浅谈IMD成型技术

黄继亭

摘 要： 本文主要对模内装饰技术（IMD）的工艺特点、类型及应用范围进行了论述，并对IMD技术在国内外的研究现状进行了剖析。同时结合企业的生产实例，通过对实例中的IMD注射模具设计特点介绍，来较为深入具体的介绍IMD注射模具的设计制造技术特点。

关键词： 模内装饰技术；IMD注射模具；注射工艺

一、 前言

IMD（In-Mold Decoration）其中文名为模内装饰技术，又称免涂装技术。IMD是目前国际上应用流行较为广泛的塑件表面装饰技术，表面硬化透明薄膜，带有印刷图案，背面为注塑层，油墨中间，可使产品耐摩擦，防止表面被刮花，并可长期保持颜色的鲜明不易退色。在其工艺过程中，将已印刷成型好的装饰片材放入注塑模内，然后将树脂注射在成型片材的背面，使树脂与片材合成一体。由于使用该技术的产品集装饰性和功能性于一身，因此IMD技术已经被大范围地应用于家电、LOGO铭板及汽车零件之塑料产品，特别是时尚的手机外壳及车辆仪表盘、门板、开关、仪表前盖和中央控制板，该技术的使用面还在拓展。有一些IMD成型的塑件具有类似天鹅绒或羊皮的质地，并有高光泽或低光泽度外观可用于汽车驾驶室中的仪表板上。

二、 IMD的工艺类型及原理

IMD 是作为一门新兴的塑料成型工业技术，在其概念定义上较为多样及宽泛，因此国际上对 IMD 工艺的分类并不统一，根据其不同的成型工艺特点，可以将 IMD 技术分为 IMR-Transfer （In Mold Release，模內转印） 、IML-Insert（Insert Molding by Label，模内标签） 、 INS（Insert Thermoforming-film to Molding 模内嵌片）等。

其中IMR技术装饰的图案被印刷在特制的装饰薄膜上，在工业生产中通常使用送膜机将装饰薄膜输送至模具模腔的特定位置，在完成薄膜的定位要求之后进行合模注塑，进而形成产品。最终形成产品之后装饰薄膜与制品表面分离，装饰油墨形成的图案被转印在制品表面。IMR 的优点有很多，由于采用了自动送膜机，并且可以满足薄膜的定位要求，因此自动化程度高、生产成本较低。同时，IMR 的缺点在于成型之后，薄膜与油墨图案分离，印刷的图案暴露 在外界环境之下，容易被磨损。

而IML 工艺非常显著的特点是成型完成后，装饰薄膜与产品表面不分离，而是结合为一体。这样产品表面第一层是硬质的透明薄膜，下一层才是油墨图案。这样可以有效的防止表面图案的磨损，也可以在较长时间内保持色彩的艳丽。IML 工艺的缺点在于新品开发周期长，表面嵌片容易产生脱落、变形。值得注意的是，国内更多的人把IML作为IMD技术的集中代表，相比于IMR技术，IML 可做产品的范围要比其宽广的多。IML 既可以做很大拉伸或者说三维的制件，又可以做平的或简单弧面的产品。而IMR基本上只能做平的或简单弧面的产品，如手机镜片。IMR是在注塑的时候，把薄膜（未成形）合到模具当中。如果是很立体的制件，薄膜与塑料根本不可能贴合得很好。因此，IML在未来的应用前景更为让人看好。

另外INS技术则是将印好的装饰薄膜裁切后直接注塑，或加热成型，使之符合零件表面的3D形状，再嵌入模具中与塑料结合完成表面装饰，该工艺能够在一定程度上克服 IMR 和 IML 的缺点。因此，该技术在装饰表面为 3D 形状的产品上应用较多。

三 、IMD技术在国内外的研究现状

IMD技术自从其诞生以后就受到了广泛的关注，并经历了长时间的发展和应用，也取得了一定的成果。从总体上来看，国内外学者对于 IMD 技术的研究主要集中在装饰薄膜的研究、专用模具的开发和研究及注射工艺的研究。

IMD技术在70年代早期首先应用到吹塑成型工艺中生产塑料瓶，70年代中期推广应用到注塑成型，并在70年代末开始受到关注。80年代，通用公司在材料方面的创新把IML技术推广应用到手机领域，并逐步扩散到PDA和其他一些电子产品。 欧洲在推广应用IMD技术中，走在世界的前列， 据预测在欧洲，85%—95%的食品包装应用都是采用IMD技术。美国从90年代中期开始大量采用 IMD技术，目前广泛应用于电子产品、通讯工具、 玩具等行业。 IMD技术在生产MP3/MP4、手机、家电控制 面板以及中等尺寸、相对较平的汽车内外饰件等方面已经获得成功。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、 托板、汽车顶盖、甚至于汽车和卡车的外壳、发动机罩等。由于IMD技术可以节省大量的再加工费用，因此对于汽车工业极具吸引力。

在国际上，新材料及新工艺不断的被应用到IMD 技术中.例如德国的Faurecia Interior Systems公司在模具内喷洒一层聚氨酯软接触涂料，然后合模并注射聚氨酯泡沫，制成具有羽毛质感的仪表板和车顶板，应用于奔驰车上。墨西哥Visteon公司的 Carplastic工厂为本田Civic车型的仪表板热成型了一种TPO表层，该表层后面是注射的PP料。德国的Webasto AG公司，采用GE公司的Lexan SLX 薄膜，并通过长玻璃增强聚氨酯泡沫，成型通用欧 宝赛飞利车型的全景车顶。另外，IMD技术的自动化也受到国外公司的重视。Mayco Plastic在制作IMD部件时优先考虑自动化的因素，根据应用的复杂程度，该公司会使用 2到5个六轴机械手，通过机械手来抓取片材和移除成型产品，这样一个人就可以轻松处理一叠片材，比较而言，一条喷涂线可能就需要3 0个人。为了在片材运送过程中不损伤片材表面，部分公司在机械手上使用醛缩醇或氟化聚合物手指。

我国对于模内装饰技术的研究起步较晚，但随着 IMD 技术的普及，也有越来越多的科研院校及高新企业投入了对模内装饰技术的研究。从目前科研院校研究状况来看，国内的研究也主要是对薄膜的特性测试和成型模具以及成型工艺参数的研究。从企业应用角度来看，国内能生产IMD产品、且具有一定规模的企业较少，如深圳群达、珠海祥艺、惠州英美达等少数几个公司，且以中小型、相对较平的产品为主，比如MP3，摩托车仪表盘、手机键盘和视窗镜片等。由于在材料和工艺方面上的差距，目前国内许多IMD原材料及产品仍然需要进口，国内IMD技术的应用与国外先进水平相比还存在着较大的差距。endprint

四、IMD注射模具的结构特点及案例分析

在IMD成型技术中，要经过薄膜模压成型、模切废边和注射成型3个环节，才能得到最终制品，同时在整个IMD工艺中，要使用到3套模具，即预压模具、裁剪模具和注射模具。因此在工艺工程中，其模设计的好坏与否将影响到整个成型工艺的成败，尤其是注射模具设计的好坏将直接关系到最终产品的成型质量，在整个系统中最为重要。

目前IMD注射模具设计与制造在我国刚刚兴起，还没有形成完善的理论体系和设计标准，因此本文主要结合作者自己在从事IMD模具设计时所积累的设计经验，同时结合曾今所设计完成的并已成功投入使用的车用烟灰盒装饰件IMD注射模具设计为例，分别从车用烟灰盒装饰件IMD注射模具设计中所存在的问题，及所采取的相应的设计方法及应注意的问题等几个方面来进一步的剖析IMD成型技术的特点。

如图1所示的产品为车用烟灰盒装饰件，在塑件的结构上要求外观整洁美观，不能有污点及微尘，表面不能有缺陷或缩影。该产品在制造过程中，薄膜成型模具的设计是模内注射是否成功的关键，在相关结构的设计上存在一定的难度。因此，在该模具的前期设计及试模过程中遇到了一系列的困难和问题，主要问题如下。

1）产品表面可看到筋位或壁厚变化的阴影。2）膜片上出现皱纹。3）部分制件在或注塑后表面出现不同程度的开裂。4）膜片成型后和膜片初始状态相比色差变化严重。

因此经过后期的研究分析发现，之所以出现上述问题主要原因有：产品整体壁厚太薄，

膜片过度拉伸，产品R角太小，同时产品部分形状变化过于激烈等。基于产生相关问题的原因，在该模具设计加工上进行改进的方法有：

1）针对产品表面可看到筋位或壁厚变化的阴影的问题，采取增加整体壁厚（推荐3.0mm 以上），减少筋位厚度的方法进行改进；

2）对于膜片上出现皱纹的问题，可以对注塑工艺进行一定的优化，尽量合理产品外形；

3）针对部分制件在或注塑后表面出现不同程度的开裂的问题，主要对产品的R角进行修改，使得成型薄膜的圆角R要大于0.5mm以上，以免薄膜在成型过程中被拉破。同时要求成型的薄膜片不超出型腔的尺寸。

4）针对膜片成型后和膜片初始状态相比色差变化严重的问题，在满足产品功能要求及客户允许的情况下对产品的外形进行优化。

同时，在该塑件的冲裁模具的设计中，薄膜外形尺寸要与冲裁模具尺寸一样大小，并且冲裁模具的尺寸也不能大于注射模具型腔尺寸。

另外，在注射生产过程中，要注意使薄膜贴在注射模具的型腔面上，不能有脱落、滑移。因此在注射模具的设计中，要设计辅助机构。这所采取的改进措施体现了IMD模具设计与传统注射模具设计上的不同之处，更体现了IMD成型工艺的特殊性。通过采用上述的相关措施，最终所设计制造出来的成型模具及塑件如图2所示：

五 、结语

模内注塑装饰技术IMD作为一项较新的注射成型技术，在国内越来越受到广大生产企业的重视，这对大多传统塑料成型技术行业提出了挑战。因此只有牢牢把握住塑料成型技术发展的前沿，对 IMD技术的工艺流程、发展历程及技术特点有个较为全面的认识，才能更好的进行IMD技术的应用。同时在未来的研究中，应加大对IMD注射模具设计的研发和应用、加速国内IMD注射模具的设计制造的标准化，并进行IMD工艺的优化，从而来提升我国的IMD整体技术水平。

参考文献

[1] 张赛军，阮锋，边彬辉. IMD技术的应用现状和发展趋势[J].2006泛珠三角鍛压年会，2006：40-43.

[2] 贾玉龙. 汽车内饰 IMD 成型工艺研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学学位论文，2012：1-5.

[3] 欧会全.IMD 技术的新发展[J].丝网印刷，2010，9：1-3.

[4] 王鑫，杜林芳.IMD注射模具设计要点探讨[J].塑料，2015，44（3）：95-97.endprint