インモールド加飾、プロセスとテクノロジーのレビュー

ハリー・カオ著、ヨムラ・テクノロジーズ株式会社

インモールド装飾 (IMD/IML) はフィルム インサート成形としても知られ、後者は装飾のない部品をより適切に説明します。 このプロセスはインモールド ラベルと呼ばれることもあり、主に容器、カップ、さまざまな容器の装飾に使用される同様のプロセスです。 この技術は、射出プロセス中に装飾フィルムで射出成形部品を装飾するプロセスです。 ラベルは最終製品の不可欠な部分となり、視覚的な表面に完全に装飾されたアイテム、または容器のラベルのように部分的に装飾されたアイテムを作成します。 このプロセスでは、事前に印刷されたラベルまたは装飾フィルムが開いたプラスチック射出成形金型に挿入され、機械的、静電気的、重力または真空によって所定の位置に保持されます。 金型が閉じられると、プラスチック樹脂がフィルム上に再び注入され、完成した部品内に永久的にフィルムを封入します。 IMD が登場する前は、成形部品の装飾には、スクリーン印刷、部品へのラベルの貼り付けという 2 つの基本的なオプションがありました。 これらの技術は両方とも、IMD の柔軟性と耐久性に匹敵することはできません。 この技術により、装飾性を高めるだけでなく機能性も備えた、より想像力豊かなデザインが可能になります。 この技術は、コスト効率の高い方法で統合できるスマート サーフェス、触覚キー、耐水製品、電子回路、さらには光学部品にも容易に適用できます。 すべてのフィルムの大部分は第 2 面に印刷されており、第 1 面への印刷は耐久性が低くなります。 2 番目の表面の印刷は、非常に単純な単色から、大理石の表面をシミュレートし、機能的な光学フィルターを含む非常に複雑なマルチパス パターンまで行うことができます。 裏面印刷は製品の耐久性に大きく貢献しており、IMDを選択する際の大きな要素となります。 部品はパッシブまたはアクティブにすることができ、フィルム上に含まれるトレースとエレクトロルミネセンス表面、デッドフロント、フィルター、オーバーモールド、および選択的電気めっきメッキも設計オプションです。

IMD プロセスには基本的に 3 つのステップがあります。1. 印刷、2. 成形、3 バックインジェクションです。 インモールドラベルは通常、ラベルが平らで金型に押し付けられているため、ステップ 2 をスキップします。

印刷 - フィルム印刷にはスクリーン印刷が最も一般的ですが、デジタル印刷とオフセット印刷はそれほど一般的ではありません。デジタル UV 印刷は急速に普及しており、大幅なコスト削減をすることなく、すべての成形部品に異なるグラフィックを表示できるという長年の約束を果たします。 コスト的に。 印刷は、既存のラベル デザインを模倣した単純なスクリーン印刷グラフィックをはるかに超えており、カーボンファイバーや大理石の表面をかなり適切に表現する複雑なパターンが現在では一般的に作成されています。 新世代の導電性インクにより、非常に望まれているプロセスである 3D エレクトロニクスを印刷する機能が、現在では一般的になるでしょうが、使用するにはコストがかかりすぎます。

インク - IMD プロセスには特別なインクが必要ですが、特別に配合されていないインクは処理中にひび割れが発生し、黄変します。 それらは柔軟性があり、伸びたときに流されにくくなければなりません。 印刷はフィルム全体にわたって均一ではなく、伸縮性の高い領域やゲートから出るときに樹脂がフィルムに当たる場所では複数の層を印刷する必要があることがよくあります。 印刷される最後の層はアンチウォッシュ コーティングです。ゲートの位置と射出圧力に応じて、インクがフィルムの表面から除去されるのを防ぐために、アンチウォッシュの数層が必要になる場合があります。 導電性インク技術の新たな開発により、厳しいインモールド加工に耐え、誘電特性を維持できるようになります。 タッチパネルは、デバイスへのデータ入力の好ましい方法となっており、IMD フィルムの印刷の改善に伴って統合レベルも向上します。 グラフィックの印刷後に必要なステップがさらに 2 つあります。射出プロセス中にインクが除去されるのを防ぐために、洗浄防止層が追加されます。 印刷される最後の層は接着促進剤であり、ほとんどの場合、注入された樹脂は印刷されたフィルムに自然に結合を形成しません。 フィルムが熱サイクルや接触にさらされると、時間が経つと層間剥離が発生する可能性があるため、接着は非常に重要です。 この用途に使用される接着剤は熱によって活性化されるため、接着剤がガラス転移温度に達するには十分な熱エネルギーが必要です。 接合が満足のいくものであることを確認するには、部品と接着剤を使用していくつかの実験を行う必要があります。 金型温度、滞留時間、射出材料の温度は、満足のいく接着を確実に行う上で重要な役割を果たします。

フィルム – 製品が設計されている特定の用途に応じて、多くのフィルムの選択肢があります。

PA (ポリアミド) これらのフィルムは、優れた耐薬品性、高い透明性、優れた機械的耐久性、高い熱たわみ温度を備えています。 ABS、PC/ABS、PC、および同様の基板素材での使用に適しています。

PC (ポリカーボネート) フィルムは非常に優れた光学特性を備えており、容易に熱成形でき、高い耐衝撃性と優れた耐熱性を備えています。 ポリカーボネートは非晶質であり、耐薬品性が低い。

ABS (アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン) これらのフィルムは、非常に優れた衝撃強度を持ち、自然に半透明であり、優れた価格性能比を提供します。また、PC と同様に耐薬品性が低いです。

PP (ポリプロピレン) 優れたコストパフォーマンスと優れた耐薬品性を備えています。 これらは、コンテナーの IML ラベル付けで最も頻繁に使用されます。

PMMA(ポリメチルメタクリレート) 未塗装の場合、PAやPCを上回る優れた耐擦傷性を持っています。 透明度が高く、PCやPAに比べて機械的性能は劣りますが、光学用途に適しています。

PET(ポリエステル) 優れた熱安定性、優れた機械的特性、高強度、優れた寸法安定性、光学的透明性を備えています。 これらのフィルムは、大量消費者向け製品に最もよく使用されています。

ハードコート、アンチグレア、防曇、サテン、マット仕上げなどのフィルムの表面処理はサプライヤーから入手できます。 ハードコートフィルムを使用する部品を設計する場合は、鋭利なエッジを避けるように注意する必要があります。 ハードコートは小さな半径の周りに形成されると亀裂が入る傾向があり、コートが硬ければ硬いほど、より大きな半径が必要になります。

熱成形 - 次に、通常は圧力熱成形による IMD プロセス用に印刷されたフィルムが形成されます。 印刷されたシートは加熱され、空気を排気することによって雌型に押し込まれます。 その後、材料は金型の形状になり、従来の真空成形よりも詳細な部品を形成できるようになります。 成形プロセスにより素材に伸縮が生じ、グラフィックが変形したり位置がずれたりする可能性があります。 フィルムの伸びの程度を把握するために、格子状のパターンを印刷したラベルを加工します。 処理後のグリッドパターンの変化は容易に確認できます。 これにより、グラフィック デザイナーは、ストレッチの影響を受ける可能性のあるグラフィックを調整できます。 絞りの深さは部品の構成によって制限されますが、明らかに優れたプロセッサを備えた成形者の処理能力によっては、25 mm の絞りの深さが可能です。 インクは、熱成形プロセスで許容できる変形量の要因でもあります。 最新の UV インクは、成形プロセスによって生じる伸びに対してはるかに耐性があり、限界を超えると色の濃度が変化する可能性があります。

トリミング – 成形された部品をトリミングする必要があります。これは、金型への挿入前、または射出段階の後に行われます。 スチール製のルールダイではトリミングを正確に行うことはできません。フィルムを正確にトリミングするには、高品質のマッチプレートツールを作成する必要があります。 大量生産の場合、フィルムはロール形状で熱成形ステーションに供給され、後トリミングされる場合があります。 用途によっては、絞り加工された金属部品を製造するのとほぼ同じ方法で、冷間成形プロセスによって成形形状を達成することができます。 ロールの印刷、スタンピング、注入、トリミングのプロセス全体が完全に自動化されています。 IMD プロセスは、バッチ印刷、自動トリム、バックインジェクションがロボットによって行われるなど、自動化が進んでいます。 このプロセスは常にクリーンルームで行う必要があり、フィルムや金型に汚れがあると、歩留まりが大幅に低下する可能性があります。

二次的な操作。

オーバーモールド、選択メッキ、印刷などの後処理操作を簡単に実行できます。 以下に図 1、2、および 3 を示します。ここでは、図のような結果を達成するプロセスについて簡単に説明します。

IMD はかつて製品設計者にとって高価なオプションでしたが、現在では非常に効果的で手頃な価格のオプションになりました。 この品質は、スクリーン印刷やパッド印刷で装飾されたり、平らな面に粘着ラベルが貼られた成形部品よりもはるかに優れています。 このプロセスでは、設計者が考慮すべき複雑なオプションを提供できるようになりました。 自己完結型アセンブリに高レベルの機能、複雑なグラフィックス、光学的、機械的、電気的機能を追加できます。 フィルム、インク、接着剤、電子機器の改良は続けられています。 スマート サーフェス テクノロジーの導入により、IMD プロセスの未来は明るいです。