滚塑成型工艺www.tool-tool.com
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轉述：http://www.gotoread.com/2002/mymag/article.asp?NewID=F07C13B7-7811-467B-B102-E26B17E00D40
滚塑成型工艺又称旋转模塑，是一门古老又年轻的加工工艺。该工艺可一次成型各种规格和形状的容器、管件、异形件及金属容器的防腐内衬等。具有投资成本低、生产工艺灵活等特点，但在产品公差和产量、用材等方面也存在着一定的局限性。
*滚塑成型工艺的应用领域
滚塑成型工艺的应用范围涵盖了小型儿童玩具、医用产品、大型饩车塑料部件和户外用品等多种产品，特别是一些特大型(大于20000升) 、异型、中空、无接缝的一体化塑料制品和双壁的开口容器，只有用滚塑成型工艺才能加工。有人形容滚塑成型工艺应用的局限恐怕只是人们想象力的局限而已。其 主要的应用领域如下：
—箱体/容器类：冷柜内胆，花盆，耐腐蚀罐车、化粪池、油料/食品/燃料/水处理/化工用品/民用供水/蓄水等各种大型工业用液体和固体容器。
—汽车/交通：门扶手、仪表板、油箱，风道、进气管、车轮挡泥罩、天然气瓶内胆，交通安全用品(防撞/隔离栏/墩、路标，路障等)，飞机风道。
—休闲品和玩具类：三轮车、滑梯、户外桌椅、游艇，冲浪板。
—物流用品：托盘、垃圾箱、工具箱、急救箱。
—水务用品：码头浮子，水池衬、泊位护拦、浮标。
—建筑用品：大型排水管、水箱、模板，渣土滑道。
—金属防腐处理：改性PE一次成型于金属制品表面，适用于各种金属的容器、弯头、反应釜、管道及其他异形金属等的防腐处理。
一其他：沈井盖、牙科用椅、担架、清扫/园艺/农业设备外壳(可替代金属或玻璃钢件) 、大型户外商品广告模型、塑料人体模特、电话亭等。
滚塑工艺具有模具成本低(其成本仅为注塑模具的10％-20％)的优势。它在投资成本、装备制造周期及工艺灵活性等方面的优势是其它成型方法无所比拟的， 因而成为小批量，大型全封闭或半封闭的中空容器生产的最经济和最有效的方法，但在提高产品公差、提高产量和增加原材料品种等方面也面临着诸多挑战。
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滚塑成型工艺又称旋转模塑，是一门古老又年轻的加工工艺。该工艺可一次成型各种规格和形状的容器、管件、异形件及金属容器的防腐内衬等。具有投资成本低、生产工艺灵活等特点，但在产品公差和产量、用材等方面也存在着一定的局限性。
*滚塑成型工艺的应用领域
滚塑成型工艺的应用范围涵盖了小型儿童玩具、医用产品、大型饩车塑料部件和户外用品等多种产品，特别是一些特大型(大于20000升) 、异型、中空、无接缝的一体化塑料制品和双壁的开口容器，只有用滚塑成型工艺才能加工。有人形容滚塑成型工艺应用的局限恐怕只是人们想象力的局限而已。其 主要的应用领域如下：
—箱体/容器类：冷柜内胆，花盆，耐腐蚀罐车、化粪池、油料/食品/燃料/水处理/化工用品/民用供水/蓄水等各种大型工业用液体和固体容器。
—汽车/交通：门扶手、仪表板、油箱，风道、进气管、车轮挡泥罩、天然气瓶内胆，交通安全用品(防撞/隔离栏/墩、路标，路障等)，飞机风道。
—休闲品和玩具类：三轮车、滑梯、户外桌椅、游艇，冲浪板。
—物流用品：托盘、垃圾箱、工具箱、急救箱。
—水务用品：码头浮子，水池衬、泊位护拦、浮标。
—建筑用品：大型排水管、水箱、模板，渣土滑道。
—金属防腐处理：改性PE一次成型于金属制品表面，适用于各种金属的容器、弯头、反应釜、管道及其他异形金属等的防腐处理。
一其他：沈井盖、牙科用椅、担架、清扫/园艺/农业设备外壳(可替代金属或玻璃钢件) 、大型户外商品广告模型、塑料人体模特、电话亭等。
滚塑工艺具有模具成本低(其成本仅为注塑模具的10％-20％)的优势。它在投资成本、装备制造周期及工艺灵活性等方面的优势是其它成型方法无所比拟的， 因而成为小批量，大型全封闭或半封闭的中空容器生产的最经济和最有效的方法，但在提高产品公差、提高产量和增加原材料品种等方面也面临着诸多挑战。
*滚塑的优点
新产品开发成本低，生产准备周期短(几天或数周之内)，可适应小批量(少至100件以内)或样件的生产，可适应市场的快速变化。
颜色变换方便易行，不但可制造坚固外型的产品，还可制出具有柔性的产品如玩具。较其他塑料加工法设计的自由度大，能满足产品的个性化要求。
可生产各种尺寸和壁厚(可大于10毫米) ，形状复杂，多层及中空的一体化塑料制品(无接缝)。
滚塑产品的各部位壁厚均匀。还可按要求调整壁厚而不必对模具做任何改动(采用改变两轴的速比、局部遮盖和过热等方法)。
由于物料在整个成型过程中除自然重力的作用外，几乎不受任何外力的作用，因此产品无内应力产生，产品的质量和结构更加稳定。
可在产品的制造工艺中嵌入金属件，从而免除了后续加工。但PE材料较大的收缩率会因加入嵌件后增加产品的残余内应力，而导致制品开裂。
不同形状、尺寸和颜色的产品(多个不同的模具)可以同时在一台机器上成型(多品种同时生产)。
滚塑是无压力(仅受热作用)成型工艺，对模具材质强度的要求较低、模腔壁厚也可减薄。
材料利用率高：无边角料、流道、飞边等材料损失和去除这些废料的设备，工装、人工和时间的浪费。
*滚塑成型工艺的局限
滚塑成型工艺的不足之处主要是：自动化程度不高、原材料选择范围有限、原材料成本略高(需特殊添加剂和制备成细粉状)，有些结构(如加强筋)不易成型。
*滚塑成型工艺的发展
像大多数塑料产品的加工方法一样，滚塑成型也是脱胎于其他加工工艺技术。早在合成树脂问世之前的1855年，英国就有关于使用双轴旋转型机器，带排气和水 冷作用的可剖分模具、采用液态或半液态材料生产中空产品的专利文献；其最初的产品是铸造炮弹壳。而16世纪瑞士人也用类似的方法把可可粉生产成薄壳巧克 力；还可再向前追溯到古代人类生产陶器的粉浆铸型工艺。
上世纪30年代开发出了滚塑用的液态PVC原料，于是就有了二战前后的可捏挤的塑料瓶、囊袋，吹吸器和玩偶头等产品。 50年代后期有了两项重要的开发：一是滚塑专用的PE粉料；二是热风加热炉(之前只是开放式火焰加热)。但滚塑加工一直被认为是一种粗放、便宜的加工方 式，而未象其他塑料加工方法一样引起加工业和学术界的足够关注。
上世纪90年代后期人们又开发出了复合材料的模具、PE磨粉工艺控制、 CAD/CAM工艺过程模拟软件(控制及粉料和熔体的流动与热传导模拟) 、实时在线工艺过程控制、加压成型、快速更换模具和对模具直接加热和冷却模具的“无炉”加工技术等。对模腔内部空气温度的实时监测，而导出成型的工艺参数 调整等方面也有尝试。
滚塑产品粗大的印象正在被不断涌现的精细产品所改变，每一架新型波音737飞机就有100多个滚塑制造的风道，而波音777飞机则有大约280个制品。滚 塑制品近年来更是以10％-15％的年增长率持续递增。但由于滚塑的加工周期较慢以及原材料种类的局限，致使滚塑工业的发展和规模仍低于其他塑料加工行 业。
*滚塑与其他成型工艺的比较
滚塑成型可以说是塑料加工方法中最简单的加工工艺。它是一种“单面”加工工艺，也就是说模具仅可能控制产品的外表面，而其内表面是在诸多影响热量传输、粉 料接触时间和材料流动性等工艺变量的作用下形成的。对滚塑过程模内参数的控制一直是一个难题。滚塑还是一种低压成型工艺，其优点是残余应力低，但对产品尺 寸的控制能力就有局限了。吹塑和热成型工艺也是单面加工，但都可在冷却过程中采用较高的内部压力和材料拉伸来保持产品的形状和尺寸，控制变形和翘曲。
滚塑成型的设备类型有几种。按翻滚的运动形式分类有：
(1)“摇滚”式：装有模具的滚筒3600旋转的同时，其轴线摇摆；
(2)转塔式：转塔的工作悬臂带动模具双轴旋转和转换工位(加热、冷却和装料／产品出模)。一般多用三臂式机器来并行三工位加工。也有固定1200角、多工位和可变交角工作臂等不同的机型；
(3)多室托架往复式：针对大型产品的模具采用双端支撑的托架往复穿梭与加热和冷却室之间；
(4)蛤壳式：模具在一个类似蛤壳的外罩中加热后冷却。小型产品或实验室用，投资更低。
按 加热方式分则有：燃气／油火焰、热风、导热油、红外线、电热／砂加热等。特别是近年开发出的直接加60％的能源，并可进行实时过程控制和优化不同位置的温 度参数。加热体的外侧是冷却介质通道。将热量交换过程封闭在模具内部，与外界环境没有热交换，因而可节能。这种形式的加工方法是在同一工位顺序进行模具加 热和冷却的，因此也减少了机器的占地面积。同时机器的旋转轴不再需要经受冷热交替的影响，更方便实现自动化操作(多种翻滚方式，预置停机位置、自动取出产 品、震动排气等)。该方法虽然可提高产品质量、简化了机器，却使模具的制造难度和成本大幅度提高了。
滚塑加工过程产生的收缩和翘曲是影响产品的形状、尺寸和外观等产品质量要素的主要问题。许多滚塑过程的工艺变量是相互关联的，有时很难分析出单一因素的影响来。影响最终产品的收缩和翘曲的因素一般有：
1．材料的选择：材料决定着产品的最终性能和收缩范围，PE的收缩较大(一般为3％-4％)。结晶材料在晶体的形成过程中会受到诸多变量的影响，故较之非结晶体更难控制。材料的热传导性、颗粒的大小等均有影响。
2．产品的设计结构：作为主要滚塑原材料的PE，其材料固有的刚性不足。
需要刚性的结构设计，如采用波纹形状替代加强筋或在中空产品的双壁内部空间采用双锥型“吻触”结构宋加强刚度，并考虑形状对翘曲的敏感性。波纹的深度和宽度要大于壁厚的4-5倍。一般来说，壁厚大则翘曲小。采用发泡结构也是提高刚度、减少重量的好方法。
通常产品凸角处(模具的凹角)壁厚(材料在滚塑过程中易堆积)要大于产品的凹角处(模具的凸角)的壁厚(材料在滚塑过程中易滑落) 。推荐模具凸角的半径为3-13毫米，对应凹角处半径为1.5-6.5毫米。圆角半径大，壁厚的均匀性好。
因为是单面冷却，平面度公差为2％-5％通常最能保证最好效果。故要避免较大的平面设计。尺寸公差一般为+／-5％.
3．色料和添加剂：色料会加大翘曲。而玻纤和发泡材料则可减少翘曲。
4．模具设计：材料和壁厚对冷，热工艺过程、表面粗糙度和尺寸公差均有影响o
5．脱模：脱模方法、位置和温度会影响产品的尺寸和变形。使用脱模剂可能会加大翘曲。
6．模具排气：排气不当会导致变形，施压则可减少变形.
吹塑成型 注塑成型 热压成型 滚塑成型
典型产品体积(cm3) 101-106 160--106 5x100一5x106 101一108。
适用的塑料材料 少 多 多 少
原料状态 颗粒 颗粒 片材 粉/液态
原料制备成本 无 无 可达+100％ 可达+100％
增强纤维伸用 可 可 可 困难
模具材料 钢/铝 钢 铝 钢/铝
模具压力 <1 MPa <100MPa <0.3MPa <0.1 Mpa
模具成本 较高 高 适中 适中
壁厚均匀性 趋于不均匀 趋于不均匀 可均匀
镶嵌件 可能 可以 不易 可以
残余应力 适中 高 高 低
产品细部体现 好 非常好 尚好(但须施压) 适当
大型产品成型 不易 不易 可能 可以
加工周期 快 快 较快 慢
大批量生产 可以 可以 可能 不利
多品种同时生产 不可 不可 不可 可以
劳动密集程度 低 低 适中 高
＊滚塑成型工艺与其他塑料加工工艺的比较
7．旋转速度和比例：影响壁厚的分布性和颜色的一致性。
一般对称产品的两轴比例为4:1。
8.口热过程：加热温度会影响产品的熟化程度和密度，从
而影响收缩。炉温高、翘曲大，炉子的尺寸，燃烧效率和气
流循环过程均需加以考虑。有些原料(如尼龙)还须向模内
注入惰性气体以防氧化。
9．冷却过程：影响产品的密度和残余应力。冷却快、翘曲
大。内部加压可以减少变形。冷却也是自外向内的，冷却的
速度和不对称的冷却效果会引起产品的翘曲和影响产品的机
械性能(特别是耐冲击性)。
10．后续加工：使用冷却夹具会有助于保持较严格的平面
度和尺寸公差。
滚塑成型常用的模具一般是两办的薄壳型，在分型面有锁
紧机构。模具材料必须能经受频繁交替加热与冷却过程中的
内应力作用，常用的模具材料有铸铝、钢板、铸造铍铜、电
铸或真空成型的镍合金、复合材料等。
原料选择的几点要求是：热稳定性、颗粒大小与分布、较
高的熔化温度、可浇注性、可磨细性、堆积密度、可熔性
等。
因为PE容易制成粉料并在较长时间的加热过程中保持稳
定，故90％以上的滚塑原料仍然采用的是PE，其范围可覆
盖食品安全和阻燃等特性。交联PE具有更高的耐化学和环
境侵害的性能，而更适用于化工和户外产品。原材料的流动
性是工艺过程的关键。PVG也有广泛的应用。此外半导电性
的PE、玻纤增强PE、氟塑料(EGTFE、PTFE、PVDF
和PFA) ，PP、PS、PC、不饱和聚酯、环氧树脂，酚醛
塑料、ABS，PUR、EVA、尼龙等均有开发和应用。
*滚塑在中国的发展
中国从上世纪90年代中期才开始引进滚塑成型设备，并
于1995年成立了滚塑协会。但在工艺(设备、模具和原料)
等专有技术研发和市场开发方面略有不足，国内大型塑料的
展览会上有关滚塑原／辅料、设备、模具及工艺等方面厂商曝
光率不高。有关的技术报道和网上搜寻的中文资料也鲜见其
踪。
国内一些塑胶企业浅涉滚塑产品制造，但受关键技术的制
约，一直难有大的突破，只是生产一些尺寸公差较大，性能
要求较低的产品。高档汽车(如“奥迪”汽车)仪表板蒙皮
的成型已在进口设备、模具和原料的条件下采用了滚塑成型
工艺成型。大型容器及游艇、舢板等已先后在中国局部地区
投入了生产。加强技术研发和市场推广，是扩大滚塑在中国
应用的关键因素。
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