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滚塑成型工艺也被称为旋转成型、旋转模塑,是一种成型中空塑料制品的工艺方法,可以用来生产各种尺寸,任何形状,敞口或者封闭型的塑料制品。是目前世界上发展最快的塑料加工工艺之一。
基本工艺流程
投料
在室温下,将一定预设数量的粉状或液体原料投入到中空金属模具中。投入量的计算基于最终所需制品的表面积,预期壁厚,以及原料的密度。
成型
原料投入后,封闭模具,将其置于加热室内加热,同时沿两个轴向旋转。直到所有的原料都已经熔化,并粘结在模具壁上。在这个过程中,最关键的因素是模具内的温度。恰当的温度能够使原料的性能达到最优,同时消除成型后产品壁内的气泡。
冷却
将模具移出加热室,让其自然冷却,或者通过风冷、水冷等设备加快冷却。在此过程中,仍需保持模具转动。在冷却的过程中,原料发生收缩的行为,从而脱离模具壁,便于移出。
脱模
待磨具整体降到室温后,将产品移出模具。
在国外,滚塑加工已经是一个广泛采用的塑料成型工艺。我国滚塑行业经过20多年的发展,工艺已颇为成熟,不仅可以加工超厚、超细、超大型的特殊塑料制品,而且加工的产品模具成本低,边缘强度好,形状再复杂,也能够镶嵌、填充到全封闭。
优点
1. 模具成本低廉,开发时间短;
2. 对于由多个部件组成的系统来说,利用滚塑工艺可以减少时间和工序;
3. 滚塑工艺不受尺寸的限制;
4. 可以适用于中空的敞口或闭口型产品;
5. 可以生产多层制品(同种或不同种材料)
6. 可以容易的生产附带花纹等装饰的产品;
7. 可以简单的设置内嵌部件;
8. 制成品没有焊缝等应力集中区域;
9. 生产中不会产生边角料,没有浪费;
10. 可以轻松控制产品的均匀壁厚和预期重量;
11. 产品没有内应力,因而更加耐久。
缺点
1. 加工周期比较长(一般要半小时以上);
2. 可选择的原料种类有限;
3. 原料需要特殊的工艺和添加剂,并需要磨成粉后才能加工,成本较高;
4. 有些形状很难加工。
原料选择
市场上常见的滚塑原料包括:聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、尼龙(PA)、聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯(PC)等
滚塑需要专门设计的材料。最基本的要求包括:
1. 易于磨粉(或易于保持液态),利用高性能的常温磨粉机和低温磨粉机。
2. 恰当的流动性。以最常用的聚乙烯原料为例,牌号的熔指(MI,或MFI)范围一般应该介于2到10(克/10分钟)之间,优化的熔指范围是3-6(克/10分钟)。熔指过低,产品难于成型;熔指过高,产品的物理性能会下降。
滚塑使用的原料中,聚乙烯占90%以上,线性低密度聚乙烯占到80%以上
(聚乙烯粉)
(聚乙烯粉微观结构)
第一,聚乙烯的加工窗口宽广,适用于长时间的高温环境,这也同时降低了对滚塑机械的要求;
第二,在室温下,聚乙烯不会与水、大部分油脂、酸和碱性物质发生反应,适用范围广;
第三,聚乙烯原料成本低廉,易于推广。
滚塑和中空吹塑工艺对比
指标 |
吹塑 |
滚塑 |
产品容积 |
小 |
大 |
原料形态 |
颗粒 |
粉状/液体 |
模具材质 |
钢/铝 |
钢/铝 |
模具压力 |
大 |
小 |
模具成本 |
非常高 |
中等偏低 |
壁厚控制 |
难均匀 |
可以很均匀 |
内嵌物 |
有可能 |
可以 |
残余应力 |
中等 |
低 |
细节 |
很好 |
中等 |
加工时间 |
快 |
慢 |
劳动密集度 |
非常低 |
高 |