塑料旋转成型的特点与研究

2019-01-08 17:03:44 132
本文转载自网络,如有侵权,请联络删除:  旋转成型是塑料成型加I中新近开展的一种新鲜的成型方法,主要用于加工中型、大型或超大型中空制品,如搬运箱、翻斗车皮、帆船船体、衣用模特、工业r槽和贮罐等,加工的最大容器可达1万l.这是注射成型和吹塑成型难以实现的,而且旋转成型加T:的产品壁厚均匀、尺寸稳定、无成型缝、无边角废料,是一种经济而有效的成型方法。

  1成型原理与成型特点首先将一定量的塑料粉末置于成型模具的下半模(成型模具一般由钢板或铸铝制成,壁较薄)中,合上上半模,将整个模具移到加热炉中停止加热,并使模具停止双轴旋转,翻滚的粉末与热模具的内外表接触,并逐渐熔融成均匀的熔体。随着模具的不时旋转,物料不时地吸热而熔融,熔化的物料熔体被均匀地涂覆在整个模具的内外表上。而后将模具从加热炉中移到冷却室内停止冷却固化。此时模具仍处于双轴旋转状态,不时到物料完全固化为止。较后翻开模具。取出制品。旋转成型具有下列特点:从旋转成型的原理能够看出,旋转成型加中模具不承压,因而使用的设施和模具构造简略、制造方便。如消费同体积制品,其费用低于注射成型和吹塑成型。旋转成型的投资约为注射成型的研制周期短,一般从模具设计到制得合格制品为6~8周;特别合适于加工形状复杂的大型中空制品,这是其它成型工艺无法比拟的;扭转一次加料量并调理成型周期,就可用同一模具消费出不同厚度的制品;通过不同材料组合,可消费加工出综合性能好的多层制品,如外层冲击强度高、内层耐化学药品性好的双层制品;制品壁厚均匀,且无边角废料,无焊缝;为无压成型,制品简直无内应力,不会产生变形、开裂现象;换色容易,当须要扭转制品颜色时,只荡涤成型模具即可2讨论与钻研简略而实用是旋转成型的一大长处,但同时也给该技术带来了一些先天缺乏的缺陷。比如,制品内部易产生气泡,而外表则易呈现孔洞;制品易呈现弯曲、收缩现象等。这些现象不但影响了制品的外观形象,而且更重要的是重大地侵害了制品的力学性能。因而钻研气泡的造成和消失,以及弯曲、收缩现象的造成与打消等将对进步旋转成型制品的质量具有非常重要的意义。

  2.1气泡的造成与消失将塑料粉末放在-张可加热的钢板上,用一无底玻璃容器将粉末罩住,能够发现钢板被加热后与其直接接触的粉末开端发粘(各种不同塑料粉末的发粘温度为65~93丈),当温度进一步增高时,这部分粉末被熔化,熔料在重力的作用下开端活动,并在钢板的外表上造成一层液体薄膜。而后熔料上面的粉末在重力的作用下向下移向熔料,而较先熔化的熔体穿过粉末粒子之间的间隙向上挪动,造成一个较高的液面。于是,已熔和未熔粉末造成了两大运动部分u正是在这种物料的运动过程中,尤其在粉末的着落运动中,空气被留存而造成气泡。图丨示出塑料粉末熔融过程中气泡的造成情况。

  实际上,塑料粒子粘在一起时空气很容易被留存在粒子之间,因而所有的塑料粉末在初始熔融阶段都含有气泡。但是当温度继续升高时,气泡尺寸开端逐渐减小,直到较后消失。示出不同熔体活动速率(MFR)的物料随温度升高气泡直径减小温度/V气泡直径与温度的关系的趋势。各种物料气泡的消失过程都很类似,主要有3个因素:当熔融温度升篼时,引起气泡内压力增加。

  依据外表张力定律,假如气泡压力增加,它的半径必然减小。

  当熔融温度升高时,物料的分子构造被毁坏,粘度变小,因而气泡中的空气分子能顺利地穿出培体而升到熔体外表以上的空间。

  高温时气泡内的氧气通过与四周物料停止氧化反馈而减少。

  2.2减少或打消制品中气泡的方法在工业消费中,常采纳提篼加热温度的方法来减少或打消制品中的气泡。因为当进步加热温度、延长加热工夫时,物料粘度减小,气泡扩散更容易,同时因为有更多的工夫,使气泡扩散也更彻底。这种方法对打消制品气泡尽管很有效,但也带来了一定的副作用。比如:①增加熔融温度将招致成型周期延长,因而降低了消费效率;②在篼温条件下物料易被氧化,致使制品的力学性能降低,特别是冲击强度尤为明显。

  示出5个成型峰值温度不同的聚乙稀(PE)制品所具有的不同冲击强度。从能够看出,5个制品中峰值温度为较小和较大值的两个制品的冲击强度特别低:峰值温度为125T的制品是因为粉末粒子在125时还没有完全均匀地被熔化,制品的外表很粗植,因而冲击强度很低;而峰值温度为250t:的制品在250时粉末已完全被熔化,制品的内外外表都很润滑,但是由于物料在篼温下被氧化而降解,因而制品的冲击强度大幅度降低。

  因而进步加热温度、延长加热工夫来打消制品中留存的气泡是有限度的。既然从外界的加工条件上不易处置制品气泡问题,那么就要从原材料本身的特性上来讨论处置方法。

  峰值温度/"C峰值温度不同的PE制品的冲击强度为了确定哪一种PE在旋转成型时易于造成气泡,在标准条件下,选用旋转成型常用的10种PE停止了试验,其结果列于表1.从表1可看出,大部分MFR等于或大于8.0g/10min者无气泡产生(含炭黑者例外),也就是说,低粘度的PE不易留存气泡。

  表1 10种PE的MFR对MA气泡的影鸸名称牌号颜色(着色剂)制品气泡原色有原色无原色无原色无原色无黑色有葱绿色无黑色有黑色有黑色有中的曲线也证实了这一点。中的5条曲线别离是对5种不同MFR的PE停止试验的结果。不言而喻,不同粘度的PE,气泡的扩散速度是不同的。低粘度的PE,即高MFR(MFR=25/10min)的PE,其气泡的扩散速度很快;反之,低MFR(如MFR =3.2g/10min)的PE,其气泡扩散速度就很慢,这是因为MFR低时PE的分子链长度长些,因而其粘度也大,空气分子难以通过熔体而扩散到培体表层之上。实际上在有限的加热工夫内,留存在篼粘度的PE中的气泡没有足够的工夫从熔体中扩散进来。因而选用高MFR的PE作为旋转成型加工的原料是消费无气泡制品的一种方法。选用篼产周期,进步消费效率。如MFR较大(MFR=25g/ 10min)的M3725MDPE在标准的成型条件(较高温度200T)下成型,其制品无气泡产生。用这种MDPE加工的5个制品的成型峰值温度别离为120、150、160、180、200t.其中峰值温度为150的制品不但没有气泡(因为在这一温度下物料粘度很低,空气分子很容易通过熔融物料扩散进来),而且也没有任何明显的性能损失,同时还能够进步消费效率。

  打消或减少制品中的气泡应从两个方面思考。

  一方面迫使已留存的气泡从熔体中完全扩散进来。

  另一方面限制加热初期气泡在粉末中留存因为旋转成型制品的质量不只与材料的物理性能有关,而且也与粉末的特征有关,如粉末的形状、K十特别是均匀性均影响制品的质量。由气泡造成机理(见阁1)能够看出,粉末粒子的形状、大小控制着气泡造成范围,细长形的粒子更易将气泡留存到熔体中。

  经试验得悉,要使物料在成型中抵达较佳的活动状态,减少气泡的留存,带圆角的立方体是较理想的粒子几何形状,而粒子的尺寸以小尺寸成效更好,因为对旋转成型来说,减小粒子尺寸能够改善传热效率,减小制品中的气泡尺寸和气泡外表积百分比。表2列出细粒子含量不同时制品所含气泡的情况f表2细粒子含较对气泡尺寸的彩响细粒子含M/Vr气泡数M/个气泡较大尺寸/im气泡均匀尺寸气泡中等尺寸/fxm气泡外表积从表2能够看出,粒子尺寸对制品中气泡的大小和气泡的外表积百分比产生一定的影响,当细粒子百分比含量增加时,气泡尺寸开端下降。示出细粒子含量对气泡均匀尺寸、中等尺寸及较大尺寸的影响。由可知,当细粒子含量为010%时,气泡的均匀尺寸和中等尺寸明显下降;而当细粒子含量为30%~40%时气泡的较大尺寸下降;细粒子含量为40%100%时,气泡的较大尺寸根本上没有什么变迁。,示出细粒子含量对气泡外表积百分比的影响。由可看出,气泡外表积百分比趋于随细粒子含量增大而减小。

  L85细粒子含量对气泡外表积百分比的影响2.3制品弯曲、收缩的造成与打消塑料旋转成型制品的另一缺陷是易呈现弯曲、收缩现象,处置制品弯曲、收缩现象同样是钻研旋转成型的重要课题弯曲、收缩现象一般是由冷却时造成的剩余应力引起的,试验证明通过不同的冷却方式交替停止冷却能够减少制品中的剩余应力,或者在冷却期间向模具内充入压缩空气,即通过压缩空气使已固化塑料紧紧地贴在模具的内壁,阻止它脱离模壁或变形,不时到塑料完全冷却为止,这样便起到了冷却定型的作用。并且由于此法是对已固化塑料的内外外表同时停止冷却,扭转了冷却机理,从而减小了剩余应力,克制了制品的弯曲和收缩f试验标明,大部分塑料冷却时通人0.11MPa的压缩空气即可根本打消收缩、弯曲现象。

  2.4影响制品冲击强度的因素及处置途後4)影响制品冲击强度的因素较多,比如加热温度、加热工夫、冷却速度、粒子尺寸、模具材料等,其中加热温度和加热工夫是影响冲击强度的主要因素1温渡过低,材料熔融不够,致使制品冲击强度降低;温渡过高则会引起塑料产生降解,同样降低了制品的冲击强度因而对各影响因素停止试验和剖析、钻研能力优化出较佳工艺参数,进步制品的冲击强度。

  3结语与注射成型和挤出成型相比,关于旋转成型的钻研还很少,尤其是我国尽管引进了一些设施和技术,但对这一领域的钻研并不多。要想充分地发挥旋转成型的应用潜力,进步制品的性能,推动新技术的快速开展,还需停止大量而深人的钻研工作。

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