智能產(chǎn)品中塑膠類似金屬拉絲的工藝設(shè)計(jì)方法

文/陳鴻南

金屬拉絲在產(chǎn)品上的應(yīng)用極為常見，比如建筑上、日用產(chǎn)品上、電子產(chǎn)品上等領(lǐng)域都廣泛使用。但由于金屬拉絲制品成本比較高，大都應(yīng)用在中高端以上的產(chǎn)品。因此低成本的、視覺上類似金屬拉絲效果的塑膠件逐步產(chǎn)生。不僅美觀，有類似金屬質(zhì)感，而且成本比較低，目前應(yīng)用比較多的有便攜式筆記本、平板、家電和電子產(chǎn)品。如何讓塑膠制品上具有類似金屬拉絲質(zhì)感的效果呢？目前比較常見的有如下三種方法：

注塑成型法

簡單的說，就是直接在塑膠模具上（一般在母模模仁）直接做成拉絲效果，通過生產(chǎn)注塑，成型出來的塑膠制品表面就會出現(xiàn)類似拉絲效果，其大致工藝流程如下：

1）用青銅做芯模材料加工出模胚，在芯模胚上用鉆石刀車出拉絲效果，常見的有長絲、短絲、太陽紋等，此時(shí)芯模胚與生產(chǎn)塑膠產(chǎn)品用的模仁形狀相反；

2）將芯銅模胚放入電鑄液中進(jìn)行沉鍍，電鍍液一般為鎳的溶液。選擇鎳作為電鑄液主要考慮鎳的金屬特性（鎳，近似銀白色、硬而有延展性并具有鐵磁性的金屬元素，它能夠高度磨光和抗腐蝕），利于生產(chǎn)注塑過程中模仁的抗腐蝕和模具保養(yǎng)；

3）一般此沉鍍的時(shí)間較長，需要十幾到二十幾天，電鍍層厚度需滿足模具設(shè)計(jì)要求，一般能達(dá)到10-12mm；

4）將銅芯模取出，取出銅芯模的復(fù)制品（即電鍍層），此復(fù)制品即是日后用于生產(chǎn)的模仁，當(dāng)然根據(jù)模具設(shè)計(jì)還需要進(jìn)行加工拋光；

5）將加工好的鎳模仁放置到加工好的模具鋼材質(zhì)模胚中；

6）進(jìn)行注塑生產(chǎn)，此時(shí)射出成型出來的產(chǎn)品表面就會出現(xiàn)類似金屬的那種拉絲效果。

注塑成型后的制品的表面有如下幾種表面處理：

1）直接是塑膠材質(zhì)的顏色，深顏色塑膠件更容易表現(xiàn)有類似金屬拉絲質(zhì)感的效果，視覺效果比淺色的更像金屬拉絲效果；

2）制品進(jìn)行噴涂金屬漆，使其塑膠的顏色和拉絲，在視覺上更加接近金屬拉絲質(zhì)感，但與真正的金屬拉絲還是有一定的區(qū)別，比如手感偏輕、傳熱速度不夠等；

3）對制品進(jìn)行真空蒸鍍（鍍鎳或鍍鉻）。由于電鍍層本身就是金屬，因此視覺上非常接近金屬拉絲質(zhì)感更強(qiáng)，幾乎可以與真的金屬拉絲效果的質(zhì)感媲美，至少質(zhì)感上偏亮了些。

注塑成型法的缺點(diǎn)或不足之處：

1）如果該塑膠表面需要噴涂，這拉絲相對要比較粗，否則容易被油漆覆蓋；另外還要控制噴涂的厚度，否則拉絲被覆蓋。

2）如果采用真空鍍，制品的成本會偏高；

3）模具制作過程成本相對比較高，周期比較長

4）鎳的硬度低，模具生產(chǎn)的時(shí)候容易撞傷，所以事先要多準(zhǔn)備3-5塊的鎳模仁，以免影響到生產(chǎn)。

5）如果塑膠件需要真空鍍，設(shè)計(jì)上避免大面積、尖角等。一般是產(chǎn)品的局部裝飾件采用拉絲。

水鍍拉絲法

簡單的說將塑膠產(chǎn)品進(jìn)行濕法電鍍（又稱水鍍），然后在對表面進(jìn)行拉絲。

塑料經(jīng)電鍍之后，其機(jī)械性能有了很大的改進(jìn)，例如抗拉應(yīng)力、扭應(yīng)力和沖擊應(yīng)力都增大許多，而且抗腐蝕能力也大大增強(qiáng)，同時(shí)又能增加塑料的散熱能力。另外由于塑料電鍍的成本低，生產(chǎn)效率也高，故塑料電鍍在電子、汽車、家庭用品等被廣泛的應(yīng)用。但隨著審美要求的提高，希望塑料電鍍后能做成類似金屬拉絲效果（如不銹鋼拉絲效果），故對塑料電鍍后進(jìn)行拉絲。

由于塑料電鍍電鍍層比較厚，一般可以達(dá)到0.08-0.2mm，有時(shí)可以達(dá)到0.3mm，故可對其表面進(jìn)行拉細(xì)淺絲。大致工藝流程如下：

1）去應(yīng)力：由于塑料注塑后存在內(nèi)應(yīng)力，為了減少電鍍后制品的變形，故要去除內(nèi)應(yīng)力，一般用丙酮溶液浸泡；

2）脫脂：為了保證粗化時(shí)對溶液的均勻接觸，先要去除塑料件上的油脂，一般用中低溫堿性液體清洗；

3）粗化：目的是為了保證塑膠件與液體的接觸面積，一般采用高鉻酸溶液；

4）中和、還原：去除塑膠件表面殘留的強(qiáng)酸、氧化物等雜質(zhì)，提高塑膠件的親和性；

5）預(yù)浸：為了讓塑膠件表面附上二價(jià)鉻離子，為活化前做準(zhǔn)備；

6）活化：為了電鍍金屬的需要，需要在塑膠件表面吸附一層催化活性的金屬層；

7）還原：活化清洗后還要進(jìn)行還原處理，提高表面活性，加快沉積，同時(shí)去除表面的活化液，防止帶入化學(xué)鍍液中引起分解；

8）化學(xué)鍍：目的是為了使塑膠件表面形成導(dǎo)電性良好的鍍層、鍍層均勻、連續(xù)性好，保證電路可以形成回路，以確保下一步驟的順利進(jìn)行；

9）電鍍：一般采用銅、鎳、鉻三種金屬復(fù)合電鍍在塑膠表面上，形成表面裝飾層；

10）拉絲：對表面進(jìn)行拉絲，一般為細(xì)絲；

11）噴光油：拉絲后，進(jìn)行清洗烘干，讓后對表面進(jìn)行噴涂光油。

電鍍拉絲件在設(shè)計(jì)中有很多特殊的設(shè)計(jì)要求，大致為以下幾點(diǎn)：

1)基材最好采用電鍍級ABS材料，其丁二烯含量15%～16%附著強(qiáng)度最好 ，同時(shí)價(jià)格也比較低廉；

2)塑件表面質(zhì)量非常高，電鍍無法掩蓋注射的一些缺陷，而且通常會使得這些缺陷更明顯。 如果能夠采用皮紋、滾花等裝飾效果要盡量采用，因?yàn)榻档碗婂兗姆垂饴视兄谘谏w可能產(chǎn)生的外觀缺陷，提供成品率，也有利于減低成本；

3)在結(jié)構(gòu)、模具設(shè)計(jì)時(shí)有幾點(diǎn)也要關(guān)注外形要適合于電鍍處理。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要盡量避免電鍍大面積，盡量避免尖角。模具設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)膠口不可太細(xì)以防入水?dāng)嗔衙撀?、預(yù)防尖端放電、注意脫模斜度、預(yù)留排氣孔、注意頂針粗細(xì)影響外觀、進(jìn)膠口位置產(chǎn)生的結(jié)合線，同時(shí)模具要設(shè)計(jì)電鍍時(shí)夾具或掛點(diǎn)。

4)最好不要在塑件中有金屬嵌件存在，由于兩者的膨脹系數(shù)不同，在溫度升高時(shí)，電鍍液體會滲到縫隙中，對塑件結(jié)構(gòu)造成一定的影響

5)小件或中空零件，在模具上要盡量設(shè)計(jì)成一模多件，以節(jié)省加工時(shí)間和電鍍時(shí)間，同時(shí)也便于電鍍時(shí)裝掛，提高生產(chǎn)效率。

6)要拉絲表面要盡量是平面，否則無法拉絲。一般是一個(gè)產(chǎn)品中的局部裝飾件做電鍍拉絲，避免大面積。

燙金轉(zhuǎn)移法

簡單的說就是在塑膠上貼上一層拉絲紋理的金屬薄膜。即在燙金機(jī)的高溫高壓作用下，將帶有拉絲紋理的燙金膜轉(zhuǎn)移到塑膠制品的表面。燙金膜是一種在薄膜片基上經(jīng)涂料和真空蒸鍍復(fù)加一層金屬箔而制成的燙印材料。國產(chǎn)燙金膜一般為5層，基膜層、脫離層、色層、鍍鋁層和粘貼層，其具體分解如下：

1）基膜層一般采用16μm厚雙向拉伸的聚脂薄膜(PET)，其具有強(qiáng)度大、抗拉、耐高溫等性能，不易因溫度上升而發(fā)生變形。

2）脫離層主要是有機(jī)硅樹脂等涂布而成，它主要的作用是在燙印時(shí)，即在加熱或是加壓時(shí)，它都會使色層、鍍鋁層和粘貼膠層能迅速脫離薄膜而被轉(zhuǎn)移粘結(jié)在被燙印物體的表面上；

3）色層的主要成分合成樹脂和染料，起具有成膜性、耐熱性、透明性。色層主要有兩個(gè)作用：顯示顏色和保護(hù)燙印在物品表面的鍍鋁層圖形（如拉絲紋理或圖案等）不被氧化。色層的顏色根據(jù)需要有桔黃、黃、灰、紅、綠等多種。色層的顏色通過鍍鋁層后被賦予光澤，顏色有一定的變化，鍍層的顏色不一定能反映燙金后的顏色，如黃色經(jīng)鍍鋁后為金色、灰色鍍鋁后為銀色等；

4）鍍鋁層是將有色層等的薄膜，置于連續(xù)鍍鋁機(jī)內(nèi)的真空室內(nèi)，在一定的真空度下，通過電阻加熱，將鋁絲熔化并連續(xù)蒸發(fā)到薄膜的色層上，便形成了鍍鋁層，主要作用是反射光線，改變色層顏色的性質(zhì)，并使其呈現(xiàn)光澤；

5）膠粘層一般用易熔的熱塑性樹脂通過涂布機(jī)在鋁層上，經(jīng)烘干即成膠粘層。膠粘層的主要作用是將燙印材料粘結(jié)在被燙物體上。

通過燙金轉(zhuǎn)移法制品表面具有類似金屬拉絲質(zhì)感，視覺上基本能體現(xiàn)金屬拉絲質(zhì)感，但手感上還是有點(diǎn)區(qū)別。另外燙金轉(zhuǎn)移法對制品的表面要求比較嚴(yán)格，目前一般在板材、平面或有規(guī)律曲面應(yīng)用燙金的比較多。像造型比較復(fù)雜的，不規(guī)則形狀的，或者帶有圓角的制品，基本上就無法采用燙金轉(zhuǎn)移法。

上述三種都能表現(xiàn)塑膠件帶金屬拉絲效果，具體應(yīng)用要根據(jù)實(shí)際情況選擇，比如產(chǎn)品的需求、應(yīng)用環(huán)境、設(shè)計(jì)要求等綜合考慮。