滚塑发泡成型技术及其发展方向

《塑料》 2004年 33卷第5期

彭响方,张凤岭,兰庆贵,周南桥

(华南理工大学聚合物新型成型装备国家工程研究中心,聚合物成型加工工程教育部重点实验室,广州 510640)

摘要：

介绍了一种新型的发泡成型技术---滚塑发泡成型技术。该技术既继承了传统滚塑成型的众多优点,同时又具有其独有的特点,即:具有发泡的芯层的同时又有光滑的表面,能大大提高产品的力学性能,弥补传统滚塑成型技术的缺点。主要从滚塑发泡成型技术的发展历程、工艺流程、加工原理、影响因素以及技术特点等几个方面,详细地介绍了如何利用滚塑发泡成型技术加工具有非发泡外壳和发泡内芯的塑料制品,并且着重介绍了一步法滚塑发泡成型工艺原理及影响因素,展望了滚塑发泡成型未来的发展方向。

关键词：聚合物;发泡;滚塑

中图分类号:TQ324.8 文献标识码:A 文章编号:1001-9456(2004)04-0016-06

前言

滚塑成型(RotationalMolding)是一种利用双轴旋转加热的方式生产中空制品的加工方法。它具有设备结构简单、模具制造成本低廉、无压成型、适合加工大型复杂的产品,产品基本无应力,原料利用率高的特点[1、2]。但是滚塑成型的原料选择范围小,制品的机械性能已经不能满足人们日益严格的要求。

在过去的10年中,人们在现有的滚塑加工基础上发展出一种新型的滚塑成型技术---滚塑发泡成型(Rotational FoamingMolding)。滚塑发泡成型不但继承了滚塑成型的一些特点,同时还有其独特之处:

随着一步法滚塑发泡技术的不断发展,旧有的滚塑成型设备基本上无需做重大改造就可以用于滚塑发泡成型;
滚塑发泡制品具有致密外壳,可以加工具有光滑表面的中空大型制品,满足人们对外观的要求
滚塑发泡制品具有发泡内芯,制品的机械性能大幅提高[3];
对于原料的选择与制备有较高的要求;5)工艺条件控制要求严格。

图1 为滚塑发泡成型原理图

1 滚塑发泡成型技术及工艺

最初的滚塑发泡成型只是将发泡剂加到树脂粉末中,生产无致密外壳的发泡材料。随着技术发展,为了能够加工具有光滑表面、致密外壳和内层发泡的发泡材料,滚塑发泡成型经历了以下两个发展阶段。

1.1 间歇发泡成型技术

间歇滚塑发泡成型的工艺流程如下:

加料(非发泡树脂)→ 合模旋转加热→ 移出加热炉,开模加料(发泡树脂)→ 合模,送入加热炉旋转加热

首先在模具中加入非发泡树脂,然后将模具送入加热炉加热,模具内树脂熔融,黏附在模具内壁上,形成致密的非发泡外壳;接着加入含有发泡剂的发泡树脂,加热熔融后在非发泡层内壁上形成发泡层。但是,这种先加入非发泡树脂再加入发泡树脂的方法增加了一道停机开模的工序,使整个加工周期变长。为了方便开模加料,滚塑模具的设计也更加复杂,增加了设备制造成本,整个工艺流程变得复杂。

1.2 连续发泡成型技术

连续滚塑发泡成型一般分为两步法、多步法和一步法。

1.2.1 两步法

两步法滚塑发泡成型技术是在间歇滚塑发泡成型的基础上发展起来的。大部分的两步法成型工艺是在滚塑模具内放置一个预先装入发泡树脂粉末的投入箱。当模具内的非发泡树脂粉末开始熔融,覆盖住模具内壁后,打开投入箱,释放出发泡树脂粉末,就能在致密的非发泡层上形成发泡内芯了。

也可以利用高熔点的热塑性塑料制成投入袋,在投入袋中预先装入发泡树脂粉末(如图2)[4],当模具内的温度达到热塑性塑料袋的熔融温度时,投入袋熔融破裂,释放出树脂粉末。也可以加工出具有非发泡外壳和发泡内层的制品。

两步法虽然不用中断加工,但是如何准确地打开投入箱或如何准确地控制温度使得投入袋完全破裂,充分释放非发泡树脂是该方法的难点所在。同时,加工制造投入箱或投入袋无疑会增加加工成本,并且对设备的控制系统提出了较高的要求。

图2 两步法滚塑成型设备示意图

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滚塑成型

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