Цей метод переробки дозволяє отримувати порожнисті вироби різноманітних форм та розмірів з термопластичних матеріалів, використовуваних у вигляді порошків або паст (пластизолів). Процес ротаційного формування відрізняється простотою і включає три основних стадії (рис.1). На першій з них I в холодну форму, що представляє собою порожню раковінообразную конструкцію, завантажується певну кількість полімерного матеріалу. Далі (стадія II) закриту форму поміщають в камеру нагріву, де і відбувається власне процес формування. При цьому за допомогою відповідних пристроїв форма наводиться в обертання щодо двох осей. При обертанні з відносно невисокою частотою розплавлений полімер розподіляється по стінках форми.
Третя стадія III полягає в охолодженні форми з відформованим виробом, яке може здійснюватися за допомогою холодного повітря або водяного туману; при цьому форма продовжує обертатися для повного і рівномірного затвердіння полімеру по всій поверхні форми. Після завершення охолодження форма розкривається і готовий виріб витягується з неї; завдяки усадки матеріалу при охолодженні вироби процес вилучення не викликає ускладнень.
Ротаційне формування широко використовується для виготовлення різноманітних виробів самої різної величини і форми - деталей приладів, корпусних деталей меблів, бочок і контейнерів, човнів і ін. Процес відбувається при атмосферному тиску, умови формування виключають значні навантаження на стінки оснащення, тому форми для ротаційного формування можуть мати тонкі стінки і відносно дешеві. Обсяг формованих виробів визначається розмірами камери нагріву і може досягати декількох кубометрів. Для обігріву форм використовується гаряче повітря (електричні нагрівачі) або спалюється природний газ.
Мал. 1. Принципова схема ротаційного формування
До переваг ротаційного формування, в порівнянні з іншими методами отримання порожнистих виробів, відносяться простота виготовлення і дешевизна оснащення, можливість варіювання товщини стінки (аж до 15-20 мм), дуже низький рівень залишкових напружень в готовому виробі, практично повна відсутність відходів і, як наслідок, економічність процесу. Завдяки інтенсивному розвитку в останні роки виявлено ряд технологічних переваг цього методу - можливість отримання виробів складної форми зі стінками різної товщини, багатошарових виробів і т. Д. Низька вартість оснастки в ряді випадків робить економічно доцільним використання ротаційного формування для отримання малих партій виробів. Недоліками процесу є тривалість циклу формування, обмежений вибір матеріалів і їх відносно висока вартість, низький рівень розмірної точності готових виробів.
Для переробки методом ротаційного формування використовуються в основному кілька видів термопластів. Це, в першу чергу, поліетилен, частка якого становить від 85 до 95% продукції, причому застосування знаходять практично всі види цього полімеру, в тому числі зшивати. Його переваги - висока термостабільність, легка засвоюваність гранул в порошок, відносно низька вартість. Розроблено, наприклад, сп діальной марка поліетилену, показник плинності розплаву якої при переробці зменшується з 5 до 1,5. Цей матеріал характеризується підвищеним значенням ударної в'язкості при низьких температу¬рах (до -30 ° С).
Серед інших полімерів лідируючу роль займають пластизоли на основі ПВХ (від 10 до 13%), обсяг виробництва яких досить великий і є марки, спеціально призначені для ротаційного формування. Для ротаційного формування розроблені також спеціальні марки поліамідів, полікарбонатів, поліпропілену, полістиролу. Можливо виготовлення цим методом виробів з термореактивних полімерів - поліуретанів, епоксидних композицій і ін. А також поєднання процесу полімеризації і формування (наприклад, при полімеризації капролактаму). В цьому випадку в форму завантажують композицію на основі капролактаму та каталізатор. В процесі ротаційного формування відбувається полімеризація. З сумішей полімерів, що відрізняються один від одного значеннями температури плавлення, отримують двошарові вироби з різними властивостями шарів. Для запобігання окислення деяких термопластів (наприклад, поліамідів) в форму нагнітають інертний газ. Іноді ротаційне формування здійснюють з використанням жорстких вкладишів і вставок.
Для модифікації властивостей матеріалів, що переробляються ротаційним формуванням, широко використовуються різні добавки - термо-і світлостабілізатори, спінюючої агенти, наповнювачі (в т. Ч. І волокнисті) і ін. В Росії конкурентоспроможне за цінами і якістю сировину, придатну для ротаційного формування, в нині не проводиться, крім ПЕ і ПВХ.
Форми для ротаційного формування досить прості і виготовляються зі сталі або алюмінію. Алюмінієві форми використовують для виготовлення складних виробів, а також при виготовленні кількох однакових форм (литтям). При експлуатації форми піддаються значним термічним напруженням через багаторазових циклів нагрівання (до 300 ° С) і охолодження.
Вибір обладнання для ротаційного формування визначається конфігурацією і розмірами вироби, типом матеріалу і серійністю виробництва. Застосовується одно-, трьох- і четирехшпіндельние установки безперервного і періодичної дії (рис. 2). Форми кріпляться на так званій «руці», яка здійснює обертання форми і переміщує її з однієї зони в іншу. Найчастіше для підвищення продуктивності використовують машини карусельного типу з трьома або чотирма «руками». Це дозволяє збільшити продуктивність, скоротити витрату тепла і отримувати кілька різних виробів одночасно. Кожна «рука», на якій змонтовано кілька форм, знаходиться у відповідній зоні технологичеких циклу. Загальний вигляд ротаційної установки показаний на рис. 3.
Мал. 2. Пристрій для двовісного обертання форм: а - 4-шпиндельная установка; б - одношпиндельних для габаритного вироби
Час перебування «руки» в певній зоні визначається часом формування самого трудомісткого вироби, після чого проводиться одночасне переміщення «рук» в наступну зону технологічного циклу.
Ротаційне формування відноситься до практично безвідходним процесам. При конструюванні ротаційних форм можна досягти 100% виходу виробів з вихідної сировини. Браковані вироби і видаляються частини виробів утилізуються, а отримані матеріали використовуються для виготовлення нових виробів. Типові приклади застосування виробів, отриманих ротаційним формуванням, наведені нижче.
Мал. 3. Установка для виробництва великорозмірних виробів ротаційним формуванням: 1 - термокамера; 2 - ротаційне пристрій; 3 - форма; 4 - виріб
Відцентрове формування (іноді відцентрове лиття) - метод виготовлення виробів у вигляді тіл обертання - циліндрів (труб), втулок, підшипників ковзання і т. П. Цей метод, як правило, знаходить застосування в тих випадках, коли розміри (габарити або товщина) вироби не дозволяють виготовити його іншими методами.
Для отримання виробів за такою технологією в нагріту форму, торці якої закриті фланцями, завантажують порцію розплаву термопласту або рідкої смоли з затверджувачем. Якщо термопласт завантажують в форму у вигляді порошку або гранул, плавлення полімеру і його гомогенізація в обігрівається формі істотно знижує продуктивність. Тому для прискорення процесу отримання виробів нерідко застосовують (екструдер з копильником, звідки в форму подається необхідний об'єм розплаву.
На відміну від ротаційного формування процес здійснюється при високих частотах обертання нагрівається форми, тому під дією відцентрових сил в матеріалі розвивається досить великий тиск і усадка готового виробу невелика. Після охолодження і зупинки знімаються фланці, виріб виймають з форми. Зазвичай внутрішній шар вироби має більш рихлу структуру і віддаляється механічною обробкою для отримання необхідного внутрішнього діаметру. З огляду на це матеріал дозують з запасом в 10-15%.
Найбільшого поширення цей метод знаходить в отриманні товстостінних труб великого діаметру з поліамідів, поліефірів і інших термопластів з низькою в'язкістю розплаву; через схильність цих полімерів до окислення порожнину форми заповнюється інертним газом (СО2, азот). При виготовленні виробів з поліамідів один з варіантів технології передбачає завантаження в форму розплаву капролактаму та каталізатора анионной полімеризації, після чого нагріта форма наводиться в обертання. Через високу швидкість полімеризації тривалість процесу практично не залежить від товщини стінок виробу, що формується.
Література: «Виробництво виробів з полімерних матеріалів», видавництво Професія
Редакція оплачує на договірній основі
технічні статті, маркетингові звіти, рецептури, огляди ринку
і іншу галузеву інформацію та права не її розміщення
Повне або часткове використання будь-яких матеріалів, розміщених на Plastinfo.ru,
в ЗМІ, друкованих виданнях, маркетингових звітах, дозволяється тільки за умови посилання
на «Plastinfo.ru» і в деяких випадках вимагає письмового дозволу ТОВ Пластінфо