1.1 成型工藝
模內(nèi)貼標有2種貼標成型方式:吹塑成型和注射成型。對注射成型模內(nèi)貼標而言,自動化機械手將標簽貼附在模具內(nèi)壁上,合模后注射充模,借助樹脂高溫熔化模內(nèi)標簽背面熱熔粘合樹脂,從而使標簽和容器融為一體,歐洲80%的模內(nèi)貼標是通過注射成型的。
1.2 模內(nèi)貼標影響因素
在模內(nèi)貼標這一技術中,主要的影響因素包括標簽、模具、機械手、成型設備,其中最重要的當屬注塑生產(chǎn)設備。
1.2.1 標簽
標簽在生產(chǎn)中是一個非常重要的環(huán)節(jié),標簽的好壞直接關系到了產(chǎn)品的質(zhì)量,對標簽影響最重要的就是印刷了,如果標簽的著墨性不好,容易造成油墨對模具的污染,從而導致產(chǎn)品的質(zhì)量不良。
(1)組成。標簽大致可分為3層,片材(一般為聚對苯二甲酸乙二醇酯或聚碳酸酯)、油墨、黏合劑(多為一種特殊的膠)。當注塑完成后,薄膜和塑料融為一體,片材在最外面,片材表面一般經(jīng)過硬化。
(2) 片材成型。片材是模內(nèi)貼標模具成敗的關鍵,一般片材的材質(zhì)為對苯二甲酸乙二醇酯,也有有機玻璃(PMMA)、聚碳酸酯。但聚對苯二甲酸乙二醇酯的成型及加工都較優(yōu)良,表面光澤度、耐磨性也能達到客戶要求,因此應用廣泛,厚度125μm的對苯二甲酸乙二醇酯片材最為常用。在片材熱定型環(huán)節(jié),溫度控制很重要,否則易變形,廢品率高。熱定型機的上、下模都有加熱板,在工作期間保持恒定的溫度。移動式加熱板在放入片材后,移動片材頂部對片材進行預熱,使其變軟,才可合模進行熱定型處理。片材尺寸要比最終部件尺寸小一點,一般片材尺寸比部件尺寸單邊小0.02~0.03 mm,片材不僅置入型腔內(nèi)容易,而且能完全伸展開來。
(3)油墨。油墨對模內(nèi)標簽也很重要,在選用油墨之前,應根據(jù)最終應用的要求,對油墨在標簽材料上的附著力、耐刮擦性、抗化學性等性能進行測試。首先必須保證良好的印刷適應性,其次滿足各階段(印刷、貼標和最后使用)的性能要求,最后要求成本低、環(huán)保。標簽對墨層的耐磨性要求更高,UV油墨同溶劑型的相比具有較高的墨層強度,比較適合模內(nèi)標簽。注射成型用的標簽由于注射成型時需要的壓力大,因此不需材料背面的壓紋或磨砂表面便可排出標簽與瓶體間的空氣。注射成型用的標簽在模具中一般采用靜電吸標工藝,因為注射成型時產(chǎn)生的壓力很大,如果采用真空吸標工藝,標簽將會被擊穿,從而影響生產(chǎn)的連續(xù)性。
1.2.2 模具
模具設計的好壞直接關系到產(chǎn)品的產(chǎn)量、質(zhì)量及壽命,因為模具在整個IML的投資中占據(jù)了很大的一部分。
(1) 薄膜成型模具設計。成型模具尺寸設計公式:陽模成型配母模注塑或陰模成型配公模注塑時成型模具尺寸等于注塑模具尺寸、注塑模具60~80℃的熱膨脹、薄膜收縮之和減去成型模具在工作溫度下的熱膨脹和薄膜厚度;陽模成型配公模注塑或陰模成型配母模注塑時成型模具尺寸等于注塑模具尺寸、注塑模具60~80℃熱膨脹、薄膜收縮之和減去成型模具在工作溫度下的熱膨脹。當成型模具和注塑模具使用的是相同的材料并且在相類似的溫度下工作,注塑模具60~80℃的熱膨脹和成型模具在工作溫度下的熱膨脹可以相互抵消。成型后的薄膜圓角必須同注塑模具的圓角相匹配或薄膜稍小的圓角被伸展以匹配注塑模具圓角。
(2) 注塑模具設計。一般丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、PMMA的縮水率為0.5%,如做模內(nèi)貼標模具,因產(chǎn)品表面覆蓋一層聚對苯二甲酸乙二醇酯薄膜,兩者顯然熱收縮率不同。模內(nèi)貼標注塑模具成型產(chǎn)品的縮水率較普通模具小些,取0.3%比較合適。因為,注射成型時塑膠底材被片材包裹,對塑膠的收縮起到了阻礙作用。為減少成型中振動、變形等問題,模具制造常選用高剛性金屬材料,如H-13,但成本要高于標準模具的20%,也可采用適合的加強筋和模板厚度提高模具剛性。
1.2.3 機械手
在整個生產(chǎn)中,機械手也起到了很重要的作用,機械手在放置標簽時要確保標簽被放于正確的位置,以避免產(chǎn)品出現(xiàn)重標。其中自動化機械手與注塑機信號通訊的協(xié)調(diào)一致性及電氣連鎖安全保護功能尤其重要,關系到模具和機械手安全和整個生產(chǎn)線的效率。同時模內(nèi)貼標工藝要求機械手將標簽嵌入模具的準確率大約在(±0.2)mm以內(nèi),還要求運行精度高、穩(wěn)定性好。
1.2.4 注塑設備
注塑設備在模內(nèi)貼標生產(chǎn)中起到了至關重要的作用。由于貼標系統(tǒng)是一個全自動化的系統(tǒng),它對成型設備的要求是注射速度快、成型周期短、注射壓力高、開模行程要大,以及生產(chǎn)要穩(wěn)定,其中尤以注塑機的精確性和穩(wěn)定性、短的生產(chǎn)周期和低磨損率最為重要。如機器穩(wěn)定性不好,就會使開模位置精確度下降,從而造成不良品增多。由于模內(nèi)貼標容器的壁厚一般為1.0 mm以下,因此對注塑機的最低要求是注射速度達到450 mm/s,同時注射壓力達到300 MPa。
注塑機一般采用伺服閉環(huán)控制,提高控制精度,同時增加蓄能器提高注射速度。模板的開合必須快而穩(wěn)定,采用比例閥進行開合模,可發(fā)揮制動功能;另外,高剛性的機