的最后一级干燥,建议在90℃恒温下烘干3-5h。因此,溶剂型油墨的生产周期长,且一旦油墨的干燥程度掌握不好或不佳,就会给最后的注塑成品率带来非常大的影响。因为溶剂型油墨印后干燥不完全、不彻底,在油墨中残留溶剂,此溶剂在注塑模内受热的条件下,溶剂无法跑掉,就会向油墨内外散发,在溶剂蒸气压力大的情况下,油墨就会向四周扩散而造成“飞油”现象,使图文周边模糊,严重者印刷的图文全部扩散、飞溅形成向四周散射性的“花纹”。


光固化油墨在IMD技术上的应用特点:


1)可实行自动化印刷,生产效率高;

2)UV油墨光固化只需几秒或十几秒,固化速度非常快;

3)可网印更精细的线条,分辨率高,且墨层较薄,印刷面积大;

4)注塑前,UV墨印迹上若不覆膜,也不会产生印迹油墨“飞油”现象;

5)整个操作系统容易控制,UV油墨因溶剂量较少,故不需长时间蒸发或烘干溶剂过程,因而,注塑时,油墨受热就不会产生“飞油”现象。


[注塑材料]


IMD 工艺中由于用于图案的载体(薄膜层材料)和油墨图案本身不能经受高温,所以一般选择较低注塑温度的热塑性塑料作为其基材层。


目前,通常使用PC 树脂、PC 合金、透明ABS、PMMA 作为基材层。聚碳酸酯由于其具有良好透明性、抗冲击性好、吸水率低、尺寸稳定性好、耐热性、耐低温性及电绝缘性能优异,而成为IMD 工艺基材层的首选材料,但聚碳酸酯存在着加工流动性差与成型温度高(290-310℃)的缺点,不易制备出薄壁制品,并且其成型温度过高,容易导致薄膜层由于注塑热熔体而发生油墨的冲蚀和薄膜的翘曲。新型的聚碳酸酯/共聚聚酯合金被认为是IMD 工艺的理想的注塑材料,其既保留了PC 的强度与透明性,又降低了注塑温度(240-260℃)和提高了流动性。


IMD工艺常见问题及处理方法

 1.   PC片在UV机内会受IR辐射变形

>> 其原因是


市售UV机的光照系统中,目前的中压汞灯与反射罩有聚焦型和非聚焦型两种,对于这两种结构的反射罩,在反射要求的紫外光波长的同时,也同样将IR热辐射线反射在PC片上,尤其是当过UV机速度慢的情况下和印白色(对光全反射)及黑色(对光全吸收)油墨时,PC片就更容易挠曲变形。这两种反射罩的结构特点是:聚焦型反射罩所反射的UV光线能量集中,光固化的效率高,有利于厚墨层的油墨固化,可使油墨的深层达到固化,这种聚焦反射罩,尤其是反光白色油墨和吸光黑色油墨适应性更好些,在同功率、同等条件下,聚焦型比非聚焦型的穿透性能更强些。但这两种结构的反射罩都会产生较高的热能,容易使PC片受热挠曲变形。
 

>> 如何避免?


第一种方法,在UV反射罩的表面涂一层涂料,该涂料层的功能是吸收IR热辐射波,PC片在UV固化的整个过程中,由于IR被吸收掉,PC片上只有UV光照射,所以PC片上不再受IR热辐射,故不会固受热而挠曲变形。这种结构的反射罩,不但适用于IMD(IMS)的PC片材,同时也适用于其他用UV油墨印刷的塑料片及标牌。

第二种方法,在UV机内,将两只灯稍微远离开,在两只灯当中设置一个能反转的装置,PC片印上油墨后,经过前一个UV灯后,工件走到中间时,PC片就反转180°后再过另一只UV灯,这样用两只低能量、同时也是低辐射能的UV灯,对透明PC片上印刷的油墨正反面两次固化,从而使PC薄片受热减少,温度降低,达到全固化,又不变形。

 2.  油墨印迹上出现水纹、流散、扩散、飞油等现象


设计注塑模浇注口的位置,应考虑在注塑时,使PC注塑料不能直接冲击到印刷油墨的印迹上,从而保证注塑后油墨印迹的完整清晰和挺括性能。如果在注塑后,油墨印迹上出现水纹、流散、扩散、飞油等现象,就应该考虑改进注塑口的位置和形状及注塑模的整体结构。此外,还需调整注塑料的温度,使其达到印刷油墨可以承受,同时又能保证PC料、PC片和印刷油墨具有良好附着力的最佳状态。这一点,不单是对UV油墨,对溶剂型油墨更应该考虑,才能达到最佳效果。


3.  注塑时候油墨被冲散


Ø  油墨选择不正确,应选择IMD专用油墨

Ø  印刷前黏度调整不合适,导致墨层出现针孔或流平性差等问题,应用专用稀释剂调整到合适黏度;
Ø  油墨助剂比例添加不当,应用专用助剂按规定比例添加;
Ø  油墨干燥不彻底,存在残存溶剂,应提高干燥温度或延长干燥时间,减少产品放置密度;
Ø  片材厚度的影响,油墨冲散面积随片材厚度的增加而加大,应适当降低印刷片材厚度
Ø  墨层印驅度太薄,可采用更细线径丝网制版,适当降低胶刮硬度,减小賴刮墨角速度, 以增加印刷下墨量,提升印刷墨层厚度;注塑口的设计、形状及分布不合理,须改良设计;
Ø  注塑料温度太低, 应增加注塑树脂温度,以减少油墨冲散面积, 温度设定与注塑料品种及注塑模结构相关;
Ø  注塑料在注塑前未去湿,导致注塑时出现气泡,造成油墨冲散,应预热除湿再用于注塑。

4. 片材与油墨易分离


Ø  油墨与片材的结合性本身较差,应更换片材或油墨;

Ø  油墨中有残存溶剂,应增加干燥温度或延长干燥时间,减少产品放置密度;
Ø  油墨色料成分太多(如银色),与注塑艺不匹配,应适当减少色料比例;
Ø  印刷图案的设计不合理,如镜面油墨图案印在弯边上, 应修改设计;
Ø  黏合剂的干燥不当,参加产品干燥要求改善干燥;
Ø  注塑温度、压力及冷却系统控制不当;
Ø  注塑料有水分,将注塑料预热除水;
Ø  注塑料的选择不当或存在质量问题,应选择合适的注塑料或更换新的注塑料

5. 打凹时油墨断裂


Ø  油墨的柔软性欠佳,应添加助剂或更换油墨

Ø  油墨的干燥不当,如UV油墨千燥过度,应增加干燥温度或延长干燥时间,减少产品放置密度或提升UV固化能量;
Ø  打凸模具太尖锐,应具有一定的弧度,且增加模具设计R角。
 
6.镜面油墨无镜面效果


Ø  片材本身不耐溶剂,应更换片材或弱腐蚀性溶剂镜面油墨;

Ø 镜面油墨的罩印油墨不恰当,更换罩印油墨。

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