模内装饰注射成型工艺原理解析

目前，模内装饰注射成型按制品成型方式的不同可分为IML（IMF）和IMR两种，二者最根本的区别在于IML（IMF）和IMR成型制品的表面不同，IML（IMF）制品表面有一层透明薄膜，而IMR制品表面只有一层油墨（印刷好的图文或标识）。由于制品要求的差异，其成型工艺方法也不同，以下作简要的介绍。

1.模内镶嵌注射成型（IML或IMF）

IML（或IMF）工艺的基本流程包括薄膜印刷、薄膜热压成型、裁剪成型薄膜的外形、成型薄膜件放入注射模内注射成型等工序，如图5-24所示。IML和IMF工艺成型制品如图5-25所示。

图5-24 IML（或IMF）工艺流程

a）薄膜印刷 b）薄膜热成型 c）裁剪成型膜 d）模内注射成型

1—透明薄膜 2—印刷图文油墨层 3—粘结剂层 4—红外加热器 5—热成型模 6—裁剪模切刀 7—成型薄膜件 8—注射模定模 9—注射模动模 10—IML塑件

IML（或IMF）塑件的表层透明薄膜通常选用PET或PC薄膜，其厚度通常为0.1～0.3mm，注射成型的塑料材料一般采用PMMA、ABS等塑料。为保证成型薄膜与注射熔体有更好的粘结效果，通常会在印刷油墨表面再喷涂或印刷一层粘结剂。

2.模内转印注射成型（IMR）

模内转印注射成型工艺有时也称为热转印，其基本流程包括胶片印刷离型剂、胶片印刷油墨、印粘结剂、模内塑料注射成型（油墨与塑料熔体结合）、开模后胶片与油墨自动剥离等工序，如图5-26所示。IMR工艺成型制品如图5-27所示。

图5-25 IML和IMF工艺成型制品

a）IML制品 b）IMF制品

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图5-26 IMR工艺流程

a）胶片牵引入模内 b）合模注射成型 c）开模取件

1—送膜机 2—印刷油墨层 3—模内转印薄膜 4—动模 5—定模 6—IMR成型制品

IMR工艺首先将图案印刷在薄膜上，再通过送膜机将膜片与塑料模型腔贴合进行注射成型，塑料注射成型后有图案的油墨层与薄膜分离，油墨层留在塑件上而得到表面有装饰图案的塑件，最终的产品表面没有透明的保护膜，膜片只是生产过程中的一个载体。为使油墨与薄膜能方便剥离，在薄膜上印刷图文标识之前，通常先印刷一层离型剂，同理，为了使油墨与注入的塑料熔体能可靠结合，在薄膜上印有图文标识之后，还应再刷一层粘结剂。IMR工艺比IML工艺的生产自动化程度和生产效率要高，用于大批量生产时成本较低；其不足之处在于印刷图案层在产品的表面上，厚度只有几微米，缺少必要的保护，使产品使用一段时间后印刷图案层很容易磨损掉，也易褪色，造成表面不美观。因此，IMR主要用于塑件表面不需要经常接触摩擦的制品。

图5-27 IMR工艺成型制品

IML与IMR工艺各有优缺点，IMR制品表面图案不耐磨，而IML最大的缺陷是不能使整个塑件表面实现IML技术，仅仅局限于某一区域。IMF工艺不仅使塑件表面耐磨，而且可进行塑件整个表面的镶嵌注射成型。IML和IMF还有一个潜在的问题就是如果薄膜与注射基材的收缩率存在差异，很容易使塑件产生收缩变形或翘曲。另外，注射成型时，有薄膜一侧和无薄膜一侧的塑件冷却速度不同，也可能造成塑件的冷却收缩不均匀，这些问题必须在注射成型工艺和模具设计时加以注意。

3.IMD薄膜印刷方法

薄膜印刷是IMD工艺的关键工序，薄膜图文印刷质量的好坏直接影响到IMD塑件的成型质量，其技术要点如下：

（1）基材的退火处理 IMD薄膜的基材一般使用德国拜耳（Bayer）公司生产的拜福（BAYFOL）薄膜，它是以PC为基础的复合膜（PC+PBT），因这种基材的热变形大，在印刷之前应先进行退火处理，热处理条件是100℃下保温1h。在UV（紫外光固化）油墨印刷中，紫外光照射时基材受热升温变形，热处理后可降低薄膜因热变形而造成的印刷位置偏离，可提高印刷精度。当使用溶剂型油墨印刷时，也应对薄膜进行同样条件的热处理。

（2）基层涂料的印刷 为了使基材和图案花样油墨（UIM6200系列）粘接牢固，需要先在薄膜上印刷一层基层涂料。若在BAYFOL上直接使用UIM6200系列油墨印刷，其附着性也较好，但考虑成型时的耐热性和最后产品的粘着强度，一般应先印刷一层基层涂料（粘结剂）。基层涂料可使用FM粘着油墨和U-1粘结剂。U-1粘结剂用质量分数为10%～30%的PC溶剂稀释后，用200～250目的印刷版印刷，印刷后在70～80℃干燥30～40min即可。

（3）图案花样印刷 可使用RC-UIM6200系列油墨进行图案花样的印刷。通常使用300目以上的印刷版进行印刷，印刷膜厚度控制在10μm以内，若印刷膜过厚会导致硬化不良，造成皮膜附着不牢固。另外在UV固化时，可使用集光型金属卤素灯（功率在120W／cm²以上，紫外线最大强度达0.8W／cm²以上），积算光量大于350mJ／cm²的条件下硬化。

（4）粘结剂的印刷用PC树脂进行注射成型时，可使用G2-S粘结剂。用质量分数为10%～30%的PC溶剂对G2-S粘结剂进行稀释后，使用200目的印刷版进行印刷，印刷后需在70～80℃干燥1h。