Литье с декорированием в форме

Технология литья с декорированием в литьевой форме (In-Mold Decoration) включает в себя установку в форму фрагмента пленки или фольги с последующим впрыском расплава полимерного материала с внутренней стороны фрагмента, что приводит к получению изделий с поверхностью, формируемой пленкой/фольгой. Это предоставляет производственникам уникальные возможности по гибкой переналадке на разные цветовые комбинации одной и той же детали.

Практический опыт использования IMD-технологии очень быстро показал ее неоспоримые преимущества по сравнению с иными технологиями декорирования

  •  точность и качество печати: процесс декорирования в пресс-форме позволяет добиваться очень высокой повторяемости изображения и качества отображения печати на поверхности отливки;
  •  долговечность деталей: защитный слой эффективно препятствует однократным и повторяющимся абразивным воздействиям, сохраняя вид готового изделия;
  •  никакой другой процесс нанесения печати не способен обеспечить такую высокую точность позиционирования изображения на сложной пространственной поверхности детали;
  •  упрощается производство за счет исключения из производственного процесса дополнительного оборудования финишных участков;
  •  возможно снижение себестоимости изделия за счет исключения дополнительных сборочных работ, появляется больше возможностей по реализации большего набора функциональных элементов в одной детали в рамках литейного цикла.

При изготовлении декоративных подложек цветная печать наносится на плоскую листовую заготовку, а это намного проще и функциональнее, чем нанесение печати на отформованную деталь, поверхность которой может иметь достаточно сложную трехмерную форму.

Также декорирование в пресс-форме позволяет избавиться от необходимости долгого простоя из-за смены цвета полимерного компаунда. Заменяя пленочные вставки можно менять цвет декоративной поверхности детали.

К недостаткам литья с декорированием и ламинированием в литьевой форме следует отнести затраты на вспомогательное оборудование, а также дополнительные этапы по подаче, отрезанию, подготовке и установке в литьевую форму декоративных элементов из пленки/фольги и слоистого пластика. Если применяются декоративные материалы, нечувствительные к внешнему воздействию, то могут быть использованы и обычные литьевые машины.

К другим недостаткам относятся увеличение продолжительности цикла литья (увеличение теплоизоляции, связанное с наличием декоративного слоя), деформация изделия из-за неравномерного охлаждения, брак из-за механических повреждений, коробление, изгиб, изменение оттенков, чрезмерное натяжение и проявление линий спая на декоративном слое.

Декорирование в пресс-форме получило распространение в первую очередь в автомобильной промышленности. Одними из первых изделий, выполненных по этому методу, стали декоративные панели управления обдувом и микроклиматом в салоне автомобиля, на которые должны наноситься вспомогательные символы и рисунки напротив управляющих кнопок и рычажков.

В конце 90-х годов данный метод декорирования стал постепенно обретать популярность и в производстве сотовых телефонов. Технология позволила сделать более стойкими к истиранию символику клавиш и корпусных деталей. Сменные разноцветные панели, например, телефонов также способствовали дальнейшему распространению технологии декорирования в пресс-форме.

Широкое распространение последние лет десять технология декорирования в пресс-форме получила в производстве пластиковых комплектующих для бытовой электроники, компьютерной и портативной техники, специализированной аппаратуры, а также в индустрии детских игрушек.

Появление IML-технологии было оптимистично воспринято производителями пластиковой упаковки (рис. 1), которые очень быстро оценили её перспективы и сделали ставку на новый вид упаковки, улучшающий дифференцирование торгового брэнда по сравнению с конкурирующими товарами.



Рис. 1. Пластиковая упаковка, изготовленная по IML-технологии.


Литье с декорированием в форме позволяет получать декоративные поверхности деталей с самыми разными оптическими эффектами:

  •  металлизированные;
  •  фосфорицирующие;
  •  флуоресцентные;
  • люминесцентные;
  • хромированные;
  • «хамелеон» (меняют цвет при изменении угла обзора) и т. д.

Для использования в качестве базового материала можно использовать практически все термопласты. Максимальный объем выпускаемой продукции по данной технологии приходится на ПП.

Ведущие производители полимерных материалов для декорирования в пресс-форме — Bayer, GE Plastics, Autotype, Tekra.
Существуют две разновидности IML-технологии: литье с декорированием в форме и литье с ламинированием в форме.

Литье с декорированием в форме

Рулон отформованной пленки с нанесенным типографским или иным способом декоративным изображением устанавливается на машину. Конец рулона протягивается через литьевую форму и фиксируется точно между ее половинами. В процессе литья расплав полимера контактирует с ней таким образом, чтобы после удаления подложки декорированный слой остался на поверхности изделия.
По данной технологии можно получать изделия из термопластов с высококачественной, очень гладкой окрашенной поверхностью и детали, пригодные для сборки без дополнительного их окрашивания или обработки. Несмотря на то, что изготовление покрытия и нанесение нового цвета осуществляются в литьевой форме, этот способ дает возможность придавать поверхности металлизированный глянец. Вместе с этим можно наносить уникальные рисунки и рельеф, которые нельзя достигнуть традиционным окрашиванием.
Наряду с литьем под давлением, декорирование в литьевой форме используется и в других технологических процессах, в том числе в литье со вспениванием, раздувном формовании, литье реактопластов и ротационном формовании.

Литье с ламинированием в форме

Вместо тонкого слоя пленки/фольги в данной технологии используется подложка, которая для покрытия расплавом полимера с внутренней стороны устанавливается на плоскость разъема (рис. 2).



Рис. 2. Установка подложки в литьевую форму.


Технологический процесс ламинирования в форме состоит из следующих стадий:


Печать изображения/окрашивание. На этой стадии осуществляется печать изображения методом шелкографии на пленочной основе будущей подложки. В качестве заготовки применяются однослойные или многослойные пленки (в рулоне или в стопах листов). В качестве несущей основы пленок используется чаще всего различные композиции на основе поликарбоната. Выбор материала подложки определяется: оптическими, защитными, адгезивными и термоформуемыми свойствами, необходимыми для изготовления определенных деталей.
Обычно для печати изображений на пленках в рамках технологии IMD используется трафаретный способ: лист или полотно проходит через последовательность печатных форм с отдельными цветами, в результате чего формируется законченная цветовая композиция.

Печать может осуществляться на первую поверхность (будущая наружная поверхность готовой детали) или на вторую (поверхность подложки, контактирующая с расплавом). Марка чернил подбирается в зависимости от поверхности, на которую наносится изображение. При печати на первую поверхность выбирают обычные чернила, предназначенные для IMD-печати. При этом важно учитывать, что рисунок снаружи подложки уязвим к адгезивным воздействиям, поэтому здесь нужно сделать выбор между использованием более стойкой к истиранию краски или ламинированием печатной поверхности подложки. По этой причине в последнее время все большее распространение получает печать на вторую поверхность, когда красочный оттиск обращен к полимеру-основе, а подложка — наружу, защищая собой красочный слой от любых воздействий. Правда в этом случае есть одно большое «но»: впрыскиваемый в полость пресс-формы расплав оказывает термическое и механическое воздействие на краску подложки, особенно вблизи точки (или точек) впрыска. Для исключения термического разложения красочного слоя применяют два способа защиты: специальная термостойкая краска или дополнительный термозащитный слой.

Формование подложки.

После отверждения краски и подсушивания материала подложки необходимо придать точную форму поверхности детали, в которую она будет интегрирована в процессе литья под давлением. При выборе метода формования важными факторами являются: глубина формовки, точность позиционирования графических элементов на отливке, тип материала подложки и т. д. Существует несколько методов термоформования, которые широко применяются при изготовлении подложек для IMD-процесса, в частности: вакуумное, прямое механическое, пневмоформование и их комбинации. Кроме термоформования применяются методы холодного формования: гидроформование (с помощью эластичной полиуретановой мембраны, на которую давит гидравлическая жидкость) или штамповка.
Ведущими производителями оборудования для формования листовых подложек являются ILLIG, Kiefel, GEIIS, ZMD, Hy-Tech Forming Systems (гидроформование) и др.
Заключительная стадия обработки подложки - обрезка в размер. Её можно осуществлять и в момент термоформования, если принцип работы оборудования позволяет интегрировать возвратно-поступательное движение ножевых кромок. Интегрированная операция тримминга повышает качество совмещения графики и профиля детали, так как уменьшается количество операций, требующих отдельной центровки.
В ряде случаев высечка осуществляется на отдельных машинах.
 

Установка подложки в пресс-форму.

Отформованные декоративные подложки подаются к термопластавтомату. Так как закладка декоративной подложки увеличивает суммарное время цикла литья в ТПА, для максимального уменьшения общего времени цикла ведущие производители оборудования настоятельно рекомендуют использовать роботизированные модули для накопления, подачи и установки в пресс-форму декоративных подложек.
Для центрирования и фиксации подложек в гнезде пресс-формы предусматриваются специальные выступающие элементы. Конфигурация центрирующих элементов инструмента соответствует базовой перфорации, имеющейся на подложке. Ее надежное фиксирование в гнезде может достигаться также вакуумированием гнезда или электростатическим способом.

После установки подложки в пресс-форму осуществляется стандартный процесс литья под давлением, во время которого расплав полимера спекается с внутренней поверхностью подложки. Качество отлитой детали во многом будет зависеть от точности печати и предварительных операций формовки подложки.

Ведущими производителями термопластавтоматов для IMD-технологии являются Arburg, Engel, Нusкy, Кгauss-Maffel и др. Следует отметить, что технология ламинирования в форме осваивается также заводами из Тайваня, Южной Кореи и Китая.

Источник журнал « Полимерные материалы, изделия, оборудование, технологии» http://www.polymerbranch.com