技术前沿：滚塑工艺

       -01-滚塑工艺介绍

塑料及其复合材料的加工成型工艺有很多种，除了我们常见的挤出成型、注射成型、吹塑成型等工艺外，滚塑也是塑料制品的一种加工方法。滚塑加工，又称为旋转成型或旋转铸造，是一种塑料成型工艺。

滚塑成型又称旋塑、旋转成型、旋转模塑、旋转铸塑、回转成型等，英文表达为RotationalMoulding。

滚塑成型工艺是先将塑料原料加入模具中，然后模具沿两垂直轴不断旋转并使之加热，模内的塑料原料在重力和热能的作用下，逐渐均匀地涂布、熔融粘附于模腔的整个表面上，成型为所需要的形状，再经冷却定型而成制品。   

目前，国外滚塑工业发展很快，而国内由于各种因素，如较慢的加工周期及所用材料的限制，滚塑工业发展速度低于其他塑料成型加工行业。

需要注意的是，滚塑产品的生产效率很低，一般一个产品需在30-60分钟不等的时间生产，包括成形，冷却，拆装模具。所以产品的量是由模具的数量而定，可以同时多个模具上机旋转生产。

-02-滚塑工艺的特点

1、滚塑模具成本低：同等规格大小的产品，滚塑模具的成本约是吹塑、注塑模具成本的1/3到1/4；

2、滚塑产品边缘强度好，滚塑可以实现产品边缘的厚度超过5个毫米，彻底解决中空产品边缘较薄的问题

3、滚塑可以安置各种镶嵌件

4、滚塑产品的形状可以非常复杂，且厚度超过5个毫米

5、滚塑可以生产全封闭产品   

6、滚塑产品可以填充发泡材料，实现保温

7、无须调整模具，滚塑产品的壁厚可以自由调整

8、产品中空无缝，壁厚均匀，可以调整壁厚，使产品具高强度

9、可提供多种表面花纹处理，生产各种颜色制品，可作防紫外线抗老化处理，作多种石质，木质仿真效果

-03-滚塑技术应用

目前，滚塑制品可应用于交通工具、交通安全设施、娱乐业、江河航道疏浚、建筑业、水处理、医药食品、电子、化工、水产养殖、纺织印染等行业。

1.容器类旋转成型制件，这类塑料制件广泛用于贮水槽、各种液态化学药品的贮槽(如酸、碱、盐、化学肥料、农药等)，汽油用容器(汽油贮槽及汽车、飞机用油箱)，蓄电池的壳体等等。

2.汽车用旋转成型制件，主要是应用聚乙烯和聚氯乙烯树脂，滚塑各种管件，如空调弯管、靠背、扶手等。

3.体育器材及各种代用品。主要有聚氯乙烯滚塑的各种制件，如水球、浮球、自行车座垫，小船以及船和船坞之间的缓冲吸震器等。冲浪板、小船等亦是滚塑制件。

4.玩具、模特儿、工艺品等。由于旋转成型模具可以采用精密浇注、电铸等工艺制造；滚塑制件表面对模具型腔表面的精细结构“复制”效果很好，因此滚塑法可以使制品做得相当精致美观，故常用于制取具有较：大观赏价值的产品，特别是玩具、模特儿、工艺品等。

除上述外，旋转成型制品应用较多的还有各种箱体、壳体、大型管材等制件，如周转箱、垃圾箱、机器外壳、防护罩、灯罩、浴室、厕所以及电话间、游艇等等。旋转成型产品在液态化学品贮运，化工企业、工业涂装、稀土制取中的洗槽、反应罐等，还有河海浮标、生活水箱等领域使用已有广泛影响。   

滚塑主要优势

滚塑成型工艺的主要优点

（1）适于模塑大型及特大型制件

绝大多数塑料成型加工工艺，比如应用极为广泛的注塑、压缩模塑料，挤出，吹塑等，在成型过程中，塑料及模具均处于相当高的压力（压强）之下，因此应用这些成型工艺生产大型塑料制件时，不仅必须使用能够承受很大压力的模具，使模具变得笨重而复杂，而且塑料成型设备也必须设计、制造得十分牢固，机模的加工制造难度相应增大，成本增加。

与些相反，由于滚塑成型工艺只要求机架的强度足以支承物料、模具及机架自身的重量，以及防止物料泄漏的闭模力，因此即使滚塑大型及特大型塑料制件，也无需使用十分笨重的设备与模具，机模的加工制造十分方便，制造周期短、成本低。

从理论上讲，用滚塑成型工艺成型的制件，在尺寸上几乎没有上限。如应用滚塑成型工艺，制备直径1.2m,高1.2m的聚乙烯圆柱形滚塑容器，模具仅用3mm厚的簿钢板经冷作焊制而成，滚塑机架则用8号槽钢焊接而成，生产这样大的塑料容器，倘采用吹塑成型，不用十分昂贵而庞大的吹塑设备是不可能的。

（2）适用于多品种、小批量塑料制品的生产

由于滚塑成型用模具不受外力作用，故模具简单、价格低廉、制造方便，因而交换产品十分方便；另外，滚塑设备也具有较大的机动性，一台滚塑机，既可以安装一只大型模具，亦可安排多只小型模具；它不仅可以同时模塑大小不同的制件，而且也可以同时成型大小及形状均极不相同的制品，只要滚塑制品采用的原料相同，制品厚度相当，均可同时滚塑成型，因此滚塑成型工艺较之其它成型方法有更大的机动性。   

（3）滚塑成型极易变换制品的颜色

滚塑成型每次将物料直接加到模具中，这使物料均全部进入制品，制品从模具中取出以后，再加入下次成型所需要的物料，因此当我们需要变换制品的颜色时，既不致浪费点滴原料，也不需要耗费时间去清理机器与模具。当我们在使用多只模具滚塑成型同一种塑料制品时，还可以在不同的模具中加入不同颜色的物料，同时滚塑出不同颜色的塑料制品。

（4）适于成型各种复杂形状的中空制件

滚塑成型过程中，物料是逐渐涂覆、沉积到模具的内表面上的，制品对于模具型腔上的花纹等精细结构有很强的复制能力；同时由于模具在成型过程中不受外界的压力，可以直接采用精密浇铸等方法制取具有精细结构的、形状复杂的模具，如玩具、动物模具等。

（5）节约原材料

滚塑制品的壁厚比较均匀且倒角处稍厚，故能充分发挥物料的效能，有利于节约原材料；此外在滚塑成型过程中，没有流道、浇口等废料，一旦调试好以后，生产过程中几乎没有回炉料，因此该工艺对于物料的利用率极高。

（6）便于生产多层材质的塑料制品

利用滚塑成型工艺，只需将合理匹配的、不同熔融温度的物料装入模具中进行滚塑，熔融温度较低的塑料先受热熔化，粘附到模具上，形成制件的外层，然后熔融温度较高的物料再于其上熔融形成制件的内层。或者先将外层塑料装入模具中经滚塑成型好外层以后，再加入内层料，然后经滚塑而制得多层滚塑制品。无论哪种方法，均不需复杂的设备即可实现，倘使用吹塑成型或者注塑成型法制多层塑料制品，则需要特殊的多层成型机级与复杂的模具。

滚塑成型工艺的局限性   

（1）滚塑成型工艺通常仅适于生产中空制件或者壳体类制件（后者常由中空制件剖开而得）。这是由于滚塑成型是依靠装入模内的物料逐渐熔融、粘附到模具的型腔表面而成型的。而塑料（特别是粉状塑料），成型前的表观密度通常较成型以后的要小，因此除了发泡制品以外，利用滚塑法是不能制得实心制件的。

（2）滚塑成型工艺不能制备壁厚相差很悬殊的以及壁厚突变的制品。这一特点也和滚塑成型是依靠物料逐渐熔融、粘附于模腔表面而成型的直接有关。要调节制件的壁厚，我们可以通过改变模具各部件受热（强化或减小）的办法，使制件的壁厚得到适度调整，但由于金属模的导热性很好，这种调节效果是相当有限的。

（3）滚塑成型工艺难于制得扁平侧面的制件。当模具转动时，物料在扁平处不易停留，容易造成扁平部位制件壁厚太薄，从而降低制件的使用效果。

滚塑成型工艺的主要缺点

能耗较大

每个滚塑成型周期，模具及模架都要反复经受高、低温的交替变化，因此滚塑成型工艺通常较其他塑料成型工艺能耗要大。为了减少模反复受热、冷却的能量损失，开发了夹套式滚塑机，用泵将冷、热介质通过特殊的循环系统泵入滚塑模具的夹套中，直接加热、冷却模具，这种设备对于减少模架的能耗有明显的效果，但模具反复经受冷、热状态的状况依然存在，因此能量的损耗仍然很大。

与滚塑成型工艺能耗大的情况截然相反的特例，是利用尼龙单体己内酰胺，滚塑成型尼龙制件，例如利用己内酰胺直接滚塑尼龙6制件，滚塑成型与聚合过程同时进行，滚塑是在低于尼龙6熔点的温度下进行的，又可在较高的温度下取出制品，因此滚塑模具的温度不需要在大的温差范围内反复升温、降温。据称利用己内酰胺滚塑尼龙6制件，较之用尼龙6吹塑或注塑成型尼龙6制件，能耗要低得多。   

成型周期较长

滚塑成型过程中，物料不经受外力的强烈作用，物料没有激烈的湍流状态般的运动，仅仅依靠它与模具型腔表面接触过程中逐渐受热熔融而附着于模腔表面上，在模腔表面为熔融塑料涂布满以后，内面的塑料升温、熔融所需要的热量，还需要通过熔融塑料层的热传导，塑料的导热性一般均比较差，因此滚塑成型加热时间相当长，通常需要10min以上，有时甚至要二十几分钟，故整个滚塑周期也比较长。

劳动强度较大

滚塑成型过程中，装料、脱模等工序不易机械化、自动化，通常采用人工操作，因此其劳动强度较吹塑、注塑等成型工艺要大。制品尺寸精度较差滚塑制品的尺寸，除了受塑料品种的影响之外，还要受到冷却速度、脱模剂的种类和用量（脱模总效果）等多种因素的制约，因此滚塑制品的尺寸精度较难控制，所以滚塑成型只适用于对尺寸精度无特殊要求的塑料制品，比如容器、玩具等制件。

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