用可成形膜进行装饰的趋势

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用可成形膜进行装饰的趋势  
  
    利用可成型膜在模具中完成制件的装饰被塑料加工商看成是一种经济耐用又环保的做法。用可成形膜嵌入完成模具内装饰（IMD）正在替代传统的成模后再喷漆、印刷或进行热印压和镀铬的做法。
    这种模内装饰工艺在生产中等尺寸、相对较平的汽车内、外装饰面和手机方面已经取得了第一个回合的胜利。现在，IMD技术已经发展到用于生产更大型的3D部件，如整个仪表盘、保险杠、梁、甚至于汽车和卡车的外壳。第一个商业化免喷漆的水平车身据说已经用在了一辆Smart双座双门跑车上。
  
    IMD的优势
    IMD技术可以消除二次处理所需要发生的费用，这一点对汽车工业来说非常有吸引力。据GE公司Lexan SLX车身部件的负责人Venkatakrishnan Umamaheswaran说：“喷漆是汽车最昂贵的一笔费用。”他说喷漆生产线在汽车厂中往往是投资最大的部分，而且占地几乎达整个工厂的一半。
    IMD技术可以减少划痕率，可以在同一个地方完成模塑和装饰两道工序，而且还提高了可回收性。IMD技术可以生产出A级表层，不会有流体痕迹。但是，如果要加工有许多孔洞的部件，那么用IMD就不太经济，因为在成模后还需进行修剪。
    IMD拥护者说新一代用成型模制成的汽车车身板，其抗划痕和抗冲击能力与喷漆后的金属板相当，甚至于超过金属板。但想在不久的将来用IMD完全代替喷漆也不太可能，因为汽车制造商在喷漆生产线上投入了大量的投资。然而，工业人士相信，在美国，即使再新建大型喷漆生产线，也只是很少了。
    IMD也就是用嵌入膜进行装饰的一种工艺，它从一块薄型的塑料片开始，塑料片上可进行印刷、涂层或加颜料等措施使之具有装饰效果，塑料板被切成毛坯，然后再用热成形的方法制成最终制品的形状，经过修剪之后被放入注模型腔，在此与相容的基料进行后模塑加工。模塑成型后的表层可以有金属外观、木纹或带有符号或图形等。
近来，可成型膜装饰已经超出了注模成型的范围。目前膜片插入件用在热塑性塑料或聚尿烷复合材料基料上。此外，厚板成型（TSF）工艺，即将覆盖了装饰性膜层的薄板直接进行热成型最终生产出产品，这个工艺也正日渐成为另一种很有前途的生产大型部件如卡车保险杠、仪表盘等的技术。
    IMD开始用偏心印刷膜，这种膜可模仿木质结构或印刷上刻度表或图形。第二层结构，即印刷体透过透明的膜显现出来，膜包覆着字体，使它更经久耐用。还可再进行二次喷印，然后再覆盖一层膜（膜、基料、膜、基层），这样就更能保护喷印的字体不受后成模的温度和剪切力的影响。还有一种保护印刷字体的做法，即将膜放在模具的型腔上，再在其上覆盖一层透明树脂。这种做法据说能增添光泽湿润的效果。
    随着在3D汽车外部件和内部件中的应用，人们开始倾向生产所谓的干漆膜，这种膜使制件具有均匀色泽、金属质感或明亮的镀铬效果。干漆膜上涂敷了一层类似油漆的东西，这层东西具有延展性，可以满足热成形的要求。用于3D汽车部件的新型膜结构，实际就是一种共挤出膜，这种膜的着色层上面覆盖了透明层加以保护。拥护这种结构的人说，这种结构比起在干漆膜上薄薄的颜料层来说，更适合于热成形复杂部件。
  
    IMD具有耐候性
    IMD最重要的优势在于可生产出具有耐候性A级表层的汽车外部件和重型卡车部件。在为IMD技术提供热成形膜的六个供应商中，有五个厂商提供的是用于户外的耐候性产品，第六个正在致力于生产这类产品。
    ●  Avery Dennison提供Avloy干漆面可成形膜，这种膜的结构为聚丙烯/PVDF着色层/透明层。该层膜覆盖在较厚（20~30mm）的支持层如ABS或TPO上，厚膜可热成形最终部件。用Avloy膜层制得的部件外观范围较广，从高光泽至低光泽、金属外观以及珍珠光泽都有，还可提供具有印刷字体的膜。
    ●  Soliant LLC提供氟干漆，透明涂层/带颜色涂层的膜，这种膜已用在好几种汽车中，这些具有四层结构的膜最顶层是聚丙烯树脂/氟聚合物混合材料，然后是同材料的着色层，再然后是连接或粘接层，然后是ABS、TPO、PVC或PC材料的支持层，支持层根据基料的材料来选择。支持层的厚度从0.3~300mm不等。Soliant公司生产用于挤出层的氟T/HR以及用于IMD的氟2010材料。带印刷字样的膜既可用于生产内部件，也可用于生产外部件。最新的产品是氟亮光材料，它包括一系列范围很广的有明亮铬效果的产品，比如带色铬和黑铬。这种材料已经在佛罗里达和亚利桑州经过了一年的测试。
    ●  Mayco 塑料公司为IMD生产了四层“模具内着色”的可成形膜 。它生产的膜既可用在自己的IMD项目中，也以成卷、张或预型坯的形式出售。Maycobn也正在研制厚膜成形（FSF）产品。
    A级光泽膜是由离聚物和PP共挤出制得的。顶层的透明层和下面的着色层都是由一种新型的由A Schulman生产的UV 稳定离聚物制得。第三层是粘接层，再下面是支持层。根据基料材质，支持层可以是PP均聚物或共聚物或TPO。
MIC膜用在了为数不多的Daimler Chrysler 2002 Dodge Neon小汽车的前仪表盘上，该公司目前正在安装两台3000吨的注模机，准备用IMD膜生产Neon 2004和2005车型的前后仪表盘。
    ●  Senoplast USA生产厚度为1到2mm的三层SEnotop共挤出膜。这种膜可用于IMD或直接成型。顶层为PMMA透明层，下面是PMMA着色层，基层为ASA/PC共混物。后者据 说可以与ABS、ABS/PC、ASA、ASA/PC，PC和PBT/PC等材料粘合。
    ●  GE塑料公司提供一种共挤出膜，顶层为用Lexan SLX 聚碳共聚物制得的透明、光泽层，这种材料的聚合物链上有阻止UV的阻断单元。它可以保护Lexan PC的着色层。该膜可与PC、PC合金或大多数聚酯进行后成模。GE还开发了连接层，使Lexan SLX膜可与其他基料相连接。请看这个例子，带PC/ASA连接层的膜，其连接层可与用玻纤增强的聚尿烷基料连接，用于生产Smart 敞篷跑车的车顶。GE公司还在开发一种外观象铬的IMD膜，以及高温用途下的Ultem PEI ULP4V-0膜。
    ●  Bayer聚合物公司最近将其膜市场及销售部与Sheffield塑料公司的子公司合并到一起，该公司准备将IMD技术的应用扩大到汽车外部件。“用这种技术生产汽车内构件所取得的成绩将有助于外部件的生产。”IMD高级市场发展专家Patrick Griffin如此说道。Bayer正在开发一种可成形涂层，其效果将与汽车外漆面相当。Griffin说：“我们已经完成了60%的工作。”这种涂层将用在Bayer的PC和PC/PBT膜上，这些膜与ABS、PC和PC/ABS基料相溶。
  
    A级面层、无需上漆
    好几个IMD应用例子中生产的A级汽车外部件已经随汽车上路了。Soliant似乎是应用范围最广的一个厂家，正在着眼于装饰整个部件，如档位板，而不仅仅是某些内部贴面。TPO部件在Soliant 的IMD应用中占最大份额。Fluorex IMD膜在2003和2004年的生产应用包括Acura 3.2TL档位板及车身模件，该公司目前正在研究车顶件，此外，市场部经理John Cupstid认为在生产保险杠仪表盘方面潜力很大。
    对Soliant来说，直接用厚膜板进行热成型至少占了公司50%的生意。尽管这些只是较简单、较平的部件，但也有大型部件，如由Hendrickson国际公司制作的5~8型卡车用保险杠。计划生产的部件还有Chevrolet Rtaiblazer摇杠盘和Chevrolet Impalar的尾部件。
    Mayco 塑料公司正在生产大型汽车部件如前、后仪表盘和车身板，尽管该公司的总裁Tim Hoefer说共挤出MIC膜技术也可用于卡车、马路设施以及家具等，到目前为止，干漆膜如Soliant公司的Fluorex以及Avery Dennison公司的Avloy, 在浅金属颜料方面比共挤出膜更有优势。但他说Mayco公司的MIC膜可以与金属车身的漆面比美，这是因为膜挤出模头有特殊的功能，可以帮助金属粉按一定方向取向排列。
    GE公司Lexan SLX膜的IMD应用范围包括轮胎护盖，车顶篷等等。公司有四项新的计划，用于生产外部垂直和水平车身板，目前还处于保密阶段。Avery Dennison公司则更多地侧重于生产小型部件——主要是装饰性的一些部件。
    高级市场主管Mike Gozbial说：“目前我们认为我们在生产大型部件如保险杠及车顶方面还作不到十分经济。每个公司都想生产保险杠，但还有些问题未能全部解决，例如如何获得金属色彩以及如何使膜延展将边缘包裹完全。”他还提醒说对大型部件进行边缘修剪十分费料，如一平方英寸的部件算上修剪所需的料可能需要2平方英寸的干漆膜。
    Senoplast有三项用于生产车顶的发展计划，该计划将使用热成形Senotop膜，支持基料为长纤维PUR复合料。第一个系列的生产是用于生产2003 Smart汽车的阻流板和月亮顶后板。另一个IMD发展计划为Smart 汽车中注射成模ABS/PC挡板和保险杠。另外，据市场管理负责人Andreas HOellebauer说，一家美国汽车制造商正在使用Senotop IMD膜开发A、B导柱盖。
  
    铬金属替代物
Soliant 公司新型氟亮光膜初次登场，用于生产5~8型卡车的A级保险杠。Hendrickson国际公司生产出了带有铬光泽的ABS保险杠。它使用了20多平方英尺的膜，膜深拉伸率达50%。据Hendrickson市场及工程部的负责人Jeff Zawacki说，膜的造价与用铬镀层花费相当，但后者在生产如此大型部件上无法实现。
    据Zawacki说，Hendrickson Aero亮光保险杠已达到了OEM标准，经过了500小时盐路、砾石路各耐候性测试。他说开发这种膜最主要的动力来自于要生产出可以替代铬镀层的环保型产品，无需打磨就具有镜面光洁度。他说亮光膜还适用于生产其它部件，包括格栅包裹物，遮光板、视镜等。实际上，在Mack Truck的Grante 旅游8级车上已经用上了这样的产品。
  
    IMD在汽车内饰件中
    装饰膜用于生产汽车、卡车仪表盘、开关、遮光板以及中央操作台已有好几年历史了。Avery Dnnison在这个领域已经干了许多年了，仍在努力扩大具有不同外观的产品的应用范围。Mike Kozbial发现与七八十年代相比，IMD在汽车内构件上的用途越来越广泛，主要是在一些装饰性的小部件上。他还发现汽车车身的颜色更多地进入了汽车内部件中，他的公司所生产的Avloy干漆膜就有这样的用途。
    该公司还提供聚丙烯或PVC的Thermark可成形膜层。这些膜层包括低光泽木质纹、斑点纹、几何图形或有机图形、珍珠光泽以及均匀颜色膜等。支持板可以是ABS、TPO和聚碳树脂。
    一些使用Avery Dennison膜层的厂家包括Toyota Solara 2004, 其中央控制台上为带木纹或几何图形的金属化表层。2004福特F150挖掘机的中央控制台也使用木纹、金属化或有几何形的表面层。
    汽车内饰到目前为止成了Bayer聚合物带颜色带印刷字样的Makrafol PC和Bayfol PBT膜的最大的应用市场。该公司的两个最大用途为加热器（HAV）控制台和换档控制台（PRNDL）。其他的用途包括开关和照明控制按钮和开关。
    近期的一些商业车型计划包括2002到2004 Daimler Chrysler吉普车中的HVAC控制盘，它是用Makrofol D72 PC膜和高流动性的PC树脂制作而成的。其他计划还有2003到2004 Didge Dakota 挖掘机和Durango SUV车上的HVSC和灯光开关盒。这些部件是由低光泽Makrofol VLG膜制成的，在膜的第二层印有图形。
    一年前，Bayer开始生产新型的Fantasia Faria特殊膜。包括Makrofol PC DPF5069亮光金属膜，这种膜看起来象铬镀层，并且是半透明的，可以从背面打光，而且在第二层上印有字样。Dureflex TPU软质膜，手感非常好，纤维膜则在靠近膜基层的粘结层加入了纤维织物，使之有布的感觉。红色天鹅绒和粗斜纹布只是两个有趣的例子。
    象布一样的膜只是GE塑料结构产品Legacy膜中的部分产品。Lexan PC和Ultem PEI膜已经用于汽车内饰和非汽车应用领域达七年之久。这些膜包括象天鹅绒和羊皮一样的织物膜，也有高光泽和低光泽外观的膜，这些膜通常用在PRNDL、HVAC仪表前盖和仪表盘上其他地方。产品负责人Mike Laurin也说道GE正在与Fiberloc公司合作开发Lextra II代聚碳膜，这种膜加有尼龙纤维，使之具有柔软、象织物一样的表层。这种膜已经用在手机上，而且极有潜力替代汽车内饰物，如门、扶手、方向盘和换挡器等。
    GE认为金属外观效果的膜在制造诸如车顶灯、按钮开关等汽车内件方面有很大潜力。这种三层结构顶部为PVDF或PVF，中间为金属化PBT层，基层为PC材料。
Serigrap Inc在PC或聚丙烯膜中加有印刷图形，在过去5年中用于生产汽车内部件如顶灯开关和HVAC控制器。近期应用则包括在2003和2004年汽车仪表盘以及3D齿轮箱部分（PRNDL）。
    Soliant和Mayco塑料公司两家都将目标锁定在汽车内部件上。Soliant正在实施装饰内部仪表盘的计划，试图使之达到金属效果，将车身外的颜色引入车内。
    Senoplast公司的Hoellebauer 说Senotop膜将出现在所谓的2004“趣味车”的ABS防雨板以及门内装饰性的覆盖层上。目前这种汽车的生产厂家和生产线还处于保密阶段。
  
    可成型膜复合材料
    德国Smart GmbH公司生产了一款2003Smart双座活顶跑车，它的车顶是用可成型膜来装饰的，它显示了用可成型膜进行装饰的机会正在不断增加。该车顶赢得了SPE汽车部门今年的大奖。该 车顶被称作为：“第一个无喷漆的具有A级表层的水平车身板。”它是长玻纤聚尿烷复合材料由可成型膜嵌入件在制模时完成装饰而制成的。
    嵌入件是GE塑料公司生产的共挤出膜。顶层是一种大约0.25mm厚，透明，有光泽的被称为Lexan SLX的聚合物。这种聚碳共聚物在链上有UV阻隔体，它可以保护下一层嵌段结构的Lexan聚碳材料，这一层大约0.75mm厚，这一层的下面是一个PC/ASA合金材料的连接层，使膜与尿烷基料相溶。将热成形膜放置在LFI（长纤维注射）机器中的水平下半模中，LFI机器由Krauss-Maffei AG公司提供。尿烷自动混合头将连续的玻纤粗纱斩断，并与硬PUR泡沫助剂一起被喷到成形膜的背面。然后模具合上，基料硬化后与膜层粘结在一起。生产出的制件重量不到喷漆钢质车顶的一半。GE说它的颜色和光泽度可保持10年。
TP复合材料也是较好的进行模具内膜装饰的材料。根据上个月的报道，Solectria Corp的Diaphorm 部门正在将一种新的“软模塑”工艺商业化，这种工艺适用于长纤维或连续纤维TP板或编织物，纤维板被一种可充气的气囊在模具上被加热和压制。Diaphorm正在用此实验生产从体育用品到船上座位这样的产品。
  
　
   
IMD技术专用油墨有德国宝龙的HTR, N2K, PCI, NORIPET, NORICRYL, AQUAPRESS, NORIPRESS 等。
  
详情请联系：jason.wu@proell.de

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