先进注塑工艺--IMD模内装饰(贴标)技术

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先进注塑工艺--IMD模内装饰(贴标)技术


一、 IMD定义：
I IMD解释：IMD的中文名称：模内装饰技术， 英文名称： In-Mold Decoration，IMD是目前国际风行的表面装饰技术,表面硬化透明薄膜,中间印刷图案层，背面注塑层，油墨中间,可使产品防止表面被刮花和耐摩擦，并可长期保持颜色的鲜明不易退色。IMD包含IML,IMF,IMR IML：IN MOLDING LABEL ﹝无拉伸,曲面小，用于2D产品﹞ IMF：IN MOLDING FILM ﹝适合高拉伸产品，3D 产品﹞ IMR：IN MOLDING ROLLER ﹝产品表面薄膜去掉，只留下油墨在产品表面。)
IML,IMF与IMR区别（表面是否留下一层薄膜）
传统的塑料加工技术已渐渐无法满足新时代的需求，轻、薄、短小的消费性电子产品及环保意识的抬头,IMD技术就是在这个基础上应运而生。由於 (IMD) 之优点适合於3C、家电、LOGO铭板及汽车零件之塑料产品，特别是目前流行的手机外壳及各式仪表面板。世界各先进厂商如德国Bayer、美国GE、均全面在开发此制程。
(IMD)模内装饰 是一种相对新的自动化生产工艺，与其他工艺相比(IMD)能减化生产步骤和减少拆件组成部件，因此能快速生产节省时间和成本，同时还具有提高质量，增加图像的复杂性和提高产品耐久性优点应用在产品外观上，(IMD)是目前最有效率的方法,它是在薄膜表面上施以印刷、高压成型、冲切，最後与塑料结合成型，免除二次作业程序及其人力工时，尤其一般在需背光、多曲面、仿金属、发线处理、逻辑光纹、肋骨干涉...等印刷喷漆制程无法处理的时候,更是使用IMD制程的时机。
（IMD) 模内装饰可以取代许多传统的制程，如热转印、喷涂、印刷、电镀等外观装饰方法。尤其是需要多种色彩图像、背光等相关产品。



IMD的第二个含义（swept tones）

是在互调失真（扫描信号），单位％，越小越好，理想值为o


IML工艺介绍
摘 要: 本文主要介绍IML成型的原理及工艺，并对IML和 IMD工艺作了对比分析，总结出IML工艺的优缺点。资料来自网上收集整理而成,供大家参考
关键词: IML IMD 成型 工艺
一 .IML的概念
IMD（In-Mold Decoration）是一种在注塑模具内放置Film薄膜来装饰塑胶外观表面的新技术。目前IMD有两种制造方法，一种是把印刷好的Film薄膜制作成循环滚筒卷状带,安装到注塑机和注塑模具内,象标签Label贴到前模面上全自动地循环带移动式的生产出来;即人称之为IMD(在模具内转印注塑）。
另一种是把Film薄膜印刷好经过成型机Forming成型，再经过剪切后放置到注塑模具内生产出来的。即称之为IML（在模具内贴膜注塑）。此Film一般可分为三层：基材（一般是PET）、油墨层（INK）、胶合材料（多为一种特殊的粘合胶）。
当注塑完成后，通过粘合胶作用使Film和塑胶紧密结合融为一体，由于本身正表面覆耐磨保护膜的PET在最外层，有耐磨和耐刮伤的作用，其表面硬度可达到3H，而且会越摸越亮。其中注塑材料多为PC、PMMA、PBT等等。如下图：
二、IML的工艺工序
裁料---平面印刷---油墨干燥固定---贴保护膜---冲定位孔---热成型---剪切外围形状---材料注塑成型工艺流程如下图：具体说明如下：1)裁料：把卷状的薄膜Film裁剪成已设计好尺寸的方形块，供印刷、成型工序用。
2)平面印刷：根据要求的图标、文字制造成菲林网，在裁剪好的薄膜 Film方形块上印刷图标、文字。
3)油墨干燥固定：把印刷好的薄膜Film方形放置在高温烤炉里干燥，目的是固定IML油墨。
4)贴保护膜：避免在冲定位孔工序时弄花已印刷好的薄膜Film表面，有时需贴上单层或双层保护膜。
5)冲定位孔：热成型的定位孔一定要冲准。剪切工序的定位孔有时也要事先冲孔。
6)热成型（高压或铜模）：把印刷好的薄膜加热后，用高压机或铜模在预热状态下成型。
7)剪切外围形状：把成型好的立体薄膜的废料剪切掉。
8)材料注塑：把成型后跟前模立体形状一模一样的薄膜放到前模上，注塑出IML成品。
三、IML工艺的优点和缺点
优点：
1) 胶片制作周期短，可表现多重色彩；
2) 在生产中可以随时更改图案及颜色；
3) IML最外层是FILM，油墨丝印于中间层，外表光洁美观，越摸越光亮，具有优良的抗刮性；
4) IML生产批量数量很灵活，适合多品种小量生产
缺点：
1) 前期周期长；
2) 易产生胶片脱落、扭曲变形等情况；
3) 产品不良率高。
四、IML设计注意事项：
1) 注塑厚度:建议平均肉厚不低于1.2 mm（不含Film为1.0 mm）
2) Film厚度规格为：0.1 mm、0.125 mm、0.175 mm
3) Film单片印刷，较适合少量多样的设计场合
4) 外观颜色为亮银，电镀银等金属感的颜色不适用此种做法，容易造成Film因高低温剥离
5) Film外缘尺寸大小与模具模腔尺寸有绝对关系，太小或太大会造成模腔射出拉伸产生边缘漏白
6) Lens上圆孔最小直径Φ1.0 mm
7) Lens P.L位置一般于Lens底部，如果因拔模角的问题可于Film被覆下缘0.2 mm的位置
8) Lens的拔模角度一般为3º
9) 对于Lens外观高低落差的情形，Film必须于事前先外观成型；
10) 圆角的设计：IML成形的外观，无法造成锐利的外型，外观轮廓应避免锐角，因此在设计中不能有尖的锐角，产品的转角处都必须有一个圆角（至少需有0.3R）
11) 包边问题：包边指的是覆膜同塑胶接合的边缘的部位。此边缘在注塑成型后不可能做到非常的整齐，因此，我们在设计应用IML的产品的时候，可以将该包边用塑胶件挡住
12) 表面耐磨硬度要求：3H以上
五、IML与IMD的特点比较
1 IMD适用于批量大的（10万）以上；
IML生产批量数量很灵活；
2 IMD图案立体成型高度不超过1.5MM的IMD产品
IML能加工各种复杂的三维制作，如：平面、曲面、 包边等各种产品，3D图案立体成型高度可达40MM
3 IMD产品，因油墨丝印于表面，故字体不易被摸掉；
IML油墨丝印于中间层，故外表光洁美观，越摸越 光亮，具有优良的抗刮性，且在生产中可以随时更改图案及颜色；
4 IMD 只能丝印像烫金纸一样的工艺，不能更改其丝印颜色；
IML的油墨颜色无极限性，在生产同一 批量中可任意更改丝印颜色。
IML的片材分为：PET、PC、PMMA，材质可分为：
A、透明：磨沙面、银点、颜色等
B、电镀
C、人造皮、毛
5 IMD 无法做按键；
IML可做带有按键的产品；
6 IML整体开发时间短（在开发注塑模的同时可开发成型、冲切等模具，以及可同时完成其它辅助工序）；几个零件可搭配在一起生产，故成本相对减少；因没有勾位，故可生产厚度相对较薄的产品。
六、IML运用领域：
目前IML的运用领域极为广泛，现阶段用于手机、白色家电行业，将来会发展到防伪标记、汽车行业。其产品具有防晒性能好，可用于汽车上的标牌等；硬度可达2H~3H，可用于手机镜片等；按键寿命可达500万次以上，可用于电饭煲等。
七、IML产品测试检验
IML产品通过以下测试，均符合要求。
1、 硬度测试：用磨平的2H~3H铅笔附重500g的力，以45度角向产品表面平推，其表面无明显划伤及划痕为合格。
2、 温度测试：将产品放置于相对湿度为 95%~100%，温度为57±3℃之炉内48小时，无爆裂、变色、变形、甩色、失功能等现象则为合格。
3、 耐磨测试：以橡皮对准产品表面附重500g，于同一位置2英寸长来回摩擦300次（一个来回为一次），其表面无明显见底为合格。
4、 冲沙试验：固定的测试涂层于摩擦仪器成45度角，用产品可靠性规格指定的沙量、流速（2升/21~23.5秒）冲擦涂层面，以冲至500ml沙粒后油漆下之物料可见为严重，冲至100ml沙粒后油漆下之物料可见轻微；轻微缺点超过总样板数20%为不合格，严重缺点超过总样板数为不合格。
IMD/IML工艺手机外壳镜片
ＩＭＬ工艺的特点：
IMD/IML产品以清晰度高、立体感好、表面耐划伤、可随意更改设计造型图案、增强产品美观外型、体现完美异型结构的优势，广泛的应用于手机镜片、机壳等需3D造型的外观产品上。解决以往压克力平板所不能达到的异型效果和多种颜色。
IMD/IML技术：是集丝网印刷、成型和注塑相结合的一种新型模内装饰技术，在装饰产品时，模内装饰（IMD/IML）是一种最有效又节省成本的方法，广泛应用于通讯产品（如：手机/小灵通镜片、 装饰件、外壳等）、家用电器（视窗面板、按键面板、装饰面板等）、医疗器材（视窗镜片、机壳、装饰件等）和汽车仪表盘。多样化的应用已使模内装饰变成可以理想的取代许多传统的制程：像热转印、表面直接印刷、表面喷涂、直接电镀、双色注塑等传统装饰方法。它最适用于3D产品，尤其是需要一致性套色图样、背光、多种颜色并要体现在各种曲面、弧面和斜面上。
IMD/IML产品的优点：
1、耐划伤、那腐蚀性强、使用寿命长。
2、立体感好。
3、防尘、防潮、抗变型能力强。
4、颜色任意更改，图案随意变更。
主要特点：
1.从片材的印刷成形、模具的设计制作到注塑复模，整个制造过程由我公司内部完成；
2.极大限度地减少研发时间，确保准时供货；
3.设计灵活，以较低成本快速实现产品多样化；
4.无需面板粘贴，不含任何容剂型胶，符合环保要求；
5.按键可实现模内注塑时凸起，按键寿命可打１００万次； 实现三维表面的高精度装饰，装饰图案内藏，永不磨损（除非破坏）； 6
.更高抗刮性和透光性，轻松实现永久清晰显示；
7.高度集成，节省后续组装工序，快速装配，提高合格率；
8.3D成型，使复杂构件同样可以实现高水平装饰；
9.给最终用户更美、更轻、更坚实、更多选择、更加安全 。 应用领域： 广泛应用于各类产品，如家用电器产品 、计算机及周边产品 、移动通信终端产品 、汽车工业等 。
ＩＭＬ的优势：
1、产品稳定性：使产品产生一致性与标准化的正确套色
2、产品耐久性：透过特殊处理的COATING薄膜的保护，可提供产品更优良的表面耐磨与耐化学特性
3、3D复杂形状设计：应用薄膜优良的伸展性，可顺利达成所需的产品复杂性外开设计需求
4、多样化风格：可依客户需求创造金属电镀或天然材质特殊式样
IML工艺产品的断层结构为:
PET/PC+油沫层+塑胶层,
故注定该制品的变形方向<向上拱起>,并且要求注射压力较普通塑件高的特性.为防止制件变形,胶厚需要满足一定的条件,设计要满足其它工艺方面及成型方面的条件:
A:胶厚(材料厚度),胶厚不能笼通去谈,要结合制品镜面的面积的大小<20MM以下较小者可按1.1设计,较大者胶厚要求1.2或以上,局部可较薄,并且要结合表面造型>,在空间满足的情况下胶厚力求尽量厚为佳.胶厚过薄会带来注塑困难,并导致该较薄处颜色变化,经受不起冷冲击试验及跌落试验.
B:造型、厚度方面,表面凸凹起浮者可较薄,视窗凹陷或周圈高起者可局部薄至1.05.,单一平面及曲面者很容易变形,要特别注意高低温试验的条件,越高者自然要求越高,尽量造型方面存在凸凹更佳, 表面也可以设计环型凹槽,以克服应力变形.但凸凹在超过0.25的情况一定要以斜度过渡,并且角度尽量大于45度
C;棱角处理方面:上表面与侧面需倒至少R0.2的倒角;侧面与侧面需倒至少R0.3的倒角,凡两类倒角对于侧面越高者要求倒角越大,并且要求斜度越大,表面覆膜拉伸量过大或急剧,会导致薄膜表面起皱及印刷油沫脱落以致影响附着力;总而言之就是为保障薄膜覆盖顺畅及外观质量.
D:装配关系:鉴于镜面变形及跌落试验的要求,尽量设计时考虑增加贴胶面积,或底部变形区域底部加熔接柱,或扣位。
IMD/IML工艺手机外壳和镜片不良率的控制
模内注塑镶件技术IMD是近年来正吹向中国塑胶表面技术行业的旋风，是对大多传统塑胶表面处理技术如涂装等行业的挑战，也是对面向国外加工的中小型企业的严重考验，如何面对：是观望等待；还是随波逐流？我们希望你们要根据自身情况来确定你的选择，IMD行业是一个高成本，丰利润的行业，如何在这个行业中取得成功，就要看你是否在成本中是否得到控制？如何选择原材料？如何提高技能？如何降低制程不良率？如何取得合理报价等等.
IMD/IML/IMF不良率的控制主要在印刷和射出的部分，film成型设备的选择也决定了film成型的稳定性即良率的重要因素，在当前市面上film成型设备主要有热压机，吸空成型机，及高压气体成型机，其价格相差很大，一般热压机在几千元人民币左右，真空机的价格要看其功能大小，几万元到几十万元不等，高压气体成型机是近几年IMD/IMF/IML设备，首先从美国，德国发展到台湾，美国的设备在200多万人民币，德国设备在300多万人民币，台湾的设备在100万左右，各需求厂家要根据不同产品，和使用的不同片材以及印刷图文来考虑产品的拉伸和定位俩个方面来考虑设备的选择.
IMD良率的控制还包括环境的影响，我们要求IMD的整个过程都是在无尘室里进行，在印刷的部分更不用讲，那在高压成型和射出的部分我们也如此要求，因为片材加热，因微粒很容易与片材粘在一起
1、 IMD有两大类，即IML\\IMD，习惯上统称为IMD。
IMD(即in-mould-decoration)
有两种分类：
其一是IMD，它是指是把一个丝印有图案的film放到塑胶模具里进行注塑。此flim大致可分为三层，基材（一般为pet）—- ink(油墨)—-耐磨材料(多为一种特殊的胶).
当注塑完成后，film和塑胶融为一体，耐磨材料在最外面。
在手机显示屏多采用这种工艺，塑胶材料多为pc, pmma, pbt等，它主要有耐磨和耐刮伤的作用。
因pc厚，只可用丝网印，所以效果较粗糙。
还有一种叫IML(in-mould-label)技术，和IMD大致相同，只是注塑后flim就像冲压的料带一样拉出，只是将印刷图案转印到塑胶件上，又称模内转印 。
flim一般是pet料，很像放电影时的胶片，又叫链子（foil）；pet薄，可用胶版印，很细腻，尤其电镀和透明，金属及表面细腻纹理都很好。
二:流程:
裁大料—〉热定型—〉裁小料—〉冲孔定位—〉印刷—〉固化—〉半成品检查—〉贴保护膜—〉点眼—〉冲切—〉成型—〉注塑—〉在线检验—〉贴保护膜—〉修浇口—〉半成品检验—〉背胶—〉成品检验—〉贴保护膜—〉成品包装
三、IMD模具设计及成型要点
1、 模具缩水率问题
一般abs、pmma的缩水为0.5%，如做IMD模具，因产品表面要覆盖一层pet薄膜，显然两者的热收缩率不同。
按本人的经验，IMD模具模具啤出的产品其缩水较普通模具小些，取0.3% 比较合适。 因为，注塑时塑胶底材被片材包裹，对塑胶的收缩起到了阻碍的作用。
2、 片材问题
片材是IMD模具成败的关键；也是最为复杂的问题。下面分几项进行分析：
a、 材质、油墨
一般片材的材质为pet，也有pc、pmma的片材。但pet的成型及加工都较优良。表面光泽度、耐磨性也达到客户要求，因此被广泛应用材质。厚0.125mm的pet片材为最热卖的片材之一。
油墨，为印刷的原料，要求耐磨、耐高温、调配、丝印作业方便。
b、 预制片材（裁剪、热成型）
一般的工艺流程为：
片材选择—-〉印刷（工具：菲林，丝移印机；要点：油墨选择，片材定位）
—-〉贴保护膜
—-〉外形冲裁（工具：刀模；要点：片材定位）
—-〉贴保护膜
—-〉热定型（工具：热定型机；要点：温度控制）
—-〉贴保护膜
请留意，贴保护膜是比不可少的工艺，请保护及防尘的作用；保护膜一般用pe薄膜。
热定型加工示意图：
在热定型环节，温度控制很重要，掌握不好，容易使片材变形，报废率高。
热定型机的上、下模都有加热板，在工作期间保持恒定的温度。移动式加热板在放入片材后，移到片材顶部对片材进行预热，使其变软，才可合模进行热定型处理！
c、 片材与型腔的配合
片材尺寸要比最终的部件尺寸小一点点。————最重要的原则！！！
一般情况下，建议：片材的尺寸要比部件尺寸单边小0.02至0.03mm
这样，片材置入型腔内是才容易，才能完全伸展开来。如有褶皱，啤出来的成品就会不良。
3、 片材成型模具设计要点
a、 使用产品图，在pro/e（或其他3d软件） 按片材厚度，将产品表面向内偏置，得到片材的3d图。——最麻烦的工作！
b、按片材的3d图，将其展开，作冲裁片材的刀模、菲林等。
c、 按片材3d图分模
d、 制造模具

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