汽車內飾表面裝飾技術發展分析

盧樹敬

（保定樂凱新材料股份有限公司 河北 保定 071054）

0 引言

目前，消費者對私家車的審美不再是局限于車身造型，在選車購車時越來越看重汽車內飾，簡約、精美或者個性化已經成為選擇標準之一。汽車內飾的設計效果、制造工藝與成本已經成為眾多汽車制造商的重點關注內容。汽車內飾傳統采用噴涂、電鍍、網印等工藝，需要將塑件從模具型腔中取出后經二次加工才能完成，生產周期長，裝飾效果普通，還存在高污染。圖案色彩豐富、環保高效的汽車內飾制造工藝以及與之相匹配的材料研發已經成為汽車技術發展的趨勢。

1 汽車內飾件裝飾工藝發展分析

1.1 精美、個性化內飾需求助推IMD工藝迅速發展

針對傳統表面裝飾工藝的弊端，20世紀70年代，日本寫真開發出模內裝飾（in-mold decoration，IMD）技術，80年代開始商業化應用，主要涉足汽車內飾面板、汽車外飾、化妝品包裝印刷市場。2010年，IMD工藝進入中國市場，逐步駛入快車道。

汽車內飾件表面裝飾即IMD技術，是將塑件樹脂與裝飾膜一體成型，與傳統工藝相比，IMD技術將模內貼標、花紋裝飾等工藝實現了自動化，同時代替傳統噴涂等復雜、費時的生產步驟，提高了生產效率，降低了人工成本，而且印刷圖案的耐久性和復雜程度也有大幅提升[1]。IMD主要包括模內貼標技術（in mold lamination，IML）、模內轉印技術（in mold roller，IMR）和嵌片注塑（insert thermoforming-film to molding，INS）三種工藝。表1為三種工藝的比較。

表1 IML、IMR、INS三種工藝比較

IML是將印刷好的薄膜成型后，鑲嵌在注塑模腔內然后合模注塑而成。其工藝特點是，表面是一層硬化的透明薄膜，中間是印刷圖案層，背面是塑膠層，由于油墨夾在中間，可使產品防止表面被刮花，更耐摩擦，保持顏色鮮明不易褪色。IML技術的劣勢使應用受限，主要適用于無拉伸、曲面小的2D塑件的表面裝飾。

IMR工藝特點是將圖案印刷在薄膜上，通過送膜機將膜片與塑模型腔貼合進行注塑，注塑后有圖案的油墨層與薄膜分離，油墨層留在塑件上而得到表面有裝飾圖案的塑件，在最終的產品表面沒有透明的保護膜，膜片只是生產過程中的一個載體。但IMR的優勢在于生產時的自動化程度高，大批量生產的成本較低。IMR的劣勢主要是印刷圖案層在產品的表面上，厚度只有幾微米，產品使用一段時間后很容易會將印刷圖案層磨損掉，也易褪色，造成表面很不美觀。

INS工藝特點是采用熱吸塑成型或高壓成型，把轉印好的膜材（一般是0.5 mm厚）進行三度拉伸，然后依照產品外型裁出嵌片，接著再把此嵌片準確地置于注塑模腔內，注塑成型[2]。采用INS工藝可實現圖案多樣化，另外，市場驗證發現，采用INS工藝的內飾件清晰度高、表面抗劃傷、立體效果更強，提高了汽車內飾的美感。

IML、IMR與INS三種工藝各有優缺點。IML更多用于低拉伸產品，如儀表板面板等。IMR工藝因為圖案易損傷易褪色，汽車內飾領域應用很少。INS工藝中ABS的加入，使得膜片的拉伸性能更好。INS相比IML具備更高的產品拉伸能力，適用于復雜曲面的內飾表面，能最大程度地降低圖案變形。INS工藝實現了汽車內飾在顏色紋理設計方面的飛躍，突破了傳統非轉印工藝對產品顏色紋理的限制，只需要切換不同的膜片就可以實現產品表面不同顏色、紋理的搭配，滿足不同客戶群體的個性化要求。INS的劣勢是INS工藝中附著ABS后的膜片需要邊緣精確裁剪，工藝中需要增加精準定位與精確剪裁的模具，工序復雜，單件生產成本更高，但是INS工藝省掉了膜片傳送定位裝置，可以直接在普通注塑機上使用。從裝飾效果與市場認可度來說，INS工藝是最有發展前途的汽車內飾裝飾工藝。

1.2 汽車內飾INS工藝成為汽車廠首選技術

近幾年來，汽車消費趨向于消費升級，特別是國產經濟型轎車在配置方面呈現出多樣性、個性化的需求，進一步促進了INS工藝的廣泛應用，

INS工藝在汽車內飾上主要用于門板裝飾條、中控臺、儀表板等部位。2017年以前該技術大多應用于合資品牌價位在20萬以上車型，2018年起該技術應用逐漸下探到15萬左右的合資車型，目前，國產品牌更是下探到了10萬元區間以下車型。

大眾、東風日產、通用、吉利、長城等品牌汽車都在推廣應用INS工藝（如圖1所示），增強了內飾件的設計感，提高了產品附加值，取得了預期的市場效果。

INS工藝將膜片預先在成型模具中通過高壓吸附形成產品外表面的形狀，再經過裁邊后放到產品的注塑模具中，然后與熔融狀態的塑膠一起注塑成型。INS工藝成型過程如圖2所示。

2 INS膜片市場供需分析

2.1 INS膜片市場供需矛盾成為當前主要問題

INS工藝采用成型方法，轉印好的ABS或ABS+PMMA薄膜，一般厚0.5 mm，如圖3所示。因PMMA相對ABS來說，有更好的耐刮擦性，目前在汽車內飾領域ABS+PMMA的復合材料膜片更多。將膜片進行三度拉伸，然后依照產品外型裁出嵌片，接著再把此嵌片準確地置于注塑模腔內，注塑成型。

從INS工藝可以看出，INS膜片是最為關鍵的材料。據調研統計發現，預計未來幾年國產車型應用比例將達到整個轎車內飾裝飾市場的40%，按照每量單車均需1.5 m2計算，2 000萬輛車中的40%采用INS工藝，就可達到1 000萬m2，年產值可實現約16億元，市場前景好，經濟效益可觀。

目前，INS最大的問題就是膜片國產化率很低，通常都是進口，價格高。如圖4所示，INS膜片80%的市場被日本寫真、德國庫爾茲占據，國內缺少成熟膜片供應商。國外廠商壟斷造成國內加工廠家無法與其議價，價格大約在250～280元/m2。也有國外PMMA廠家通過代售公司在中國市場出售樹脂。上海眾頓塑化有限公司代售韓國LGPMMA樹脂。東莞樟木頭浩晟塑膠原料經營部代售三菱、旭化成、德固賽、韓國LG公司的PMMA樹脂。

2.2 INS膜片國內外供應商發展分析

INS工藝主要是從國外流入，像庫爾茲、日本寫真、大日本印刷等廠商都具有豐富的技術儲備，庫爾茲和日本寫真基本占據壟斷地位。

庫爾茲是全球熱燙印技術最主要的供應商，生產與銷售用于塑料行業或紙類工藝的表面裝飾，其產品涵蓋了汽車外飾膜、IML薄膜、INS膜片等。庫爾茲是目前中國國內INS膜片的主要供應商之一，在國際市場處于主導地位。

日本寫真以IML、3D轉印、熱轉印等所需要轉印箔、模具、印刷膜等產品的研發、生產和銷售為核心的電子產品事業為發展主業，另外還涉足金屬和玻璃材料的轉印和運營，在汽車領域市場的地位僅次于庫爾茲。

大日本印刷是全球最大規模的綜合印刷公司，主要專注于印刷技術與資訊技術，還跨足建筑材料、資訊情報產業、生活用品產業、電子機械產業的顯示器和電子元件等，是世界上擁有最多樣化產品的印刷公司。

日本共和是一家生產用于汽車、住宅設施、鞋類家具等表面裝飾材料的專業廠商，通過生產銷售PU合成革、PVC合成革和塑料裝飾膜，在車輛和住宅裝潢等日常生活的各個場景都有涉足。公司供應TOP（烯烴）、PVC（聚氯乙烯）、PMMA等復合結構的膜片，用作汽車的內外裝飾材料。

阿克蘇是一家全球領先的油漆和涂料企業，為專業化學品的主要生產商，主要產品包括交通運輸和船舶市場生產用油漆、罩面漆、著色漆以及自用和專用的裝飾涂料，公司每年投入巨額資金進行新品研發，最近研制出INS膜片。

Isosport是滑雪行業塑料復合材料領域的全球市場領導者，是高性能薄膜、纖維復合材料供應商。除了PC、PMMA、ABS等塑料基材擠出薄膜外，Isosport還生產高品質的燙印箔，可用于熱成型、薄膜嵌件成型。

目前，我國INS膜片市場以進口為主，國內廠商也在不斷地進行技術積累，期望切入供應體系，國內廠商基本處于產品的研發驗證期，走在前列的公司主要為寧波激智和廣東東田轉印。

寧波激智科技股份有限公司聚焦光學薄膜研發、生產、銷售。公司走在精密涂布與復合、金屬制作等行業前沿，研制出裝飾薄膜產品。公司IML、INS膜片基本滿足汽車行業的各項測試，除供應國內市場以外，部分產品出口國外。未來幾年，公司將會以更低的價格、更快的交付周期提供優質產品及服務。

廣東東田轉印新材料有限公司在熱轉印行業中申請了12項國家發明專利，其轉印技術涵蓋了熱轉印、模內轉印（IMR）、鑲嵌注塑（INS）等工藝，公司產品廣泛應用于高端塑料制品的模外、模內的裝飾與保護。公司與國內外眾多知名的化妝品牌進行了合作，近幾年開始進入INS行業，目前已經成功在汽車、筆記本電腦、電器等產品上應用。

3 PMMA薄膜生產工藝分析

PMMA薄膜現有2種生產工藝，熔融擠出-雙向拉伸工藝和溶液流延工藝，業界以熔融擠出-雙向拉伸工藝為主，韓國曉星采用溶液流延工藝，溶液流延法設備投資大、技術難度高、能耗高、生產過程中易產生揮發性有機化合物，但是溶液流延法生產的薄膜產品的厚度均一性較好。

熔融擠出-雙向拉伸工藝分為同步拉伸和異步拉伸，同步拉伸技術工藝流程與異步拉伸技術基本相同，只是拉伸時可在橫、縱兩個方向同時取向，免除了單獨進行縱向拉伸的過程，增強了隔膜厚度均勻性。雙向拉伸可以用一個步驟完成，即同步拉伸；也可用兩個連續的步驟完成，即異步拉伸。同步拉伸的效率高，異步拉伸主要特點是產線長、產品的均一性好，異步拉伸是目前主要技術發展趨勢。

4 INS膜片知識產權分析

全球范圍內的INS專利主要涉及膜片生產裝備、膜片應用設備與方法的保護，專利申請數量增量很少，說明了INS工藝硬件技術比較成熟，略有增長的專利主要涉及裝飾表面與電子技術相結合的內容。在應用INS膜片的汽車裝飾領域，涉及內飾件的外觀設計、呈現效果等的外觀專利逐步增加，國產INS膜片供應商也逐漸加強對外觀設計專利的保護。

庫爾茲在薄膜與加工成型領域申請了大量的發明專利，從專利角度再次印證了其在INS膜片材料領域的主導地位。日本寫真在印刷、涂布技術、成型技術、層疊技術領域都有專利申請保護。

中國INS膜片專利大都為應用專利，上游的膜片制備或者PMMA薄膜制備、PMMA樹脂制備專利數量很少，凸顯了關鍵材料的卡脖子問題。石獅市通達電器有限公司專利CN201721046450保護了INS膜片的結構，汽車控制面板裝飾膜片包括PMMA注塑件和ABS薄膜，PMMA注塑件由上而下依次設置PMMA薄膜層、圖案印刷油墨層和粘膠劑層，圖案印刷油墨層為丙烯酸油墨層，粘膠劑層為ABS膠水層，PMMA注塑件與ABS薄膜通過INS注塑工藝一體注塑成型，且粘膠劑層處于ABS薄膜與圖案印刷油墨層之間[3]。太湖金張科技股份有限公司專利CN201911227013保護了INS膜片的結構與制備工藝，INS膜片結構自上而下分別為PMMA層、油墨印刷花紋層，ABS基材層，ABS基材層分為上下層，上層為半透明或透明層，下層是不透光層，上下層基材之間通過復合或共擠形成[4]。中國石油化工股份有限公司專利CN201610932002保護了PMMA薄膜的制備配方，PMMA薄膜專用料以PMMA樹脂用量為100重量份計：PMMA樹脂100份，SAN樹脂10～50份，增韌劑2～45份，增容劑0.1～5份，潤滑劑0.2～4份，光穩定劑0.2～5份，抗氧劑0.2～3份，顏料0.5～10份[5]。從專利角度可以看出，我國在PMMA薄膜制備領域還處于技術摸索階段。

5 結語

通過分析可知，在汽車內飾IMD工藝中，未來INS工藝會因其高效、環保、美觀的裝飾效果成為研發與應用的重點。耐候、耐沖擊性的INS用PMMA膜片、樹脂，國內市場幾乎處于空白，國內材料廠商在解決INS膜片裝飾效果的同時，還應重點關注PMMA成膜、PMMA樹脂的制備技術，解決材料的源頭供應問題才能徹底解決卡脖子問題。