李偉 羅竟?jié)? 郝加杰 丘昌州 蘇占偉 張凌霄

【摘 要】水轉(zhuǎn)印技術(shù)與模內(nèi)裝飾技術(shù)都是表面裝飾所采用的技術(shù)，水轉(zhuǎn)印技術(shù)和模內(nèi)裝飾技術(shù)都有各自的成型工藝和性能區(qū)別。文章在綜合了大量研究和試驗的基礎(chǔ)上，從各個角度介紹了兩者的技術(shù)原理、成型工藝、產(chǎn)品性能等，并得出研究結(jié)論用于指導不同的生產(chǎn)廠家根據(jù)自己的實際需要選用不同的技術(shù)工藝。

【關(guān)鍵詞】水轉(zhuǎn)印；模內(nèi)裝飾；工藝；性能

【中圖分類號】T-19 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2017）05-0118-04

1 水轉(zhuǎn)印技術(shù)和模內(nèi)裝飾技術(shù)原理

水轉(zhuǎn)印是借助水的壓力進行圖案轉(zhuǎn)移，水轉(zhuǎn)印涂裝又稱曲面披覆涂裝，最早問世于日本。水轉(zhuǎn)印技術(shù)的原理是將圖文層朝上的水性披覆轉(zhuǎn)印膜平鋪于轉(zhuǎn)印水槽水面上，然后用活化劑在圖文表面進行均勻的噴涂，促使圖文層活化。此時，披覆薄膜會自動溶解，并慢慢地與載體薄膜自由分離，在水壓的作用下，將色彩紋路及圖案均勻地轉(zhuǎn)印于產(chǎn)品表面，經(jīng)后道工序清洗及烘干后，再噴涂透明涂層[1]。

從水轉(zhuǎn)印實現(xiàn)的特征可以分為水披覆轉(zhuǎn)印和水標轉(zhuǎn)印。水披覆轉(zhuǎn)印是指用柔性的能夠溶解于水中的塑料薄膜纏繞于產(chǎn)品表面，將其表面的圖文轉(zhuǎn)移至產(chǎn)品表面的技術(shù)[2]。水標轉(zhuǎn)印是將印刷在木造轉(zhuǎn)印紙上的圖文完整地轉(zhuǎn)移到承印物表面的工藝，與移印工藝的印刷效果類似，但投資成本較低，操作過程也比較簡單[3]。

模內(nèi)裝飾技術(shù)（IMD）是一個寬泛的概念，本文根據(jù)不同的成型工藝特點，將IMD技術(shù)分為IMR、IML、INS，INS工藝有時也被稱為IMF[4]。

在IMR工藝中，裝飾的圖案被印刷在特制的裝飾薄膜上，在工業(yè)生產(chǎn)中通常使用送膜機將裝飾薄膜輸送至模具模腔的特定位置，在完成薄膜的定位要求之后進行合模注塑，進而形成產(chǎn)品。最終形成產(chǎn)品之后裝飾薄膜與制品表面分離。

IML工藝有一個非常顯著的特點是成型完成后，裝飾薄膜與產(chǎn)品表面不分離，而是結(jié)合為一體的。這樣產(chǎn)品表面第一層是硬質(zhì)的透明薄膜，下一層才是油墨圖案。IML工藝的缺點在于新品開發(fā)周期長[5]，表面嵌片容易脫落、變形。

INS則是將印好的裝飾薄膜裁切后直接注塑，或加熱成型，使之符合零件表面的3D形狀，再嵌入模具中與塑料結(jié)合完成表面裝飾，該工藝能夠在一定程度上克服IMR和IML的缺點，在裝飾表面為3D形狀的產(chǎn)品上運用較多[6]。

2 水轉(zhuǎn)印與膜內(nèi)轉(zhuǎn)印工藝流程

2.1 水轉(zhuǎn)印涂裝工藝及關(guān)鍵控制點

工藝流程：表面處理→噴底涂→烘干→打磨→放膜→活化→轉(zhuǎn)印→水洗→烘干→罩光→固化。關(guān)鍵崗位為放膜、活化、轉(zhuǎn)印。

2.1.1 放膜

放膜前，要求水面平整，無氣泡、殘渣。放膜后，要求膜片和水面形成完全平整的貼合狀態(tài)，不能在膜片下方存有氣泡（如有氣泡需將氣泡從膜片邊沿位置擠出）。

2.1.2 活化

活化時，水溫控制在30 ℃±5 ℃。在批量生產(chǎn)前需先確定膜片的膨脹系數(shù)，系數(shù)確定后根據(jù)膜片大小確定轉(zhuǎn)印工位的大小[7]。

2.1.3 轉(zhuǎn)印

將需要水轉(zhuǎn)印的物品以水平45°狀態(tài)緩慢入槽，然后沿其輪廓逐漸貼近水轉(zhuǎn)印薄膜，原則上，應保證圖文有適當?shù)睦?，盡量避免重疊，特別是在結(jié)合處，如果重疊過多，會給人以雜亂的感覺[8]。

2.2 IMD的工序

2.2.1 印刷

在透明薄膜上做印刷，油墨最好選擇專門的IMD油墨，如果是溶劑型的油墨，一定要足夠干燥，絲網(wǎng)的目數(shù)要大于300。

2.2.2 成型

成型是指把印刷好的薄膜加工成客戶需要的形狀。成型的時候?qū)τ诒∧ず陀湍加幸欢ǔ潭鹊睦臁?/p>

2.2.3 沖切

薄膜殼子成型后，必然有一些部分是不需要的，所以要把不需要的部分切掉。

2.2.4 注塑

模具的澆口盡量不要是點澆口，注塑料盡量選用低黏度、高流動性的材料。IMD注塑對于設(shè)備并沒有太高的要求[9]。

2.3 水轉(zhuǎn)印與IMD工藝與節(jié)拍對比

水轉(zhuǎn)印和IMD的生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)節(jié)拍時長的對比見表1。

從表1可以看出，IMD技術(shù)工藝節(jié)拍比較先進，過程簡便，生產(chǎn)時間短；水轉(zhuǎn)印技術(shù)工藝節(jié)拍步驟較多，程序煩瑣，生產(chǎn)時間長。

3 水轉(zhuǎn)印技術(shù)和IMD技術(shù)的產(chǎn)品性能分析

為了全面分析水轉(zhuǎn)印技術(shù)產(chǎn)品和IMD技術(shù)產(chǎn)品的各方面的性能，從3D觸感圖案、花紋、環(huán)保性、復雜零件的應用范圍、生產(chǎn)一致性、性能、成本等多角度地對水轉(zhuǎn)印產(chǎn)品和IMD產(chǎn)品進行分析和比較，比較結(jié)果見表2。

從兩者的對比中可以發(fā)現(xiàn)：IMD產(chǎn)品的表面效果優(yōu)于水轉(zhuǎn)印產(chǎn)品的表面效果，而且IMD技術(shù)可以實現(xiàn)水轉(zhuǎn)印技術(shù)不能實現(xiàn)的效果，但從成本而言，水轉(zhuǎn)印技術(shù)產(chǎn)品的成本較低。

4 水轉(zhuǎn)印與膜內(nèi)轉(zhuǎn)印產(chǎn)品性能檢測與分析對比

4.1 氣味性測試及結(jié)果分析

氣味性是指汽車內(nèi)飾材料在規(guī)定的溫度和氣候條件下存放時釋放出具有明顯可覺察到的揮發(fā)性組分的特性。

為了保證測試結(jié)果的準確性，本文采用IMD樣品和水轉(zhuǎn)印樣品各6份，測試結(jié)果取6次測試的平均值。

測試方法：參照GMW3205—2011標準；測試容器體積為3 L；取樣為10×10 cm；儲存條件為干法，70 ℃±2 ℃，24 h±0.5 h。

IMD和水轉(zhuǎn)印產(chǎn)品樣本氣味性測試數(shù)據(jù)見表3。

結(jié)果分析：本文的測試標準是根據(jù)GMW3205—2011來進行測試的，平均值的取法是去掉最高和最低的評分級別，剩余的4個評分級別的算術(shù)平均數(shù)，盡可能地消除人為主觀對測試結(jié)果的影響，保證了測試結(jié)果的可靠性。由測試數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，IMD產(chǎn)品的氣味性測試的平均值為7.0，水轉(zhuǎn)印產(chǎn)品的氣味性測試的平均值為2.7，平均值越低說明氣味性越大、環(huán)保性越差及對人體的傷害也越大。當氣味性指標為4的時候，人開始感覺反感；當測試指標為3的時候，人開始厭惡；當測試指標為2的時候，人開始非常厭惡；當測試指標為1的時候，人就無法忍受了。從測試結(jié)果及氣味性的評價結(jié)果中可以看出：IMD產(chǎn)品的氣味性明顯優(yōu)于水轉(zhuǎn)印產(chǎn)品，其原因可能是因為兩者生產(chǎn)工藝不同而導致的，水轉(zhuǎn)印產(chǎn)品表面沒有覆膜其氣味性揮發(fā)較強，IMD中有一層薄膜覆蓋在產(chǎn)品上面，從而使產(chǎn)品的氣味減弱。

4.2 醛酮含量測試及結(jié)果分析

醛酮包括甲醛、乙醛、丙烯醛、丙酮等，醛酮一般都具有較強的毒性，對人體危害很大，因此對其含量進行檢測是十分必要的。

測試方法：參照GMW15635—2012標準和客戶要求，采用HPLC進行分析。分析測試結(jié)果見表4。

結(jié)果分析：由測試結(jié)果可以看出，IMD產(chǎn)品和水轉(zhuǎn)印產(chǎn)品的醛酮含量都遠低于所要求的限值，原因是水轉(zhuǎn)印產(chǎn)品和IMD產(chǎn)品所使用的注塑材料是一樣的，IMD薄膜對產(chǎn)品的醛酮含量幾乎沒有什么影響，所以就醛酮含量而言，IMD產(chǎn)品和水轉(zhuǎn)印產(chǎn)品區(qū)別不大。

4.3 VOC&SVOC、單項化學物質(zhì)的測試及結(jié)果分析

VOC&SVOC是揮發(fā)性有機化合物（volatile organic compounds）的英文縮寫。當密閉空間內(nèi)的VOC達到一定濃度時，短時間內(nèi)人們會感到頭痛、惡心、嘔吐、乏力等，嚴重時會出現(xiàn)抽搐、昏迷，并會傷害到人的肝臟、腎臟、大腦和神經(jīng)系統(tǒng)，造成記憶力減退等嚴重后果。

測試方法：參照GM15634—2009標準和客戶要求，采用TDS—GC—MS進行分析。分析結(jié)果見表5。

結(jié)果分析：從測試結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，IMD產(chǎn)品的VOC&SVOC含量基本符合標準要求，而水轉(zhuǎn)印產(chǎn)品的VOC&SVOC含量遠遠超標。原因之一為IMD的生產(chǎn)工藝比水轉(zhuǎn)印的生產(chǎn)工藝簡單且生產(chǎn)過程更為先進，從而減少了生產(chǎn)過程中的污染；原因之二為VOC&SVOC屬于揮發(fā)性有機物，IMD產(chǎn)品表面附有一層薄膜阻止了揮發(fā)性有機物蒸發(fā)，從而使IMD產(chǎn)品的VOC&SVOC含量大大降低。

4.4 膜圖案價格對比

要評價一個產(chǎn)品的性能，除了查看產(chǎn)品自身的一些性能指標外，產(chǎn)品的價格也是一個重要的因素，因此本文列出了一些IMD產(chǎn)品和水轉(zhuǎn)印產(chǎn)品的價格（見表6）。

5 水轉(zhuǎn)印與膜內(nèi)轉(zhuǎn)印目前存在的問題

5.1 水轉(zhuǎn)印目前存在的問題

（1）圖案變形：人工水中操作，圖案拉伸時失真。

（2）表面質(zhì)量差：存在橘皮、表面光澤度差。

（3）生產(chǎn)一致性差：無相對定位、紋理不一樣。

（4）VOC、氣味超標：有油漆、活性劑，工序不一樣。

5.2 IMD目前存在的問題

（1）目前，市面上汽車用的薄膜是由德國庫爾茲等公司開發(fā)的，圖案開發(fā)周期長（6個月），膜成本高。

（2）國內(nèi)IMD/INS薄膜價格便宜，但主要適用于家電、筆電等體積小、形狀簡單、容易成型、使用環(huán)境簡單的零件成形，難以滿足汽車飾件造型復雜、使用要求嚴格的零件成形。

6 結(jié)論

通過以上的對比我們可以了解到：水轉(zhuǎn)印技術(shù)相對膜內(nèi)裝飾技術(shù)較為成熟，但也面臨著許多的問題。例如，生產(chǎn)周期長、環(huán)保性能不佳、圖案效果不好等缺陷。在當今人們需求越來越多樣化、要求越來越高的時代，水轉(zhuǎn)印顯然更加適用于一些小型部件的生產(chǎn)，如家電按鈕、網(wǎng)球拍圖案等。近年來，模內(nèi)裝飾技術(shù)在消費類電子產(chǎn)品及汽車內(nèi)飾當中得到了廣泛的應用。模內(nèi)裝飾成型工藝就是其中一種代表了未來發(fā)展趨勢的新興表面裝飾技術(shù)。目前，上汽能用五菱汽車股份有限公司依然采用水轉(zhuǎn)印工藝，目前存在圖案變形、表面質(zhì)量差、生產(chǎn)與封樣圖案不一致（生產(chǎn)一致性差）及產(chǎn)品VOC超標等問題。膜內(nèi)轉(zhuǎn)?。↖MD&INS）以其環(huán)保性和圖案新穎性，已取代水轉(zhuǎn)印成為目前內(nèi)飾主流工藝。“東風日產(chǎn)”“吉利”“大眾”“通用”“比亞迪”等各大主機廠都已經(jīng)用膜內(nèi)轉(zhuǎn)印代替水轉(zhuǎn)印。但由于薄膜成本較高，很難應用在面向大眾的普及化車輛上。

參 考 文 獻

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[責任編輯：陳澤琦]