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塑料模具 |
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用金属箔片进行模内装饰 |
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newmaker 来源：国际塑料商情 |
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模内装饰（In-Mold Decoration，IMD）与用于塑料装饰的其他装饰过程相比，金属箔的模内装饰不仅能得到一个金属表面，而且当被触摸时也能给触摸者冷的感觉。模具和印刷技术领域的新进展提高了这类产品生产的经济效益及其附加值。
许多电器、小家电、家用电器或者汽车工业的制造商正跟随个性化设计和使产品具有更多排他性这样的趋势来增加其产品的市场吸引力。由于金属表面在这方面起了更为重要的作用，因此金属箔片的模内装饰正变得越来越重要。举例来讲，厚度小到0.3 mm的不锈钢或者铝箔是塑料的背面模塑材料。金属箔片用来成型部件的表面，产生想要的金属感和冷触效应，也就是说当被触摸时它能给触摸者以冰冷的感觉。聚合物形成其稳定的基底。注射成型工艺允许将功能和加工集成到一起，例如弹簧钩或者轮毂被集成到一块。由于金属箔片很薄，因此注射压力足够来复制部件表面在模具上的表面结构。这就带来了新的设计机会。
最新技术
用金属箔片来进行模内装饰仍然还是一个主要用于汽车工业上生产门槛或者箱体的新兴工艺，这类主题的一些单独出版物能从文献中找到。大部分的文章在描述该技术开发的可能性、铝箔与不同塑料间粘结的基本研究及这类制件的变形问题。第一个最为广泛的研究在处理表面构造、成型和不锈钢箔片。
有许多用塑料薄膜进行模内装饰的比较方面的文献，但金属箔片的一些性能也特别值得关注。铝和聚合物在热膨胀方面的不同系数及塑料所增加的收缩量会影响金属箔片装饰的部件。为了使这个可能的变形最小化，通常采用纤维增强的塑料，即使脱模温度在120℃以上，这类材料也具有空间上的稳定性。也应因其注意的是，与塑料薄膜相比，金属箔片对灰尘颗粒、机械夹具及模具的配置更为敏感。这个问题在多步工艺中起到了特别重要的作用，即包含金属箔片的冲剪及将其转移到注射模具内来形成装饰性部件表面的三维成型过程。另一种可选择的工艺将成型方法定位与注射模具中(“模内成型”)。此外这还可节省在冲压工具、成型工具及操作方面的投资。
模内真实成型箔片
金属箔片有不同于塑料的收缩性。箔片的断裂伸长率更低，因而其变形范围受到了限制。这个弱点在撕裂过程中表现得尤为明显。通常用保护漆来保护铝箔以防止它被划伤，因而铝箔会比较脆。因此在最坏的情况下，这层保护漆在铝箔撕裂以前就被破坏或者剥离掉了。这样就会由于涂层的底蚀作用而使铝箔被腐蚀。待售产品的开发试图采用一个合理的折衷方案。另一方面，铝箔低的断裂伸长率限制了减少其起皱的范围：箔片不能被随意地夹钳，要不然就会发生上述的撕裂现象。影响部件设计的重要因素是最小表面及圆角半径，这取决于褶皱深度（图1所示）。这些几何因素的相互影响和将其调整到一毫米十分之几的数量级上对操作的可行性有相当大地影响。
图1 一个手提箱部件的几何参数的相互影响对操作可能性的影响
在拉波斯维尔科技大学的材料科学和塑料加工学院，一个直径为47mm的印章已经在初始实验中被制造出来。其目的是让边缘位置的圆角半径较小，并且通过在模具分模线处控制箔片的滑动来将褶皱移到外部可见的区域。部件在注塑成型机（型号：KM 130-380 CX，制造商：Krauss Maffei有限责任公司，慕尼黑，德国）上经过数个工艺步骤被生产出来（图2所示）。选用白板来阻止裂纹的产生并能使褶皱仅能在外部可见的区域内形成。注塑成型过程中的压力复制了模具上的结构及文字。塑料背面模塑的金属箔片被转移到模具中，随后多出的边缘部分被冲剪掉。
图2 经数个工艺操作过程而被生产出的带褶皱的印章
基于这种简单的几何形状，部件就被生产出来，其形式类似于电子或者汽车工业（标题图片所示）中的装饰作用。特殊的技术挑战包括减少边缘和部件上边缘处圆角不同半径而形成的凹陷。在加工的开始阶段（图3所示），金属箔片被插入到注塑模具中。金属箔片首先被注塑步骤所预成型，然后在随后的压花步骤中在一个可移动的型芯上成型。同时，型芯的移动可使箔片的非背面模塑部分被锋利的刀具所切除（图4所示）。这样就能显著地缩短成型周期。
图3 经多步工艺生产的平板
图4 插入模具中的平板通过背模的方式被成型；轮廓部分通过印花的方式而形成，
随后其四周的平板在模具内被冲剪掉。
该工艺特别适于模塑生产表面完全被金属箔片所覆盖的部件。在这样的部件中，当部件是通过预成型并插入金属箔片中来生产的话，从边上并不能看见部件的塑料部分，哪怕是一毫米的十分之一。由于箔片在插入模具之前并不需要进行预成型的处理，并且注射模塑部件在脱模后并不需要进行二次加工，因此批量生产时有可能以有效的成本来快速生产这种金属装饰的部件。
压花和印花
就像前文所描述的一样，薄的金属箔片可使铭文和设计元素在注射模塑过程中从模具表面被复制到制件上。为了提高产品的吸引力和附加值，金属箔片上的文字和图案应事先被印上去。这样，也就是说不同(个体)装饰层次的产品就能被表现出来。这需要合适的墨水系统来使其附着在金属箔片的表面并能承受注射模塑过程中的高的压力和温度。
IWK配合德国慕尼黑的Karl Zitt有限责任公司进行了初步研究。该公司专门从事印刷铝片的生产，并掌握如何将压花和印花有机地联合在一起。注射模塑实验表明一些墨水系统并不能承受上述的高温和高压状态。通过改变墨水的配方和采用流动性更好的聚合物来降低熔体温度的方法，一个能实现该功能的系统得以研发成功。图5所示为一个印有字母“Z”和Zitt图标的浮雕效果的印章。另一方面来讲，直接粘在印章上的弹簧钩也是可见的。在不久的将来，不同金属箔片表面技术的更深入的研究还将继续进行。
图5 印花和压花技术的联合提供了新设计的可能性
展望
用金属箔片进行模内装饰能满足集产品附加功能和工艺于一起的所有情况。因此这类产品有望取代必须经过特殊成型来固定或者必须被直接焊接到部件上的金属屏。另外一个例子是塑料部件的镀铬：通过采用金属箔片的模内装饰来代替这种工艺就有可能重新将装饰过程整合到公司自己的生产中，而这部分以往通常采用外包的模式。该开发有望进一步降低产品制造成本并增加其附加值。 (end)
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| 文章内容仅供参考
(投稿)
(2/18/2009) |
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