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產品光鮮亮麗背后的工藝——IMD大詳解

責任編輯:和鑫晟科技  發布時間:2018-11-17
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無論是消費電子、汽車、家電,還是其他任何工業產品的CMF設計師(點擊查看何為CMF),都遇到過一個越來越普及的工藝,本質上講就是一張膜的工藝,學名叫——薄膜裝飾。


薄膜裝飾運用領域廣泛,主要包括IMD(模內裝飾)、OMD(膜外裝飾)、彩板、水轉印、熱轉印(燙印)等。


昨天,我們介紹了OMD工藝(點擊查看詳情),今天大家就一起來了解下IMD。


  • IMD簡介

  • 工藝流程

  • IMD技術特點

  • 主要應用

  • IMD工藝材料分析

  • IMD工藝常見問題及處理方法

  • IMD加工廠商


IMD(模內裝飾技術)簡介


模內裝飾技術(In-Mold Decoration-IMD)是將已印刷好圖案的膜片放入金屬模具內,將成形用的樹脂注入金屬模內與膜片接合,使印刷有圖案的膜片與樹脂形成一體而固化成成品的一種成形方法。 


IMD工藝主要應用材料包含片材、樹脂、油墨三部分。IMD工藝按照成型后的不同產品結構和形狀分為IML(無拉伸、曲面小)、IMF(高拉伸產品、3D)、IMR(表面薄膜去掉,只留下油墨在表面)。下面為三種工藝的區別。


目前業內把IML和IMF統稱IML。


IML工藝流程

IMR工藝流程

IMD技術特點


1、精美的裝飾圖文、標識內藏,不受摩擦或化學腐蝕而消失;

2、圖文、標識及顏色設計可隨時改變,而無需更換模具;

3、三維立體形狀產品的,印刷精度準確,誤差±0.05mm;

4、能提供圖文、標識背透光性及高透光性的視窗效果;

5、功能按鍵凸泡均勻、手感好,壽命可達100萬次以上;

6、三維變化,可增加設計者對產品設計的自由度;

7、復合成型加工達到無縫效果。


主要應用


>> 通訊業: 手機按鍵、鏡片、外殼、其他通訊設施的機殼等;

>> 家電業: 洗衣機、微波爐、電飯堡、空調、電冰箱等家電產品的控制裝飾面板等;

>> 電子業: MP3 、MP4 、電腦、VCD 、DVD 、電子記事本等電子產品裝飾面殼和標牌等;

>> 汽車業: 儀表盤、空調面板、標志、尾燈等裝飾零件。


IMD工藝材料分析


【片材】


IMD 工藝的薄膜層材料要有優異的綜合性能,如抗沖性能、耐化學腐蝕性能、耐磨損性、易成型性和高透明性。


通常IMD 工藝所用到的薄膜層材料一般為PET,但是PET 的成型性差,延展率低,其薄膜沒有辦法做成大拉伸的制件。同時,由于PET 為冷結晶性材料,在成型過程中,其物料狀態要么是固態,要么是像流水一樣,其熱成型屬于強迫成型,并且PET 薄膜在成型之后變形非常嚴重,因此PET薄膜只能做IMD 的淺成型制品,這些問題從材料的本身講是不可克服的。


PMMA作為薄膜層材料則因脆性大而難以成型大曲率半徑和復雜結構特征的薄膜。


具有優異綜合性能的PC(均衡的剛性和韌性、吸水率低、尺寸穩定性好、耐熱性、耐低溫性)而成為這一領域很有應用潛力的材料。但PC 存在著易應力開裂、不耐磨損、阻燃性差等缺點,現有的聚碳酸酯共混合金改性雖能使力學性能得到了提升,但是卻不透明。滿足上述目的透明度高、耐熱性高、拉伸性能好、延展率高、阻燃性好的改性PC 合金已成為片層的研究熱點。


【油墨】


為印刷的原料,要求耐磨、耐高溫、調配、絲印作業方便。分為溶劑型油墨和光固化油墨兩種。


溶劑型油墨:采用溶劑型油墨網印IMD的PC片后,需在遂道式且具有良好通風的三級干燥機中烘干。三級的最后一級干燥,建議在90℃恒溫下烘干3-5h。因此,溶劑型油墨的生產周期長,且一旦油墨的干燥程度掌握不好或不佳,就會給最后的注塑成品率帶來非常大的影響。因為溶劑型油墨印后干燥不完全、不徹底,在油墨中殘留溶劑,此溶劑在注塑模內受熱的條件下,溶劑無法跑掉,就會向油墨內外散發,在溶劑蒸氣壓力大的情況下,油墨就會向四周擴散而造成“飛油”現象,使圖文周邊模糊,嚴重者印刷的圖文全部擴散、飛濺形成向四周散射性的“花紋”。


光固化油墨在IMD技術上的應用特點:


1)可實行自動化印刷,生產效率高;

2)UV油墨光固化只需幾秒或十幾秒,固化速度非常快;

3)可網印更精細的線條,分辨率高,且墨層較薄,印刷面積大;

4)注塑前,UV墨印跡上若不覆膜,也不會產生印跡油墨“飛油”現象;

5)整個操作系統容易控制,UV油墨因溶劑量較少,故不需長時間蒸發或烘干溶劑過程,因而,注塑時,油墨受熱就不會產生“飛油”現象。


【注塑材料】


IMD 工藝中由于用于圖案的載體(薄膜層材料)和油墨圖案本身不能經受高溫,所以一般選擇較低注塑溫度的熱塑性塑料作為其基材層。


目前,通常使用PC 樹脂、PC 合金、透明ABS、PMMA 作為基材層。聚碳酸酯由于其具有良好透明性、抗沖擊性好、吸水率低、尺寸穩定性好、耐熱性、耐低溫性及電絕緣性能優異,而成為IMD 工藝基材層的首選材料,但聚碳酸酯存在著加工流動性差與成型溫度高(290-310℃)的缺點,不易制備出薄壁制品,并且其成型溫度過高,容易導致薄膜層由于注塑熱熔體而發生油墨的沖蝕和薄膜的翹曲。新型的聚碳酸酯/共聚聚酯合金被認為是IMD 工藝的理想的注塑材料,其既保留了PC 的強度與透明性,又降低了注塑溫度(240-260℃)和提高了流動性。


IMD工藝常見問題及處理方法



1、PC片在UV機內會受IR輻射變形



>> 其原因是


市售UV機的光照系統中,目前的中壓汞燈與反射罩有聚焦型和非聚焦型兩種,對于這兩種結構的反射罩,在反射要求的紫外光波長的同時,也同樣將IR熱輻射線反射在PC片上,尤其是當過UV機速度慢的情況下和印白色(對光全反射)及黑色(對光全吸收)油墨時,PC片就更容易撓曲變形。這兩種反射罩的結構特點是:聚焦型反射罩所反射的UV光線能量集中,光固化的效率高,有利于厚墨層的油墨固化,可使油墨的深層達到固化,這種聚焦反射罩,尤其是反光白色油墨和吸光黑色油墨適應性更好些,在同功率、同等條件下,聚焦型比非聚焦型的穿透性能更強些。但這兩種結構的反射罩都會產生較高的熱能,容易使PC片受熱撓曲變形。

 

>> 如何避免?


第一種方法,在UV反射罩的表面涂一層涂料,該涂料層的功能是吸收IR熱輻射波,PC片在UV固化的整個過程中,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熱輻射,故不會固受熱而撓曲變形。這種結構的反射罩,不但適用于IMD(IMS)的PC片材,同時也適用于其他用UV油墨印刷的塑料片及標牌。


第二種方法,在UV機內,將兩只燈稍微遠離開,在兩只燈當中設置一個能反轉的裝置,PC片印上油墨后,經過前一個UV燈后,工件走到中間時,PC片就反轉180°后再過另一只UV燈,這樣用兩只低能量、同時也是低輻射能的UV燈,對透明PC片上印刷的油墨正反面兩次固化,從而使PC薄片受熱減少,溫度降低,達到全固化,又不變形。



2、油墨印跡上出現水紋、流散、擴散、飛油等現象



設計注塑模澆注口的位置,應考慮在注塑時,使PC注塑料不能直接沖擊到印刷油墨的印跡上,從而保證注塑后油墨印跡的完整清晰和挺括性能。如果在注塑后,油墨印跡上出現水紋、流散、擴散、飛油等現象,就應該考慮改進注塑口的位置和形狀及注塑模的整體結構。此外,還需調整注塑料的溫度,使其達到印刷油墨可以承受,同時又能保證PC料、PC片和印刷油墨具有良好附著力的最佳狀態。這一點,不單是對UV油墨,對溶劑型油墨更應該考慮,才能達到最佳效果。



3、注塑時候油墨被沖散



>>  油墨選擇不正確,應選擇IMD專用油墨

>> 印刷前黏度調整不合適,導致墨層出現針孔或流平性差等問題,應用專用稀釋劑調整到合適黏度;

>>  油墨助劑比例添加不當,應用專用助劑按規定比例添加;

>> 油墨干燥不徹底,存在殘存溶劑,應提高干燥溫度或延長干燥時間,減少產品放置密度;

>> 片材厚度的影響,油墨沖散面積隨片材厚度的增加而加大,應適當降低印刷片材厚度

>>   墨層印驅度太薄,可采用更細線徑絲網制版,適當降低膠刮硬度,減小賴刮墨角速度, 以增加印刷下墨量,提升印刷墨層厚度;注塑口的設計、形狀及分布不合理,須改良設計;

>>  注塑料溫度太低, 應增加注塑樹脂溫度,以減少油墨沖散面積, 溫度設定與注塑料品種及注塑模結構相關;

>>  注塑料在注塑前未去濕,導致注塑時出現氣泡,造成油墨沖散,應預熱除濕再用于注塑。



4、片材與油墨易分離



>> 油墨與片材的結合性本身較差,應更換片材或油墨;

>>  油墨中有殘存溶劑,應增加干燥溫度或延長干燥時間,減少產品放置密度;

>>  油墨色料成分太多(如銀色),與注塑藝不匹配,應適當減少色料比例;

>>   印刷圖案的設計不合理,如鏡面油墨圖案印在彎邊上, 應修改設計;

>>  黏合劑的干燥不當,參加產品干燥要求改善干燥;

>>  注塑溫度、壓力及冷卻系統控制不當;

>> 注塑料有水分,將注塑料預熱除水;

>>   注塑料的選擇不當或存在質量問題,應選擇合適的注塑料或更換新的注塑料



5、打凹時油墨斷裂



>>  油墨的柔軟性欠佳,應添加助劑或更換油墨

>> 油墨的干燥不當,如UV油墨千燥過度,應增加干燥溫度或延長干燥時間,減少產品放置密度或提升UV固化能量;

>> 打凸模具太尖銳,應具有一定的弧度,且增加模具設計R角。



6、鏡面油墨無鏡面效果



?  片材本身不耐溶劑,應更換片材或弱腐蝕性溶劑鏡面油墨;

? 鏡面油墨的罩印油墨不恰當,更換罩印油墨。


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