ハリー・カオ、YOMURA TECHNOLOGIES INC.
インモールド デコレーション (IMD/IML) はフィルム インサート成形とも呼ばれ、後者は装飾のない部品のより適切な説明です。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ますが、これは主に容器、カップ、および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、射出成形部品を射出プロセス中に装飾フィルムで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を作成するか、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に注入され、完成した部品内にフィルムが永久に封入されます。 IMD が登場する前は、成形部品の装飾にはスクリーン印刷と部品へのラベル貼り付けという 2 つの基本的なオプションがありました。これらの技術はどちらも、IMD の柔軟性と耐久性に匹敵するものではありません。この技術により、装飾性を高めるだけでなく機能性も提供する、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、スマート サーフェス、触覚キー、耐水性製品、電子回路、さらにはコスト効率の高い方法で統合できる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 の表面に印刷されており、第 1 の表面への印刷は耐久性が低くなります。第 2 の表面印刷は、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複数パス パターンまで可能です。第 2 の表面印刷は製品の耐久性に大きく貢献し、IMD を選択する際の重要な要素です。部品はパッシブまたはアクティブにすることができ、トレースとエレクトロルミネセンス表面がフィルムに含まれ、デッドフロント、フィルター、オーバーモールド、選択的電気メッキメッキも設計オプションです。
IMD プロセスは基本的に 3 つのステップで構成されます。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、ラベルが平らで金型に押し付けられているため、通常、ステップ 2 を省略します。
印刷 - スクリーン印刷はフィルム印刷の最も一般的な方法です。デジタル印刷やオフセット印刷はあまり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、コストを大幅に増やすことなく、成形された部品ごとに異なるグラフィックを印刷できるという長年の約束を果たします。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正確に表現する複雑なパターンが現在では一般的に生産されています。新世代の導電性インクにより、非常に望まれているもののコストがかかりすぎる 3D エレクトロニクスの印刷が、今や当たり前のものになります。
インク - IMD プロセスには特殊なインクが必要です。特別に配合されていないインクは、加工時にひび割れや黄ばみが生じます。インクは、伸縮時に柔軟性があり、洗い流されにくいものでなければなりません。印刷はフィルム全体で均一ではなく、高伸縮領域や、ゲートから出るときに樹脂がフィルムに当たる部分には、複数の層を印刷する必要があることがよくあります。最後に印刷される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よっては、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、アンチウォッシュを複数層にする必要がある場合があります。導電性インク技術の新しい開発により、インモールド処理の厳しさに耐えながら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り、IMD フィルムの印刷の改善に伴って統合レベルが向上します。グラフィックスの印刷後には、さらに 2 つのステップが必要です。アンチウォッシュ層を追加して、注入プロセス中にインクが除去されるのを防ぎます。最後に印刷される層は接着促進剤です。注入された樹脂は、ほとんどの場合、印刷されたフィルムに自然に接着することはありません。フィルムが熱サイクルや接触にさらされると、時間の経過とともに剥離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活性化され、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。接着が適切であることを確認するには、部品と接着剤の接着についていくつかの実験が必要です。金型温度、滞留時間、および注入材料の温度は、適切な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、さまざまな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 などの基板材料に適しています。
PC (ポリカーボネート) フィルムは光学特性が非常に優れており、簡単に熱成形でき、耐衝撃性が高く、耐熱性も優れています。 ポリカーボネートは非晶質で、耐薬品性は低いです。
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耐衝撃性が非常に高く、自然に半透明で、価格性能比が優れていますが、PC と同様に耐薬品性は低いです。
PP (ポリプロピレン) 価格性能比が優れ、耐薬品性も優れています。これらは、容器の 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) は、コーティングされていない場合、PA や PC よりも優れた耐傷性を備えています。透明性が高く、光学用途に適していますが、PC や PA と比較すると機械的性能のレベルは低くなります。
PET (ポリエステル) は、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、大量消費製品で最も多く使用されています。
ハードコーティング、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。ハードコーティングされたフィルムを使用する部品を設計するときは、鋭い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割れる傾向があり、コートが硬いほど、より大きな半径が必要になります。
熱成形 - 印刷されたフィルムは、通常、圧力熱成形によって IMD プロセス用に成形されます。印刷されたシートは加熱され、次に空気を抜いてメスの型に押し込まれます。すると、材料は型の形状になり、従来の真空成形よりも細かい部分を部品に形成できるようになります。成形プロセスでは材料が伸びるため、グラフィックが変形したり位置がずれたりすることがあります。フィルムがどの程度伸びているかを知るには、グリッド パターンで印刷されたラベルを加工します。加工後のグリッド パターンの変化はすぐにわかります。これにより、グラフィック デザイナーは伸びによって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。 ドローの深さは部品の構成と、成形機の処理能力によって制限されます。優れたプロセッサを使用すると、25 mm のドロー深さが可能です。 インクも、熱成形プロセスで許容できる変形の量の要因になります。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ますが、限界を超えると色の濃度が変わります。
トリミング - 成形された部品はトリミングする必要があります。これは、金型に挿入する前、または射出段階の後に行われます。トリミングはスチールルールダイでは正確に行うことができないため、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、フィルムはロールの形で熱成形ステーションに供給され、後からトリミングされます。一部のアプリケーションでは、成形された形状は、引き抜きスタンプされた金属部品が製造されるのとほぼ同じ方法で、冷間成形プロセスによって実現できます。ロールの印刷、スタンプ、射出、トリミングの全プロセスは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実行されるなど、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実行する必要があります。フィルムまたは金型に汚れがあると、大幅な歩留まりの低下を引き起こす可能性があります。
二次操作。
オーバーモールディング、選択的メッキ、印刷などの後処理操作は簡単に実行できます。以下は図 1、2、3 です。図のような結果を実現するプロセスについて簡単に説明します
図 1 は携帯電話のベゼルです。一見すると、比較的簡単に製造できる部品のように見えます。最初のプロセスは、ウィンドウと黒い背景を含む IMD ラベルです。この部品に選択された材料はポリカーボネートです。次に、ラベルを金型に挿入し、メッキ可能な ABS でオーバーモールドします。これが写真の明るい縁です。ABS をメッキするプロセスはよく知られています。ABS をメッキするには、その表面をエッチング溶液で変更する必要があります。エッチング溶液はクロム酸をベースとしており、ポリカーボネートをエッチングしません。エッチング後、表面はスズとパラジウムの塩を含む溶液で活性化または下塗りされます。次に、ABS の表面をニッケルまたは銅でコーティングします。最終ステップは、従来の技術を使用した電気メッキです。PC はエッチングされていないためメッキできません。つまり、これは選択的メッキ プロセスです。
図 2 下の画像は、飛行機に乗ったことがある人なら誰でも見慣れた標識です。これは裏から見た図で、前面は表示されていません。これはデッド フロント パネルであり、サインが点灯するまでグラフィックは見えません。前面は周囲の構造と一致する色でスクリーン印刷されており、半透明です。裏面は半透明のグラフィックがスクリーン印刷されています。黒の背景は光の透過を防ぐために印刷されています。その後、ラベルに透明なポリカーボネートを注入して完成品を形成します。
IMD はかつては製品デザイナーにとって高価なオプションでしたが、今では非常に効果的で手頃な価格のオプションになっています。その品質は、スクリーン印刷やパッド印刷で装飾された成形部品や、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。このプロセスは、デザイナーが検討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。高度な機能、複雑なグラフィックス、光学的、機械的、電気的機能を自己完結型のアセンブリに追加できます。フィルム、インク、接着剤、電子機器の改良は続いています。スマート サーフェス テクノロジーの導入により、IMD プロセスの将来は明るいです。