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【偉星儲罐網】滾塑加工工藝和滾塑工藝的發展概況

人氣:發表時間:2008-8-13
滾塑技術對于大多數塑料加工人士而言是一個不太熟悉的領域,但是國外卻發展很快,我國近幾年來也有了較大發展,去年還成立了一個滾塑專業委員會。特提供一個關于滾塑的技術發展資料,希望大家參與討論。 滾塑技術 塑料及其復合材料的成型工藝有很多種,包括壓縮模塑、擠出成型、注射模塑、傳遞模塑、吹塑、鑄塑、層壓、壓延、涂層、反應注射模塑和滾塑(又叫旋塑、回轉成型)等等。在各類有關塑料及其復合材料的成型工藝的書籍中,對除滾塑以外的工藝介紹較多,而對于滾塑工藝,至今只能在極少數的書中見到不足幾頁的描述。 一、滾塑工藝簡介 滾塑工藝也稱旋轉成型、回轉成型、旋塑成型。該成型方法是先將塑料加入到模具中,然后給模具加熱,與此同時,模具沿兩垂直軸不斷旋轉。加熱旋轉過程中,模內的塑料在重力和熱的作用下,逐漸均勻地涂布、熔融粘附于模腔的整個表面上,成型為所需要的形狀,經冷卻定型后制得塑料制件。 滾塑工藝與塑料成型所常用的擠出、注塑以及壓縮模塑等工藝不同,在整個成型過程中,塑料除了受到重力和熱空氣的作用之外,幾乎不受任何外力的作用。 滾塑工藝,通常由裝料、加熱滾塑、冷卻、脫模、模具清理等幾個基本步驟組成。在許多情況下,往往還需要經過一個制品后加工(整理)工序,才能得到可供出廠的塑料制品。 簡要介紹滾塑工藝: (1)裝料:先將樹脂(粉料)及所需加入的各種助劑經過準確計量(有時需要先將各組樹脂在高速拌和機中預混均勻),加入到滾塑模具中,然后鎖緊模具,保證模具在轉動過程中,其中的物料不致從合模處泄漏出來。 (2)加熱、滾塑:裝好物料的模具一邊不停地轉動,一邊加熱。由于模具是沿著兩個相互垂直的軸轉動的,模具中的物料在重力的作用下,向著模具轉動的反方向向下滑動,得以與模腔壁上的各點逐一接觸,同時由于從模壁傳入熱量使塑料逐漸塑化并粘附于模具的整個內表面上,形成我們所需要的塑料制件。 (3)冷卻:模內的物料,經模具轉動、加熱而均勻地附著于模具的內表面,經過充分塑化以后,停止加熱。通過控制冷卻過程,使已成型的塑料盡可能地減小變形和收縮,使成型制件的形狀固定下來。多數情況下,在冷卻過程中需要防止物料向下流動(下淌),在冷卻時滾塑機繼續帶動模具沿兩垂直軸向旋轉,直到“冷透”(物料失去流動性)為止。 (4) 脫模:機器停止轉動,打開模具,取出塑料件。 (5) 模具清理:取出制件以后,清除飛邊等在模腔中以及合模處殘存的雜物,涂布脫模劑,以備下一個周期滾塑之用。 (6) 制品后加工:因制件不同而異,包括切口、配蓋、配輔件等。 二、滾塑工藝的發展概況 在國外,滾塑已經是一個廣泛采用的塑料成型工藝之一。在本世紀40年代,開始用聚氯乙烯糊通過滾塑方法生產塑料球之類的玩具等產品。50年代,開發了以低密度聚乙烯粉狀樹脂為原料的聚乙烯滾塑工藝,生產聚乙烯貯槽、大型管材等工業產品,從而大大促進了滾塑工藝的發展。此后,尼龍、聚碳酸酯、ABS等多種塑料也相繼采用滾塑工藝成型,到70年代初,滾塑已成為—個頗具規模的塑料成型工藝。 1971年,在英國已有50余家公司從事滾塑制品的生產,滾塑熱塑性塑料的廠家約70余家;在歐洲大陸有20余家公司從事滾塑加工,其中有德國、法國、瑞士、挪威、奧地利、丹麥等國的公司。 70年代初、英國已能提供可生產容量達18000L的容器的滾塑機;荷蘭則己生產出直徑2.1m,長4.8m的大型圓柱形貯水槽,該貯槽540kg、壁厚25mm。1970年,歐洲滾塑制品的總量已達15000t以上,其中英國約7000t。 1970年美國已有500余家單位從事滾塑制品的生產.擁有500余臺滾塑機,滾塑制容器的容量已超過10000L(2400加侖);擁有的滾塑機所能生產的最大塑料制件為4.6×4.6×2.1m。 60年代,滾塑工藝之所以得到了迅速的發展,與樹脂性能及滾塑設備的改進息息相關。其間開發了不少滾塑專用塑料,例如聯合碳化公司開發的PE P-320,Raychem Flamolin 771等聚乙烯樹脂。FE P-320是一種低密度聚乙烯,它兼有低密度聚乙烯樹脂的良好的流動成型性能和高密度聚乙烯樹脂的低溫沖擊韌性、耐化學藥品件以及耐應力開裂性;Raychems F1amo1in 711是一種滾塑用交聯聚乙烯樹脂,它除了可交聯外,還具有自熄性。菲力浦公司的著名的滾塑級交聯聚乙烯樹脂Marlex Cl-100也是在這段時間里開發出來的。 為了適應制備大型滾塑制品的需要,60年代末期開發了許多能滾塑大型制件,能有效地利用占地面積和熱能的機器。1970年,市售滾塑機中一半以上的滾塑機,其回轉直徑范圍超過1.75m。此外,機器的控制水平也得到了不同程度的提高,例如三臂式滾塑機McNeil Auronismodel 3000—200 可以分別控制各臂的加熱、冷卻周期,以便同時滾塑不同尺寸和不同物料的制品,其回轉直徑達5m,每個臂可承受的模具和樹脂的總重量約13500N;傳熱效果好,占地面積小的夾套式滾塑機也在這段時間設計、制造出來。我國滾塑的開發研究亦可追溯到60年代,到60年代后期,上海玩具行業已開始利用滾塑方法年產軟聚氯乙烯小球;上塑三廠已成功地試制出容積200L和1500L的滾塑聚乙烯容器;70年代中期,北京玻璃鋼研制所開發成功滾塑尼龍容器并在森林滅火瓶等產品中得到應用。但真正大規模工業化生產,還是在80年代中、后期,從國外引入先進滾塑設備與技術之后。目前,已能制備容器量20000L,以上的化工貯槽以及高塑全塑游艇等大型塑料制品。 三、滾塑制品的應用范圍 隨著滾塑工藝的發展滾塑制品的應用范圍不斷擴大,到現在滾塑制品的應用面已很廣泛,一些具有代表性的應用可舉例如下。 1、容器類滾塑制件 這類塑料制件廣泛用于貯水槽、各種液態化學藥品的貯槽(如酸、堿、鹽、化學肥料、農藥等),汽油用容器(汽油貯槽及汽車、飛機用油箱),蓄電池的殼體等等。 2、汽車用滾塑制件 主要是應用聚乙烯和聚氯乙烯糊樹脂,滾塑各種管件,如空調彎管、靠背、扶手等。 3、體育器材及各種代用品 主要有聚氯乙烯糊滾塑的各種制件,如水球、浮球、自行車座墊,小船以及船和船塢之間的緩沖吸震器等。利用菲力浦公司的滾塑級交聯聚乙烯樹脂“Maricxcl—100”制得的滾塑交聯聚乙烯桶,可以同金屬桶相競爭,而且它耐化學腐蝕性好,維修保養費用低。滾塑碼垛盤,在70年代初,在美國、日本等國已商業化;沖浪板、小船等亦是文獻中常常提到的滾塑制件。 4、玩具、模特兒、工藝品等 由于滾塑模具可以采用精密澆注、電鑄等工藝制造;滾塑制件表面對模具型腔表面的精細結構“復制”效果很好,因此滾塑法可以使制品作得相當精致美觀,故常用于制取具有較:大觀賞價值的產品,特別是玩具、模特兒、工藝品等。 5、除上述外,滾塑制品應用較多的還有各種箱體、殼體、大型管材等制件,如周轉箱、垃圾箱、機器外殼、防護罩、燈罩、浴室、廁所以及電話間、游艇等等。 四、滾塑工藝的主要優點 (1)、適于模塑大型及特大型制件。絕大多數塑料成型加工工藝,在成型過程中,塑料及模具均處于相當高的壓力(壓強)之下,比如應用極為廣泛的注塑、壓縮模塑,擠出.吹塑等,因此應用這些成型工藝生產大型塑料制件時,不僅必須使用能夠承受很大壓力的模具,使模具變得笨重而復雜,而且塑料成型設備也必須設計、制造得十分牢固,機模的加工制造難度相應增大,成本增加。與此相反,由于滾塑工藝只要求機架的強度足以支承物料、模具及機架自身的重量,以及防止物料泄漏的閉模力,因此即使滾塑大型及特大型塑料制件,也無需使用十分笨重的設備與模具,機模的加工制造十分方便,制造周期短、成本低。 從理論上講,用滾塑工藝成型的制件,在尺寸上幾乎沒有上限。而生產這樣大的塑料容器,如采用吹塑成型,不用十分昂貴而龐大的吹塑設備是不可能的。 (2)、適用于多品種、小批量塑料制品的生產。由于滾塑用模具不受外力作用,故模具簡單、價格低廉、制造方便。另外,滾塑設備也具有較大的機動性,一臺滾塑機,既可以安裝一只大型模具,亦可安排多只小型棋具;它不僅可以模塑大小不同的制件,而且也可以同時成型大小及形狀均極不相同的制品,只要滾塑制品采用的原料相同,制品厚度相當,均可同時滾塑,因此滾塑工藝較之其他成型方法有更大的機動性。 (3)、滾塑極易變換制品的顏色。滾塑每次將物料直接加到模具中,這使物料均全部進入制品制品從模具中取出以后,再加入下次成型所需要的物料,因此當我們需要變換制品的顏色時,既不致浪費點滴原料,也不需要耗費時間去清理機器與模具。當我們在使用多只模具滾塑同一種塑料制品時,還可以在不同的模具中加入不同顏色的物料,同時滾塑出不同顏色的塑料制品。 (4)、適于成型各種復雜形狀的中空制件。滾塑過程中,物料是逐漸涂覆、沉積到模具的內表面上的,制品對于模具型腔上的花紋等精細結構有很強的復制能力;同時由于模具在成型過程中不受外界的壓力,可以直接采用精密澆鑄等方法制取具有精細結構的、形狀復雜的模具。 (5)、節約原材料。滾塑制品的壁厚比較均勻且倒角處稍厚,故能充分發揮物料的效能,有利于節約原材料;此外,在滾塑過程中,沒有流道、澆口等廢料,一旦調試好以后,生產過程中幾乎沒回爐料,因此該工藝對于物料的利用率極高。