滾塑成型技術(shù)及發(fā)展
滾塑成型技術(shù)及發(fā)展
滾塑成型工藝自上世紀(jì)30年代問(wèn)世以來(lái)，經(jīng)過(guò)60多年的發(fā)展，其設(shè)備與工藝日趨完善。從小巧的兒童玩具到常見(jiàn)的汽車(chē)塑料件直至龐大的工程塑料制品，特別是超大型及非標(biāo)異型中空塑料制品，由于其它塑料加工工藝本身特性的限制，現(xiàn)在還只能依靠滾塑成型工藝才能完成。目前，滾塑成型工藝已成為塑料成型加工工藝中的重要分支。
滾塑成型又稱(chēng)旋塑、旋轉(zhuǎn)成型、旋轉(zhuǎn)模塑、旋轉(zhuǎn)鑄塑、回轉(zhuǎn)成型等。滾塑成型工藝是先將塑料原料加入模具中，然后模具沿兩垂直軸不斷旋轉(zhuǎn)并使之加熱，使模內(nèi)的塑料原料在重力和熱能的作用下，逐漸均勻地涂布、熔融粘附于模腔的整個(gè)表面上，成型為所需要的形狀，再經(jīng)冷卻定型、脫模，*后獲得制品。
風(fēng)機(jī)外殼
電動(dòng)車(chē)外殼
塑料及其復(fù)合材料的加工成型工藝有很多種，除了我們常見(jiàn)的擠出、注射、吹塑成型等工藝外，滾塑也是塑料制品的一種加工方法。目前，國(guó)外滾塑工業(yè)發(fā)展很快，而國(guó)內(nèi)由于各種因素，如較慢的加工周期及所用材料的限制，滾塑工業(yè)發(fā)展速度低于其他塑料成型加工行業(yè)。
傳統(tǒng)上，滾塑主要應(yīng)用于熱塑性材料上，近年來(lái)，可交聯(lián)聚乙烯等熱固性材料的滾塑成型也發(fā)展很快。由于滾塑并不需要較高的注射壓力、較高的剪切速率或**的聚合物計(jì)量器，因此，模具和機(jī)器都比較低廉，而且使用壽命也較長(zhǎng)。
生產(chǎn)過(guò)程
滾塑成型的基本加工過(guò)程很簡(jiǎn)單，就是將粉末狀或液狀聚合物放在模具里，加熱同時(shí)圍繞兩個(gè)垂直軸旋轉(zhuǎn)（自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)），然后冷卻。在加熱階段的*初，如果用的是粉末狀材料，則先在模具表面形成多孔層，然后隨循環(huán)過(guò)程漸漸熔融，*后形成均勻厚度的均相層；如果用的是液體材料，則先流動(dòng)和涂覆在模具表面，當(dāng)達(dá)到凝膠點(diǎn)時(shí)則完全停止流動(dòng)。模具隨后轉(zhuǎn)入冷卻工區(qū)，通過(guò)強(qiáng)制通風(fēng)或噴水冷卻，然后被放置于工作區(qū)，在這里，模具被打開(kāi)，完成的制件被取走，接著再進(jìn)行下一輪循環(huán)。
設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)
與其他模具工藝相比，滾塑工藝為我們提供了更多的設(shè)計(jì)空間。在正確的設(shè)計(jì)理念之下，我們可以將幾部分零件組合成一個(gè)完整的模具，這種做法大大降低了高昂的裝配成本。
滾塑制作程序還包括一系列的固有設(shè)計(jì)思維方式，諸如如何調(diào)和側(cè)壁厚度，如何強(qiáng)化外部設(shè)置。如果還需要添加一些附屬設(shè)計(jì)的話，那么我們還可以將加強(qiáng)肋線這一環(huán)節(jié)添加到設(shè)計(jì)之中。
滾塑大圓球
玩具
桶
滾塑工藝為產(chǎn)品注入了設(shè)計(jì)者們的無(wú)盡想象。設(shè)計(jì)師們可以在制作工藝過(guò)程中選擇*好的制作材料，其中包括食品及**總局認(rèn)可的各種材料。制作過(guò)程中放入的添加劑可以有效地抵御氣候的侵襲、靜電的干擾等外界客觀因素。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，插入口、螺紋、把手、倒陷裝置，**的表面設(shè)計(jì)都是其中的看點(diǎn)之一。設(shè)計(jì)師們同樣也可以設(shè)計(jì)成多墻式模具，其內(nèi)部既可以是中空，又可以是填滿了泡沫。
成本優(yōu)勢(shì)
當(dāng)成本也成為我們考慮的因素之一時(shí)，滾塑工藝比其它類(lèi)型的工藝更具有市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)。在與吹塑工藝和注塑工藝對(duì)比時(shí)，滾塑工藝更能夠在有效成本范圍內(nèi)輕而易舉地生產(chǎn)出大小不同的部件。它的模具相對(duì)來(lái)說(shuō)也要低廉許多，因?yàn)樗鼪](méi)有一些內(nèi)部核心需要制作完成。而且在沒(méi)有內(nèi)部核心的情況下，只要一點(diǎn)小小的變化就可以制作成另一個(gè)模型。
由于制作過(guò)程中的各個(gè)部件都是在高溫與旋轉(zhuǎn)的工藝流程下*終成型的，不同于那些在重壓之下形成的部件，因此滾塑模具不需要像注塑工藝那樣還需要經(jīng)過(guò)特別加工才可以經(jīng)受住重壓的考驗(yàn)。
至于用來(lái)生產(chǎn)轉(zhuǎn)換產(chǎn)品的生產(chǎn)成本目前也有所下降，因?yàn)檩p型塑料要想轉(zhuǎn)換成重型塑料，往往需要耗費(fèi)更多的原材料。對(duì)于滾塑工藝來(lái)說(shuō)，節(jié)省消耗成本的單一型原模將是其未來(lái)的高產(chǎn)量發(fā)展走向。
特點(diǎn)
滾塑工藝的特點(diǎn)主要有：
·滾塑模具成本低 — 同等規(guī)格大小的產(chǎn)品，滾塑模具的成本約是吹塑、注塑模具成本的1/3到1/4，適合成型大型塑料制品；
·滾塑產(chǎn)品邊緣強(qiáng)度好 — 滾塑可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品邊緣的厚度超過(guò)5個(gè)毫米，徹底解決中空產(chǎn)品邊緣較薄的問(wèn)題；
·滾塑可以安置各種鑲嵌件；
·滾塑產(chǎn)品的形狀可以非常復(fù)雜，且厚度可超過(guò)5個(gè)毫米以上；
·滾塑可以生產(chǎn)全封閉產(chǎn)品；
·滾塑產(chǎn)品可以填充發(fā)泡材料，實(shí)現(xiàn)保溫；
·無(wú)須調(diào)整模具，滾塑產(chǎn)品的壁厚可以自由調(diào)整（2mm以上）。
滾塑成型也有其缺點(diǎn)：因材料須經(jīng)過(guò)研磨粉碎，成本提高；加工周期較長(zhǎng)，因而不適于大批量生產(chǎn)；可用的塑料品種較少；開(kāi)合模具屬于較繁重的體力勞動(dòng)。
應(yīng)用
目前，滾塑制品可應(yīng)用于交通工具、交通**設(shè)施、娛樂(lè)業(yè)、江河航道疏浚、建筑業(yè)、水處理、*藥食品、電子、化工、水產(chǎn)養(yǎng)殖、紡織印染等行業(yè)。
容器類(lèi)滾塑制件
這類(lèi)塑料制件廣泛用于儲(chǔ)存和供料箱，貯水槽、各種工業(yè)用化學(xué)品儲(chǔ)存和運(yùn)輸容器，如酸、堿、鹽、化學(xué)肥料、農(nóng)藥貯槽，化工企業(yè)、工業(yè)涂裝、稀土制取中的洗槽、反應(yīng)罐、周轉(zhuǎn)箱、垃圾箱、化糞池、生活水箱等等。
交通工具用滾塑制件
主要是應(yīng)用聚乙烯和聚氯乙烯糊樹(shù)脂，滾塑各種汽車(chē)用件，如空調(diào)彎管、旋渦管、靠背、扶手、油箱、擋泥板、門(mén)框和變速桿蓋、蓄電池殼體，雪上汽車(chē)和摩托的燃料箱、飛機(jī)油箱、游艇及其水箱、小船以及船和船塢之間的緩沖吸震器等。
體育器材、玩具、工藝品類(lèi)滾塑制件
主要有聚氯乙烯糊滾塑的各種制件，如水球、浮球、小游泳池、娛樂(lè)艇及其水箱、自行車(chē)座墊、滾塑碼垛盤(pán)、沖浪板等等。玩具如小馬、洋娃娃、玩具砂箱、時(shí)裝模特模型、工藝品等。
各類(lèi)大型或非標(biāo)類(lèi)滾塑制件
擱物架、機(jī)器外殼、防護(hù)罩、燈罩、農(nóng)用噴霧器、家具、獨(dú)木舟、野營(yíng)車(chē)輛頂篷、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)裝置、種植機(jī)、浴室、廁所、電話間、廣告展示牌、椅子、公路隔離墩、交通錐、河海浮標(biāo)、防撞桶以及建筑施工屏障等等
從產(chǎn)品的層次看，滾塑制品已經(jīng)從普通的民用品向關(guān)鍵工業(yè)品發(fā)展，其功能也從單一的容器性能向結(jié)構(gòu)性能轉(zhuǎn)變。隨著滾塑設(shè)備及模具的發(fā)展，滾塑制品的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度已經(jīng)發(fā)展到超乎想象的地步，甚至可以說(shuō)注塑、吹塑、擠塑等工藝無(wú)法完成的制品，完全可以通過(guò)滾塑來(lái)完成，制品的幾何尺寸已經(jīng)完全能做到從0.5L到50M3。如果沒(méi)有受到運(yùn)輸條件的限制，甚至可以做到更大。從產(chǎn)品的分類(lèi)看，大致可分為圓柱形水箱（0.25M3~
50M3）、圓臺(tái)形敞口桶（20L~3000L）、方形敞口桶（30L~2000L），隨著功能的需要，還可成型為閉口式的各類(lèi)容器，以適應(yīng)不同行業(yè)的需要。滾塑產(chǎn)品的缺點(diǎn)是：產(chǎn)品單件成本高、生產(chǎn)效率低，如果沒(méi)有專(zhuān)門(mén)設(shè)備很難形成大批量生產(chǎn)，并且由于重量輕、體積大、運(yùn)輸成本較高。
牙科前罩
我國(guó)滾塑行業(yè)存在的問(wèn)題
同國(guó)外滾塑業(yè)相比，我國(guó)滾塑行業(yè)雖然發(fā)展勢(shì)頭猛，但總體規(guī)模小、技術(shù)水平較低，要做大必須突破三大“瓶頸”。
設(shè)備
滾塑成型是依靠模具高速旋轉(zhuǎn)的離心力，使原料均勻分布在模具內(nèi)壁，為常壓成型，因而制品殘余應(yīng)力低，不會(huì)產(chǎn)生翹曲等缺陷，而且模具也可大大簡(jiǎn)化，從而顯著降低制造成本，成為生產(chǎn)中型、大型或超大型全封閉與半封閉空心無(wú)縫容器*具競(jìng)爭(zhēng)力的方法。
該成型方法*大的優(yōu)點(diǎn)是模具簡(jiǎn)單，成本低廉。它用得*多的是生產(chǎn)大型中空制品，但相應(yīng)需要較大型生產(chǎn)設(shè)備和設(shè)計(jì)合理的模具。滾塑成型必須要保證其在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中模具各部位的受熱均勻，這一技術(shù)難點(diǎn)恰恰是國(guó)產(chǎn)設(shè)備與國(guó)外設(shè)備差距*大的地方。尤其是在一些大型滾塑制品生產(chǎn)過(guò)程中，受熱不勻往往導(dǎo)致產(chǎn)品局部收縮不同，沖擊強(qiáng)度減弱，使成品質(zhì)量大打折扣。在模具設(shè)計(jì)方面，盡管滾塑由于壓力小而對(duì)模具壓力要求較低，但為了保證原料良好的流動(dòng)性，模具設(shè)計(jì)需要合理簡(jiǎn)潔，而國(guó)內(nèi)塑料模具設(shè)計(jì)水平往往難以讓人滿意。
由于這些原因，我國(guó)滾塑制品企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備和模具80％以上從國(guó)外引進(jìn)，這加大了我國(guó)滾塑制品的生產(chǎn)成本，使?jié)L塑設(shè)備成本低的優(yōu)點(diǎn)難以顯現(xiàn)，影響了我國(guó)滾塑工藝的應(yīng)用發(fā)展。
原料
與其他成型方法相比，滾塑更適合成型無(wú)接縫大型塑料制品。滾塑成型使用粉狀顆粒原料，是粉末塑料成型工藝中極有競(jìng)爭(zhēng)力的成型方法。但同時(shí)，它對(duì)粉料的顆粒大小、表面光潔度都有較高要求，同時(shí)要求原料具有極好的流動(dòng)性和熱穩(wěn)定性。目前90％的滾塑制品是使用滾塑專(zhuān)用聚乙烯原料生產(chǎn)，而國(guó)內(nèi)能生產(chǎn)滾塑專(zhuān)用料的廠商很少，目前主要依靠進(jìn)口。
目前，**滾塑用樹(shù)脂消耗量已占樹(shù)脂總產(chǎn)量的8％～9％，而我國(guó)不足1％，這表明我國(guó)滾塑專(zhuān)用料的增長(zhǎng)空間十分巨大。因此，提高滾塑專(zhuān)用料產(chǎn)量，增加產(chǎn)品品種，既是擺在廣大石化企業(yè)面前的嚴(yán)峻課題，也是很好的發(fā)展機(jī)遇。
人才
滾塑成型非常適合生產(chǎn)小批量、多品種、多顏色大型中空塑料制品，如體育用品、公路護(hù)欄，用于公園藝術(shù)設(shè)計(jì)的發(fā)光球體、船和流動(dòng)碼頭、真空清潔器和其他各種有價(jià)值的消費(fèi)品。它屬于附加值較高的加工工藝，在當(dāng)今塑料制品少量多樣化發(fā)展趨勢(shì)下，其發(fā)展前景更為看好。
但是，我國(guó)滾塑行業(yè)專(zhuān)業(yè)人才卻非常少，與從事注塑、擠出等工藝研究的專(zhuān)業(yè)人員相比，從事滾塑工藝研究的人才難尋。目前我國(guó)滾塑人才基本都是在各個(gè)企業(yè)靠自行摸索研究而成長(zhǎng)起來(lái)的，數(shù)量不多，而且滾塑理論研究基本處于空白，這對(duì)行業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展是十分不利的。另外，人才的缺乏，也使?jié)L塑行業(yè)整體水平難以提高，已經(jīng)成為我國(guó)滾塑業(yè)發(fā)展的軟肋。
發(fā)展趨勢(shì)
滾塑成型技術(shù)的研究雖然取得了較大的成績(jī)，但是與注塑、擠出（中空吹塑）成型相比還存在很多不足。滾塑成型的發(fā)展趨勢(shì)主要集中在以下幾個(gè)方面：一是對(duì)滾塑成型的加熱和冷卻過(guò)程的熱傳導(dǎo)進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，用自動(dòng)化技術(shù)對(duì)各項(xiàng)工藝參數(shù)進(jìn)行精密控制；二是解決制品的翹曲和收縮，消除制品氣泡，縮短加工周期。近年來(lái)，較有效的工藝改進(jìn)是選擇適當(dāng)?shù)臅r(shí)間給模內(nèi)充壓（約69kPa），可使加工周期縮短25%，同時(shí)氣泡大大減少，提高了制品的韌性。此外，向模內(nèi)通入流動(dòng)空氣，降低模具內(nèi)、外壁與塑料制品之間的溫度梯度，從而在加強(qiáng)冷卻的同時(shí)減少由溫差引起的制品結(jié)晶結(jié)構(gòu)的差異而導(dǎo)致的翹曲變形；三是開(kāi)發(fā)新技術(shù)、新材料、新裝備。
目前，國(guó)外的一些公司在滾塑成型用樹(shù)脂和專(zhuān)用助劑的研發(fā)上已取得了進(jìn)展。新開(kāi)發(fā)的樹(shù)脂流動(dòng)性及韌性好，耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂可達(dá)1000h以上。滾塑發(fā)泡成型、滾塑交聯(lián)成型、滾塑多層復(fù)合成型技術(shù)也得到了開(kāi)發(fā)。
滾塑成型是生產(chǎn)大型中空塑料制品*經(jīng)濟(jì)而有效的方法。要在國(guó)內(nèi)深入推廣應(yīng)用滾塑成型,就必須吸收國(guó)外的**技術(shù),開(kāi)發(fā)更多更好的滾塑原料,提高滾塑設(shè)備的自動(dòng)化水平,縮短模具設(shè)計(jì)與制造周期，使?jié)L塑與注塑、擠塑等其他加工技術(shù)齊頭并進(jìn)
