一种IMR膜片及其制备方法与应用

技术领域

本发明属于IMR技术领域，具体涉及一种IMR膜片及其制备方法与应用。

背景技术

IMR工艺，即模内转印(In-Molding Roller)工艺，其主要方式是先将图案印刷在基材薄膜上，通过送膜机将IMR膜片送入塑模型腔中进行注塑，注塑后图案层与基材薄膜分离，图案层留在注塑件上而得到表面有装饰图案的塑料件，在最终的产品表面没有一层透明的保护膜，薄膜只是生产过程中的一个载体件。

而随着智能汽车和智能家电的普及，汽车和家电产品上的传感器件越来越多，产品的金属外观件会严重影响传感器件的灵敏度，为保证传感器的灵敏度，塑料外观件逐渐开始取代金属外观件，而为了满足消费者对产品金属外观的需求，亟需一种具备较好金属质感，且不影响智能汽车与智能家电上传感器件灵敏度的新型IMR膜片。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的一种或者多种，本发明提供了一种IMR膜片及其制备方法，使得通过IMR技术制得的产品具备金属质感，且不影响产品内传感器件的灵敏度。

为实现上述目的，本发明提供一种IMR膜片，其包括依次堆叠设置的基材层、离型层、UV保护层、底涂层、UV拉丝层、金属层和粘接层；其中，

所述基材层作为基底，用于所述IMR膜片的制备；

所述离型层用于转印时所述基材层与所述UV保护层的分离；

所述UV保护层用于所述基材层分离后在结构件表面形成保护膜；

所述底涂层用于所述UV保护层与所述UV拉丝层的粘接；

所述UV拉丝层和所述金属层用于形成具备金属质感的图案层；

所述粘接层用于转印时与所结构件表面粘接。

作为本发明的进一步改进，所述金属层采用铟、锡或铟锡合金中的其中一种制备而成，所述金属层为采用连续蒸镀工艺成型在所述UV拉丝层表面。

作为本发明的进一步改进，所述图案层通过UV模压技术将拉丝版辊上的拉丝微结构转移到UV拉丝层成型。

作为本发明的进一步改进，所述拉丝版辊表面附着有含氟层，以使得所述拉丝版辊表面与UV拉丝层分离。

作为本发明的进一步改进，所述UV拉丝层表面经电晕处理后与所述金属层粘接。

作为本发明的进一步改进，所述基材层优选为PET薄膜，其厚度为10～60μm。

作为本发明的进一步改进，所述离型层优选为有机硅树脂层，其厚度为1～10μm。

作为本发明的进一步改进，所述UV保护层为UV硬化液，其厚度为1～10μm。

作为本发明的进一步改进，所述底涂层为聚氨酯层，其厚度为1～10μm。

作为本发明的进一步改进，所述UV拉丝层为UV胶层，其厚度为2～10μm。

作为本发明的进一步改进，所述金属层厚度为

本申请还包括一种IMR膜片的制备方法，具体步骤如下：

S1、在基材层的表面涂布有机硅树脂形成离型层，将涂布后的离型层进行热固化干燥；

S2、在干燥成型后的离型层表面涂布UV硬化液形成UV保护层，将涂布后的UV保护层在UV等下照射固化；

S3、在UV保护层上涂布聚氨酯溶液形成底涂层，将涂布后的底涂层进行热固化干燥；

S4、在底涂层上涂布UV胶水，通过UV模压技术将拉丝版辊上的微结构转印到薄膜上形成UV拉丝层；

S5、采用连续蒸镀工艺在UV拉丝层表面形成金属层；

S6、在金属层表面涂布粘接层，将涂布后的粘接层进行热固化干燥，得到成片。

作为本发明的进一步改进，所述拉丝版辊为表面处理后的拉丝版辊，其处理步骤如下：

将拉丝版辊浸没在氟硅烷溶液中超声处理，将超声处理后的拉丝版辊放入烘烤箱中烘烤。

作为本发明的进一步改进，所述拉丝版辊在氟硅烷溶液中的超声处理时间为1.5～2.5h，在烘烤箱中的烘烤温度为110～130℃，烘烤时间为8～10min。

作为本发明的进一步改进，所述氟硅烷溶液为按重量份计的1～10份全氟硅烷、30～50份异丙醇、30～50份去离子水、0.01～0.1份催化剂混合制备而成。

作为本发明的进一步改进，所述催化剂为无机碱、无机酸、有机碱或有机酸中的其中一种。

作为发明还包括将该IMR膜片转印到结构件表面的应用，该结构件为PC或ABS塑料件，将IMR膜片转印到结构件表面，然后将IMR膜片的基材层去除后得到具有金属质感表面的结构件。

上述改进技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有的有益效果包括：

(1)本发明的IMR膜片，其通过在IMR膜片内加入UV保护层、底涂层和UV拉丝层以及金属层，使得IMR膜片内粘附有具有较好金属质感的图案，在采用IMR技术将膜片贴附在结构件表面时，能够在结构面的外表面形成具备较好形态，且耐磨性、耐候性和耐溶剂形等均较好的制品。

(2)本发明的IMR膜片，其通过在拉丝版辊表面附着含氟层，该含氟层能够在拉丝版辊与UV拉丝层之间形成疏水结构层，使得采用拉丝版辊转印时，该拉丝版辊能够与UV拉丝层基本完全分离，避免了拉丝版辊形成的图案与拉丝版辊之间粘附造成的图案损失，确保IMR膜片形成图案的外观与性能。

(3)本发明的IMR膜片，其通过采用铟、锡或铟锡合金进行制备，在连续蒸镀工艺下形成了具备较好金属质感的图案，并且铟、锡或者铟锡合金本身在具备金属质感的前提下，封闭在IMR膜片内后不会对结构件上的传感器件等造成影响，使得结构件上的传感器仍旧具备较好的灵敏度。

(4)本发明的IMR膜片制备方法，其在进行转印操作时，首先将拉丝版辊在氟硅烷溶液中进行超声处理，然后将其放入烘烤箱中进行烘烤，使得拉丝版辊表面包覆一层疏水结构层，进而使得拉丝版辊转印时能够完好与UV拉丝层之间分离，进而确保IMR膜片形成的图案的外观质量。同时在将该拉丝版辊在氟硅烷溶液中进行超声处理时，该氟硅烷溶液为按重量份计的1～10份全氟硅烷、30～50份异丙醇、30～50份去离子水、0.01～0.1份催化剂混合制备而成，其通过催化剂将全氟硅烷进行水解，形成含氟的且具备羟基结构的疏水结构层，再通过羟基结构附着在拉丝版辊表面，而含氟的疏水结构层与UV拉丝层之间界面完全分离，使得拉丝版辊转印时，UV拉丝层完美印制在底涂层上，确保IMR膜片上图案的整体外观。

附图说明

图1是本发明实施例中IMR膜片的整体结构示意图；

图2是本发明实施例中IMR膜片制备流程示意图；

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：

1、基材层；2、离型层；3、UV保护层；4、底涂层；5、UV拉丝层；6、金属层；7、粘接层。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

请参阅图1、图2，本发明优选实施例中的IMR膜片包括依次堆叠设置的基材层1、离型层2、UV保护层3、底涂层4、UV拉丝层5、金属层6和粘接层7；其中，该基材层1主要用于作为基底，用于该IMR膜片的制备；该离型层2用于转印时该基材层1与UV保护层3之间的分离；该UV保护层3用于该基材层1分离后在结构件的表面形成保护膜；该底涂层4用于将UV保护层3与UV拉丝层5之间的粘接，以增加UV拉丝层5与UV保护层3之间的层间附着力，避免二者分层；该UV拉丝层5与金属层6用于形成具备金属质感的图案层，在转印到结构件上后以在结构件外表面形成外观图案；该粘接层7用于在转印时与结构件表面进行粘接工作，使得该IMR膜片贴附在结构件表面。

进一步地，作为本发明的优选实施例，上述IMR膜片结构中，基材层1优选为PET薄膜，其厚度在10～60μm之间；离型层2优选为有机硅树脂层，其厚度在1～10μm之间；UV保护层3为UV硬化液，其厚度为1～10μm，该UV保护层3主要用于提供硬度和耐磨性能，使得其转印到结构件上后，在其表面形成防护结构，保护图案不被磨损，提高整体使用寿命；底涂层4优选为聚氨酯层，其厚度为1～10μm，主要为附着力促进层，用于提高UV拉丝层5与UV保护层3之间的层间附着力。

优选地，本申请中的结构件主要指代汽车、3C家电类产品构件，且该结构件的主要为PC(聚碳酸酯)或ABS(丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的三元共聚物)塑料制成。

进一步地，上述IMR结构中UV拉丝层5主要为UV胶层，其厚度在2～10μm之间，其主要通过UV模压技术将拉丝版辊上的拉丝微结构转移到UV拉丝层5上，以形成明显的拉丝效果。同时金属层6的厚度为

进一步地，本发明还包括一种IMR膜片的制备方法，具体步骤如下：

S1、在基材层1的表面涂布有机硅树脂形成离型层2，将涂布后的离型层2进行热固化干燥；

S2、在干燥成型后的离型层2表面涂布UV硬化液形成UV保护层3，将涂布后的UV保护层3在UV灯下照射固化；

S3、在UV保护层上涂布聚氨酯溶液形成底涂层4，将涂布后的底涂层4进行热固化干燥；

S4、在底涂层上涂布UV胶水，通过UV模压技术将拉丝版辊上的微结构转印到薄膜上形成UV拉丝层5；

S5、采用连续蒸镀工艺在UV拉丝层5表面形成金属层6；

S6、在金属层6表面涂布粘接层7，将涂布后的粘接层7进行热固化干燥，得到IMR膜片成品。

优选地，上述步骤S4中，该拉丝版辊为表面处理后的拉丝版辊，且其处理步骤主要如下：

将拉丝版辊浸没在氟硅烷溶液中超声处理2h，然后将拉丝版辊放入120℃烘箱中烘烤10min。

在上述处理过程之后，可在拉丝版辊的表面形成一层疏水结构层，使得UV模压过程中UV拉丝层5更易与拉丝版辊分离，避免分离过程导致离型层2与基材层1脱落，以确保产品的整体外观与性能。

进一步地，上述拉丝版辊的处理工艺中，氟硅烷溶液的配置为拉丝版辊与UV拉丝层5之间具备较好分离效果的核心成分。

具体地，该氟硅烷溶液为按重量份计1～10份全氟硅烷、30～50份异丙醇、30～50份去离子水及0.01～0.1份催化剂混合而成。

优选地，该全氟硅烷分支结构为F

优选地，该催化剂为无机碱、无机酸、有机碱或有机酸中的任意一种。

具体地，该氟硅烷溶液在拉丝版辊表面形成疏水结构层的原理如下：

在将拉丝版辊放入氟硅烷溶液中超声处理，在进行烘烤后，氟硅烷溶液内的催化剂将全氟硅烷水解，其中烷氧基团一部分与拉丝版辊直接附着，一部分在催化剂作用下水解产生-OH并与拉丝版辊附着，使得该拉丝版辊附着含氟的疏水结构层。而氟元素能够与UV拉丝层5之间产生界面分离力，使得UV拉丝层5与拉丝版辊之间分离，确保拉丝版辊上的拉丝微结构有98％的部分能够转移到UV拉丝层5上，形成明显的拉丝效果。

进一步优选地，本申请中为了达到明显的金属拉丝效果，该拉丝版辊的微结构凹槽深度在3～5μm之间。凹槽结构深度较浅则无法形成明显的拉丝效果，凹槽深度较深则会导致UV拉丝层5难以与拉丝版辊进行分离，最后导致离型层2与基材层1脱落，产生废品。该金属拉丝效果是在限定凹槽尺寸情况下，并配合上述的表面处理工艺后成型得到。

下面采用具体实施例进行说明：

实施例1：

提供一种具有明显金属拉丝效果的IMR膜片，该膜片包括依次设置的基材层1、离型层2、UV保护层3、底涂层4、UV拉丝层5、金属层6和粘接层7。

具体地，在10μm的PET基材上涂布有机硅树脂形成1μm的离型层2，将涂布后的离型层2进行热固化干燥；在离型层2上涂布UV硬化液形成1μm厚的UV保护层3，将涂布后的UV保护层3进行UV灯照射固化；在UV保护层3上涂布聚氨酯溶液形成1μm厚的底涂层4，将涂布后的底涂层4进行热固化干燥；在底涂层4上涂布UV胶水，通过UV模压技术将处理后的拉丝版辊上的微结构转印到薄膜上形成2μm厚的UV拉丝层5；将UV拉丝层5进行电晕处理，增加金属层6的附着力，通过连续蒸镀工艺在UV保护层3上蒸镀一层

上述过程中拉丝版辊的表面处理方法，将拉丝版辊浸没在氟硅烷溶液中超声处理1.5h，然后将拉丝版辊放入110℃烘箱中烘烤8min。

上述超声处理过程中氟硅烷溶液按重量份计为：1份全氟硅烷、49份异丙醇、10份去离子水、0.01份无机碱催化剂。

上述氟硅烷溶液中，全氟硅烷的分子结构式为F

实施例2：

提供一种具有明显金属拉丝效果的IMR膜片，该膜片包括依次设置的基材层1、离型层2、UV保护层3、底涂层4、UV拉丝层5、金属层6和粘接层7。

在30μm的PET基材上涂布有机硅树脂形成4μm的离型层2，将涂布后的离型层2进行热固化干燥；在离型层2上涂布UV硬化液形成4μm厚的UV保护层3，将涂布后的UV保护层3进行UV灯照射固化；在UV保护层3上涂布聚氨酯溶液形成2μm厚的底涂层4，将涂布后的底涂层4进行热固化干燥；在底涂层4上涂布UV胶水，通过UV模压技术将处理后的拉丝版辊上的微结构转印到薄膜上形成4μm厚的UV拉丝层5；将UV拉丝层5进行电晕处理，增加金属层6的附着力，通过连续蒸镀工艺在UV保护层3上蒸镀一层

上述过程中拉丝版辊的表面处理方法，将拉丝版辊浸没在氟硅烷溶液中超声处理2h，然后将拉丝版辊放入120℃烘箱中烘烤10min。

上述超声处理过程中氟硅烷溶液按重量份计为：4份全氟硅烷、48份异丙醇、48份去离子水、0.04份无机碱催化剂。

上述氟硅烷溶液中，全氟硅烷的分子结构式为F

实施例3：

提供一种具有明显金属拉丝效果的IMR膜片，该膜片包括依次设置的基材层1、离型层2、UV保护层3、底涂层4、UV拉丝层5、金属层6和粘接层7。

在45μm的PET基材上涂布有机硅树脂形成4μm的离型层2，将涂布后的离型层2进行热固化干燥；在离型层2上涂布UV硬化液形成5μm厚的UV保护层3，将涂布后的UV保护层3进行UV灯照射固化；在UV保护层3上涂布聚氨酯溶液形成2μm厚的底涂层4，将涂布后的底涂层4进行热固化干燥；在底涂层4上涂布UV胶水，通过UV模压技术将处理后的拉丝版辊上的微结构转印到薄膜上形成5μm厚的UV拉丝层5；将UV拉丝层5进行电晕处理，增加金属层6的附着力，通过连续蒸镀工艺在UV保护层3上蒸镀一层

上述过程中拉丝版辊的表面处理方法，将拉丝版辊浸没在氟硅烷溶液中超声处理2h，然后将拉丝版辊放入120℃烘箱中烘烤10min。

上述超声处理过程中氟硅烷溶液按重量份计为：6份全氟硅烷、47份异丙醇、47份去离子水、0.02份无机碱催化剂。

上述氟硅烷溶液中，全氟硅烷的分子结构式为F

实施例4：

提供一种具有明显金属拉丝效果的IMR膜片，该膜片包括依次设置的基材层1、离型层2、UV保护层3、底涂层4、UV拉丝层5、金属层6和粘接层7。

在60μm的PET基材上涂布有机硅树脂形成10μm的离型层2，将涂布后的离型层2进行热固化干燥；在离型层2上涂布UV硬化液形成10μm厚的UV保护层3，将涂布后的UV保护层3进行UV灯照射固化；在UV保护层3上涂布聚氨酯溶液形成10μm厚的底涂层4，将涂布后的底涂层4进行热固化干燥；在底涂层4上涂布UV胶水，通过UV模压技术将处理后的拉丝版辊上的微结构转印到薄膜上形成10μm厚的UV拉丝层5；将UV拉丝层5进行电晕处理，增加金属层6的附着力，通过连续蒸镀工艺在UV保护层3上蒸镀一层

上述过程中拉丝版辊的表面处理方法，将拉丝版辊浸没在氟硅烷溶液中超声处理2.5h，然后将拉丝版辊放入130℃烘箱中烘烤12min。

上述超声处理过程中氟硅烷溶液按重量份计为：10份全氟硅烷、45份异丙醇、45份去离子水、0.1份无机碱催化剂。

上述氟硅烷溶液中，全氟硅烷的分子结构式为F

本申请中的IMR膜片通过膜内转印工艺转印到结构件表面，然后将IMR膜片的基材层1去除后得到具备金属质感表面的结构件。

下面对结构件表面的膜片性能进行测试，转印图案与ABS结构件的附着力测试，按照GB/T9286-1998(百格法)进行实验测试：

耐溶剂性能：用高温点滴法测试乙醇、人工汗液和化妆品对器件上图案外观带来的影响；

耐候性能：使用氙灯加速老化箱，在IOS 105-B06条件5规定测试条件下进行辐照总量为1240.8kj/m

耐磨性能：按照ASTM D4060要求，使用Taber磨损仪，选用CS10砂轮和200g负载对图案表面进行摩擦测试，进行200次循环测试；

硬度：使用500g负重的铅笔硬度计测试。

具体地，上述IOS 105-B06条件5具体包括下述3个试验设定条件：

设定条件1：

4500W空冷式氙弧灯过滤系统，由4块滤热片和3块窗玻璃片在过滤器框架上均匀排列。

样品和蓝色羊毛标准置于式样夹的上半部，式样架每转动一圈后，式样夹沿轴向转动180°。

试验仓温度：(45±5)℃；

BST温度：(115±3)℃；

试验仓相对湿度：(20±10)％；

设定条件2：

1500W空冷式氙弧灯过滤系统，由4块滤热片和3块窗玻璃片在过滤器框架上均匀排列。

样品和蓝色羊毛标准置于式样夹的上半部，式样架每转动一圈后，式样夹沿轴向转动180°。

试验仓温度：(35±5)℃；

BST温度：(82±3)℃；

温度控制标样耐光色牢度≥6级；

设定条件3：

4500W空冷式氙弧灯3支，带有红外反射层的熔凝石英内过滤层，熔凝石英外筒(内过滤层和外筒间有水流)，3片外加滤片，由紫外玻璃(2片)和窗玻璃(1片)做成。

样品和蓝色羊毛标准面向光源；

试验仓温度：(60±5)℃；

BST温度：(100±3)℃；

试验仓相对湿度：(20±10)％。

上述实施例1～4提供的具有明显拉丝效果的IMR膜的主要性能测试结构如下表所示：

通过上述表格中检测的数据可以得出，本发明提供的IMR膜与结构件的附着力较好，拉丝效果明显，具有强烈的金属质感、表层硬度较高，并具有优异的耐溶剂性能，耐候性和耐刮擦性能。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。