IMD模内装饰射出技术.docx
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IMD模内装饰射出技术
IMD模內裝飾射出技術
黃世吉
2007年3月30日
摘要
本報告簡述模內裝飾射出技術之製作，進而針對IMD（In-MouldDecroation）模內裝飾射出技術製程，個個環節，包括：
薄膜成型、沖切、模具、與相關的製程配合，詳細解釋、說明與列舉實例圖解。
並附上本製程技術之建立基本需求費用，以供日後本廠引進本技術之參考。
基本上IMD技術之建立，在模具上之開發，本廠有一定的技術水準可自行開模完成之。
至於薄膜製作模具，初期須由設備廠商作技術的指導。
摘要2
1.簡介4
2.IMD模具設計及成型要點8
3.高壓成型機及周邊設備11
4.投資金額及產能分析12
5.其他13
6.結語13
附錄：
15
1.簡介
模內裝飾射出技術利用一次射出成形操作中得到裝飾過的表面成品之技術大致有兩種方式：
模內轉印射出成形（日本稱IMRIn-MouldRolltoroll；歐洲稱IMDIn-MouldDecoration）和模內鑲入射出成形（日本稱IMDIn-MouldDecoration；歐洲稱Insert），IMD 模內裝飾鑲嵌注塑技術被廣泛應用於通訊、家電、電子、汽車、儀錶、儀器、醫療器、玩具、化妝品等行業，是一種嶄新的塑膠裝飾工藝技術，可三維變化，增加設計者的自由能設計出各種個性化造型的產品，適應時代發展的需求。
IMD 技術可以實現注塑成型、裝飾一體化、一次完成，又能做出各種不同的特殊效果，如：
按鍵凸泡、金屬鏡面或消光面、金屬拉絲紋、背透光性、凹凸點紋等等，極具裝飾性及功能性。
IMD 技術是替代塑膠製品噴漆、電鍍加工最好的新工藝，減少注塑的後續加工工序，在塑膠工業上推廣、普及，能真正實現節能、環保的意義，將為社會及企業帶來巨大的經濟效益和環保效益。
而一般傳統多次加工印刷方法生產其作法不良率高，無法應付多色需求，且採人工作業過程繁雜，相較於模內裝飾射出製程可降低製造成本，減少射出成品再印刷、運輸、裝配等後續加工處理的步驟，避免環境污染。
以手機視窗面板為例，針對不同方法生產製作特性比較，如表1-1所示：
一、傳統製法
射出成型→強化處理（雙面）包覆保護層→網版印刷（背面）【電鍍、噴漆、擦拭、上色（曲印）】→拆除保護膜（正面）→貼背膠（背面）→成品
二、IMD（模內鑲入射出）
薄膜→成型→射出成形→保護膜（正面）→背膠（背面）→成品
三、IMR（模內轉印射出）
薄膜→射出成形→保護膜（正面）→背膠（背面）→成品
表1-1以手機視窗面板為例，針對不同製程特性比較表
製程方式
傳統製法
IMD（模內鑲入射出）
IMR（模內轉印射出）
模具費用
數十萬
數十萬
百萬
開模量產時間
35天
40天
60天
耐磨面
正/背面
正面
正面
印刷面
背面
中間
中間
產品外型
平面小幅度
孔洞、卡勾皆可
平面小幅度
顏色
8～9色
多色複雜圖案
8～9色
適用產品
N/A
3D產品
平面或曲面小的產品
外觀
精緻
中等
中等
適合種類
少量、多量、多樣
少量、多量、多樣
多量、單樣
應變速度
快
中等
慢
使用原料
PMMA/PC
PMMA/PC/透明ABS
PMMA/PC/透明ABS
總厚度
（最薄）
約1～1.2㎜
約1.2～1.5㎜
約0.8～1㎜
使用人力
多
中
少
生產週期
長
中
短
總不良率
中
中
低
根據表1-1所示，及工藝流程將IMD、IMR及傳統射出作一比較，如下說明：
傳統注塑產品：
1.需要有噴漆或電鍍等二次加工的過程（增加成本和造成污染）
2.油墨等在產品的表面，時間一長的話就會被磨花或刮傷（降低產品的整體品質和外觀效果）
3.注塑成型後進行後續工作，造成良率下降等
IMD模內裝飾工藝產品：
1.降低成本與時工要。
IMD制程中只需要開一套模具，不像其他老替代制程需開多套模具，降低系統成本與庫存成本。
2.制程簡化。
有一次注塑成型的工法，將成型與裝飾同時達成，降低成本與工時，可穩定生產。
3.產品的穩定性和耐久性。
由於油墨是在片材和注塑料之間，立體成型增加了設計的自由度，圖文、色彩在塑膠夾層中，耐磨損及抗腐蝕，且色彩亮麗，印刷圖案隨時變更而無須更換模具。
4.3D複雜形狀設計和多樣化風格。
圖案，顏色，字體，LOGO是絲印或網印印刷載頻面的片材上，成型為3D形狀，可以依客戶需求創造金屬電鍍或天然材質特殊式樣。
一些效果是電鍍噴漆所達不到的。
5.良率高。
高壓成型只有下模，沒有上模。
成型過程中不接觸片材，不會污染片材。
6.適合做3D產品和高拉伸產品。
高壓成型可以拉伸的高度有25釐米。
7.薄膜厚度的變化不用改變成型模等。
薄膜片材可以是皮革，置絨等，提高產品的檔次和品質。
IMR（即日本的IMD）轉印：
1.產品表面沒有一層保護模，不能防腐蝕和防刮。
2.開發週期長。
技術在日方，以打樣至少是1000米。
模具費用昂貴，技術不輸出.。
片材和模具必須從日本進口。
3.只能做平面或輕微彎曲表面裝飾。
4.浪費資源。
使用後的片材難回收利用等
綜合上述的比較，IMD具有下列優勢：
vIMD優勢：
1.產品穩定性：
使產品產生一致性與標準化的正確套色
2.產品耐久性：
薄膜表面特殊處理，可使產品表面更耐磨與耐化學腐蝕
3.3D複雜形狀設計：
適合產品複雜性外觀設計需求
4.多樣化風格：
類似金屬電鍍或天然材質、泛彩、皮革、布紋等特殊式樣
5.制程簡化：
經由一次注塑成型，將成型與裝飾同時達成，
6.降低成本與工時要：
IMD制程中只需要一套模具，不像其他老替代制程需開多套治具，可以去除一次作業程式的人力與工時，降低系統成本與庫存成本
v傳統塑膠射出缺點：
1.易產生流痕、合模線、熔合線、脫模白化等（IMD先成型再注塑）
2.大多采單點射出，有縮水現象（IMD可多點射出）
3.色件不易控制，色差大（IMD先印刷成型後注塑,所以看不到色差）
4.無法做銀色射出（IMD對銀色系列表現最為出色,可以多彩泛彩）
5.成型之後需要噴塗、印刷、電鍍、電雕等多次後制工序加工不良率升高.（IMD先印刷好再成型注塑,省略以上工序,節省油膜）
6.如用雙色射出，模具與加工費用高，產品變化有限（IMD氣壓成型只開下模，產品變化只需要改變印刷顏色）
7.產品如多色組合，需多片拆件，增加線上組合困難。
（IMD是一體成型）
綜上所述，IMD技術不但改善產品的品質，還為產品不斷創新拓寬了空間，提升產品的附加值，因此，IMD是了個極具全球潛力的發展項目。
IMD發展前景：
1.全世界對產品和生產工藝不斷要求環保，消費者環保意識在不斷提升
2.世界幾大油墨廠家進攻IMD產業,開發專業IMD油墨,並且不斷在大陸展覽.
3.世界幾大薄膜廠家進攻IMD產業,三菱以前2條流水線,現增加到4條.
4.大企業進入IMD產業,富士康以前一個部門，現在增加2個部門生產.
5.世界品牌企業（摩托羅拉，NOKIA）指定要求IMD工藝。
IMD是一個可持續發展的產業
圖1-1IMD模內裝飾射出示意圖
圖1-2IMD模內裝飾射出製程流程圖
詳細的生產流程如：
裁大料→熱定型→裁小料→沖孔定位→印刷→固化→半成品檢查→貼保護膜→點眼→沖切→成型→注塑→線上檢驗→貼保護膜→修澆口→半成品檢驗→背膠→成品檢驗→貼保護膜→成品包裝
注：
上述為最全面的工序；當然，簡單的產品只會用到其中部分的工序
整個模內裝飾射出製程是包含片材、沖孔、油墨、印刷、薄膜高壓成型、3D沖切、模具、射出機、塑料等的配合。
以下僅就片材、油墨、模具設計、成型參數等個有別於一般射出成形的部分來簡述。
2.IMD模具設計及成型要點
1.模具縮水率問題
一般ABS、PMMA的縮水為0.5%，如做IMD模具，因產品表面要覆蓋一層PET薄膜，顯然兩者的熱收縮率不同。
按經驗，IMD模具模具射出的產品其縮水較普通模具小些，取0.3%比較合適。
因為，注塑時塑膠底材被片材包裹，對塑膠的收縮起到了阻礙的作用。
2.片材問題
片材是IMD模具成敗的關鍵；也是最為複雜的問題。
下面分幾項進行分析：
a材質、油墨
一般片材的材質為PET，也有PC、PMMA的片材。
但PET的成型及加工都較優良。
表面光澤度、耐磨性也達到客戶要求，因此被廣泛應用材質。
厚0.125mm的PET片材為最熱賣的片材之一。
油墨，為印刷的原料，要求耐磨、耐高溫、調配、絲印作業方便。
b、 預製片材（裁剪、熱成型）
一般的工藝流程為：
片材選擇---〉印刷（工具：
菲林，絲移印機；要點：
油墨選擇，片材定位）
---〉貼保護膜
---〉外形沖裁（工具：
刀模；要點：
片材定位）
---〉貼保護膜
---〉熱定型（工具：
熱定型機；要點：
溫度控制）
---〉貼保護膜
請留意，貼保護膜是比不可少的工藝，請保護及防塵的作用；保護膜一般
用PE薄膜。
在熱定型環節，溫度控制很重要，掌握不好，容易使片材變形，報廢率高。
熱定型機的上、下模都有加熱板，在工作期間保持恒定的溫度。
移動式加熱板在放入片材後，移到片材頂部對片材進行預熱，使其變軟，才可合模進行熱定型處理.
c、 片材與型腔的配合
片材尺寸要比最終的部件尺寸小一點點。
（最重要的原則）
一般情況下，建議：
片材的尺寸要比部件尺寸單邊小0.02至0.03mm 這樣，片材置入型腔內是才容易，才能完全伸展開來。
如有褶皺，射出來的成品就會不良。
3.片材成型模具設計要點
a、 使用產品圖，在Pro/e（或其他3D軟體）按片材厚度，將產品表面向內偏置，得到片材的3D圖。
（最麻煩的工作）
b、按片材的3D圖，將其展開，作沖裁片材的刀模、菲林等。
c、 按片材3D圖分模
d、 製造模具
4.成型模具設計要點
因要將片材放到型腔內注塑，所以，在設計上與普通通模具有不同的地方。
下面就其特點進行分析：
a、 澆口
不得採用分型面直接進膠的方式！
原因：
在分型面處一般都有片材，直接進膠將會把片材衝開，射出的成品在澆口四周會有氣紋，片材被沖起皺，絲印的圖案亦會被衝開一個口子！
一般要採用頂針潛水入膠的方式，或牛角潛水入膠（後模需做兩鑲件，各打牛角的半邊膠位）
b、 分型面及碰穿面的要求
分型面不得像普通模具一樣直接從膠位邊順延拉出，一定到向下拉出3---5mm（要做3度以上的脫模角）再順延作分型面。
這樣，前後模的分型面就是擦穿面！
原因：
因為片材不會完全與型腔準確的吻合且剛好比型腔邊小0.02mm。
不管是機械或手工置入，絕不可能完全一絲不差的放到位。
所以，擦穿的分型面就像一個罩子般，把片材罩住，起定位作用。
同樣，所有的碰穿面也要改為擦穿面。
因為片材的定位非常重要，在模具上還要再想想其他的辦法。
比如，在碰穿面，前模鑲兩根針，插到後模，片材上留長些餘料出來並對應模具做兩個定位孔。
在前模放入片材時，片材卡入鑲針上，從而可很好把片材定位在前模型腔內。
合模時，因為碰穿面被改為了擦穿面，前模就像一把刀一樣把片材多餘的定位料切除（就算不是擦穿面，同樣也能起到切出的作用）。
最終得到完好的IMD成品。
c、 片材在射塑時的定位
主要靠自動裝置、定位銷、真空孔等。
如採用紅外線控制等。
目前，國際上開發有IMD片材定位的新技術：
靜電荷。
即利用靜電荷把片材牢牢地吸附在型腔內。
如此項技術被廣泛應用，將極大地提高IMD的生產效率。
5、成型問題
薄膜部分：
射出成形時要注意防止澆口對面的薄膜破裂，需有合適熔膠
溫度和射出速度的設定，確保產品成形品質，例如薄膜表面亮度較高會使產品凹痕容易看見。
也就是說產品成形表面的缺陷並不能利用IMD製程來補救，由於使用了高亮度的表面裝飾反而更突出了缺陷，因此更需要成熟的射出成形操作技術。
射出技術：
射出模內裝飾製程要有適當化的射出條件設定、穩當的模具設計、合宜的薄膜材質……等等，相對的這些限制縮短了整個製程最佳成形的視窗區塊，可能產生成形不易、品質不穩定……等問題。
因此某些射出機及周邊廠商針對射出模內轉印製程開發新的機器設備，經由較特別的成形過程、條件控制來提高產品品質、放寬材料選擇限制，例如利用射出壓縮方式藉由降低模穴壓力（cavitypressure）方式改善製程，在射出模內轉印製程使用傳統射出成形方式時，可能因模穴內的薄膜材料增加熔膠流動的阻抗，使模穴的壓力遠高於一般傳統射出成形製程時僅因「流長/壁厚比」所造成的模穴的壓力。
所以可利用射出壓縮的方式降低模穴壓力，藉著射出充填階段時模具保持一個間隙來降低流動阻力。
射出壓縮成形模具有一個間隙，所以熔膠的波前流動速率較慢相對的降低了剪應力及剪應變速率。
在模具壓縮控制過程中，當射出充填階段結束模穴僅部分充填熔膠，模穴壓力可減少90﹪以上，再藉著隨後的壓縮階段來達到熔膠完全充填模穴，而壓縮的步驟甚至可代替保壓階段。
小結：
IMD模具在結構上與傳統模具有特別的區別，主要在片材的定位方面。
IMD成型技朮與傳統成型加工在架模,設備安裝,成型條件等方面有較為嚴苛的要求,另模具亦與普通模具結構不一樣,在調整開關模時應特別注意。
3.高壓成型機及周邊設備
圖3-1高壓成型機圖3-2網印機
圖3-3沖孔定位機圖3-4IR烘烤
圖3-5烤箱
4.投資金額及產能分析
IMD製程設備計劃（按標准工時22天X8小時月產能300K3C產品需求）
序
工藝名稱
條件.規格
計劃每天需求產能PCS
實際產能PCS/h
設備需求數量
人員設置
設備單價（RMB）
總價
空間需求規格
直接設備空間需求面積（㎡）
耗電量
設備廠商
設備交期
備註
1
衝定位孔
尺寸依工程圖
13636
720
3
3
60,000
180,000
2M*2M
12
1KW
力煒
30天
建議用激光沖孔機
2
網印機
最大印刷面積400*550mm
13636
1440
2
2
25,000
50,000
2M*2M
12
2KW
60天
參考價格
3
IR烘烤（紅外線輸送乾燥機）
常溫-180度不銹鋼網式輸送帶（80度-10分鐘）
13636
1440
2
配合網印
100,000
200,000
10M*3M
30
11KW
60天
參考價格
4
烤箱烘烤
常溫-150度有回風裝置（80度-120分鐘）
13636
1440
2
配合網印
20,000
40,000
2M*2M
4
11KW
45天
參考價格
5
高壓成型
合模力200噸-氣壓150bar
13636
640
3
3
780,000
2,340,000
4M*5M
200
22KW
力煒
30天
兩邊同時使用一模四穴
6
分單片
單片分離
13636
配合衝切
6
200
1,200
1M*1M
1
30天
7
外型衝切
直立式冲床25噸有側沖（尺寸依工程圖）
13636
720
3
3
60,000
180,000
2M*2M
4
1KW
力煒
30天
只能一模一穴
8
塑膠射出
立式射出機120噸（PC或ABS多灌點射出）
13636
720
3
3
150,000
450,000
8M*3M
216
22KW
30天
參考價格
9
品檢
參考品檢表
13636
720
3
1M*1M
3
1KW
30天
10
成品包裝
13636
720
3
2M*2M
12
11
無塵車間（10萬級）
13636
1
450000
450,000
合計
3,891,200
494
5.其他
設備的配合
射出機：
原則上，IMD製程可在任何具有良好射出控制品質的射出機上使用，直壓式和曲肘式均可用。
機械手臂：
IMD製程中機械手臂的作用只是取出成品，而通常機械手臂在射出機上的待機位置要求位於射出機的工作人員外側，，但要注意成品落下的空間中是否有油箱等干擾物。
無塵潔淨室：
薄膜本身帶有靜電容易吸附空氣中的灰塵、毛屑，使製程不良率提高，因此IMR製程必須在一個100000級以上的潔淨室進行。
6.結語
模內裝飾射出這種技術的最大好處是可簡單地利用變換薄膜來變換成品上的轉印圖案和色彩，而不必去更改原料或模具。
只要無光澤上的污染，運用回收塑料來做轉印技術也是可行的。
除PE外，幾乎任何熱塑性原料均可用該技術，即使是聚碳酸醛也可用。
非常薄的斷面的產品也適用該技術，如信用卡，壁厚僅0.8mm，也可運用該技術。
該技術優點為：
1.減少原有生產的流程,降低成品成本。
2.減少不良率,降低生產成本。
3.可更加提升外觀質感的技術。
4.可達到更佳耐候條件的技術。
5.可達到更佳環保的技術。
圖6-1實例成品圖
附錄：
1、薄膜裝打樣範例
範例一：
項次
品名
單位
數量
單價RMB
總價RMB
備 註
1
高壓成型模
1
套
26,000
26,000
一模兩穴
2
沖切模
1
套
28,000
28,000
一模一穴
合計
54,000
圖源
附實物圖檔（手機上蓋）
備註:
1.本單有效日期30天。
2.交貨時間：
T1高壓成型模15天；T1沖切模為21天。
3.付款方式:
簽約三日內付50%，出貨付50%。
4.以上價格均不含稅。
範例二：
項次
品名
單位
數量
單價RMB
總價RMB
備 註
1
高壓成型模
1
套
26,000
26,000
一模一穴
2
沖切模
1
套
42,000
42,000
一模一穴
合計
68,000
圖源
附實物圖檔（3CM052-01上蓋）
備註:
1.本單有效日期30天。
2.交貨時間：
T1高壓成型模15天；T1沖切模為21天。
3.付款方式:
簽約三日內付50%，出貨付50%。
4.以上價格均不含稅。
範例三：
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