模内装饰工艺的应用与发展

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虑。装饰层和制品之间的黏结可以通过热熔胶层或者熔体渗入织物衬层形成机械啮合来实现。

由于层压复合材料的可回收性越来越成为一个重要问题，使用同一聚烯烃系统的装饰层、中间层和基层似乎是一个可行并且成本效率较高的方法。另外，由于这一工艺的特殊特征，使用回收物料作为基体材料是可行的。例如，汽车工业一直喜欢使用回收的PP。然而应该指出，装饰层里金属膜的存在使得装饰件的回收更加困难。

? 典型应用

IMD和模内层压由于提供了集成的一步法表面装饰和更大的设计自由度，适合于许多应用场合。例如，IMD被用于生产汽车顶棚、保险杠面板和后视镜架以及车灯（见下左图）和车身模制品，通过模内着色帮助汽车生产商消除了喷漆相关的成本和环境问题。另一方面，模内层压广泛应用于汽车内饰板和其他应用领域。例如，下中图展示了汽车内饰板，下右图展示了一个具有织物表面的贝壳椅，这些制品是使用低压模内层压技术制成的。最后，下表列出了用于不同工业部门的一些典型应用，而它们在过去都是通过高劳动强度和同成本的胶黏复合工艺生产的。 通过低压IMD制成的覆有透明薄膜的汽车车灯 使用低压注射成型的模内层压技术生产的汽车内饰板 使用一种称作反向力成型的低压注射成型模内层压技术生产的具有织物图案/条纹的贝壳椅 样品提供：Hettinga Technologies,Inc.,美国 IMD和模内层压的典型应用 应用领域 成型制品 汽车工业 柱形包覆板、仪表板、门板、顶棚内衬、空调控制台、支柱、座椅家庭用具 通讯设备 无线电工业 运动设备 化妆品工业 背板、通风格栅、方向盘护面、手套箱、喇叭钮、转速表盘、徽标 家电控制板（例如，洗衣机盖板、微波炉前板、烤箱外壳等） 移动电话键盘和膜片开关 磁带仓、录音机外壳、录像机前面板 曲棍球棍、滑水橇 容器盖、粉饼盒 ? 模具设计与工艺要求

IMD工艺中的设计包括：图文设计，成型形状和成型模具设计，注塑模及注塑口布局，形状设计等。

为了保证带有装饰层的模塑制品的质量，制品和模具的设计、装饰层和基体（载体）材料的选择以及工艺条件的设定都需要特别考虑。

? 模具设计注意事项

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对成型模与注塑的要求包括：成型模的合理深度和转角部位的弧度(R)控制；成型过程中凹凸模之间的间隙及其均匀性合理设计；注塑模的结构，型腔与成型模形状的一致性；模腔内光洁度及表面质量；注塑模浇注口的位置布局、数量、形状及注塑料的流向合理设计等。

尽管现有模具常常可以改装用于IMD和模内层压，但还是推荐为这一工艺专门设计模具。除了传统的设计规则，例如适当的半径和锥角，还需考虑下列的设计注意事项：

（1）对于IMD，薄膜/箔片必须使用两个充分分离的定位销将它带入模具，并且要求紧贴（但不能擦到）模具表面；

（2）模具的设计和装饰层固定在模具里的方式必须保证在合模的过程中材料不会过度伸长；

（3）复杂的表面可能会造成因为夹气或薄膜和层压材料拉伸所导致的问题；

（4）和加强筋相关的熔接线和凹痕更加明显，特别是较薄的膜和织物，因为装饰材料会在熔接线处积聚；

（5）必须以适当的方式注射聚合物熔体，使装饰层不会发生不良的位移和变形，从而导致装饰层的褶皱或损害薄膜/箔片的表面结构或织物的三维结构；

（6）因为装饰层通常放置在移动模板上，制品必须从浇道一侧射入以避免顶出杆在装饰面一侧留下痕迹；

（7）对于IMD，如果使用多模腔系统，薄膜/箔片的宽度必须足以覆盖所有模腔；

（8）当使用三维装饰时，IMD载体膜的延展性不能过高；

（9）在薄膜/箔片和移动模板之间应提供排气，以防止封入气体和成型过程中过热；

（10）必须特别小心，保证熔体不会洞穿或绕过空白的边缘到达装饰层的可见面；

（11）模具的构造应该容许装饰层的插入和模塑件取出的自动化操作。

? 加工工艺注意事项

在IMD和模内层压操作时，加工条件需要进行一些调整。例如，为避免装饰层出现不应有的位移，应该使用较低的初始注射速率，特别是当熔体刚刚接触插入件时。另外，必须适当设置注射速率使得注射压力降至最低。

应该注意的是，对于注射成型，如果将充模所需注射压力对充模时间作图，通常会得到一条U形曲线，所需注射压力的最低值出现在中等长度的充模时间处。这一曲线是U形的，因为一方面短的充模时间需要高的熔体速度，也就需要较高的注射压力以充满模腔；另一方面，过长的充模时间使得注入的聚合物冷却程度增加，熔体黏度增大，因此需要更高的充模压力。注射压力对充模时间的曲线形状很大程度地依赖于所使用的材料和模腔的几何形状以及模具设计。如果所需的压力由于流程/壁厚比过大而超过了装饰层所能耐受的范围，应该考虑使用前面提到的能够低压成型的特殊成型工艺。

对于IMD和模内层压，由于装饰层通常对温度敏感，因而模具壁的温度控制是非常重要的。熔体的温度一般情况下会高于装饰层能耐受的温度，这是之所以要额外加入衬层的原因。衬层起到了对熔体绝热的作用，也降低了熔体洞穿和装

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饰层折叠的可能性。同时，由于装饰层的绝热作用，装饰层一侧的温度设定值应低于另一侧，以促使均衡冷却，减少翘曲。

? IMD在汽车工业的应用

塑料加工商们正在将可成型彩色薄膜视为一个经济、耐用、环境友好的装饰手段，它可使零件在脱模时即已完成装饰。模内装饰(IMD)技术，利用的就是这种可成型薄膜，可替代传统的、在零件脱模后采用的涂漆、印刷、热模锻、镀铬工艺。该技术的首次成功应用是制成了一些小型的、相对较平的汽车内外饰零部件和手机零件。今天，IMD技术有了更进一步的发展，可以制成更大的三维零件，例如整个仪表板、汽车保险杠、托板、汽车顶盖,甚至汽车、卡车的发动机罩。第一个实现商业化的、无需涂漆的水平车身板已经应用在Smart双座敞篷跑车上（见首页图）。

? IMD在汽车上应用的优势

IMD技术可节省再加工的费用,这对汽车工业极具诱惑力。GE Plastics的Lexan SLX(一种聚碳酸酯共聚物)车身零件生产经理Venkatakrishnan

Umamaheswaran说：“汽车上最贵的就是油漆了，涂漆生产线是汽车装配车间最大的投资，会占据车间一半的地面空间，而且一年内会产生1500多吨VOCs(挥发性有机物)。”

IMD技术的优势还包括：边角料产率低；可在同一地点完成零件的成型和装饰，回收性更好。IMD技术可获得A级表面，且无流痕，更不会像流痕那样造成“模内驻色”。但是如果零件本身就有很多孔，必须在脱模后进行装饰，那么IMD技术的经济效益则会大打折扣。

IMD技术的倡导者们宣称：利用最新一代的可成型薄膜制成的车身板，具有与涂漆金属板相媲美的甚至更高的抗划伤性和抗冲击性。但是，假设汽车制造商们对涂漆生产线仍然施以巨额投资，则IMD在近期内还是无望完全取代涂漆工艺。不过，工业观察家们相信：在美国，今后即使有投资，也很少会出现建造大型涂漆生产线的情况。

最近，IMD技术的发展已经超越了注射成型。薄膜嵌入物正在被用在热塑性塑料或聚氨酯复合物基体材料上面。此外，TSF技术，即厚板成型技术(一种将薄膜装饰复合板直接热成型为成品零件的技术)，作为另一种新兴技术，也在制造大型零件，例如卡车保险杠、摇板、座后置物板等。

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IMD技术正在逐步应用于大型三维汽车内外饰零部件的制造，其中的一个方向是利用无漆薄膜来获得单纯色、金属抛光效果、亮镀铬效果。薄膜上涂覆了类油漆层，使其具有了热成型时所需的可拉伸性。

还有一类更新颖的应用于汽车三维零件的薄膜结构，这种结构是通过共挤出得到的，外面是透明层，里面是受保护的有色层。这种结构的支持者们说：有色层与那些无漆薄膜上的类油漆层比较，可能更适合于热成型复杂的深冲压零件。

? IMD产品的耐候性

IMD技术发展的前沿领域是制造A级抗寒耐热汽车外饰面，用在汽车、重型卡车上。目前有6家厂商提供IMD可成型薄膜，其中5家已可提供抗寒耐热的产品．剩下的1家尚在研究之中。

? Avery Dennison公司

提供“Avloy Dry Paint”型可成型薄膜，材料为丙烯酸/PVDF(聚偏氟乙烯)，是一种有色层/透明层式结构。薄膜[20-30mils（1mils=千分之一寸）]复合在厚一点的ABS或TPO(热塑性聚烯烃弹性体)底板上。厚底板的选择依需热成型的成品零件而定。Avloy薄膜制成的终饰材，可在高光泽度单纯色和低光泽度单纯色之间任意选择，还可获得金属效果、珍珠效果、金属抛光效果和打印图案。

? Soliant LLC公司

提供“Fluorex”无漆膜，也是一种透明层/有色层式结构，这种无漆膜已应用在几款汽车上。材料结构共包括四层：顶部的透明层(聚丙烯/含氟聚合物的混合物)、有色涂层(材料同透明层)、紧贴层(或粘结层)、底板层(ABS、TPO、PVC或PC)。底板层的厚度可从0.3到300mils。

Soliant公司制造的Fluorex T/HR应用于挤出复合技术，Fluorex 2000应用于IMD技术。这些薄膜可提供多种印刷样式(包括抛光金属外观)，应用于汽车内外装饰。最新的薄膜是Fluorex Bright，可提供一系列的亮镀铬效果包括有色铬和黑色铬。在佛罗里达州和亚利桑那州，Fluorex Bright已完成了一年的户外测试。

? Mayco Plastic公司

制造四层“模内着色”(MIC)IMD可成型薄膜。公司将这种薄膜应用于它自己的IMD项目中，还计划以卷膜、规格板材、预成型外壳等形式对外出售。此外，Mayco还在研发厚板成型(TSF)薄膜。

该公司的A级亮膜是离聚物和聚丙烯的共挤出薄膜。该薄膜的上透明涂层和下有色涂层，都基于A.Schulman公司的新型紫外稳定离聚物。薄膜第三层是粘延锋伟世通技术中心办公室 编辑-刘元学 审核-李建勋 校对-关越 2005/31