Ротационное формование изделий

Ротационное формование (rotomolding) было изобретено более 50 лет назад, однако свое второе рождение переживает в наше время. Метод ротационного формования основан на оформлении внутренней поверхности изделия при помощи центробежной силы, тоесть заключается в равномерном распределении сырья по поверхности формы при ее вращении в двух или одной плоскостях. Таким методом изготавливают объемные изделия, объемом от 0,25 до 40м³ (рекорд 150м³). Стенки изделий характеризуются разнотолщиностью с малой степенью напряженности, но не очень гладкой внутренней поверхностью.

Принцип ротационного формования заключается в том, что дозированную порцию материала (композицию) загружают в полую металлическую форму, изготовленную как правило из листового металла, которая герметично закрывается и с помощью приводного механизма приводится во вращательное движение в двух взаимоперпендикулярных плоскостях.

Форму, которая вращается, помещают в нагревательное устройство (печь, калорифер с горячим воздухом или пламенем, инфракрасный коллектор), или же подают теплоагент в нагревательную рубашку формы. Как теплоагент может быть использован легкоплавкий сплав щелочных металлов. Под действием температуры и вращения расплав материала плотно прилегает к внутренним стенкам формы, смазанных антиадгезивом, уплотняется и формуется изделие, конфигурация внешней поверхности которого копирует конфигурацию поверхности формы. После чего форма при вращении охлаждается воздухом или жидким хладагентом. Охлажденная до установленной температуры (ниже Тст или Ткр) форма останавливается, размыкается и изделие вынимают. Оно легко отстает за счет усадки полимерного материала. Формы для ротоформовки должны иметь минимально возможную массу, поэтому их изготавливают из низкопористых марок алюминия, сплавов на основе алюминия, никелевых сплавов, а также нержавеющей стали.

Установка для ротационного формования может иметь несколько рычагов («рук») на которых размещаются формы – многогнездная установка карусельного типа. В свою очередь рычаги могут быть независимыми (на каждую свой редуктор), такая конструкция позволяет добиться производительности до 500 изделий в час!

Методом ротоформования можно перерабатывать практически любое сырье, которое переходит в вязкотекучее состояние или является жидкостью или же пастой (пластизоли). Для переработки используют порошки термопластов (ПЭ, ПВХ, ПА, ПС, АБС и т.д.) и реактопластов, термореактивные олигомеры и даже мономерные композиции с инициаторами или катализаторами полимеризации. Основная масса изделий изготавливается из: 70-75% - полиолефинов;13-15% - ПВХ. На качество изделий кроме параметров переработки в значительной степени влияет качество сырья (размер гранул, полидисперсность). Рекомендуемый размер частиц порошка: 50÷200мкм.

Методом ротационного формование можно получать многослойные изделия из нескольких полимеров. Однако в процессе переработки следует учитывать различные коэффициенты объемного термического расширения, что может привести к расслоению изделия. Процесс проводится при повышенных температурах по сравнению с другими методами переработки, так как для качественного формования вязкость расплава должна быть минимальной. Низкая вязкость позволяет не злоупотреблять оборотами процесса, что увеличивает срок службы оборудования вследствие щадящих нагрузок на опорные механизмы и узлы трения машины. Однако температуры находятся близко к Тд и частичных процессов термоокисления не избежать в местах непосредственного контакта материала с поверхностью формы. Решить проблему можно увеличив количество термостабилизатора в полимере. Внутренняя поверхность формы также деструктирует из-за контакта полимерного расплава с воздухом в форме. Заполнив ее инертным газом процесс удается значительно замедлить.

Некоторые зависимости:

• Чем выше температура формовки, тем меньше можно установить обороты;
• чем выше толщина изделия тем больше его усадка при охлаждении;
• увеличивая обороты формы – несколько снижается усадка;
• при увеличении угловой скорости – наблюдается процесс ориентации макромолекул в направлении действия центробежной силы, что приводит к анизотропии свойств изделий;
• при увеличении габаритов изделия – количество оборотов уменьшают.

Как правило, скорость вращения зависит от типа сырья и габаритов изделия и лежит в пределах 150÷1500 м/мин.

Одноосевое центробежное формование используют для формования изделий вращательной формы из термопластов или реактопластов – трубы, втулки, кольца, обода, и др. Таким методом можно изготовить трубы диаметром до 5 метров и толщиной стенки до 50мм с наполненных композиций, которые содержат 40-50% наполнителя (волокно или(и) порошок)!!!

В конце ротационного формования рекомендуется провести термоотжиг изделий – термонормализацию. Это способствует протеканию релаксационных процессов, а следовательно более длительному сроку службы изделий в бедующем.

Область применения последнее время не ограничивается крупногабаритными изделиями, и все чаще ротационным формованием изготавливают товары народного потребления и детали машиностроения. Однако основным преимуществом является возможность изготавливать бочки, баки, цистерны, поддоны, контейнеры, короба, дорожные тумбы, втулки, трубы и многое другое.

Автор: Коляда Сергей Юрьевич
Авторские права на статью принадлежат автору и проекту plast-tech.ru
Публикации без согласия одной из сторон автоматически будут рассматриватся как незаконные.