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擠壓滾塑成型技術(shù)簡介

來源：發(fā)布時間：2014-06-12 10:55:25點擊率：
滾塑成型技術(shù)又稱旋轉(zhuǎn)或回轉(zhuǎn)成型技術(shù)。它是將塑料粉料裝入模具中，使粉料在模具中繞兩個相互垂直的軸，一邊加熱一邊轉(zhuǎn)動。由于在旋轉(zhuǎn)過程中，粉料不斷翻動，彼此間相互摩擦及其模具表面對粉料的拖拽，使粉料不斷向模具壁上方運動，直到其運動作用力足以克服粉料所受重力作用時，粉料才能越過粉料池達到對面模壁，粉料隨模具做360度轉(zhuǎn)動。
　　
　　經(jīng)過反復受熱旋轉(zhuǎn)動作的重復，粉料便發(fā)生熔融并均勻地黏附在模具內(nèi)壁上熔結(jié)成一體，達到所需厚度后則冷卻定型，從模具中取出中空制品即可。
　　
　　與傳統(tǒng)的中空塑料制品成型方法比較，滾塑成型在設備投資成本及制造周期、工藝靈活性方面具有不可比擬的優(yōu)勢，成為小批量生產(chǎn)中型、大型或超大型全封閉或半封閉的空心無縫容器的 理想、 經(jīng)濟、 有效的方法。
　　
　　滾塑成型工藝特點突出。滾塑工藝設備投資少，模具加工費用低，生產(chǎn)同體積的制品綜合成本低。節(jié)省原料，幾乎100％的物料都可轉(zhuǎn)換為制品。模具內(nèi)無流道、澆口等，不會產(chǎn)生廢料，且制品壁厚均勻，倒角處稍加厚些，能充分發(fā)揮物料效能。滾塑工藝適合于生產(chǎn)大型和超大型制品，適于成型各種復雜形狀的中空制件。在回轉(zhuǎn)成型過程中，物料逐步涂覆于模具表面上，對于模腔表面上的花紋等精細結(jié)構(gòu)有很強的復制能力，同時由于模具在整個成型過程中不受壓力作用，可以直接采用精密澆鑄等方法制成各種精細而復雜的模具以成型諸如玩具、動物模型等各種樹脂基復合材料制品。
　　
　　滾塑工藝還適于生產(chǎn)多層材質(zhì)的樹脂基復合材料制品。滾塑成型多層制品，只需將合理匹配的、不同熔點的樹脂裝入到模具中，成型過程中熔融溫度較低的物料先受熱熔化，粘附到模腔壁上，形成制件的外層。在此以后熔融溫度較高的物料再熔化，附著于外層物料上形成內(nèi)層，或者先將外層樹脂裝入模具中，回轉(zhuǎn)成型為制件的外層，然后再加入內(nèi)層樹脂，制得多層回轉(zhuǎn)成型制件。
　　
　　滾塑成型制得的產(chǎn)品無內(nèi)應力，幾乎無取向性或殘余應變，也不致發(fā)生凹陷、變形和開裂等問題。
　　
　　滾塑成型適于多品種、小批量樹脂基復合材料制品的生產(chǎn)，且極易變換復合材料的顏色。另外，該工藝成型簡單，適應性強，模具更換方便。設備，棋具結(jié)構(gòu)簡單，加工制造方便、迅速、價格低廉，因此對于變換產(chǎn)品十分有利。一部回轉(zhuǎn)成型機，在生產(chǎn)過程中，還可以同時成型大小及形狀極不相同的制品。
　　
　　滾塑成型也有一定的缺點，如能耗較大、成型周期較長、成型制品尺寸精度較差、勞動強度較大等。設備與模具
　　
　　滾塑成型設備一般由傳動系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等組成。傳統(tǒng)的滾塑成型機為單臂雙軸（相互垂直）旋轉(zhuǎn)，單工位（也有2～4工位）。傳動系統(tǒng)由電機、調(diào)速器、主、副旋轉(zhuǎn)軸等組成。加熱系統(tǒng)由加熱爐、燃燒器、點火裝置等組成。加熱介質(zhì)有液化石油氣、煤氣、柴油等。冷卻系統(tǒng)由供水管及噴嘴組成。加熱后的模具經(jīng)空氣、水霧、噴水，使其均勻冷卻。滾塑成型設備的特點是結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、傳動平穩(wěn)、對制品的適應性強，可滿足中、小批量生產(chǎn)。
　　
　　與注塑、中空吹塑等塑料成型模具相比，滾塑用模具結(jié)構(gòu)簡單、體積大、質(zhì)量輕的特點，因而制作簡單，價格低廉。滾塑用模具采用普通低碳鋼（也可用鋁板）焊接加工，分為兩個半模，使用卡具固定連接。為防止制品變形，模具須開設排氣孔。在不影響強度和變形的前提下，模具厚度越薄越好，一般采用3～6mm的鋼板為宜。制品平直部分大于400mm時，模具應考慮加強筋或相應結(jié)構(gòu)的設計。
　　
　　成型用樹脂
　　
　　滾塑用樹脂常需預加工。例如，固態(tài)粒料樹脂常需要預先粉碎成粉狀物料，因而使樹脂價格上升。但滾塑成型工藝廢料少，樹脂價格上升部分可因而得到補償?？捎糜跐L塑成型的樹脂有聚烯烴、尼龍、聚碳酸酯、聚酯、EVA、ABS、PS和熱固性樹脂等，20世紀60年代開發(fā)的粉料聚乙烯給滾塑加工業(yè)的發(fā)展注入了活力，直到今天90％的滾塑用原料仍為各種牌號的聚乙烯樹脂。
　　
　　由于滾塑成型工藝的特殊性，給選擇原料帶來了特殊要求。首先由于是無壓成型，所用原料須具有良好的流動性，因此樹脂顆粒大小一般為100～500μm，熔體流動速率在4～8g／10min為宜。由于成型周期較長，原料需承受較高的溫度，因此其熱穩(wěn)定性要好。沖擊強度和韌性在選擇樹脂時也是一個非常重要的因素，線性低密度聚乙烯能滿足這一要求，因而被廣泛采用。近年來，茂金屬催化劑合成聚乙烯為滾塑成型提供了優(yōu)良的原料。滾塑成型工藝
　　
　　滾塑成型的工藝流程為：配料、裝入模具、模具旋轉(zhuǎn)與加熱、模具旋轉(zhuǎn)與冷卻、脫模。
　　
　　滾塑成型的加熱方式有熱風循環(huán)和直接火焰加熱、熔鹽加熱、介質(zhì)加熱以及紅外輻射加熱。熱風循環(huán)是將被加熱的循環(huán)空氣作為磨具熱量來源。直接火焰加熱法是將燃料火焰直接噴射到旋轉(zhuǎn)模具上。這兩種方法被廣泛采用，加熱溫度為200℃～500℃。熱風循環(huán)一般用煤氣發(fā)生爐加熱。直接火焰加熱采用煤氣、液化氣、重油、煤等燃料。熔鹽加熱是將加熱熔化的200℃～300℃左右的熔鹽直接噴吹在旋轉(zhuǎn)模具外表面上。此法加熱均勻，傳熱快，所以生產(chǎn)周期短。介質(zhì)加熱用于結(jié)構(gòu)較復雜滾塑成型模具，加熱周期短，溫度易控制，熱利用率高。紅外輻射加熱方法先進，加熱不需要任何傳熱介質(zhì)，操作方便，升溫速度快，無污染，該法在日本已有采用。總之，滾塑成型加熱方法是多種多樣的，應該根據(jù)本地區(qū)、本部門的具體條件來確定加熱方式。
　　
　　滾塑成型的冷卻方法和冷卻速度對旋轉(zhuǎn)模塑制品質(zhì)量有很大影響，它不僅關系到制品尺寸穩(wěn)定性和外觀質(zhì)量，而且直接影響產(chǎn)品的內(nèi)在性能，所以，必須嚴格控制。
　　
　　滾塑成型工藝參數(shù)是指成型溫度、時間、冷卻速度等。由于旋轉(zhuǎn)形式和加熱方式的不同，工藝參數(shù)差別很大。特別由于使用直接火焰加熱時更是這樣，溫度一般控制在250℃～350℃左右。加熱時間隨制品厚度、大小而異，通常是25～50min，冷卻采用冷空氣和水冷結(jié)合的方法，一般在25～40min左右。
　　
　　滾塑成型應注意的工藝要點有：
　　
　　滾塑成型與滾塑材料粉末的粒徑分布有密切關系。
　　
　　滾塑工藝對成型產(chǎn)品的性能影響較大，在加工過程中，選擇合適的工藝參數(shù)是十分重要的。
　　
　　采用合適的加熱溫度、延長加熱時間有利于改善材料的沖擊性能。
　　
　　在加熱溫度較高、加熱時間較長的條件下，材料的內(nèi)表面主要發(fā)生交聯(lián)反應。
　　
　　不同工藝所生產(chǎn)的產(chǎn)品交聯(lián)度（結(jié)晶度）差別不明顯。
　　
　　熱固性樹脂基復合材料的滾塑成型
　　
　　熱固性復合材料的滾塑有兩種方法：即預混合法和預成型法。下面以不飽和聚酯為例說明預混合法操作步驟：
　　
　?。?）配制樹脂體系：按照熱固性復合材料常規(guī)配方，在不飽和聚酯樹脂膠液中加入適量的固化劑、催化劑、調(diào)料或顏料等助劑，然后將其攪拌混合均勻。
　　
　　（2）浸漬纖維增強材料：將短切纖維加入樹脂體系之中，進行充分攪拌，混合均勻后便制得旋轉(zhuǎn)成型用物料，此物料為短纖維狀。應該注意，短切纖維加入前，應對纖維進行表面處理。不然會造成樹脂/纖維界面質(zhì)量不高。
　　
　?。?）將混合好的物料加入旋轉(zhuǎn)磨具內(nèi)，按不飽和聚酯成型工藝條件加熱，使其旋轉(zhuǎn)成型，待物料均勻地附在腔上，再經(jīng)樹脂凝膠、固化反應完成后再進行冷卻。
　　
　　（4）待冷卻至室溫，便可開模，取出制品。
　　
　?。?）將制品進行后加工處理，如除去飛邊，毛刺等，在進行后烘熱處理，便可裝箱或投入使用。
　　
　　此成型方法工序簡單，勞動強度低，生產(chǎn)環(huán)境良好，但制品中玻纖含量低，一般都不超過20%，玻璃纖維的長度也小于25mm。所以造成制品力學強度偏低，不能制造承力結(jié)構(gòu)制品。
　　
　　此法適用于制備那些利用中空吹塑難以成型的中空制品，如油箱、罐及其他容器。預成型法生產(chǎn)流程分兩步， 步先用玻纖與熱塑性樹脂混合成型坯件，然后再加入不飽和聚酯混合體系，再進行二次滾塑成型制得制品。其具體操作步驟：
　　
　?。?）選用長度為25mm的經(jīng)表面處理的玻纖，或按照制品大小或長度決定玻纖長度。
　　
　?。?）選用粘接性能優(yōu)良的熱塑性樹脂，如ABS、丙烯酸、聚苯乙烯、聚氨酯或其他樹脂。這種熱塑性樹脂不僅與玻纖有優(yōu)良的粘接性，而且對不飽和聚酯也具有良好的相容性。
　　
　?。?）將備好的玻纖以30％含量加入型腔，再將熱塑性樹脂加入型腔，并將其混合5~10min，混合均勻即可。
　　
　?。?）根據(jù)所選熱塑性樹脂工藝條件，將混合物加熱，加熱時間為10~15min。
　　
　　（5）預成型坯件厚度達3~5mm時，即可冷卻使其定型，冷卻時間為3~5min，待用熱固性樹脂浸漬。
　　
　?。?）選用粘度為0.6Pa·s的不飽和聚酯、添加適量的催化劑，室溫固化選用過氧化甲乙酮，加熱固化則選用過氧化苯甲酰，混合3~5min后均勻加入裝有預成型坯件的型腔內(nèi)。
　　
　?。?）旋轉(zhuǎn)使不飽和聚酯膠液浸漬并固化15~20min。
　　
　　（8）將制品充分固化后再冷卻脫模，取出制品，整個成型周期約45~60min。
　　
　　（9）將制品置于120℃~160℃下熱處理6~24h。
　　
　?。?0）清理模具，備好進行下一次旋轉(zhuǎn)成型。預成型的主要優(yōu)點有：
　　
　　可采用長25mm以上的纖維，纖維含量可提高到40％~50％，纖維分布均勻，無取向性、制品性能可與噴涂成型和手糊成型制品相媲美。
　　
　　可成型大型和形狀復雜的制品。
　　
　　生產(chǎn)環(huán)境良好，勞動強度偏低，工作場所無有害氣體和玻纖飛揚。
　　
　　制品可采用加熱固化，縮短其成型周期。
　　
　　滾塑成型的中空制品、大型容器等力學性能、尺寸穩(wěn)定性均好于吹塑制品，可用作承力結(jié)構(gòu)件。
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