塑料的机械加工

1、塑料的机械加工、修饰和装配1机械加工一、塑料的机械加工工艺特点塑料的机械加工，一般采用加工金属或木材的设备和方法。由于塑料的性能与金属或木材 相差很远，使用的要求和条件不同，所以塑料的机械加工有它自己的特点。1、由于塑料的热性能与金属大不相同，加热容量小、导热性差，因此在机械加工过程中，由 金屑刀具和塑料摩擦所产生的热量，主要传给刀具，而传给塑料的热量难于传入内部，其表 而温度显著提高，极易局部过热变软，甚至使塑料变色、焦化。此外，塑料的热膨胀系数比 金属高得多（大1.520倍），即使温度变化不大，也会使尺寸产生很大的变化，这对制品尺 寸精度的控制是不利的，对表面质量亦会有不利的影响，尤以热塑

2、性塑料为甚。为此，在机 械加工时，需用冷却剂，如压缩空气、水或其他冷却液，其中以压缩空气为好，冷却液使塑 料的摩擦因数减小，容易打滑。2、一般塑料的弹性模量,仅为金属的1/10-1/60,在机械加工时,夹具和刀具施压过大,能引 起塑料制品的扭变和偏差，比金属大得多，必将影响制件的公差，因此夹紧力要适当。刀具 的刃口耍锋利。此外，塑料还具有与时间有关的弹性恢复性能，经过机械加工之后，其尺寸 会发生变化，如钻孔或攻丝的孔眼直径小于刀具的直径，军.削后的工件尺寸，在存放中会发 生收缩等。二、切削原理及车削车削是用单刃刀具加工，其目的足加工圆柱、斜度、平面和螺纹等。车削过程基本上与将 楔形物推进物料中

3、的情况相同。当刀具推进塑料进行切削时，刀具必须克服前倾面上所受到 的正压力与切削之间摩擦力。这两种力的合力就是切削下的作用力（见图H-l）o如这种力的 大小和方向有利于塑料的牵伸断裂，则能减小切削所需要的功，使切削顺利进行。因为大多 数塑料抗压强度均比抗张强度大2-3倍，所以塑料对压缩断裂的阻力恒大于对牵伸断裂的阻 力。从力学分析可知，刀具前角愈大，有利于塑料发生牵伸断裂。但刀具前角并不是可以任 意增大。前角过大时，某些塑料的断裂就会成为脆性的，致使加工后的表面比较粗糙，还会 使刀具的强度降低，易于损坏。确定前角的主要依据，是被加工材料的 性能，其次是刀具材料，最后是加工情况。图11-1简单切

4、削和刀具的几何参数图1-刀具；2-切削:3-工件；4-后原面；R-作用力；R'-抗合力:F克服正压力的力；F?-克服摩擦力的力；-水平抗力；F4-垂直抗力；中-剪角；广庠擦角；a前角；日-后角；d-切削厚度加工塑料材料时，切屑为带状形，切削力大，摩擦力也大，要减少摩擦就必须加大前角，否 则刀具磨损快。加工脆性材料时，切屑呈碎状，变形不大，切屑不沿前面下滑，压.力在刀尖 附近，加大前角无用，反而会削弱刀具切削部分的强度，所以前角宜小。选用不同材料的刀具，如碳钢、合金、钢和高速钢等。弯曲强度和压缩强度相近时，选用 正负前角皆可，考虑到正前角切削力小，取正为宜。对硬质合金钢、金刚石材料，由于

5、其抗 弯能力远小于抗压能力，采用正前角，刀具易断，宜用小的正前角或采用负前角。非高速切 削都用负前角，当工件材料强度小时需用正前角。图11-2,图11-3所示为前角与加工而粗糙度的关系。由图11-2和图11-3可见，随塑料品 种的不同而显示出不同的规律。电里齐yGSHM图11-2 PVC加工面粗糙度与前角关系图11-3窕酰胺加工面粗糙度与前角关系对任何塑料，前角增大，切削阻力都减小。对韧性塑料，切削线速度加大时，切削阻力也随 之加大，但对脆性塑料，情况则相反。对每种塑料，刀具前角有一临界值，称为“临界前角”。 它是单刃工具切削塑料的最佳前角。可从它得到准确度最大的加工制件，而刀具的磨损最小。随

6、”临界前角”的减小，切削深度 增加。三、铳削铳削是用多刃工具进行的。铳削可将塑料裁断、开槽、制成各种平面、曲面等。铳削金屑 制件的刀具可用于塑料的铳削。用得较多的有，锯片铳刀、圆柱铳刀和成形铳刀等。关于铳 刀材料，对热塑性塑料，如有机玻璃，可用高速钢；对热固性塑料，应选用硬质合金或碳化 鸽刀和高速钢类，在铳削玻璃布增强塑料时，应选用硬质合金刀具。铳角的前角应大于6. 对有机玻璃铳刀前角为8,12T后角应大于10、刀齿要小，最好采用镶片铳刀。制定不同材 料加工条件，应随刀具材料、制件种类的不同而异。例如，铳削热固性层压塑料用碳化铝刀 具时，线速度取300m/min,用高速钢刀具时，线速度则取20

7、0m/min左右。层压塑料的一般 进刀速度，取O.lmm/r,而铳削螺纹时，应取0.02-0. 03mm/r。四、钻孔、较孔和镇孔钻孔是在工件上打出圆眼的操作。所用的工具是钻头和钻床。钱孔，是用钱刀对工件上已 有的孔眼内部加光或修整到所需尺寸的操作。键孔是用单刃刀具使孔眼扩大的操作，经用特 定的刀具夹持架或车床进行。钻孔操作最常用的是麻花钻。实践证明，钻头的螺纹旋角。越小，越不易导屑，越易产生 胶着或烧焦。钻头的顶角e越大易使孔边开裂。塑料的性能各不相同，因此所用钻头的参数 亦不同。双割头钻头的特点是能够使靠近孔壁处的钻屑比孔心为薄，可免除或减轻孔边开裂。图11-4麻花钻a般钻头；b-双割头钻

8、头；8-顶角麻花钻的钻孔直径，适用在直径50mm以下，钻大孔可选用飞钻，飞钻是将单刀或双刀安装 在飞刀杆上组成的，如图115所示。钻孔的直径可根据要求随意调节，适用于麻花钻无法使 用的场合，如直径为50850mm的大孔，特别是薄板钻大孔，飞刀的前角a 20° ,要有足 够的副后角B 1和副偏角pl。导钻是长度超过材料厚度2倍以上的圆柱体。图11-5单钻飞刀结构示意图飞钻钻釉；2-调整螺丝；3-刀杆；4-飞刀；5-导钻钻孔条件，主要根据塑料的性能和孔径来选择。一般塑料的硬度愈高，弹性变形愈小，钻 头转速应愈大，进钻速度应愈小：孔径愈大，转速应愈小。进钻速度与塑料品种及孔径的关 系如表1

9、4-4所示。利用脉冲激光在塑料制品上打孔，较好的是二氧化碳激光器，它具有结构简单，造价较低， 工作效率高，所放出的10.6p m激光波长的红外光正能为塑料强烈地吸收转为热能的特点。对不厚的塑料片材，一次脉冲就能打出孔。打深孔时，可用多次脉冲的方式来完成.每次 脉冲时间不足千分之秒。由于光束很细，可打直径为0.025-1.2niin的小孔。孔似呈圆锥形。 需要钻大孔时，可采用切割的方法。近年来也有采用特殊透镜将激光柱变为空心的，就能打 出大直径的孔眼。在激光打孔的操作中，激光器与塑料并不直接接触，只要激光器能够射至 打孔的方位就行。因此，当用钻削打孔不方便时，利用激光打孔是可行的。此外，电子束可

10、用于塑料的打孔。在人造革鞋面（厚度不超过1.5mm）上打孔径为0.10.5mm. 密度为每平方厘米2540个微孔时，电子束打孔装置每秒钟可打2030行的孔眼。五、切螺纹塑料的切螺纹包括攻丝与车螺牙两种。攻丝是指孔眼内造内螺牙，车螺牙是指在柱形体上 造外螺牙。切螺纹可在车床和铳床上进行，也可使用丝锥和螺纹圆扳牙进行手工操作。由于 塑料的特点，无论是加工内螺纹还是外螺纹，都要选择粗牙螺纹，螺纹的尖锐面，在加I：后必须磨钝，在外螺纹的头部或内螺纹的进口处应有半个 螺牙的无螺纹，以防第一扣螺纹碰伤或脱扣（见图ll-6）ou图11-6外螺纹示意图(a)正确；(b)不正确加工小直径内螺纹时，一般用手工进行

11、，直径大于6nmi的螺纹用车床加工。为保证螺纹的强 度，在车削螺纹时要有一定的进刀和退刀量。攻丝时，应在制件上先钻一底孔，底孔直径应稍大于丝锥的底径。底孔直径d和丝锥外径 D的关系为d=D-2nh(14-1)式中，h为螺牙深度，n为螺牙深度的百分比(通常取50%75%), D较小时n应偏大，反 之偏小。D和d在工业上也有一定的标准。如按上式计算的d值恰无规定的标准，可采用计 算值相近而又稍大的一种。如前所述，由于热塑性塑料具有较大的回弹性能，所用丝锥的直径应比要求的直径大约 0.05mm,攻聚酰胺时要大0.12mm。采用高速钢丝锥攻丝时，其切削速度可参照有关数据。手用丝锥，每套都有三个，即头锥

12、、二锥和三锥。攻穿孔时，只用头锥；攻盲孔时，先用 头锥，再用二锥；攻浅孔时，有时用到三锥，但一般不用三锥。在攻丝操作中，要经常将丝锥倒回，以清除切屑，避免损坏螺纹。对层压塑料攻内螺纹时，I：件必须用夹具夹紧，以免胶层并裂。在攻丝时，最好不用冷却液，如要求螺纹牙表面光滑， 可根据塑料品种，选择松节油、轻质油或用水作冷却液。加工外螺纹时，对小直径用圆扳牙手工加工，大直径螺纹则用车床或铳床加工。由于塑料 的塑性大，在乍削或铳削外螺纹时，可在规定尺寸外，作少量放大，而后肉外次或几次缩小 尺寸，直到符合要求，可提高其光滑和准确程度。工艺参数可参考车削的加工工艺。用圆扳牙进行手工加工时，应先将圆柱体的前端

13、作成45°倾角达到一个牙深。六、截断塑料的截断，可以采用锯切、剪切、冲切、电热丝切割、激光切割、超声彼切割、水喷射 切割等多种方法。除前三种方法之外，其他均不属于机械加工，但作为塑料制件的截断加工 简介于后。1.锯切锯切塑料的工具，常用的有圆片锯、带锯、砂轮锯、金刚石锯、手工锯等。这些工具可根 据工件的材质、形状、厚度及制件的要求来选用。对热塑性塑料的锯切，一般用碳钢、高速 钢圆锯、带锯；对热固性塑料，要用碳化铝锯和砂轮锯，对玻璃纤维增强的塑料则可用砂轮 锯，但最好用金刚石圆片锯锯切。IM1片锯锯切时，通常无需冷却，但是为了防止锯切时发生过热，也可用压缩空气或冷却液（如 水溶性油）冷

14、却。如对硝酸纤维素塑料要在水下锯切域淋水状态下冷却。而对醋酸纤维素塑料, 则不可用水冷却，因水滴会使表面产生污点，而过热又会使其软化，宜采用风冷。带锯的散热情况较好，锯切时一般不需采用冷却装置，适用于较厚的制件的锯切。对泡沫 塑料的锯切，多采用高速无齿带锯，也可用有齿带锯。砂轮锯，如果其两面做成带有网状般的突出物并用金属薄膜覆盖，其效果尤为理想（见图 ll-7）o这种砂轮在锯切时摩擦因数较小，导热快，与金屈圆锯相比，不仅锯切速度快、锯切 表面质量好，而且工具磨损不严重。对腐蚀性强的玻璃钢的锯切，有其独到之处。C)<b)(<>图11-7砂轮裾示意图（a）外形图；（b）放大图5

15、（c）剖面图1-沙粒和粘合剂；2-网状突起：3-全属膜2、电热丝切割此法主要用于热塑性泡沫塑料的直线或曲线截断。也可用于热塑性薄膜和薄板的截断。切割泡沫塑料时，宜用19号电热丝，电压为512V,温度随塑料品种而异。对于PVC等 在熔融过程中易放出刺激性或毒性气体的塑料不宜用此法。3、超声波切割超声波技术不仅用于塑料的焊接，也可用于塑料制品浇口的切除等。凡能适用超声波焊接 的塑料，均能用超声波切除。如PS、ABS、有机玻璃，聚酰胺、苯乙烯丙烯脐共聚物、聚甲 醛、聚碉、聚酰亚胺、聚苯醛等。但是当塑料很脆或很软时效果不佳。脆的易断裂，软的则 不能有效地传递能量，无法切割。超声波功率在250W时，可满

16、足切割直径1.0mm以下的浇 口的要求。圆形浇口因熔融均匀，切除效果最好。矩形浇口的截面应不超过0.257）.38mm, 宽度不超过LOmm。切除浇口时，将末去浇口的制品置于喇叭头子下的夹具上，浇口顺着矩 形喇叭头子的长度方向排列成直线，放下喇叭头子停留一定的时间，浇口即被切除。通常， 工作周期不超过秒。为了以最大能量切除浇口，喇叭头子的压强应尽量小，通常为0.14MPa, 但有时需要增加到0.28MPao在浇口，要放置一块软木或聚氨酯弹性衬扳，以保证喇叭头和 制品之间不同相，避免制品与喇叭头子发生共振。4、水喷射法切割该法是通过特殊设计的喷嘴（锐孔的孔径为0.050.38mm）喷射出高压水流

17、来进行切割。其喷 射系统的东强为210400MPa,喷射速度为3001200ni/s,压强和喷射速度，根据塑料制品的 类型和切割的夏杂程度而定。如在水中加入长链聚合物，如0.5%聚氧化乙烯，可产生一束密 集的水流，集中喷射流的能量，可提高切割效果。在水和聚合物的用量小 于189L/h的条件下，被切割的制件上几乎没有液体，即使有一些潮湿，也可立即于燥。水喷 射切割法能有效地切割硬质PVC、PP、PA、PS层压板等材料，也可切割聚酯织物、皮革、 石棉制品等。5、剪切和冲切剪切是借助于相应的机械压力用恻刀将塑料片进行剪切的方法。不用锄刀而采用具有一定 形状且带有韧口的冲模进行剪切则称为冲切。这两种方

18、法操作原理是相同的。剪切或冲切的加匚质量由被加工塑料的温度和压紧力（即剪切力）来决定。当被加工的塑料 性能较脆，则沿着切口会发生缺口或破裂，塑料的脆性乂随温度的提高而减小，因此应选择 适当的温度范围。实验证明温度范围与塑料的品种及其厚度有关，剪切或冲切乙酸纤维紊、 聚乙烯和软PVC片材时，如厚度不大于1.5mm,在等于或高于20c的条件下均可进行，当 厚度大了1.5mm时，在剪切或冲切之前都必须加热。例如，厚度为L53.0mm的乙酸纤维素 和硬质PVC片材料时，其剪切或冲切温度范围为38c左右；厚度在20mm时为80105C。 一般丙烯酸酯和耐热的丙烯酸酯类片材的剪切或冲切温度分别为160c和

19、170C左右。应注意: 当准确度要求较高的剪切或冲切，对加工后的收缩应有充分的估计。另外，在冷态下冲孔时， 由于塑料的弹性恢复，冲成的孔眼直径总是比规定的孔眼尺寸要大些，对被冲切材料必须夹 紧，防止冲头退回时损坏孔边。2修饰塑料的表面修饰，包括机械整饰、涂饰、施彩、镀金属等，其目的在于美化塑料制品的表 面或改变制品的表面性能。一、机械整饰机械整饰包括锂削，赠削、抛光和滚光。1、锂削实际上也是切削，其操作多用作模塑制品和片材的修平、除废边、去毛剌及修改尺寸等， 也用来锂成斜面、制曲面。铿削所用的刀具有多种规格，选用神刀的类型应与锂削塑料的硬度、脆性、柔曲性和耐热 形相适应，铿刀的形状和尺十应与制

20、品被锂部位的形状和尺寸相适应。对热塑性塑料模塑制品的锂削，通常选用倾斜角为45°的单纹剪齿形粗铿（平的或半圆的） 为好。粗齿和长角的铿刀，有利于锂屑的白落。铿削板、片材的边缘时，宜采用铳卤锂，铿 刀与被锂边缘，最好成20°。角去除废边。铿刀只供在一个方向铿削，所以在铿削时只能在一个方向上施加压力，在返回时应该放松。 从实践得知，当锂削较精制或细小的制品时，如果牲刀来回都能施加平稳的压力，则能得到 较好的表面，但对神刀的损害较大。当铿削采用轻而锂程较长的锂法，使锲刀的两端都能发 挥作用，又不易损伤制品的表面。在大批量生产时，圆形或筒形制品的废边，可采用半自动的方法来清除，其方

21、法是特制品 夹持好，井沿其轴向旋转，利用踏板将已装好的铿刀或砂轮推至制品的废边上，即能达到目 的。挫削法适于硬度高又耐热的塑料制品去除废边。2、磨削用砂带或砂轮清除塑料制品的废边或铸口残根的方法称为磨削于磨平或粗化表面（如供作 粘合用）、制作斜面、修改尺寸等。热塑性塑料制品，可采用砂带或砂轮（包括油砂轮）打磨，用砂带居多。砂带的磨料是碳化 硅，用耐水粘合剂将其粘附于带基上。磨削有干磨和湿磨两种方法。湿磨的优点是无灰尘飞物、不致过热，磨带使用寿命长以及 磨出的表面细等；缺点是磨后的制品必须清洗与干燥。干磨的优缺点正好与湿磨相反。对有机玻璃制品的研磨，应将研磨膏涂在旋转的毡轮上打磨，也可用砂布、砂

22、纸或磨石在 普通磨床上用手工打磨。打磨时，将水砂纸包在较软的物体（如毛毡）上，用水或肥皂水为润 滑剂，作圆周运动对其表面作轻微打磨。研磨面的直径，应等于缺陷长度的23倍。磨平的 工作且先用粗砂纸而后用细砂纸分几次完成的。先用220280号水砂纸磨，而后，按顺序为 300或400号到500或600号砂纸磨，每次磨后都要清洗。如果要研磨的片材很多，则不用 砂纸而直接采用混合磨料。对聚苯乙烯制品的研磨，一般采用湿法而少用干磨。对增强尼龙1010制品可进行研磨，未 增强的尼龙，不可研磨。对热固性塑料制品，常用干磨法。采用砂带时，其线速度为9001200Wmin。采用砂轮时， 其转速为17501200i

23、 / mine磨料细度为40120号。对高模量的硼环氧复合材料的磨削，最好采用金刚砂砂轮。为防止粘结剂分解，需使用冷 却剂。3、抛光用表面附有磨蚀料或抛光膏的旋转布轮对塑料制品表面进行处理的作业统称为抛光。但随 要求的不同（具体反映在布轮表面上附加的物料种类）乂可分为灰抛（亦称砂磨）、磨削抛光和增 泽抛光等三种。灰抛主要用于清除制品表面上不能用湿磨去掉的冷疤和斑疤，适用于热塑性塑料制品的抛 光。灰抛的抛轮以软布为好，抛光的物料是轻浮石粉，浮石粉的细度以100T50目为宜。由 于轻浮石容易被旋转的布轮甩脱，所以必须有防护罩。灰抛后的制品经清洗和干燥后才能进 行增泽抛光。磨削抛光是指将粗糙的平面抛

24、光为平滑的表面。抛光的物料是矿物性细粉.如二氧化硅细 粉。根据要求，可加或不加蜡脂.通常采用绿油（主要用于有机玻璃、聚苯乙烯等透明而硬度 不高的塑料）。所用布轮的柔软程度视其具体情况而定，但应比灰抛更柔软。磨削后的制品有 时还需要增泽抛光。增泽抛光的目的是将平滑的表面变成光泽的表面。增泽抛光所使用的布轮，比前两种抛光 所用的抛乾更柔软，可用呢绒。抛光物料大多是脂膏一类，也可加入少量极细的矿物性物料， 如氧化铝30%和石蜡70%。也可用高级牙膏或润湿的去污粉。如果制品表面上附着的脂膏太 多，可用干净而又柔软的棉布轮再度抛光。对热塑性塑料制品的抛光，不应有过热现象发生，以避免因软化而引起表面出现波

25、纹、拉 毛或翘曲。因此，灰抛时，将其线速度控制在1200m/min为宜，其他两种抛光法，可用 1000-1200111 / niin的线速度。在操作中，不应使制品和抛光轮之间的压力过大，而且要时抛 时停。对热固性塑料制品的抛光，抛轮的速度可以梢大，可用不含脂膏的细粉作抛光物料。在清 除表面斑痕时，可采用1500m/min的线速度；在用伴有脂膏的细粉作抛光物料磨削抛光时， 可采用120CM800m/min的线速度：用石蜡、氧化辂脂膏作抛光物料的增泽抛光时，可采用 1200-1500111 / min 的线速度。4、滚光将磨料和塑料制品同时加入转鼓。利用转鼓的转动，对塑料制品进行表面处理的作业称为

26、 滚光。它适用于小型塑料制品的打光，转鼓由木材或金屈制成，里面衬有软材料（如橡胶、木 材、毛毡等），为了便于搅拌和搓蘑，转鼓应该是多棱的（四棱八棱）。在转鼓中，加入转鼓容 积1/4的制品、1/4的抛光膏。此外，还需加入有棱木块，以使转鼓内的制品产生参差不 齐的运动，从而有利于彼此之间的摩擦，取得更好的效果。转鼓的转速为30r/min,滚磨时 间视制品尺寸而定，一般为23,经过滚磨的制品，需用脱脂棉或绒布擦干。通过滚光操作， 可以圆角，去废边，减小尺寸，磋光表面（如乒乓球的表面）等。塑料制品的表面涂饰，包括溶浸增亮和涂料涂饰。溶浸增亮是将热塑性塑料制品先放在一种可溶的有机溶剂中浸约Imin,而后

27、放在另一种不 溶的液体内浸少许时间以除去其表面上附着的溶剂及制品表面上细小不规则物，如机械加工 的刀痕等。这种方法可增添制品的表面光泽，表面的染污和吸湿能力均有所减少，从而使制 品的介电性能得到提高。但是对环境应力开裂敏感的塑料，如聚苯乙烯、聚碳酸酯等，除在 严格控制的情况下进行外，最好不采用这种方法。塑料的涂料涂饰，是将合成或天然树脂加入溶剂而制成的溶液（乂称涂料或漆）， 直接喷涂在塑料制品的表面上。可用于塑料涂饰的涂料品种很多，随所用溶剂可分为主溶剂、助溶剂和稀释剂三种。主溶 剂的溶解性能最好，助溶剂次之，稀释剂则基本上无溶解作用。主溶剂的选择主要根据其溶 度参数，但溶度参数并非越接近越好

28、，因为易产生过大的内应力而需要加入适当的助溶剂或 稀释剂以减缓主溶剂的溶解作用。目前，除聚四氟乙烯、聚乙烯和聚丙烯等少数塑料以外，大多数塑料都已有了有效的表面 涂料。对硬质PVC制品，为了防止老化.可选用具有相同极性的耐老化涂料，如过氯乙烯等。对 于软质PVC,则应视其具体产品种类及其使用要求而选用涂料。例如，对PVC泡沫塑料鞋和 泡沫人造革，涂饰的目的是改善手感，增加光泽（也有要求无光的），改善耐曲折性和耐候性， 一般使用乙烯树脂漆、丙烯酸漆、聚第酯漆等，还应加入溶剂和适量的非迁移性增塑剂、稳 定剂等。所选用的主溶剂为环乙酮，1、2氯乙烷等，助溶剂为醋酸丁酯等（稍有溶胀作用）， 稀释剂为二甲

29、苯等芳香族碳氧化合物。ABS塑料耐溶剂性较差，对涂料的成分和溶剂，均需严格挑选。用环氧树脂漆和聚氨酯漆 不仅漆膜坚守，且耐化学药品性优良。聚碳酸酯制品在接触某些溶剂后容易开裂，应选用含有酯链的涂料为好涂饰方法有刷涂、 辑涂，喷涂、浸涂等。二、彩饰彩饰是对塑料制品表面添加彩色花纹或图案的一种作业。施彩的方法很多，如凸、凹版印 刷、丝网印刷、早版印刷,刷透印刷、贴印、烫印、喷花,轧印、添漆等。现对最常用的方 法作一简述。1、凸、凹版印刷凸版印刷的版面是由凸起部分接受油墨而着墨，印刷时油墨转印到承印材料上。这种方法 可以套印，多用于彩色图案印刷及小批多色的塑料包装袋的印刷。与凸版印刷相反，凹版印刷的

30、版面，其低凹部分着墨。印刷时，凹版在油墨槽辑过以后， 经刮刀刮去凸起部分的油墨，凹面则被油墨所填满，凹纹越深，墨层越厚.转印后颜色越探， 因此，图窠中的浓淡表现显著而清晰：此法可套印，适用于印刷比较精美的画册和连续印刷 塑料薄膜。凸版印刷版画有铜锌版和塑料版。制版过程包括照相、晒版、修版、腐蚀、整版等工序。 塑料版的特点是原料来源广，价格便宜，可重复使用多次，制版速度快，印数可达三十多万 次，版材质轻，利于高速印刷机使用。塑料版（尼龙版、不饱和聚酯版、聚苯醛版等）的制版 方法，随选用材料不同而异，有照相法，热压法和注塑法。塑料凸版印刷油墨的主要成分为颜料和粘合剂，根据印刷工艺的需要，尚需加入适

31、曷添加 剂，经三轻机反复轧制而成。凹版印刷版呈圆筒状（称花辑或印版短筒）。花辑是在空心筒体表面镀一层铜壳，通过照相 腐蚀法，电子雕刻法或喷胶法制成花纹图案。四版塑料油墨、有橡胶型，聚酰胺型和硝基型 等，可分别选用，但不宜混用。2、丝网印刷丝网印刷乂称绢印，其操作与油印完全相同。它由橡胶鞋（或刮刀）和丝网组成。橡胶辑由 耐油橡胶制成，丝网可由蚕丝合成纤维，不锈钢丝制成。橡胶根呈推挤油墨通过丝网的工具， 丝网版是印花的底板。此法可以套印，适用于旅行袋、毛巾袋及玩具等塑料制品的印刷，还 可用于曲面印刷，如塑料容器的圆筒型表面的印刷。由于墨层厚，富于立体感。丝网型油墨一般用氯乙烯醋酸乙烯二元共聚树脂作

32、基料以环乙酮、二甲苯等作混合溶剂， 制成清漆后，用油溶性颜料粉着色。3、烫印烫印乂称热压印，是利用刻有图案或文字的热膜，在一定压力下将烫印材料上的彩色铝箔 转印到塑料表面的作业。烫印能获得的花色多，持久性好，制品美观大方，适用于所有的热 塑性塑料。彩箔是以涤纶薄膜或醋酸纤维素膜为载体，在上面先涂底色层，然后真空镀铝，最后馀上 热熔性粘合剂而成的。热模随着需要不同，可以分别由黄铜、钢，锌、铅或硅橡胶等制成。 对于长期生产或硬性塑料（如聚苯乙烯）应用黄铜或钢材制模：短期生产的可用锌，铅等作模： 制品上具有凸起物的，应用硅橡胶制模。砖橡胶模是由肝橡胶薄片和金属（黄铜、钢或铝）板 相互粘结而成的。烫印

33、时主要的控制因素为热压的温度、压力和时间，均需通过实验确定。塑料烫印一般控 制在7075,若烫印面积大，温度可梢高些。如用花辑连续烫印，温度可适当提高至80 100o此外，还有彩绘，它是直接在塑料制品上描绘彩色图案或花纹。无需特殊设备，设计灵活， 色彩调制自由。三、镀金屈对塑料表面镀金屑，可达到装饰效果外，还可以提高表面硬度、力学强度、耐水性、耐油性、耐溶剂性、耐老化性和抗静电性等。油料镀金属方法很多，工业上最常用的是真空镀膜、 喷雾镀银和电镀等。1、真空镀膜在高真空条件下，将金瓜加热蒸发而使其蒸气在塑料表面凝结成为均匀的金属薄膜.称为 真空镀膜（或称真空蒸镀）。可用于真空镀膜的金属有铝、金、

34、银、铜、锌等，常用的是铝。可真空镀膜的塑料有，聚酯、聚碳酸酯、非增塑PVC,聚苯乙烯、ABS、聚 丙烯酸酯，聚乙烯，双向拉伸的聚丙烯、聚硼和聚酰胺等。真空镀膜的操作分为以下几个步 聚：（1）制件的预处理预处理的主要目的是除去塑料制品表面上的污垢、油腻、灰尘和脱膜剂等，以保证镀膜后 的产品无表面缺陷和粘结不牢的缺点。常用的预处理方法是溶剂清洗法。选择溶剂以不伤害 塑料制品表面乂能快速挥发为好，对聚苯乙烯和酚醛塑料，常用乙醇浸洗l5min即可，醋酸 纤维素制品以乙醇、了醇和石蜡油等比例混合的溶剂为好：其塑料可参阅粘接一节的表面处 理。一般脱模剂很难除净，凡需要真空镀膜的模塑制品最好不用脱模剂。对聚

35、乙烯和聚丙烯塑料制品经过溶剂清洗还不够。在清洗后，再用高温（11002800）的火 焰或重钠酸钾硫酸溶液作短时间的处理，使其表面氧化、提高附着力存有内应力的制品，应 事先经过热处理清除内应力，否则在清洗和涂底漆时，常会开裂或翘曲。对聚酰胺和热固性 塑料制品，即使不存在内应力，也须经过热处理，其目的是排除塑料中的一些低分子物，否 则，在抽真空时会逸出，影响真空度和镀层质量。（2）上底漆一般塑料制品町以不上底漆。但若制品表面有水分及微孔吸留格性气体或蒸气或含有挥发 性物质，如各种增塑剂及化学试剂等，将严重影响镀膜效果，才需要上底漆。底漆的种类， 应符合下列要求：对塑料制件无显著的蚀刻作用而有良好的

36、附着力：形成的漆膜不应有任何残余的挥发物不为塑料增理剂所伤害；漆膜应有很好的光泽和柔曲性。通常以烤漆和风干熟化漆为好。（3）镀膜真空镀膜设备有钟罩式和连续式两类，其结构主要由真空系统、镀膜室及电器控制装置组 成。各种形式的真空镀膜设备的主要差别在于镀膜室内的装置，现介绍钟罩式（见图011-8钟置式真空镀膜装置结构示意图1, 3-真空电根5 2-挂在电极上的待镀金属；4-镶件,5-真空计；6-放气悯;7-扩散泵；8-镶件台；9-机械兼这种设备的镀膜室有钟式罩壳、蒸发源和可旋转（或不旋转）的镀件台。蒸发源包括由铝丝 或铝丝制成的电极和电极上的金属材料。金属材料的重量是由镀膜面积和厚度来决定的。对

37、于不能用电阻加热而蒸发的金属，可用电子轰击的方法使之蒸发。这种方法可以用3kW的功 率蒸发金、铜、铭等。真空系统由机械泵、扩散泵、真空管路和阀门等组成。其规格取决于 镀膜室的容积，镀膜室的真空度能达到0.0130.13Pa。一般采用2X70型旋片式机械泵和 K-300油扩散泵。镀膜操作顺序如下：1）预抽空 将己经预处理的塑料制件置于镀件台上，将清洁过的高纯度铝丝或铝箔挂在铝丝 加热电极上，并在镀膜室内加放五氧化二磷干燥剂，而后关闭室门，启动机械泵抽真空。为 进一步清洁塑料制件的表面，可将电压调至1.5kV,电流约150160mA的条件下进行 1520min的离子轰击。但在一般情况下，不经此步处

38、理。2）抽高真空和加热加热扩散泵的油，待其沸腾，开启扩散泵的开关，提高真空度，当真空 度达到0.0130.13Pa时，接通加热电源、加热铝丝，当其温度达到1000C时，撤去挡板， 金瓜蒸发，待蒸发完毕，即行停止，时间约为515s。镀膜的结构与蒸镀速度、膜温、真空度有关。蒸镀速度过慢，镀膜空隙多而粗糙，如蒸镀 速度过快，则晶格缺陷多。镀膜温度偏低时，由晶核生长的微晶形成圆顶状组织，表面粗糙： 若温度偏高，可能引起再结晶，形成圆柱状等轴粒组织。适中的愠度一般取0.3-0.45Tm, （Tm 为膜的熔融温度：单位为K）,在此温度下，形成柱状组织、表面平滑。如真空度低，则蒸发 原子的平均自由行程远小于

39、蒸镀距离，就会形成松散的粗糙镀膜，无金屑光泽。金属在真空蒸发时为宜线运动，只有在它的“视线”范围内的镀件部分才能被镀着。为保 证各处镀膜厚薄均匀，镀件台一般设计成可旋转的。旋转的具体参数，要根据镀件的形状来 确定。为防止幅射热直接照射在镀件上面，一般设有挡板。3）上面漆 为使真空镀膜后的制品在使用中能够抗御摩擦、潮湿、氧化、腐蚀等保护作用， 镀膜后在表面再卜一层水白色或其他色泽的透明漆。选用的面漆随制品而定cABS、聚酰胺、 聚苯乙烯等选用甲基透明树脂，聚乙烯醇缩丁醛作为面漆，前者的固化条件为6070C下10h, 后者则在6070下只需15miiio 二、喷雾镀银喷雾镀银的原理是基于银盐溶液和

40、醛溶液之间的氧化还原反应（即以醛还原硝酸银），使其 银离子成为金屑银，与制镜过程相似。其基本步骤是：制品的表面处理；上底漆；底 漆层表面的清洗和活化；喷雾镀银：清洗：上面漆。其中、和与真空镇膜法完 全相同，故不再赘述，其他几个步骥分述于后。1、底漆层表面的清洗和活化清洗的目的是使底漆表面具有被水溶液全部浸湿的性能，清洗方法是用肥皂水或洗涤剂溶 液及热水漂洗，以保证喷雾的银层均匀并附着牢固。对清洗后的制件，为使缩短银层形成时 间、改善银层的均匀性和附着力，作0.025%氯化亚锡溶液进行活化。因氯化亚锡在中性水中 极易水解生成碱或氧化亚锡，所以最好先将氯化亚锡溶于盐酸中，待全溶化，再加水稀释。 同

41、时为防止配制的活化溶液氧化，活化溶液应随配随用，放置时间不能超过一天。活化时， 可将活化溶液喷涂在制品表面或将制品浸在活化溶液中2-3min0经活化后的制件，必须用蒸 用水彻底洗净，防止喷镀的银层出现黑斑：洗净后的制件，应在60-65C干燥。2、喷雾镀银工艺这一过程是将镀银液和还原液分别而同时用双头喷枪喷到活化后的制品表面上。两种溶液 的配方随着镀银的速度、成本和银层质量等要求的不同有很多变化,但其作用原理都是相同 的。配制镀银溶液时，宜先将硝酸银溶液倒入2000ml蒸饵水中，而后在强烈的搅拌下加入氨 水，最后加足蒸馀水，使溶液的总容积达到4000ml。配制还原溶液时，直接按规定量将各组 分相

42、互混合并搅拌即可。所选用试剂应为工业纯的。为保证银层的质量、喷雾操作最好在通风橱中进行，以便对空气的湿度和温度进行控制。 此外，使用的空气应该是清洁的，不容许有灰、油、硫存在。镀银后用水清洗，再经干燥后涂上面漆为成品。三、电镀法电镀法巳成为塑料装饰的一种重要工艺。目前可进行电镀的塑料有ABS、聚酰胺、环氧树 脂、聚碳酸酯、聚硼、厥醛、聚苯乙烯、聚氯乙烯、氨塑料等，塑料的电镀过程.包括表面处理、制导电层、电镀、后处理等步骤。电镀制品的性能不仅 与上述步骤有关，还与电镀前制件的造型设计有关。例如，制件有锐边、尖角则会造成边角 镀层隆起，使平面不平等现象以致影响使用寿命。另外，待电镀的塑料件，如有内

43、应力，会 影响塑料与镀层之间的结合力，在浸蚀处理时会发生浸蚀不均匀甚至开裂的现象。所以在电 镀之前应将制件放入冰醋酸中浸泡2min后检查制件的内应力 如存住有内应力，则在有内应 力的部分产生白色裂纹。对于有内应力的制件，需要预先进行热处理。电镀之前，按前述方法进行表面处理，再制导电层使制品表面变成导电体。制导电层的方 法很多，如化学镀银法或在塑料表面渗入一薄层石墨或金属微粒以形成导电层。另一种塑料电镀新工艺，可使塑料电镀件的性能大为改善。采用这种工艺时，将经过粗化 处理的制件浸泡在溶剂中（约5min）进行活化。聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、PVC制件活化时 最常用的是四氯乙烯和1, 1 一氯乙烷。

44、将三硫化四磷等多磷化物溶于上述溶剂而成的溶液中（温度为3045C）放入巳活化的制件（浸泡时间为 5min）,使多磷化物进入塑料的表层。再取出制件，在室温中凉晒4niin,让溶剂挥发井使磷 化物充分氧化。经清洗后，再浸泡在酒石酸铜或其他金属利（如馍款、银款）的水溶液中：此 时，金属离子被氧化的磷化物转化成金属并牢固地附着在聚合物的表层，然后用水冲洗，再 用通常的电镀法，镀上所需要的金属镀层。此法所得的塑料制件具有良好的抗冲击性、优良的扭变性、特别高的剥离强度、能耐较大 的温度波动而不损坏。3装配塑料制件通过焊接粘合、机械连接而装配成完整的制品。现分述于后。一、焊接利用加热熔化使塑料部件进行接合的

45、作业称为焊接。焊接是制造大型设备、复杂构件不可 缺少的，同时可完成修残补缺的任务。在焊接时，可使用塑料焊条或不用焊条。焊接适用丁热塑性塑料（除硝酸纤维索外）制件的接合。焊接方法有热风焊接、外加热工具 焊接、摩擦焊接、高频焊接、超声焊接和感应焊接等。1、热风焊接压缩空气（或惰性气体）经过焊接枪中的加热器，加热到焊接塑料所需温度的热气流，使塑 料焊条熔结在待焊塑料的接口处而使塑料接合。这种方法称为热风焊接。此法主要用于PVC, 聚乙烯、聚丙烯、聚甲醛、聚酰胺等塑料焊接，也可用于聚苯乙烯，ABS,聚碳酸酯、氯化 聚酸等塑料。热风焊接的主要设备，是由供气系统、焊枪，调压变压器及其他附属设备组成.如图1

46、1-9 所示。所用的气体，随焊件的种类而异。对PVC用空气，而聚乙烯、聚丙烯等因易氧化，最 好用氮气或一氧化碳。热风焊接的焊缝强度，主要取决于焊件和焊条的塑料种类、焊缝结构、待加工面的机械加 工质量和焊接技术。通常焊条的化学组成与焊件相同.但也可用主要成份相似的焊条。一般焊条呈圆杆状，其 直径大，焊缝被加热的次数减小，焊缝强度高。但焊条直径过大（超过5mm）,则焊条塑化不 透，外表和内部受热不均，可能产生裂缝。故焊条直径应不大干3.5mm,圆形焊条有单焊条和双焊条之分。后者为双条并联中间有槽的焊条，与单焊条相比，它具 有受热面积大而均匀，延伸率低，焊接强度可提高60%70%,焊缝小，观美等特点

47、。在实际 焊接过程中焊缝根部先用细的（直径2nun左右）单焊条打底，后用粗的单焊条或双焊条焊接。 焊缝结构应根据材料的厚度，制件结构的特点、使用场合、焊接操作方便及经济性加以选择。实验表明，X型焊缝结构的强度比V型高10%以上。在焊接同样板材时，X型结 构所需焊条数仅一半左右，无论何种结构，如无特殊要求，均不要铲平焊缝以免降低焊缝强 度。搭接结构（包括单、双板搭接）补强作用小，使结构复杂化，既浪费材料乂损坏美观，尤 其是对于层压板材，不宜采用搭接焊缝，因这类焊缝的焊条仅焊于焊缝的表面，当加热到压 制温度时，会引起板材膨胀而分层，层间结合强度下降。从而影响焊缝强度。焊枪中的电加热元件功率约为40

48、0-600W,喷嘴的口径约为3y.5mm,由喷嘴喷出的气体温 度应在200480范围内变化，喷出的风压应达（2.949.8）xlO4Pa。在焊接时，热风温度是影 响焊接质量的关键。温度过高，易引起塑料降解或产生气泡而影响强度，反之熔合不良。在 实际操作中，不要求塑料焊条熔融和流动，只需要达到软化至粘稠状态，即可获得良好的接 合。焊接时，首先将焊条放在接口处，而后在焊枪喷嘴朝着接口和焊条（须保持一定的距离） 以及摆动焊枪的情况下，使喷出的热气流对待焊的两个表面和焊条作均匀的加热。当待焊的两个表面和焊条已软化时，就使焊条在适当的压力下并与焊面保持一定的角度沿焊接的方向 作等速的前进。如焊条与焊面的

49、角度P »90°时，易产生波纹状（图IMOa）, «90°时， 焊条过分拉伸，可能产生断裂现象（图1110c）。在操作熟练的情况下，P不应小于80,（对聚乙烯，P可在90°左右）。出）图117。焊接荽领示意图（a）（b）正确；错误（a）气焊枪；（b）电焊枪；（c）快速焊枪在焊接过程中，如果拉伸过度，即使不断裂，也会使焊条的直径发生变化而形成内应力，以 致降低焊缝强度。一般情况下，焊条的允许伸长率为10%15%,因此应控制焊接速度，而 焊接速度可随喷嘴结构的改进而得到提高。当采用图Ull（c）的焊枪，焊接聚丙烯和聚氯乙烯 时，每分钟可焊粗焊条lL

50、5m,比一般焊枪快8T2倍。这种焊枪的喷嘴直径大，而且具有预 热焊条的导向管结构，不仅能预热焊条，省去焊枪的摆动动作，还可以将焊条导向焊缝、井 将它均匀地压入焊件的接口。2、高频焊接高频焊接是利用高频电流将聚合物分子极化使之产生频繁振动，摩擦而产生热能达到焊接 的目的。这种方法适用于塑料薄膜、薄板的焊接及塑料的轧花等。高频焊接的设备功率通常 为0.256kW,特殊用途的可达50kW。一般要求电流频率为10-70MHz,国内常用的是25 40MHz,根据材料的介电常数£及损耗正切tgb与频率f的关系和焊件的尺寸加以选择。对损耗因素大的塑料，如PVC、聚酰胺、聚内烯酸酯、纤维素塑料等适宜

51、用高频焊接方法。 对损耗因素小的塑料（如聚乙烯等），如用高频焊接，需将这种材料夹在损耗因素大并在120c 下无大变化的材料（称为感受材料）中间，再置于高频电场中，方能达到焊接的目的。或将一 层属于受感材料的薄膜或涂料置于非热塑性材料（如棉花）之间或不同材料（聚氯乙烯和玻璃） 之间，也是行之有效的。受感材料有玻璃纸或乙基纤维素等，厚度为0.050.15mm,高频焊 接的焊缝很致密，其强度等于或大于母体材料的强度。在焊接过程中，如果拉伸过度，即使不断裂，也会使焊条的直径发生变化而形成内应力，以 致降低焊缝强度。一般情况下，焊条的允许伸长率为10%15%,因此应控制焊接速度，而 焊接速度可随喷嘴结构

52、的改进而得到提高。当采用图1171（c）的焊枪，焊接聚丙烯和聚氯乙烯 时，每分钟可焊粗焊条比一般焊枪快8T2倍。这种焊枪的喷嘴直径大，而且具有预 热焊条的导向管结构，不仅能预热焊条，省去焊枪的摆动动作，还可以将焊条导向焊缝、井 将它均匀地压入焊件的接口。2、高频焊接高频焊接是利用高频电流将聚合物分子极化使之产牛频繁振动，摩擦而产生热能达到焊接 的目的。这种方法适用于塑料薄膜、薄板的焊接及塑料的轧花等。高频焊接的设备功率通常 为0.256kW,特殊用途的可达50kWo 一般要求电流频率为1070MHZ,国内常用的是25 40MHz,根据材料的介电常数£及损耗正切tgb与频率f的关系和焊

53、件的尺寸加以选择。对损耗因素大的塑料，如PVC、聚酰胺、聚丙烯酸酯、纤维素塑料等适宜用高频焊接方法。 对损耗因素小的塑料（如聚乙烯等），如用高频焊接，需将这种材料夹在损耗因素大并在120C 下无大变化的材料（称为感受材料）中间，再置于高频电场中，方能达到焊接的目的。或将一 层属于受感材料的薄膜或涂料置于非热塑性材料（如棉花）之间或不同材料（聚氯乙烯和玻璃） 之间，也是行之有效的。受感材料有玻璃纸或乙基纤维素等，厚度为0.050.15mm。高频焊 接的焊缝很致密，其强度等于或大于母体材料的强度。图11-12高频焊接原理及焊接工艺示意图高频焊接有点焊、压焊和浓焊之分，如图11T2所示。压焊机的下电极，一般是平板， 上 电极设一个或多个以作为焊具