热滚塑工艺介绍

1 滚塑成型工艺及其优势

       滚塑是中空塑料制品成型的一种工艺方法，又称旋转成型、旋转模塑或回转成型。滚塑过程是将塑料粉末加入模具中，然后加热模具并使之沿相互垂直的两根轴连续旋转，模具内树脂在重力和热量的作用下逐渐均匀地涂布、熔融黏附于模具内表面上，从而形成所需要的形状，然后冷却模具，脱模得到制品。 滚塑成型起源于20世纪40年代的英国，50年代在欧洲得到很大发展，之后传人美国、日本等地，随着聚乙烯粉末化技术的成熟，日益成为粉末塑料成型工艺中极有竞争力的成型方法。近年来，滚塑工业以10～15％的年增长率持续发展，成为小批量生产中、大型或超大型全封闭与半封闭的空心无缝容器***好的成型加工方法。目前，***旋转模塑用树脂消耗量已占到树脂总产量的8％～9％。

  滚塑成型工艺与传统的中空塑料制品成型方法（如注塑、吹塑、热成型等）相比，其***显著的特点就是树脂加热、成型和冷却过程都在无压的模具内进行。这样的特点使之表现出一系列的优点。

模具简单、成本低廉，适合成型大型塑料制品。

适合多品种、小批量塑料制品的生产。

适合成型形状复杂的制品以及复合制品。

节约原材料。

制品壁厚均匀、无接缝。

 制品无残余力，不易发生变形。

换色容易，当要改变制品颜色时，只需清洗成型模具即可。

2 滚塑成型制品质量控制

2.1 常见质量问题

       简单而实用是滚塑成型的一大优点，但同时也给该技术带来了一些先天不足的缺陷。比如，制品内部易产生气泡，而表面则易出现空洞；制品易出现弯曲、收缩、变色等。这些现象不但影响了制品的外观形象，而且更重要的是严重损害了制品的力学性能。因此，研究气泡的形成与消失，弯曲、收缩现象的形成与消失以及制品的冲击强度对提高成型制品的质量具有十分重要的意义。

2.2 气泡与孔眼

      气泡的形成是因为当粉末粒子熔化并粘结在一起的时候，其间夹带了空气。在工业生产中，常采用提高加热温度的方法来减少或消除制品中的气泡。因为当提高加热温度、延长或消除制品中的气泡时，物料粘度减小，气泡扩散容易。同时因为有更多的时间使气泡扩散更彻底。这种方法对消除制品中的气泡虽然有效，但是也有***。比如增加熔融温度将导致成型周期延长，降低生产效率；高温下物料被氧化，致使制品的力学性能降低，特别是冲击强度尤为明显。

2.3 冲击强度

       影响制品冲击强度的因素较多，比如加热温度、加热时间、冷却速度、粒子尺寸、模具材料等，其中加热温度和加热时间是影响冲击强度的主要因素。温度过低，材料熔融不够，导致制品冲击强度降低；温度过高则会引起塑料产生降解，同样降低了制品的冲击强度。熔体流动数率MFI与其冲击强度有直接的关联，MFI随着冲击强度的下降而下降。因而MFI可以作为制品冲击强度的指征。

2.4收缩与变形

        收缩、变形也是塑料滚塑成型制品的另一大缺陷。收缩、变形一般是由冷却时形成的残余应力引起的，试验证明通过不同的冷却方式交替进行冷却可以减少制品的残余应力，或者在冷却期间向模具内充人压缩空气，即通过压缩空气使已固化塑料紧紧贴在模具的内壁，阻止它脱离模壁或变形，一直到塑料完全冷却为止，这样便起到了冷却定型的作用。并且由于此法对于已固化塑料的内表面同时冷却，改变了冷却机理，从而减小了残余应力，***了制品的收缩和变形。试验证明，大部分塑料冷却时通入0．11MPa的压缩空气即基本上消除收缩、变形现象。

3    滚塑成型研究进展

       从国内外情况看，滚塑成型技术已经取得了很大的进步。研究工作者们为完善滚塑成型工艺和提高制品质量，近年来在加工过程的实验研究及模拟仿真、滚塑成型专用树脂、加工设备和模具的优化设计、工艺条件的***控制等方面开展了大量研究。这些研究大多数是围绕解决滚塑成型的两个关键问题：

1）滚塑成型对专用料要求苛刻；

2）滚塑成型加工时间长、耗能高。

     滚塑成型中，人们希望聚合物能象石膏浆那样具有良好的塑化涂模性能。在现行加热方式下，通过模具传导给热不足以使聚合物材料达到良好的塑化流动涂布效果，而只能依靠粉料自身在重力作用下的运动来实现沿模腔内壁均匀涂布，并一层层熔融成型。由于旋转速度慢，这里离心力作用基本可以忽略（和金属离心浇铸存在较大差别）。粉料在模腔内运动受热熔融并涂布在模腔内壁的过程十分复杂并且直接影响到制品的质量。下面一些研究动向值得关注。

    ①国外学者比较深人地研究了滚塑成型中粉体流动规律及其对成型效果的影响。研究结果表明，粉料在模腔内的运动可归结为三种类型：稳态环流、雪崩流和滑动流。滚塑成型中***好的是稳态环流，其次是雪崩流，而滑动流则难以得到合格制品。决定这些粉体流动形式的因素主要是粉料与模腔内壁间的摩擦系数和粒子本身由团聚力和几何形状等决定的流动性能。因此，滚塑成型专用料除了要求耐热时间长以外，还对粉末粒子的形状和摩擦系数有严格要求。

     ②在滚塑成型中，本质上都是通过外部热源把模具加热到塑料熔融温度以上，然后由热模具再将热量传导给内部的粉料。由于塑料导热性差，要使全部物料充分熔融塑化需要很长时间，而且也无法使用挤出和***成型加工中常用的粒料。滚塑成型中聚合物熔融凝结，是影响加工时间和制品质量的重要因素。

       ③为了进行工艺和设备优化以及提高制品质量，人们还利用滚塑加工过程的模型化和计算机仿真模拟等方面的研究，深入了解滚塑成型主要工艺参数对成型周期的影响。