李文清

（上海安费诺永亿通讯电子有限公司，上海201108）

0 引言

本文首先以一款产品为例，从中提取出塑胶件的部分，然后对塑胶材料的认识进行延伸。如图1所示，这是一款市场上的成熟产品，可以大致将其结构部件分为四大部分。

图1 产品结构部件分类

从图1可以看到，示波器可以分为外观及功能件（塑胶）、内部固定件（五金）、按键（硅胶）和其他零部件（如PCBA、贴膜等）。在产品设计中，最重要的是五金和塑胶这两大类，其中塑胶件所占的比例最大，合理利用塑胶材料和深入理解塑胶件的设计，对一名研发者来说极其重要。

广泛选用塑胶材质制品，其原因在于塑胶材料具有以下优点：材料轻、易成型、韧性强等。不同的塑胶材料有着不同的性能指标和不同的成型工艺，这就是我们即将共同探讨的话题。

1 塑胶产品的形成

在市场上，可以看到由五颜六色的塑胶材料制成的产品，它们有各种各样的机械物理性能表现，塑胶材料的奥妙之处不难察觉。

塑胶实际上是石油、天然气等提炼而出的化合物经过一定条件聚合而成的高分子聚合物。塑胶的原材料刚开始为树脂颗粒状、透明晶体状，目前国际上提供这些粒子的供应商有GE、BASF、LG、三星和一些国内供应商。然后塑胶粒子可以经过材料混合、染色等改变原料颜色或性能，最终加工成型，得到需要的产品。

图2从左至右详细说明了塑胶制品从原料到产品的形成过程。

2 塑胶材料的属性认识

从行业上来讲，塑胶的属性或性能有机械属性和物理属性之分，在各属性上也有详细的分类和描述，如表1所示。

图2 塑料制品形成过程

表1 塑胶的属性分类

作为注塑厂商，其在购买塑胶材料的时候会首先了解不同原料供应商、不同材料的属性规格书。在这份文件中，可以清楚地了解该材料的机械属性和物理属性等相关数据。然后，根据所设计产品的需求，对材料性能做比较，挑选出性能合适的材料。

3 塑胶材料的选型

关于材料的选用，大都在特定的范围内对常用的几种进行比较，特殊需求的除外。通常会重点关注材料的密度、收缩率、最小产品壁厚、流动性和模具成本等因素。

如表2所示，以PC和ABS为例，PC材料的伸缩率为0.6%～0.8%，ABS为0.3%～0.8%，因而它们在产品的尺寸和变形上能做到有效控制，尺寸稳定，流动性稍好，在材料成型的最小壁厚限制上比较宽松，可以广泛用于多种精密产品的成型。

4 塑胶的加工方法

塑胶常见的成型方法有：注塑成型、吹塑成型、吸塑成型和挤出成型。名词解释以及应用说明如下：

（1）注塑成型是指受热融化的材料由高压射入模腔，经冷却固化后，得到成型品的方法。该方法适用于形状复杂部件的批量生产，是重要的加工方法之一。市场上一些数码和工业仪器产品的塑胶外壳大都是按照此工艺注塑而成。

表2 常用材料参数对比

（2）吹塑成型是指借助于气体压力使闭合在模具中的热熔型坯吹胀形成中空制品的方法。吹塑所用的模具只有凹模，与注塑成型相比，设备造价低，适应性较强，可成型性能好（如低应力），可成型具有复杂的起伏曲线形状的制品。市场上有代表性的产品有矿泉水瓶、油壶、洗发水瓶子等等。

（3）吸塑成型是一种热成型加工方法，利用热塑性塑料片材，制造开口壳体制品。将塑料片材裁成一定尺寸加热软化，借助片材两面的气压差或机械压力，使其变形后覆贴在特定的模具轮廓面上，经过冷却定型，并切边修整。此方法广泛用于塑料包装、灯饰、广告、装饰等行业。

（4）挤出成型在塑料加工中又称为挤塑，在非橡胶挤出机加工中利用液压机压力与模具本身的挤出称压出，是指物料通过挤出机料筒和螺杆间的作用，边受热塑化，边被螺杆向前推送，连续通过机头而制成各种截面制品或半制品的一种加工方法。在纤维化学工业中也有用挤出机向喷丝头供料，以进行熔体纺丝。挤出应用于热塑性塑料和橡胶的加工，可进行配料、造粒、胶料过滤等，可连续化生产，制造各种连续制品如管材、型材、板材（或片材）、薄膜、电线电缆包覆、橡胶轮胎内胎胎筒、密封条等。

5 塑胶的表面工艺

在行业中，塑胶产品的表面处理工艺有烫印、印刷、喷涂和真空镀几种，其中以印刷和喷涂工艺居多。

（1）烫印是塑胶件表面装饰的一种重要手段，也是家用电器、消费类电子产品常用的一种装饰工艺。它就是利用烫热了的烫印头，将烫印膜上的金属或涂料层压烫到被加工的工件表面，以达到装饰或标志的目的。其有三个基本条件：烫印模板、加热器及压力传送机构。

（2）印刷在塑胶表面工艺中分移印和网印两种，它是将油墨通过这两种方式以图形和文字的形式附着在塑胶制品上，以达到装饰和标志的目的。移印是运用胶头把油墨的图案通过机械传动从钢板印到物件上的过程；网印是通过传统的网板方式，将油墨通过已有图案的网板渗透到物件上。两种方式目的相同、方式不同，可按实际情况进行选用。

（3）喷涂大体上包括喷（塑）粉和涂装（油漆）。喷粉也称粉末涂装，是近几十年迅速发展起来的一种新型涂装工艺，所使用的原料是塑料粉末，在一些手柄等器件上应用较多，俗称手感橡胶等。喷漆，采用人造漆，用硝酸纤维素、树脂、颜料、溶剂等制成。

（4）真空镀主要包括真空蒸镀、溅射镀和离子镀几种类型，它们都是在真空条件下，通过蒸馏或溅射等方式在塑件表面沉积各种金属和非金属薄膜。通过这样的方式可以得到非常薄的表面镀层，同时具有速度快、附着力好的突出优点，但是价格也较高，可以进行操作的金属类型较少，一般用来做较高档产品的功能性镀层，例如作为内部屏蔽层使用，在一些手机外壳上也采用类似的处理。

关于表面工艺的比较，总结如表3所示。

表3 产品表面工艺比较

6 模具的处理

通常在塑胶产品上看到一些粗糙的纹理称为咬花或蚀文；而一些塑胶壳表面非常光滑，实际上是一种抛光效果。这两种工艺是直接在模具的型芯或型腔上进行表面处理，随后直接注塑成型，并不需要额外的加工工艺。

两种表面工艺解释如下：

（1）咬花：用化学药水如浓硫酸等与钢材表面发生腐蚀反应，形成蛇皮/蚀纹/梨地或其他形式的纹路。

（2）抛光：利用机械、化学或电化学的作用，使模具表面粗糙度降低，以获得光亮、平整表面的加工方法。

两种表面工艺其模具及产品效果的比较如表4所示。

7 结语

总而言之，塑胶材料的领域博大精深，随时间的推移和科学技术的不断发展，各种新材料、新工艺会不断涌现，作为合格的设计者，要不断学习先进的材料知识充实自己，抓住时代的脉搏，不断创新！

表4 模具表面处理工艺比较

[1]冯炳尧，韩泰荣，蒋文森.模具设计与制造简明手册[M].上海：上海科学技术出版社，1985.

[2]Acer Communications&Multimedia.手机表面工艺处理大全[Z].

[3]SUMMIT N J.Plastic Design塑胶材料设计[Z].