水轉印與模內裝飾產品性能的研究

李偉 羅竟濤 郝加杰 丘昌州 蘇占偉 張凌霄

【摘 要】水轉印技術與模內裝飾技術都是表面裝飾所采用的技術，水轉印技術和模內裝飾技術都有各自的成型工藝和性能區別。文章在綜合了大量研究和試驗的基礎上，從各個角度介紹了兩者的技術原理、成型工藝、產品性能等，并得出研究結論用于指導不同的生產廠家根據自己的實際需要選用不同的技術工藝。

【關鍵詞】水轉印；模內裝飾；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 水轉印技術和模內裝飾技術原理

水轉印是借助水的壓力進行圖案轉移，水轉印涂裝又稱曲面披覆涂裝，最早問世于日本。水轉印技術的原理是將圖文層朝上的水性披覆轉印膜平鋪于轉印水槽水面上，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印于產品表面，經后道工序清洗及烘干后，再噴涂透明涂層[1]。

從水轉印實現的特征可以分為水披覆轉印和水標轉印。水披覆轉印是指用柔性的能夠溶解于水中的塑料薄膜纏繞于產品表面，將其表面的圖文轉移至產品表面的技術[2]。水標轉印是將印刷在木造轉印紙上的圖文完整地轉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]。

模內裝飾技術（IMD）是一個寬泛的概念，本文根據不同的成型工藝特點，將IMD技術分為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，在工業生產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，進而形成產品。最終形成產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，裝飾薄膜與產品表面不分離，而是結合為一體的。這樣產品表面第一層是硬質的透明薄膜，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形狀的產品上運用較多[6]。

2 水轉印與膜內轉印工藝流程

2.1 水轉印涂裝工藝及關鍵控制點

工藝流程：表面處理→噴底涂→烘干→打磨→放膜→活化→轉印→水洗→烘干→罩光→固化。關鍵崗位為放膜、活化、轉印。

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，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 ℃。在批量生產前需先確定膜片的膨脹系數，系數確定后根據膜片大小確定轉印工位的大小[7]。

2.1.3 轉印

將需要水轉印的物品以水平45°狀態緩慢入槽，然后沿其輪廓逐漸貼近水轉印薄膜，原則上，應保證圖文有適當的拉伸，盡量避免重疊，特別是在結合處，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，絲網的目數要大于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。成型的時候對于薄膜和油墨都有一定程度的拉伸。

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注塑對于設備并沒有太高的要求[9]。

2.3 水轉印與IMD工藝與節拍對比

水轉印和IMD的生產工藝和生產節拍時長的對比見表1。

從表1可以看出，IMD技術工藝節拍比較先進，過程簡便，生產時間短；水轉印技術工藝節拍步驟較多，程序煩瑣，生產時間長。

3 水轉印技術和IMD技術的產品性能分析

為了全面分析水轉印技術產品和IMD技術產品的各方面的性能，從3D觸感圖案、花紋、環保性、復雜零件的應用范圍、生產一致性、性能、成本等多角度地對水轉印產品和IMD產品進行分析和比較，比較結果見表2。

從兩者的對比中可以發現：IMD產品的表面效果優于水轉印產品的表面效果，而且IMD技術可以實現水轉印技術不能實現的效果，但從成本而言，水轉印技術產品的成本較低。

4 水轉印與膜內轉印產品性能檢測與分析對比

4.1 氣味性測試及結果分析

氣味性是指汽車內飾材料在規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性組分的特性。

為了保證測試結果的準確性，本文采用IMD樣品和水轉印樣品各6份，測試結果取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和水轉印產品樣本氣味性測試數據見表3。

結果分析：本文的測試標準是根據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個評分級別的算術平均數，盡可能地消除人為主觀對測試結果的影響，保證了測試結果的可靠性。由測試數據可以發現，IMD產品的氣味性測試的平均值為7.0，水轉印產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。從測試結果及氣味性的評價結果中可以看出：IMD產品的氣味性明顯優于水轉印產品，其原因可能是因為兩者生產工藝不同而導致的，水轉印產品表面沒有覆膜其氣味性揮發較強，IMD中有一層薄膜覆蓋在產品上面，從而使產品的氣味減弱。

4.2 醛酮含量測試及結果分析

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。分析測試結果見表4。

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

4.3 VOC&SVOC、單項化學物質的測試及結果分析

VOC&SVOC是揮發性有機化合物（volatile organic compounds）的英文縮寫。當密閉空間內的VOC達到一定濃度時，短時間內人們會感到頭痛、惡心、嘔吐、乏力等，嚴重時會出現抽搐、昏迷，并會傷害到人的肝臟、腎臟、大腦和神經系統，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。分析結果見表5。

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

4.4 膜圖案價格對比

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

5 水轉印與膜內轉印目前存在的問題

5.1 水轉印目前存在的問題

（1）圖案變形：人工水中操作，圖案拉伸時失真。

（2）表面質量差：存在橘皮、表面光澤度差。

（3）生產一致性差：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的，圖案開發周期長（6個月），膜成本高。

（2）國內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 結論

通過以上的對比我們可以了解到：水轉印技術相對膜內裝飾技術較為成熟，但也面臨著許多的問題。例如，生產周期長、環保性能不佳、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，水轉印顯然更加適用于一些小型部件的生產，如家電按鈕、網球拍圖案等。近年來，模內裝飾技術在消費類電子產品及汽車內飾當中得到了廣泛的應用。模內裝飾成型工藝就是其中一種代表了未來發展趨勢的新興表面裝飾技術。目前，上汽能用五菱汽車股份有限公司依然采用水轉印工藝，目前存在圖案變形、表面質量差、生產與封樣圖案不一致（生產一致性差）及產品VOC超標等問題。膜內轉印（IMD&INS）以其環保性和圖案新穎性，已取代水轉印成為目前內飾主流工藝。“東風日產”“吉利”“大眾”“通用”“比亞迪”等各大主機廠都已經用膜內轉印代替水轉印。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

[1]夏四海，毛磊.水轉印工藝與低溫水轉印油墨[J].絲網印刷，2012（7）.

[2]馬千里.淺談水轉印與水披覆轉印[J].印刷雜志，2011

（1）.

[3]鹿高攀.水轉印技術淺析[J].絲網印刷，2009（1）.

[4]智川，兀旦暉.IMD產品質量的工藝控制[J].絲網印刷，2005（6）.

[5]歐會全.IMD技術的新發展[J].絲網印刷，2010（9）.

[6]龔玉宏.塑料產品表面裝飾新工藝———模內復膜[J].塑料工業，2005（11）.

[7]沈宏玲，程志君.汽車內飾件水轉印表面涂裝技術探討[J].涂料技術與文摘，2014（3）.

[8]白松芳，高建華.水轉移技術[J].絲網印刷，2005（4）.

[9]周煜涵.IMD技術及其在汽車中的應用[J].江蘇科技信息，2012（6）.

[責任編輯：陳澤琦]