塑料/、橡膠和纖維是三大高分子合成材料。目前從原料樹脂制成種類繁多、用途各異的zui終產(chǎn)品，已形成規(guī)模龐大、*的加工工業(yè)體系，而且三大合成材料各具特點，又形成各自的加工體系。下面以塑料成型工業(yè)為主，分別對三大合成材料的成型加工作簡要介紹。
 
    1、塑料的成型加工：  

    塑料/成型加工一般包括原料的配制和準(zhǔn)備、成型及制品后加工等幾個過程；成型是將各種形態(tài)的塑料，制成所需形狀或胚件的過程。成型方法很多，包括擠出成型、注射成型、模壓成型、壓延成型、鑄塑成型、模壓燒結(jié)成型、傳遞模塑、發(fā)泡成型等。機械加工是指在成型后的制件上進(jìn)行車、削、銑、鉆等工作，它是用來完成成型過程中所不能完成，或完成得不夠準(zhǔn)確得工作。 

    1）、成型物料的配制： 

    由于簡單組分的塑料性能單一，難于滿足要求，通常通過配制手段，將添加劑和高分子形成一種均勻的復(fù)合物。從而能夠滿足對制品的多種需要。為了使用和加工的方便，成型加工用的物料主要是粒料和粉料。它們都是由樹脂和添加劑配制而成。主要的添加劑有：增塑劑、防老劑、填料、潤滑劑、著色劑、固化劑等。聚合物或樹脂是粉狀塑料中的主要組分，其本身的性能對加工性能和產(chǎn)品性能影響很大，主要是表現(xiàn)在分子量、分子量分布、顆粒結(jié)構(gòu)和粒度的影響上。 

    增塑劑對聚氯乙稀流動行為的影響。增塑劑通常是對熱和化學(xué)試劑都很穩(wěn)定的一類有機化合物。增塑過程可看成是高分子和低分子互相溶解的過程，能增加塑料的柔韌性、耐寒性。高分子在成型加工過程或長期使用過程中，會因各種外界因素的作用而引起降解或交聯(lián)，并使高分子性能變壞而不能正常使用。為了防止或抑止這種破壞作用加入的物質(zhì)統(tǒng)稱防老劑。它主要包括穩(wěn)定劑、抗氧劑、光穩(wěn)定劑等；起抑制降解、氧化、光降解和消除雜質(zhì)的催化的作用。為了改善塑料的成型加工性能，提高制品的某些技術(shù)指標(biāo)，賦予某些新的特性，或為了降低成本和高分子單耗而加入的一類物質(zhì)稱填料。為了改進(jìn)塑料熔體的流動性能，減少或避免對設(shè)備的粘附，提高制品表面光潔度等，而加到塑料中的一類添加劑稱為潤滑劑；與潤滑劑相似的但僅是為了避免對塑料金屬設(shè)備的粘附和便于脫膜，而在成型時與塑料接觸的模具表面的物質(zhì)，則常稱為脫膜劑，亦稱潤滑劑。為使制品獲得各種鮮艷奪目的顏色，增進(jìn)美觀而加入的一種物質(zhì)稱為著色劑。某些著色劑還具有改進(jìn)耐氣候老化性，延長制品的使用壽命的作用。在熱固性塑料成型時，有時要加入一種可以使樹脂完成交聯(lián)反應(yīng)或加快交聯(lián)反應(yīng)的物質(zhì)，稱為固化劑。 

    在塑料制品的生產(chǎn)中，只要少數(shù)高分子可單獨使用，大部分都要與其他物料混合，進(jìn)行配料后才能應(yīng)用于成型加工。所謂配料，就是把各種組分互相混在一起，盡可能的成為均勻體系。為此必須采用混合操作，而混合、捏合、塑煉都是屬于塑料配制中常用的混合過程，是靠擴(kuò)散、對流、剪切三種作用來完成的。配制一般分為四步：原料的準(zhǔn)備、初混合、初混物的塑煉、塑煉物的粉碎和?；?。 

    2）、塑料的成型： 

    在大多數(shù)情況下成型是通過加熱使塑料處于粘流態(tài)的條件下，經(jīng)過流動、成型和冷卻硬化，而將塑料制成各種形狀的產(chǎn)品的方法。 

    擠出成型又稱擠壓模塑或擠塑，即借助螺桿或柱塞的擠壓作用，使受熱熔化的塑料在壓力推動下，強行通過口模而成為具有恒定截面的連續(xù)型材的一種成型方法。能生產(chǎn)管、棒、絲、板、薄膜、電線電纜和涂層制品等。這種方法的特點是生產(chǎn)效率高，適應(yīng)性強，幾乎可用于所有熱塑性塑料及某些熱固性塑料。
 
    擠出設(shè)備目前大量使用的是單螺桿擠出機和雙螺桿擠出機，后者特別適用硬聚氯乙稀粉料或其他多組分體系塑料的成型加工。通用的是單螺桿擠出機。主要包括：傳動、加料裝置、料筒、螺桿、機頭與口模等五部分。 

    擠出的過程一般包括熔融、成型和定型三個階段。 *是熔融階段，固態(tài)塑料通過螺桿轉(zhuǎn)動向前輸送，在外部加熱和內(nèi)部摩擦熱的作用下，逐漸熔化zui后*轉(zhuǎn)變成熔體，并在壓力下壓實。在這個階段中，塑料的狀態(tài)變化和流動行為很復(fù)雜。塑料在進(jìn)料段仍以固體存在，在壓縮段逐漸熔化而zui后完成轉(zhuǎn)變?yōu)槿垠w。其中有一個固體與熔體共存的區(qū)域即熔化區(qū)。在該區(qū)，塑料的熔化是從與料筒表面接觸的部分開始的，在料筒表面形成一層熔膜。隨著螺桿與料筒的相對運動，熔膜厚度逐漸增大，當(dāng)其厚度超過螺翅與料筒的間隙時，就會被旋轉(zhuǎn)的螺翅刮下并將其強制積存在螺翅前側(cè)形成熔體池，而在螺翅后側(cè)則充滿著受熱軟化和部分熔融后粘結(jié)在一起的固體粒子以及尚未熔化的固體粒子，統(tǒng)稱為固體床。這樣，塑料在沿螺槽向前移動的過程中，固體床的寬度就會逐漸減小，直到全部消失即*熔化而進(jìn)入均化段。在均化段中，螺槽全部為熔體充滿。由旋轉(zhuǎn)螺桿的擠壓作用以及由機頭、分流板、過濾網(wǎng)等對熔體的反壓作用，熔體的流動有正流、逆流、橫流以及漏流等不同形式。其中橫流對熔體的混合、熱交換、塑化影響很大。漏流是在螺翅和料筒之間的間隙中沿螺桿向料斗方向的流動，逆流的流動方向與主流相反。這兩者均由機頭、分流板、過濾網(wǎng)等對熔體的反壓引起。擠出量隨這兩者的流量增大而減少。塑料的整個熔化過程是在螺桿熔融區(qū)進(jìn)行的，塑料的整個熔化過程直接反映了固相寬度沿螺槽方向變化的規(guī)律，這種變化規(guī)律，決定于螺桿參數(shù)、操作條件和塑料的物性等。 擠出過程的第二階段是成型，熔體通過塑模（口模）在壓力下成為形狀與塑模相似的一個連續(xù)體。第三階段是定型，在外部冷卻下，連續(xù)體被凝固定型。 

    適于擠出成型的塑料種類很多，制品的形狀和尺寸有很大差別，但擠出成型工藝過程大體相同。其程序為物料的干燥、成型，制品的定型與冷卻、制品的牽引與卷?。ɑ蚯懈睿袝r還包括制品的后處理等。原料中的水分或從外界吸收的水分會影響擠出過程的正常進(jìn)行和制品的質(zhì)量，較輕時會使制品出現(xiàn)氣泡、表面晦暗等缺陷，同時使制品的物理機械性能降低，嚴(yán)重時會使擠出無法進(jìn)行。因此使用前應(yīng)對原料進(jìn)行干燥，通常控制水分含量在0.5%以下。隨聚合物的分子量、制品的形狀和尺寸以及擠出機的種類不同而變化，且擠出過程中螺桿的轉(zhuǎn)速、料筒中的壓力和溫度都是互相影響著的，應(yīng)視具體情況而加以調(diào)整，擠出過程中料筒、機頭及口模中的溫度和壓力分布。 擠出過程的工藝條件對制品質(zhì)量影響很大，特別是塑化情況，更能直接影響制品的物理機械性能及外觀決定塑料塑化程度的因素主增大螺桿的轉(zhuǎn)速能強化對物料的剪切作用，有利于物料的混合和塑化，且對大多數(shù)塑料能降低其熔體的粘度。 

    常見的管材、吹塑薄膜、雙向拉伸薄膜的成型便各有特點?，F(xiàn)對常用的擠出成型工藝過程簡述如下：1、熱塑性塑料管材擠出成型：管材擠出時，塑料熔體從擠出機口模擠出管狀物，先通過定型裝置，按管材的幾何形狀、尺寸等要求使它冷卻定型。然后進(jìn)入冷卻水槽進(jìn)一步冷卻，zui后經(jīng)牽引裝置送至切割裝置切成所需長度。定型是管材擠出中zui重要的步驟，它關(guān)系到管材的尺寸、形狀是否正確以及表面光澤度等產(chǎn)品質(zhì)量問題。定型方法一般有外徑定型和內(nèi)徑定型兩種。外徑定型是靠擠出管狀物在定徑套內(nèi)通過時，其表面與定徑套內(nèi)壁緊密接觸進(jìn)行冷卻實現(xiàn)的。為保證它們的良好接觸，可采用向擠出管狀物內(nèi)充壓縮空氣使管內(nèi)保持恒定壓力的辦法，也可在定徑套管上鉆小孔進(jìn)行抽真空保持一恒定負(fù)壓的辦法，即內(nèi)壓式外定徑和真空外定徑。內(nèi)徑定型采用冷卻模芯進(jìn)行。管狀物從機頭出來就套在冷卻模芯上使其內(nèi)表面冷卻而定型。兩種定型其效果是不同的。適用于擠出管材的熱塑性塑料有PVC，PP，PE，ABS，PA，PC，PTFE等。塑料管材廣泛用于輸液、輸油、輸氣等生產(chǎn)和生活的各個方面。2、薄膜擠出吹塑成型：薄膜可采用片材擠出或壓延成型工藝生產(chǎn)，更多的是采用擠出吹塑成型方法。這是一種將塑料熔體經(jīng)機頭口模間隙呈圓筒形膜擠出，并從機頭中心吹入壓縮空氣，把膜管吹脹成直徑較大的泡管狀薄膜的工藝。冷卻后卷取的管膜寬即為薄膜折徑。薄膜的擠出吹塑成型工藝，按牽引方向可分為上引法、平引法和下引法三種。平引法一般適用于生產(chǎn)折徑300mm以下薄膜。下引法適用于那些熔融粘度較低或需急劇冷卻的塑料如PA、PP薄膜。這是因為熔融粘度較低時，擠出泡管有向下流淌的趨向，而需急劇冷卻、降低結(jié)晶度時需要水冷，下垂法易于實施之故。上引法的優(yōu)點是：整個泡管在不同牽引速度下均能處于穩(wěn)定狀態(tài)，可生產(chǎn)厚度尺寸范圍較大的薄膜，且占地面積少，生產(chǎn)效率高，是吹塑薄膜zui常用的方法。3、雙向拉伸薄膜：扁平機頭擠出工藝通稱平擠。薄膜的雙向拉伸工藝是將由狹縫機頭平擠出來的厚片經(jīng)縱橫兩方向拉伸，使分子鏈或結(jié)晶進(jìn)行取向，并且在拉伸的情況下進(jìn)行熱定型處理的方法。該薄膜由于分子鏈段定向、結(jié)晶度提高，各向異性程度降低，所以可使拉伸強度、沖擊強度、撕裂強度、拉伸彈性模量等顯著提高，并改進(jìn)耐熱性、透明性、光澤等。4、擠拉成型纖維增強熱 固性樹脂基復(fù)合材料常用的成型方法主要有纏繞成型、疊層鋪層成型、真空浸膠法、對模模壓法、手糊法、噴射法、注射法、擠拉法等。一些長的棒材、管材、工字材、T型材和各種型材主要采用擠拉成型方法。此法成型的產(chǎn)品可保證纖維排列整齊、含膠量均勻，能充分發(fā)揮纖維的力學(xué)性能。制品具有高的比強度和比剛度、低的膨脹系數(shù)和優(yōu)良的疲勞性能，同時根據(jù)需要還可以改變制品的纖維含量或使用混雜纖維。此方法質(zhì)量好、效率高，適于大量生產(chǎn)。成型原理是使浸漬樹脂基體的增強纖維連續(xù)地通過模具，擠出多余的樹脂，在牽伸的條件下進(jìn)行固化。 

    注射成型簡稱注塑，是指物料在注射機加熱料筒中塑化后，由螺桿或注塞注射人閉合模具的模腔中經(jīng)冷卻形成制品的成型方法。它廣泛用于熱塑性塑料的成型，也用于某些熱固性塑料（如酚醛塑料、氨基塑料）的成型。注射成型的優(yōu)點是能一次成型外觀復(fù)雜、尺寸、帶有金屬或非金屬嵌件、甚至可充以氣體形成空芯結(jié)構(gòu)的塑料模制品；生產(chǎn)效率高，自動化程度高。注射成型的原理是將粒料置于注射機的料筒內(nèi)加熱并在剪切力作用下變?yōu)檎沉鲬B(tài)，然后以柱塞或螺桿施加壓力，使熔體快速通過噴嘴進(jìn)入并充滿模腔，冷卻固化。其生產(chǎn)過程包括如下幾個步驟，且周而復(fù)始進(jìn)行。清理準(zhǔn)備模具－>合模－>注射－>冷卻－>開模－>頂出制品。  

    壓制成型，是塑料成型加工技術(shù)中歷史zui久，也是zui重要的方法之一，主要用于熱固性塑料的成型。根據(jù)材料的性狀和成型加工工藝的特征，又可分為模壓成型和層壓成型。模壓成型又稱壓縮模塑，這種方法是將粉狀、粒狀、碎屑狀或纖維狀的塑料放入加熱的陰模模槽中，合上陽模后加熱使其熔化，并在壓力作用下使物料充滿模腔，形成與模腔形狀一樣的模制品，再經(jīng)加熱（使其進(jìn)一步發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)而固化）或冷卻（對熱塑性塑料應(yīng)冷卻使其硬化），脫模后即得制品。模壓成型與注射成型相比，生產(chǎn)過程的控制、使用的設(shè)備和模具較簡單，較易成型大型制品。熱固性塑料模壓制品具有耐熱性好、使用溫度范圍寬、變形小等特點，但其缺點是生產(chǎn)周期長，效率低、較難實現(xiàn)自動化，因而工人勞動強度大，不能成型復(fù)雜形狀的制品，也不能模壓厚壁制品。 

    壓延成型是生產(chǎn)薄膜和片材的主要方法，它是將已經(jīng)塑化的接近粘流溫度的熱塑性塑料通過一系列相向旋轉(zhuǎn)著的水平輥筒間隙，使物料承受擠壓和延展作用，成為具有一定厚度，寬度與表面光潔的薄片狀制品。用作壓延成型的塑料大多是熱塑性非晶態(tài)塑料，其中以聚氯乙烯用得zui多，它適于生產(chǎn)厚度在0．05—0．5毫米范圍內(nèi)的軟質(zhì)聚氯乙烯薄膜，和0．25—0．7毫米范圍內(nèi)的硬質(zhì)聚氯乙烯片材。當(dāng)制品厚度大于或低于這個范圍時，一般均不采用壓延法而采用擠出吹塑法或其它方法。壓延成型具有較大的生產(chǎn)能力（可連續(xù)生產(chǎn)，也易于自動化），較好的產(chǎn)品質(zhì)量（所得薄膜質(zhì)量優(yōu)于吹塑薄膜和T型擠出薄膜），還可制取復(fù)合材料（人造革、涂層紙等），印刻花紋等。但所需加工設(shè)備龐大，精度要求高、輔助設(shè)備多，同時制品的寬度受壓延機輥筒zui大工作長度的限制。 

    在塑料成型加工技術(shù)中還采用鑄塑成型、模壓燒結(jié)成型、傳遞模塑成型、發(fā)泡成型等方法生產(chǎn)各種型材或制品。在此就不一一累訴了。 

    2、橡膠成型加工： 

    橡膠的加工分為兩大類。一類是干膠制品的加工生產(chǎn)，另一類是膠乳制品的生產(chǎn)。干膠制品的原料是固態(tài)的彈性體，其生產(chǎn)過程包括素?zé)?、混煉、成形、硫化四個步驟。膠乳制品是以膠乳為原料進(jìn)行加工生產(chǎn)的。其生產(chǎn)工藝大致與塑料糊的成型相似。但膠乳一般要加入各種添加劑，先經(jīng)半硫化制成硫化膠乳，然后再用浸漬、壓出或注模等與塑料糊成型相似的方法獲得半成品，zui后進(jìn)行硫化得制品。熱塑性彈性體（TPE）是指常溫下具有橡膠彈性、高溫下又能像熱塑性塑料那樣熔融流動的一類材料。這類材料的特點是無需硫化即具有高強度和高彈性，可采用熱塑性塑料的加工工藝和設(shè)備成型；如注塑、擠出、模壓、壓延等。
 
    3、化學(xué)纖維成型加工：
 
    化學(xué)纖維的成型加工主要是紡絲方法，而紡絲又分為熔融紡絲和溶液紡絲兩大類。凡能加熱熔融或轉(zhuǎn)變?yōu)檎沉鲬B(tài)而不發(fā)生顯著分解的成纖聚合物，均可采用熔融紡絲法進(jìn)行紡絲。溶液紡絲是指將聚合物制成溶液，經(jīng)過噴絲板或帽擠出形成紡絲液細(xì)流，然后該細(xì)流經(jīng)凝固浴凝固形成絲條的紡絲方式。按凝固浴不同又分為濕法紡絲和干法紡絲。