IML工艺工业薄膜的应用与选择.doc

深圳市华硕印材有限公司总经理黄彩薇女士探讨了IML工艺所需要的四大要素（油墨、薄膜、模具、树脂），着重分析了IML用薄膜的种类、应用、市场份额等。

大家好！我们这个IML研讨会今年应该是开了第三年了，我应该还是头一位站在讲台上的女士。今天在这里主要是和大家分享一下IML行业一些工业薄膜的应用和选择。

首先介绍一下我公司，深圳市华硕印材有限公司，是2000年成立的一家以经营丝网印刷为主的，特殊印刷的专业供应商。目前我们在这一块主营业务是做 手机和其他数码产品、家电、触摸屏等外观生产原材料和配套的材料，主要是油墨和工业薄膜两大类。油墨有溶剂型和UV的，薄膜有PET、PC和复合薄膜。
今天我们的主题是探讨IMD工艺的无限可能。我就从外观材料这方面着重讲一讲。油墨、薄膜、模具、树脂，是IML工艺需要的四个大要素，如果选择不当，会影响整个生产过程。下面我就薄膜的分类来讲解一下。
我们日常生活中碰到的薄膜大概有这么八大类：PET、PC、PVC、ABS、PE、PP、BOPP、复合薄膜。PET和PC一般应用在数码产品、家 电产品等；因为环保的原因，PVC更多地应用在包装和农业上；ABS主要是应用在一些建筑材料上，比如高速公路上的隔音墙，一些建筑玻璃；因为光学性和收 缩性的问题，PE和PP更多地用在保护膜、包装等；BOPP和PE差不多；复合薄膜融合了两种或两种以上薄膜的特性，来满足生产的需求。后面的资料也会有 专门的介绍。
IML应用的薄膜对光学等级、物理特性等都有一些特殊的要求，所以比较多地选用PC和PET。目前用得最多的PET做手机，或者一些家电产品的面板。
PET主要分为两大类，一类是未处理的PET， 只是石油链挤出时的原型，表面未作任何处理及加工，价格也很低廉，10几块钱一斤。这种材料一般用在电子产品的柔性线路板，产品外包装等。
还有一类是表面经过处理的PET，首先在PET的双面作油墨附着力处理（预涂Primer），然后再作UV涂层处理来达到表面加硬的目的。经过这类处理的PET薄膜，与油墨的接着性非常好，多数适用于家电数码等产品外观印刷、电子产品的视窗等。
工业薄膜的处理一般分为三个步骤：

第一步是Base PET film，PET 母材，只用于印刷软线路/保护膜，吹塑品。

第二步的处理涂层是两边的，Duoble printed  layers，就是在两面都涂上液体，是为了增强薄膜和油墨的附着力。做了处理之后，片材还没有防刮花的功能，所以需要第三个步骤。这一种主要适用于家电铭板印刷用。

第三步是在两面中的一面做hard coating。这个hard coating目前通常用的是UV涂层，硬度是可以在1H－4H之间调整。厚度和硬度都可以通过液体配方的调整来改变。这一类产品比较多都是应用在IML，或者表面需要防刮花的保护屏上面。

第四个是AFP layer (Anti fingle proces)，就是防手指纹的处理，这种比较多是用在触摸屏、手写屏上面。

接下来讲一下PET和PC的不同点。

因为PET表面的耐化学性非常好，光洁度也很好。表面的分子非常不活跃，所以要在表面做预处理，才容易得到比较好的印刷适应性。而PC的耐溶剂性很差，所以一般不需要做印刷前油墨易接着的处理。

目前IML用的薄膜一般有单面处理的和双面处理的。刚才讲得可能不是很清楚，大家可以看下这个薄膜处理的结构图。当中是母片/基材，双面的印刷预处理，在 其中一面做hard coating涂层。这样的结构，做成IML产品后油墨是印在print layer上面，这一面是和注塑的树脂直接接触的。

不知道在座各位有没有试过不印油墨，直接拿薄膜做注塑。如果直接做注塑，是没有附着力的，那是因为树脂需要和薄膜去结合，中间的油墨是非常重要的介 质。油墨首先要和片材有个附着力，所以粘着剂、树脂、薄膜三者之间有个微妙的关系。中间必须需要够厚的一层油墨作为介质，成为注塑后一个整体的IMD产 品，附着力才会比较好。

经硬化处理后PET的硬度较PC的表面硬度更高

由于两种塑料本身结构而具有的刚性不同，PET以其结晶分子结构，其表面硬化处理后可得到的表面硬度会远远较PC材料作处理后的表面硬度高；薄膜硬化处理 目前普遍使用的是滚涂的工艺，这样可以带来比较高的产量。目前日本和韩国做这种涂层处理的工厂都非常多。可以通过处理工艺的调整(Primer配方及涂层 厚度不同)，保持薄膜本身的柔软性，以满足IML工艺的拉伸性要求。

这是PET的分子结构，是一个像钻石型的晶体结构，可以提供一个很高的刚性，所以PET的表面硬度很高。

从下面这张图上可以看到PET薄膜的生产流程。PET是种共聚物，上面共聚，下面挤压，中间红色的部分是表示加热；基本流程就是挤压－加热－收缩的过程。 经过这个流程后，PET薄膜的内应力是很大的，所以在印刷之前对它做下处理，消除其表面应力，以便后续的印刷和套色更准确。

接下来是PC的分子结构图，可以看到PC的分子链非常大，是芳香族的一种，是可以溶于很多溶剂，比如说酮类。对于PC材料的印刷，要做一些电镀，或者镜面银的印刷，印刷之后表面再盖上一层油墨，PC上面的亮度马上就会受影响。这也是目前加工中很头疼的一个问题。

下面的表格是PC与PET的机械、加工和光学性能的比较，主要在于硬度和拉伸性能的区别。
性能项目/Property
PET
PC
可能的不良影响/原因
加工性能        Mechanical Properties

结晶性/crystal
是
不是
结晶结构会提高PET硬度
模缩率/Shrinkage ()
0.2-0.3
0.5-0.7

机械性能        Mechanical Properties

断裂伸长率 (Elongation at break, %)
120
140
PC的高分子链造成
拉伸强度 (Tensile Strength, kgf/mm3
22
62
PC的高分子链造成
挠曲模量 (Flexibility (Flexural Modulus, GPa)
2.8-3.5 
2.76-3.86

洛氏硬度 (Hardness Rockwell M)
50-100
70-95
结晶结构会提高PET硬度
撕裂强度 (Tear Strength, kgf)
22
50
PC的高分子链造成
Izod 缺口冲击强度 (Toughness (Notched Izod impact at room temperature), J/m)
140
180
PC的高分子链和刚性大造成
光学性能       Optical Properties

光泽度 (Gloss, %)
105-200
100-200
PET结晶结构排列
透明性能 (Transparency (% visible light transmission), %)
70-90
85-89
PET结晶结构排列

接下来是PC与PET物理性能和工作环境的比较。
性能项目/Property
PET
PC
可能的不良影响/原因
物理性能 Physical Properties

密度（Density, g/cm3）
1.4
1.2
结晶结构排列会提高PET密度
玻璃化转变温度（Glass transition temperature, ℃）
73-78
120
PC的高分子链和刚性大造成
熔化温度（Melt temperature,  ℃）
260
240
PET结晶结构排列
工作温度（Service Temperature）

脆化温度（Ductile/fragile temperature）
-40
-45

HTD热变形温度（1.8MPa）（HDT@1.8MPa（261 psi）, ℃）
65-80
117-140
PC的高分子链和刚性大造成
最高持续工作温度（Max continuous service temperature, ℃）
80-140
70-120
PET结晶结构排列
工作温度范围（Service temperature range, ℃）
-70 to 150
-100 to 130

抗化学溶剂（Chemical resistant）
非常好的抵抗常用溶剂、水分、油、油脂
不耐紫外光，耐候性好；耐油、耐酸、不耐强碱
结晶结构排列会提高PET抗化学溶剂性
PC与PET的物理性能在IML的应用：
－PET因有结晶分子结构而拥有较好的刚性和透光性, 这让它在数码电子产品, 特别是视窗等防刮花产品应用上有很大优势。
－但PET因其分子结构而在印刷时需要预处理, 并且结晶式刚性分子结构对拉伸成型不利, 故在对拉伸要求不高的产品应用很广。
－PC因其分子量(链)大而拥有一定的刚性和较好的延伸性, 这让它在数码电子产品, 特别是有高拉伸产品应用上有较大优势。
－但PC却由于其耐溶剂性比较差而成为其短处,PC不适合在表面作电镀或印刷镜面银油这类的效果之加工处理(因油墨当中的溶剂会将PC底材的表面破坏而得不到镜面的效果)。

在IML中，应该如何选择PC或者PET呢？目前来讲，2H的表面硬度是在IML中应用最广的。硬度的测试是采用日本JIS K5400的硬度测试方法，即使用三菱2H铅笔磨成圆角，负荷750g，45度斜角向前推划线，材料表面不会被划伤）。

当外观设计有较大拉伸度的要求时，表面硬度2H的PET，在成型后其R角位置易出现细裂纹或发白，这种现象均是材料表面硬度过高所致，故需要降低材料表面 的硬度来获得较好的拉伸性能。如手提电脑的外壳/或一些拉伸强度大的手机电池盖等,，由于角度小而拉伸强度较大，表面硬度控制在1H的PET薄膜较适合。

外观设计时应注意，R角度过于小,成型时容易造成薄膜出现拉裂现象或硬化层爆裂和脱离现象，当在拉伸深度上有限制时，PET因为其结晶分子结构有别于 PC，会较易出现拉裂现象，而PC薄膜因其高分子链结构能满足较高拉深的要求,故在选材与结构上应慎重。PET 在硬度为1-2H时，拉伸极限通常不超过4MM（与R角的限制有关系）作高压拉伸时，PET可达到6MM，PC可达到10MM。

PC由于表面硬度不够，单纯的表面处理只能让其硬度达到HB左右，远远满足不了产品对表面防刮花的需要。复合薄膜的出现，一定程度上填补了这个空间。目前接触到的复合薄膜主要有这三种：
1）ABS+PBT（德国DEGUSSA 99524，表面硬度HB），厚度可以作到0.1－0.125
2）PC+PMMA（SABIC的DMX 表面硬度HB~1H），这种材料做深拉伸时是非常优秀的
3）PC+PET（东山的HK42，表面硬度HB），参加了上一届在上海举办的会议的朋友对这种可能比较会有了解，因为上一次东山也专门对这种材料做了解说。但是因为价格的关系，好像应用得还不是很广。

所以，从材料的耐化学性能方面考虑，PET薄膜的耐化学性能远远优于PC材料及其他合成薄膜，而且PET的抗疲劳性比PC来得更好,所以，家电\通讯数码产品的外观原材料选择，通常会选择PET薄膜作为主要的加工材料。