Материалы подготовлены специалистами ЗАО «Ротопласт+»

ЕЩЕ РАЗ О РОТАЦИОННОМ ФОРМОВАНИИ

Ротационное формование известно уже более 40 лет и является одним из пяти методов переработки пластмасс. За последние десять лет интерес к этому методу значительно повысился благодаря возможности получать относительно дешевые, сложной конфигурации, без внутренних напряжений изделия из полимерных материалов.

В настоящее время известно более 500 фирм в 49 странах мира занимающихся переработкой пластмасс ротационным формованием.

До недавнего времени в России не было ни одной фирмы, выпускающей изделия методом ротационного формования. За последние годы появилось несколько фирм, имеющих импортное оборудование. После этого интерес к методу значительно вырос и появилась первая и, на данный момент единственная в России фирма, не только производящая изделия на самостоятельно созданном оборудовании и в самостоятельно разработанной оснастке, но и предлагающая всем желающим разработку, установку и запуск установок ротационного формования. Именно благодаря этой фирме и появилась эта статья о методе, оборудовании и материалах для ротационного формования.

РОТАЦИОННОЕ формование используется для изготовления полых изделий разнообразной конструкции, применяющихся в различных областях: сельском хозяйстве, садоводстве, химии, автомобилестроении, легкой промышленности и аэрокосмонавтике.

Основные преимущества процесса:

- возможность использования недорогой оснастки простой конструкции;

- возможность изготовления изделий, любой конфигурации не прибегая к очистке оборудования и форм;

- возможность замены краски или материала;

- возможность разнообразной поверхностной отделки изделия;

- возможность одновременного изготовления различных изделий, окрашенных в любые цвета;

- практическое отсутствие отходов и брака;

- возможность многослойного формования;

- возможность двустенного формования;

- высокая производительность процесса;

- возможность изготовления крупногабаритных изделий;

- возможность обеспечения повышенной жесткости углов и постоянной толщины стенок детали.

Конструкция изделий может предусматривать клапаны, боковые окна, отверстия для соединения с насосами и т.д. возможности технологии ротационного формования безграничны, что можно показать на примерах.

ЕМКОСТИ ДЛЯ ЖИДКОСТЕЙ изготавливаются преимущественно из полиэтилена, их размеры определяются только размерами машин для формования. Самая большая емкость была изготовлена в США на 40 000 галлонов (151,2 тыс. литров). Обычно выпускают емкости, рассчитанные на объемы до 15 000 л. они используются для хранения воды, кислот, масел, сельскохозяйственных химикатов, паст, удобрений и т.д. Производятся и малогабаритные емкости с ручками, сформированными как единое целое.

Также производятся емкости специального назначения, предназначенные для применения в:

- насосных системах для подачи воды;

- системах разбрасывания семян;

- дозирующих системах;

- дренажных системах.

КОНТЕЙНЕРЫ ОТКРЫТОГО ТИПА выпускаются разнообразной конструкции, размеров и форм для использования в следующих областях:

- пищевая и перерабатывающая промышленность;

- строительство;

- текстильная промышленность;

- сельское хозяйство;

- уборка мусора;

- прачечные.

Контейнеры могут быть одно- или двустенными, промежутки между которыми могут заполняться пенопластом в изоляционных целях. Они могут иметь крышки различных типов. Незапирающиеся или с защелками, предназначаются для ручного труда, для подъема механизмами или для автоматизированной работы.

Производят данным методом и КОНТЕЙНЕРЫ несложной конфигурации ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ медицинских приборов, военного оборудования, хрупких изделий, автомобильных деталей и т.д.

Разработан широкий ассортимент ДЕТАЛЕЙ ДЛЯ АВТОМОБИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ, которые производятся или могут производиться ротационным формованием из полиэтилена (емкости для горючего, вентиляторы, разбрызгивающие устройства, воздухопроводы, корпуса для запасных колос, бамперы и защитные решетки, топливные баки, обтекатели, верхние короба мотоциклов); ПВХ (чехлы для ручки переключения передач, подлокотники, подголовники, гибкие корпуса); полиамида (емкости для дизельного топлива, емкости для воды, используемые при повышенных температурах).

Производимые методом ротационного формования ПОДДОНЫ могут иметь разнообразную конструкцию, выдерживать различную нагрузку, изготавливаться из вспененного или обычного материала. Особенно необходимы такие поддоны для пищевой промышленности, т.к. они легко моются, имеют хороший внешний вид и гладкую не трескающуюся поверхность.

В СУДОХОДСТВЕ применяются ротационноформованные лодки различных конструкций и размеров (от каяков, каноэ, виндсерфингов и до обычных моторных лодок), а также буйки и контейнеры для них, швартовые бочки, предохранительные решетки, плавающие понтоны, контейнеры для резиновых шлюпок.

ДОРОЖНЫЕ ЗНАКИ, ограждения, предупредительные сигналы, тумбы, низкие заграждения и т. д. также изготавливают методом ротационного формования.

Процесс формования является достаточно простым. На первой стадии порошкообразный или жидкий полимер дозируется в форму, которая затем закрывается. На второй стадии форма вращается по двум осям в печи, конструкция которой обычно включает устройство для рециркуляции горячего воздуха. В печи происходит нагрев формы и полимера, полимер образует однородный слой одинаковой толщины на внутренней поверхности формы. Время и температура нагрева, а также скорость вращения — параметры процесса, требующие тщательного контроля.

На следующей стадии процесса происходит охлаждение формы и изделия путем подачи струи воздуха и распыления водной дисперсии. Эта стадия процесса также важна, как и нагрев, так как необходимо получение недеформированного, точного по размерам и легко извлекаемого из формы изделия. Последняя стадия процесса предусматривает открытие формы и извлечение изделия. Затем цикл повторяется. У извлеченного из формы изделия внешняя поверхность является точным воспроизведением внутренней поверхности формы, она может иметь окончательно требуемую конфигурацию, а также иметь втулки с резьбой и другие вставки, отформованную резьбу и т.д. Может возникнуть необходимость зачистки заусенцев или выполнения других отделочных операций. Для выполнения отделочных операций обычно используются простые в устройстве и недорогие зажимы, фиксаторы, ручная циркулярная пила, дрель и т.д.

При использовании современного формующего оборудования регулирование большинства параметров технологического процесса производится автоматически. Большинство современных машин являются машинами карусельного типа. Эти машины обычно имеют три или четыре рычага, на каждом из которых может устанавливаться одна или несколько форм. Центр карусели бывает башенного типа — в этом случае рычаги машины движутся одновременно. В других конструкциях каждый рычаг имеет самостоятельную приводную каретку, что обеспечивает независимое движение каждого рычага по кругу.

Основанием для выбора конструкции машины является соотношение времени охлаждения изделия ко времени нагрева. В случае использования карусели с общим приводом, возникает необходимость в поиске компромисса, либо необходимость увеличения времени охлаждения, которое не вызвано требованиями технологии, либо приходится снижать требования к качеству и толщине стенки изделия. Машина с независимыми приводными каретками обеспечивает большую гибкость в выборе времени охлаждения и нагрева, что позволяет максимально использовать производительность машин, так как при этом наиболее энергоемкая стадия процесса — нагревание заготовки в печи используется постоянно, т.е. печь поочередно, без перерывов загружается формуемой заготовкой.

Правильное охлаждение изделия обеспечивает получение недеформированного изделия с точными размерами. Обычно машина оснащена охлаждающей камерой, обеспечивающей различные способы охлаждения. Например, с помощью высокоскоростной высокопроизводительной воздуховки сжатый воздух, смешиваясь с водой, создает водную дисперсию, позволяющую эффективно охлаждать формы.

Кроме машин карусельного типа, существуют и другие модели: челночные машины, вертикальные карусельные машины, машины с качающейся печью, до сих пор еще используются качающиеся и вращающиеся системы с открытым пламенем. Выбор машины определяется в большей мере размером изделия и требованиям к его качеству.

Эффективность производства зависит не только от типа машины, но и от правильного выбора конструкции формы и вида материала. Формы изготавливают из листового стального материала, сплавов алюминия, нержавейки и т.д. Учитывая, что в процессе формования не возникает давления внутри формы, производство и конструкции форм недорогостоящие. Формы из листового металла обычно используются для изготовления простых и крупногабаритных изделий. Следует тщательно продумать конструкционные особенности различных участков формы, включая расположенные линии разъема и внутреннюю обработку поверхности формы. Возможно, ее потребуется отполировать. После проведения опытных отливок при необходимости можно легко доработать форму из листового металла.

формы из алюминиевого литья используются в тех случаях, когда требуются сложные конфигурации, создание которых из листового металла невозможно, или требуется несколько одинаковых форм, или для придания определенной текстуры поверхности изделия. Марка алюминия тщательно подбирается, чтобы исключить образование пор, важную роль также играет линия разъема и особенности конструкции. Усовершенствование форм из литого алюминия возможно, но это сделать труднее, чем с формой из листового металла.

Третьим, наиболее распространенным видом форм являются формы из сплавов никеля, которые обычно используются для формования изделий из ПВХ или изделий, имеющих очень тонкие стенки или особые требования к поверхности; отливки получаются без следа линии разъема. Проблемы пористости не возникает. Однако такие формы дорогие. Обычно они используются для производства мелких деталей. кукол, элементов отделки автомобилей и т.д.

Необходимо отметить, что большинство изделий, производимых методом ротационного формования, изготавливается из порошкообразного ПЭ. Порошкообразный ПЭ можно закупать в виде готового продукта или изготавливать его самим путем измельчения гранулированного полиэтилена.

Материал поставляется различных марок: полиэтилен низкой плотности, линейный ПЭ низкой плотности, ПЭ средней и высокой плотности. Эти марки ПЭ производятся большинством крупных производителей ПЭ во всем мире.

Эти материалы могут окрашиваться в любой цвет, а также различные краски могут смешиваться для создания эффекта пятнистости. В них могут вводиться добавки для Уф - стабилизации. и другие добавки для создания огнестойких самозатухающих материалов.

Еще одним наиболее широко использующимся для ротационного формования материалом является пласти-золь ПВХ (жидкий полимер). Из этого материала производятся мягкие гибкие изделия, как, например, игровые мячи, детские игрушки, крылья автомобилей, буйки и т.д.

Пластизоль ПВХ производится различных марок и цветов, в зависимости от области применения. Использование порошков ПВХ достаточно ограничено, но наблюдаются тенденции к большей специализации.

Все более доступными становятся другие материалы. Отливки могут производиться из различных марок поликарбоната, полиамида, ПВДФ, ПФА и полипропиленов. Разработчики материалов постоянно внедряют в процесс ротационного формования новые материалы. В заключение необходимо отметить, что ротационное формование является современным производительным технологическим процессом, который постоянно совершенствуется. Под технологию ротационного формования разрабатываются и производятся оборудование и материалы, готовятся инженерные кадры, проектируются изделия, без которых ни одна область промышленности не может обойтись.

Источник: Полимерные материалы. 2000. №6. С.10-11.