智能產品中塑膠類似金屬拉絲的工藝設計方法

文/陳鴻南

金屬拉絲在產品上的應用極為常見，比如建筑上、日用產品上、電子產品上等領域都廣泛使用。但由于金屬拉絲制品成本比較高，大都應用在中高端以上的產品。因此低成本的、視覺上類似金屬拉絲效果的塑膠件逐步產生。不僅美觀，有類似金屬質感，而且成本比較低，目前應用比較多的有便攜式筆記本、平板、家電和電子產品。如何讓塑膠制品上具有類似金屬拉絲質感的效果呢？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，通過生產注塑，成型出來的塑膠制品表面就會出現類似拉絲效果，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，此時芯模胚與生產塑膠產品用的模仁形狀相反；

2）將芯銅模胚放入電鑄液中進行沉鍍，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），利于生產注塑過程中模仁的抗腐蝕和模具保養；

3）一般此沉鍍的時間較長，需要十幾到二十幾天，電鍍層厚度需滿足模具設計要求，一般能達到10-12mm；

4）將銅芯模取出，取出銅芯模的復制品（即電鍍層），此復制品即是日后用于生產的模仁，當然根據模具設計還需要進行加工拋光；

5）將加工好的鎳模仁放置到加工好的模具鋼材質模胚中；

6）進行注塑生產，此時射出成型出來的產品表面就會出現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）直接是塑膠材質的顏色，深顏色塑膠件更容易表現有類似金屬拉絲質感的效果，視覺效果比淺色的更像金屬拉絲效果；

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

3）對制品進行真空蒸鍍（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感更強，幾乎可以與真的金屬拉絲效果的質感媲美，至少質感上偏亮了些。

注塑成型法的缺點或不足之處：

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，模具生產的時候容易撞傷，所以事先要多準備3-5塊的鎳模仁，以免影響到生產。

5）如果塑膠件需要真空鍍，設計上避免大面積、尖角等。一般是產品的局部裝飾件采用拉絲。

水鍍拉絲法

簡單的說將塑膠產品進行濕法電鍍（又稱水鍍），然后在對表面進行拉絲。

塑料經電鍍之后，其機械性能有了很大的改進，例如抗拉應力、扭應力和沖擊應力都增大許多，而且抗腐蝕能力也大大增強，同時又能增加塑料的散熱能力。另外由于塑料電鍍的成本低，生產效率也高，故塑料電鍍在電子、汽車、家庭用品等被廣泛的應用。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），故對塑料電鍍后進行拉絲。

由于塑料電鍍電鍍層比較厚，一般可以達到0.08-0.2mm，有時可以達到0.3mm，故可對其表面進行拉細淺絲。大致工藝流程如下：

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

2）脫脂：為了保證粗化時對溶液的均勻接觸，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酸、氧化物等雜質，提高塑膠件的親和性；

5）預浸：為了讓塑膠件表面附上二價鉻離子，為活化前做準備；

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

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

9）電鍍：一般采用銅、鎳、鉻三種金屬復合電鍍在塑膠表面上，形成表面裝飾層；

10）拉絲：對表面進行拉絲，一般為細絲；

11）噴光油：拉絲后，進行清洗烘干，讓后對表面進行噴涂光油。

電鍍拉絲件在設計中有很多特殊的設計要求，大致為以下幾點：

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

2)塑件表面質量非常高，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，因為降低電鍍件的反光率有助于掩蓋可能產生的外觀缺陷，提供成品率，也有利于減低成本；

3)在結構、模具設計時有幾點也要關注外形要適合于電鍍處理。結構設計時要盡量避免電鍍大面積，盡量避免尖角。模具設計時進膠口不可太細以防入水斷裂脫落、預防尖端放電、注意脫模斜度、預留排氣孔、注意頂針粗細影響外觀、進膠口位置產生的結合線，同時模具要設計電鍍時夾具或掛點。

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不同，在溫度升高時，電鍍液體會滲到縫隙中，對塑件結構造成一定的影響

5)小件或中空零件，在模具上要盡量設計成一模多件，以節省加工時間和電鍍時間，同時也便于電鍍時裝掛，提高生產效率。

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

燙金轉移法

簡單的說就是在塑膠上貼上一層拉絲紋理的金屬薄膜。即在燙金機的高溫高壓作用下，將帶有拉絲紋理的燙金膜轉移到塑膠制品的表面。燙金膜是一種在薄膜片基上經涂料和真空蒸鍍復加一層金屬箔而制成的燙印材料。國產燙金膜一般為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)，其具有強度大、抗拉、耐高溫等性能，不易因溫度上升而發生變形。

2）脫離層主要是有機硅樹脂等涂布而成，它主要的作用是在燙印時，即在加熱或是加壓時，它都會使色層、鍍鋁層和粘貼膠層能迅速脫離薄膜而被轉移粘結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。色層主要有兩個作用：顯示顏色和保護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，置于連續鍍鋁機內的真空室內，在一定的真空度下，通過電阻加熱，將鋁絲熔化并連續蒸發到薄膜的色層上，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，并使其呈現光澤；

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

通過燙金轉移法制品表面具有類似金屬拉絲質感，視覺上基本能體現金屬拉絲質感，但手感上還是有點區別。另外燙金轉移法對制品的表面要求比較嚴格，目前一般在板材、平面或有規律曲面應用燙金的比較多。像造型比較復雜的，不規則形狀的，或者帶有圓角的制品，基本上就無法采用燙金轉移法。

上述三種都能表現塑膠件帶金屬拉絲效果，具體應用要根據實際情況選擇，比如產品的需求、應用環境、設計要求等綜合考慮。