塑料树脂到成品全解析:九大主流加工工艺详解
塑料加工是将合成树脂/塑料转化为制品的各工艺总称,是塑料工业最大生产部门。一般包括配混、成型、机加工、连接、修饰、装配,后四道为二次加工(针对成品/半成品)。
多技术借鉴自橡胶/金属/陶瓷加工。历史溯源1890年代。早期因易燃只能模压成块再机加成片,常规片材可热成型。技术演进引入更多成型法:铸造成型随酚醛树脂问世;注塑始于1920年代(纤维素醋酸酯/聚苯乙烯);1930年代中软PVC挤出成熟,专用单螺杆挤出机诞生;1938双螺杆挤出机投产。1980年代向高效、高速、高精、节能、大型或超小超薄发展,计算机技术引入将整体技术推向新高度。
九大主流塑料加工方案
1. 注塑成型
工业制品成型主流法,通常用橡胶/塑料。分注塑与压铸。注塑机(注塑机/注射机)为主设备,配合塑料模具将热塑/热固性塑料成型各形制品。
2. 挤出成型
物料在机筒螺杆作用下加热塑化、螺杆推进、连续通过机头成型各截面制品/半制品。
3. 轮转成型
定量塑料(液/粉)装入模具→合模→双垂直轴旋转同步加热→重力与热能作用下料逐渐均匀包覆熔融贴合整个型腔→冷却定型脱模得制品。
4. 吹塑成型
发展迅速的塑料加工法。热塑性树脂挤出/注塑成管坯→趁热置入分模(或加热软化)→合模即通入压缩空气吹胀贴合模壁→冷却脱模得中空制品。
5. 压缩成型
粉/粒/纤维状塑料置入模腔→合模加压成型固化。适热固性、热塑性、橡胶材料。
6. 发泡成型
在发泡材料(PVC/PE/PS等)加入发泡剂形成微孔结构。工业上几乎所有热固/热塑塑料均可发泡,已成重要加工法。
按孔结构分:开孔泡沫(孔多连通)、闭孔泡沫(孔多隔离),结构由制法决定。
三大发泡法:
①化学发泡:专用发泡剂热分解或原料反应生成气体成孔(CO₂/N₂/NH₃等),聚氨酯泡沫常用;
②物理发泡:气体/液体溶解塑料后膨胀/汽化成孔,适用塑料多;
③机械发泡:机械搅拌混入气体经定型成孔,脲醛树脂常用,聚乙烯醇缩醛/醋酸乙烯/氯乙烯溶胶亦适用。
7. 激光快速成型(SLS 3D打印技术)
集成CAD/CAM/CNC/激光/精密伺服/新材料的新制造技术。对比传统法:原型复现性互换性高;制造与几何形状无关;周期短、成本低(成本降50%、周期缩70%+);高技术集成实现设计制造一体化。可成型多种热熔塑料及金属,近年发展迅猛,广泛用于新产品开发、医疗、航天等小批量领域。
8. 熔融沉积成型(FDM 3D打印技术)
热塑性/蜡/金属丝材经加热喷头挤出,按预定轨迹逐层定速沉积。原理简单,设备可缩小至鞋盒大小,适合家庭科普教育,是产量与普及度最高的3D打印技术。
9. CNC加工工艺
配备程控系统的自动化机床加工零件。控制系统逻辑处理控制代码/符号指令并解码驱动机床运动加工。
本质对比:3D打印=逐层叠加(像盖房子),增材制造;CNC=从实体切除多余材料,减材制造。
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