IMD套用領域

IMD套用領域

IMD的中文名稱:模內裝飾技術,亦稱免塗裝技術。英文名稱:In-Mold Decoration,IMD是國際風行的表面裝飾技術,表面硬化透明薄膜,中間印刷圖案層,背面注塑層,油墨中間,易退色。

基本介紹

  • 中文名:模內裝飾技術
  • 外文名:In-Mold Decoration
  • 簡稱:IMD
  • 特點:可節省再加工的費用
優勢,套用,耐候性,

優勢

IMD技術可節省再加工的費用,這對汽車工業極具誘惑力。GE Plastics的lexan SLX( 一種聚碳酸酯共聚物 )車身零件生產經理Venkata-krishnan Umamaheswaran說:“汽車上最貴的就是油漆了,塗漆生產線是汽車裝配車間最大的投資,會占據車間一半的地面空間,而且一年內會產生1500多噸VOCs( 揮發性有機物)。”
imd技術的優勢還包括:邊角料產率低;可在同一地點完成零件的成型和裝飾;回收性更好。IMD技術可獲得A級表面,且無流痕,更不會像流痕那樣造成“模內駐色”。但是如果零件本身就有很多孔,必須在脫模後進行裝飾,那么IMD技術的經濟效益則會大打折扣。
IMD技術的倡導者們宣稱:利用最新一代的可成型薄膜製成的車身板,具有與塗漆金屬板相媲美的甚至更高的抗劃傷性和抗衝擊性。但是,假設汽車製造商們對塗漆生產線仍然施以巨額投資,則IMD在如今還是無望完全取代塗漆工藝。不過,工業觀察家們相信:在美國,今後即使有投資,也很少會出現建造大型塗漆生產線的情況。

套用

IMD技術首先將一塊已經被印刷、塗覆或染色過的塑膠薄板經沖切成坯料後,熱成型成最終產品的形狀。修正後,把它放入注射腔內,從型腔後面注入一種與其相容的基體材料,最後得到成品。成品的表面可以是純色的,也可具有金屬外觀或木紋效果,還可印有圖形符號。
IMD技術的發展已經超越了注射成型。薄膜嵌入物正在被用在熱塑性塑膠或聚氨酯複合物基體材料上面。此外,tsf技術,即厚板成型技術(一種將薄膜裝飾複合板直接熱成型為成品零件的技術 ),作為另一種新興技術,也在製造大型零件,例如卡車保險槓、搖板、座後置物板等。
IMD技術起源於在膠片印刷術和絲網印刷術中所使用的薄膜,這種薄膜可模擬木紋效果,可在儀錶盤上標記刻度和圖案。其中,印刷層可以作零件的“第一面”(油墨層-薄膜層-基體材料 ),也可作“第二面”( 薄膜層-油墨層-基體材料 )。後者情況下,薄膜層必須透明,否則會遮住印刷層。薄膜層的作用是將印刷層密封起來,使其更加耐久。為了避免後注射時熱和剪下對印刷層的破壞,還可以在印刷層的另外一面加上一層薄膜(薄膜層-油墨層-薄膜層-基體材料 )。另外一個保護印刷層的辦法是:將薄膜放到模芯上,利用透明樹脂對其重疊注塑。據說,這樣可使成品的表面看起來非常光澤,還有一種潤濕感。
IMD技術正在逐步套用於大型三維汽車內外飾零部件的製造,其中的一個方向是利用無漆薄膜來獲得單純色、金屬拋光效果、亮鍍效果。薄膜上塗覆了類油漆層,使其具有了熱成型時所需的可拉伸性。
還有一類更新穎的套用於汽車三維零件的薄膜結構,這種結構是通過共擠出得到的,外面是透明層,裡面是受保護的有色層。這種結構的支持者們說:有色層與那些無漆薄膜上的類油漆層比較,可能更適合於熱成型複雜的深衝壓零件。

耐候性

IMD技術發展的前沿領域是製造A級抗寒耐熱汽車外飾面,用在汽車、重型卡車上。目前有6家廠商提供IMD可成型薄膜,其中5家已可提供抗寒耐熱的產品,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,材料為丙烯酸/PVDF( 聚偏氟乙烯 ),是一種有色層/透明層式結構。薄膜[20~30 mils( 1mils=千分之一寸 )]複合在厚一點的ABS或TPO( 熱塑性聚烯烴彈性體 )底板上。厚底板的選擇依需熱成型的成品零件而定。 Avloy薄膜製成的終飾材,可在高光澤度單純色和低光澤度單純色之間任意選擇,還可獲得金屬效果、珍珠效果、金屬拋光效果和列印圖案。
( 2 )Soliant LLC公司提供“Fluorex”無漆膜,也是一種透明層/有色層式結構,這種無漆膜已套用在幾款汽車上。材料結構共包括四層:頂部的透明層(聚丙烯/含氟聚合物的混合物 )、有色塗層( 材料同透明層 )、緊貼層( 或粘結層 )、底板層( ABS、TPO、PVC或PC )。底板層的厚度可從0.3到300 mils。
Soliant公司製造的Fluorex T/HR套用於擠出複合技術,Fluorex 2000套用於模內鑲件注塑成型技術。這些薄膜可提供多種印刷樣式( 包括拋光金屬外觀),套用於汽車內外裝飾。最新的薄膜是Fluorex Bright,可提供一系列的亮鍍鉻效果,包括有色鉻和黑色鉻。在佛羅里達州和亞利桑那州,Fluorex Bright已完成了一年的戶外測試。
( 3 )Mayco Plastic公司製造四層“模內著色”( MIC )IMD可成型薄膜。公司將這種薄膜套用於它自己的IMD項目中,還計畫以卷膜、規格板材、預成型外殼等形式對外出售。此外,Mayco還在研發厚板成型( TSF )薄膜。
該公司的A級亮膜是離聚物和聚丙烯的共擠出薄膜。該薄膜的上透明塗層和下有色塗層,都基於A. Schulman公司的新型紫外穩定離聚物。薄膜第三層是粘結層,第四層是底板層。底板層材料可以選擇聚丙烯的均聚物或共聚物、茂金屬聚丙烯或TPO。
以前,MIC薄膜曾被用在數量有限的戴姆勒-克萊斯勒2002 Dodge Neon的前托板上。如今,戴姆勒-克萊斯勒正在安裝兩台3000噸注射機,準備利用IMD薄膜注射成型Neon 2004和2005車型的前托板和尾托板。
( 4 )Senoplast USA製造的共擠出三層薄膜Senotop,厚度為1~2毫米,可套用於IMD或直接熱成型。頂層是PMMA透明層,緊跟著的是PMMA有色層,底層是ASA/PC共混物。據報導,底層還可以是ABS、ABS/PC、ASA(丙烯腈-丙烯酸酯-苯乙烯 )、ASA/PC,PC和PBT/PC等。
( 5 )GE Plastics提供的也是共擠出薄膜。薄膜上的覆蓋層透明光亮,由新型Lexan SLX聚碳酸酯共聚物製成,這種共聚物的主鏈上有阻擋紫外線的基團。覆蓋層保護了Lexan PC製成的有色層。薄膜可以“後澆鑄”PC、PC合金或者大多數聚酯。GE還為薄膜研發了聯結層,可使其他基體材料也能“後澆鑄”Lexan SLX薄膜。例如:帶有PC/ASA聯結層的薄膜,可以粘結到玻璃纖維增強的聚氨酯基體材料上,製成Smart跑車的車頂組件。此外,該公司正在研發具有鍍鉻感的IMD薄膜和耐高溫的、基於ULTEM PEI材料的UL94-0薄膜。
( 6 )拜耳聚合物將母公司和子公司( Sheffield Plastics )進行薄膜市場銷售的合併,期望將它的IMD技術擴展到汽車外裝飾領域。高級IMD市場拓展專家派屈克·格里芬說:“IMD技術在汽車外裝飾領域的套用將遠遠大於其在汽車內裝飾領域的套用。”如今,拜耳正在研發一種可成型的塗層體系,其效果將等同於汽車塗漆。格里芬說他們目前的進度大約達到了60%。這種塗層體系將被用在拜耳的Makrofol PC、BayfolPC/PBT薄膜上,而這些薄膜與ABS、PC和PC/ABS基體材料是相容的。不含油漆的A級表面
幾個可獲得A級表面的汽車外飾IMD套用正在開展之中。Soliant,當前IMD套用最多的公司,正在集中研發整個部件( 例如搖板)的裝飾,不再強調修整。在Soliant公司,TPO的IMD套用項目最多。Fluorex IMD薄膜的套用項目包括Acura 3.2 TL搖板和車身側模塑件、豐田 Avalon搖板、Cadillac Seville和Deville A和B立柱、本田 Odyssey車身側模塑件、Renault Laguna上下裝飾格線,還有奧迪、大眾、尼桑、 Maxima、沃爾沃 S80和S60的車頂帶。如今,公司正致力於車頂組件的開發。此外,市場部主管John Cupstid還看到了薄膜在保險槓托板上的潛在套用。對於Soliant公司,將厚板直接熱成型為零件占公司生意的近50%。這些零件多數較簡單且平展,但也有一些超大型零件,例如用在Hendrickson International製造的Class 5~8型卡車上的新型汽配保險槓。此外,正在進行生產的零件還有Chevrolet Trailblazer搖板和Chevrolet impala尾燈。
Mayco Plastics也在集中研發大型汽車零件,如前後托板和車身板。該公司總裁廷·赫費爾說:“共擠出的MIC薄膜也可套用於卡車、越野車設備、器具、家具等。共擠出的無漆薄膜,如Soliant的Fluorex和Avery Dennison的Avloy,已在獲得輕金屬光澤方面取得進展。但必須承認,共擠出薄膜仍然很難獲得金屬光澤。
GE的Lexan SLX全球市場經理托德·史威尼說:“我們已獲得了一系列具有金屬光澤的薄膜,我們正在繼續豐富我們的光色板,包括輕金屬色和銀色”。GE的Lexan SLX薄膜的IMD套用包括輪胎罩、重點零部件、車頂板等。公司現有四個新的機密項目用於製造立式和臥式車身板。正在套用的零件有:前托板、擋板、門板、反射鏡外罩和總導管。此外,GE正在研發車篷。
Avery Dennison總是更多的專注於一些更小的零件( 主要是一些裝飾用附飾品 )。例如:2000~2004 本田 civics上的車身側塑件、2001~2004 福特 Mercury Grand Marquis車模上的後門裝飾物、GM SSR概念越野車上的輪子裝飾物。公司高級市場經理邁克·科茨比爾說:“我們覺得至少在目前,還無法製造像保險槓和車篷那樣的大型零件。雖然每個人都想做保險槓,但是難題太多,如:如何獲得金屬光澤,如何伸展薄膜使其邊緣恰當地捲曲等。大零件的邊緣裝飾很貴,例如1平方英尺的零件可能需要一整塊2平方英尺的無漆薄膜,包括修整飛邊毛刺。”
Senoplast現有三個項目研發車頂組件,他們使用的是可熱成型的、以聚芳酯長纖維為底板的Senotop薄膜。該公司第一系列的產品是前阻流板和尾板,用在2003 Smart的月形車頂上。第三個IMD項目是注射成型ABS/PC擋板和保險槓,用在Smart車上。該公司市場部經理Andreas Hoellebauer說:除此之外,還有一個美國的汽車製造商正在利用我們的Senotop IMD薄膜研發A B立柱蓋。
替代鍍鉻工藝
Soliant的新型Fluorex 亮膜初次登台即製成了一個熱成型的A級保險槓托板,用做Class5~8卡車的汽配件。而保險槓則由Hendrickson Internatiional利用ABS材料和具有鉻光澤的薄膜製成。保險槓使用了20多平方英尺的薄膜,保險槓上有材料牽伸比達到50%時方可實現的深凹陷。據Hendrickson市場和設計技術部主管傑夫·扎瓦奇介紹:這是第一個具有如此大尺寸的非金屬亮保險槓。在成本方面,使用薄膜與鍍鉻差不多,但採用鍍鉻工藝無法製得如此大尺寸的保險槓,鍍鉻板只能制尺寸小得多的ABS保險槓。上個月,Hendrickson Aero亮保險槓達到了OEM要求的技術條件,通過了500小時的鹽水噴霧、耐擦傷、耐候試驗。他還說:用IMD薄膜製造保險槓是為了替代鍍鉻工藝,並且IMD薄膜是環境友好的,還可提供既不會破裂也不會脫落的鏡面裝飾層,亮膜熱成型還可用於製造其他的一些部件,包括裝飾格線、防太陽玻璃、鏡面外殼、頭燈框等。實際上,2009年我們已看到IMD薄膜的首次登場,製成的設備也已用在Mack Truck的Granite vocational Class 8上。
IMD在汽車內飾上的套用
幾年來,可成型的裝飾薄膜已經被用來製造汽車和卡車的儀錶板、門板、開關、遮光板、儀表前蓋、中心控制板。在該領域內套用歷史最長的Avery Dennison公司,希望IMD的套用能不斷增長,因為OEMs( 原始設備製造商 )也希望自己的產品多元化,並且具有多種外觀和裝飾方式。科茨比爾認為:與20世紀70和80年代比較,IMD越來越多的套用於汽車內飾領域,越來越強調小區域內的視覺效果。目前“將本體顏色帶入到汽車內部”具有增長趨勢,而他們公司的Avoloy Dry無漆薄膜正可以滿足這種趨勢的需求。
Avery Dennison公司還提供可成型的丙烯酸或PVC複合薄膜。這些薄膜可獲得高亮度和低亮度的木紋和木疤、幾何形狀和有機圖案、珍珠光澤、單純色。底板層可以是ABS、TPO和PC等樹脂。
有一些正在生產中的車輛利用了Avery Dennison的薄膜:豐田 Solara 2004的中心控制板上有木紋、幾何圖案、金屬光澤;2004 福特250挖土機的中心控制板上也有木紋、幾何圖案和金屬光澤;2004 福特 Freestar小型火車上使用了一根一英寸寬的裝飾帶,跨越了整個儀錶板。
對拜耳聚合物公司的有色Makrofol PC和Bayfol PC /PBT薄膜而言,汽車內飾件是其最大的套用。該公司的IMD薄膜主要套用在熱控制器( HVAC )和變速器檔位( PRNDL )上。其他套用包括按鈕、開關鍵帽和照明控制器等。一些最近的商用車項目,包括2002~2004 戴姆勒-克萊斯勒吉普車上的HVAC控制臺,使用的是Makrofol D72 PC薄膜和高流動PC樹脂。在2003~2004 Dodge Dakota挖土機和Durango SUVs 上的HVAC和燈開關外殼使用的是低光亮的第二層上印有圖案的Makrofol VLG薄膜。
拜耳推出新型Fantasia Faria 特種薄膜。其中包括Makrofol PC DPF5069亮金屬光色薄膜,有類似鍍鉻的效果。由於它是透明的,所以採用了“第二面”印刷的結構。Dureflex TPU是一種軟質薄膜或纖維狀薄膜,其手感像是撫摸衣服,纖維被包在粘結層和底板中間。GE Plastics Strictired Products的Legacy薄膜生產線製得的薄膜也有衣服手感。這些薄膜基於Lexan PC和Ultem PEI,在幾年前就被套用於汽車內飾和其他非汽車領域。這些薄膜的質地有的光滑,有的粗糙,還有的外觀是高光澤度,有的是低光澤度的,具體的套用包括:PRNDL、HVAC底框、儀錶板上的其他部分。該公司生產經理邁克·勞林介紹:GE公司將與Fiberloc公司合作,研發Lextra II 聚碳酸酯薄膜,薄膜內會插入尼龍纖維,用以提供柔軟的紋理感。如今,Lextra II已套用於手機中。將來,有望替代汽車內織物,用在門、臂*、方向盤、手排檔上。
IMD還可套用於非汽車內裝飾領域。GE的高耐熱Ultem PEI薄膜,可以攜帶氣袋上的印刷電路,或者儀錶板下的電子儀器。
Serigraph公司通過在PC和丙烯酸薄膜上絲網印刷圖案,為各種各樣的OEMs製成了車內零件,例如頭燈開關和HVAC控制器。最近的套用包括2003和2004汽車上的一個組合儀錶板和一個三維換檔零件的圖案裝飾。Soliant和Mayco Plastics都將它們的薄膜套用定位在車內。Soliant正在開展的項目包括車內儀表前蓋和儀錶板裝飾環,產品具有金屬光色,可遮住內部顏色。Senoplast公司的Hoellebauer說:Senotop薄膜將在利用ABS後注射製成的擋泥板和內門裝飾殼上占據重要地位,製品將用在2004“趣味車”上。
IMD在非汽車領域的套用
手提電子設備和儀表是最重要的IMD在非汽車領域的套用。手機製造商利用IMD來印刷鍵盤。現在GE Plastics公司的Legacy高光澤度或紋理薄膜已替代了諾基亞手機的面板。摩托羅拉也利用這些薄膜製成了A外殼、鏡頭(使用的是一種具有硬質塗層的IMD薄膜 )和折合式手機的鍵盤。
儘管如此,IMD在該領域內除了那些特殊套用之外,其套用正在萎縮。拜耳公司的格里芬說:“從概念產生到產品製成的周期一般為兩到三個月,一個產品的生命周期也不會超過六個月,因此,在如此短的周期內,手機製造商們不可能讓供應商們大批量地印刷、成型、注射模塑。而且,他們現在還正在尋找超低成本的裝飾辦法。在通常情況下,IMD還是最適合那些價格高於200美元的設備。”
拜耳公司的格里芬說:“IMD套用於“white goods”( 即表面為白色的冰櫃、洗衣機等家用電器 )市場會大有前途,主要包括洗衣機、乾燥機、洗碗機、微波爐,甚至包括製冰機的外部控制臺。IMD在醫療和電子工業領域也存在類似的潛在套用,例如:可以用IMD附飾品替代控制臺上的那種需要單獨成型的、需貼上的附飾品。”GE公司的勞林說:“過去,對大多數機器上(例如洗衣機 )的面板,人們總是期望作成平的,且一直在採用塗層技術。現在,有一種趨勢就是設計出具有更多幾何形狀的面板,當這些面板變得越來越三維的時候,你會看到IMD技術將替代塗層技術。”
Serigraph的設計工程師Mike Ruminski提到IMD在器具市場上的增長。據介紹,在他們公司最近的生產項目中,有一些是為兩個主要冰櫃生產商製作的內部組件,用的是丙烯酸和pc膜(第二面是印刷面 )。其他項目是洗衣機和乾燥機的組件,用的是印刷過的PVC和PP膜。
GE Plastic的詹森說:“Lexan SLX薄膜在非汽車套用領域內已找到了一個合適的套用方向。如用於製作Segway運輸機的擋板,IMD後澆鑄的基體材料是Xenoy PC/PBT。Lexan SLX薄膜新的套用將包括Segway車的外殼等。我們正在為Lexan SLX IMD尋找更多的市場機會,使它的抗寒耐熱性、抗化學腐蝕性、高光澤度、超強的抗劃傷能力派上用場。目標或者是淘汰塗漆工藝,或者是替代MIC。具體套用目標是重型卡車、園藝、建築和航海領域。”

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