一、滾塑工藝概覽
      在塑料及其復(fù)合材料的眾多加工成型方式中，滾塑（Rotational Molding）以其獨(dú)特的工藝特點(diǎn)，成為了一種備受矚目的塑料制品生產(chǎn)技術(shù)。這種工藝，又常被稱作旋轉(zhuǎn)成型或旋轉(zhuǎn)鑄造，通過旋轉(zhuǎn)模具來均勻包裹塑料原料，進(jìn)而形成所需形狀的制品。滾塑工藝的廣泛應(yīng)用，不僅為塑料制品的生產(chǎn)帶來了新的可能性，更為各行各業(yè)提供了豐富多樣的塑料制品選擇。
      滾塑成型，又被稱為旋塑、旋轉(zhuǎn)成型、旋轉(zhuǎn)模塑、旋轉(zhuǎn)鑄塑或回轉(zhuǎn)成型，其英文名為Rotational Moulding。這種工藝涉及將塑料原料置入模具中，隨后模具在兩垂直軸的持續(xù)旋轉(zhuǎn)下進(jìn)行加熱。在重力和熱能的作用下，模內(nèi)的塑料原料會逐漸且均勻地覆蓋并熔融粘附在模腔的整個內(nèi)壁上，從而形成所需的形狀。經(jīng)過冷卻定型后，即可得到最終制品。
      目前，滾塑工藝在國外發(fā)展迅速，然而在國內(nèi)，由于加工周期較長、所用材料受限等因素的影響，其發(fā)展速度相較于其他塑料成型加工行業(yè)而言稍顯滯后。值得注意的是，滾塑產(chǎn)品的生產(chǎn)效率相對較低，通常一個產(chǎn)品的生產(chǎn)周期需30-60分鐘不等，包括成形、冷卻和拆裝模具等步驟。因此，產(chǎn)品的產(chǎn)量主要取決于模具的數(shù)量，可以通過同時使用多個模具來進(jìn)行旋轉(zhuǎn)生產(chǎn)來提高產(chǎn)量。
接下來，我們將深入探討滾塑工藝的獨(dú)特特點(diǎn)。
1. 成本優(yōu)勢
      滾塑模具相較于吹塑和注塑模具，其成本更低。對于同等規(guī)格大小的產(chǎn)品，滾塑模具的成本僅為前者的一半左右。
2. 邊緣強(qiáng)度優(yōu)異
      滾塑工藝能夠輕松實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品邊緣厚度超過5毫米，從而徹底解決中空產(chǎn)品邊緣較薄的問題，顯著提升產(chǎn)品的邊緣強(qiáng)度。
3. 靈活安置鑲嵌件
      滾塑過程中，可以方便地安置各種所需的鑲嵌件，滿足產(chǎn)品的特定功能需求。
4. 復(fù)雜形狀與厚度控制
      滾塑產(chǎn)品不僅形狀可以非常復(fù)雜，而且厚度也可以輕松超過5毫米，為產(chǎn)品設(shè)計帶來更大的靈活性。
5. 全封閉產(chǎn)品生產(chǎn)
      滾塑技術(shù)能夠生產(chǎn)出全封閉的產(chǎn)品，滿足特定的使用需求。
6. 保溫性能優(yōu)越
      滾塑產(chǎn)品內(nèi)部可以填充發(fā)泡材料，進(jìn)一步提高產(chǎn)品的保溫性能。
7. 壁厚自由調(diào)整
      在滾塑過程中，無需調(diào)整模具，即可自由調(diào)整產(chǎn)品的壁厚，從而滿足不同的強(qiáng)度需求。
8. 高強(qiáng)度與均勻壁厚
      滾塑產(chǎn)品中空無縫，壁厚均勻，可以通過調(diào)整壁厚來提高產(chǎn)品的強(qiáng)度。
9. 多樣化表面處理
      滾塑產(chǎn)品可以提供多種表面花紋處理，生產(chǎn)各種顏色的制品，并可以進(jìn)行防紫外線抗老化處理，以及多種石質(zhì)、木質(zhì)仿真效果的制作。

滾塑技術(shù)的應(yīng)用也非常廣泛

      包括交通工具、交通安全設(shè)施、娛樂業(yè)、江河航道疏浚、建筑業(yè)等多個領(lǐng)域。具體來說，滾塑制品可以用于制作容器類旋轉(zhuǎn)成型制件，如貯水槽、各種液態(tài)化學(xué)藥品的貯槽等；汽車用旋轉(zhuǎn)成型制件，如各種管件；體育器材及各種代用品，如水球、浮球等；以及玩具、模特兒、工藝品等具有較大觀賞價值的產(chǎn)品。
除上述應(yīng)用外，旋轉(zhuǎn)成型制品還廣泛用于制作各種箱體、殼體及大型管材，如周轉(zhuǎn)箱、垃圾箱、機(jī)器外殼、防護(hù)罩、燈罩等。此外，在液態(tài)化學(xué)品貯運(yùn)、化工企業(yè)、工業(yè)涂裝等領(lǐng)域，旋轉(zhuǎn)成型產(chǎn)品如洗槽、反應(yīng)罐等也發(fā)揮著重要作用。同時，河海浮標(biāo)、生活水箱等也廣泛采用了這一技術(shù)。
      滾塑成型工藝的優(yōu)勢在于其適用于大型及特大型制件的模塑。與注塑、壓縮模塑料等工藝不同，滾塑成型無需承受高壓力，因此設(shè)備和模具的設(shè)計制造變得簡單且成本更低。這使得滾塑工藝在理論上幾乎無尺寸上限，例如，制備直徑1.2米、高1.2米的聚乙烯圓柱形滾塑容器，模具僅需3毫米厚的薄鋼板制作，而滾塑機(jī)架則采用8號槽鋼焊接而成，相較于吹塑工藝，其設(shè)備成本顯著降低。
      此外，滾塑成型還非常適合多品種、小批量的塑料制品生產(chǎn)。由于模具簡單且價格低廉，更換產(chǎn)品變得輕而易舉。同時，滾塑設(shè)備也具有很高的機(jī)動性，可以靈活地安排不同尺寸和形狀的制品生產(chǎn)。只要原料和厚度相當(dāng)，不同制品可以同時進(jìn)行滾塑成型，這使得滾塑工藝在生產(chǎn)靈活性上具有顯著優(yōu)勢。

另外，滾塑成型還具有變換制品顏色的優(yōu)勢。

      滾塑成型過程中，物料逐層涂覆、沉積于模具內(nèi)表面，使得制品能夠精細(xì)地復(fù)制模具型腔上的花紋等結(jié)構(gòu)。由于模具在成型時不受外壓，可采用精密澆鑄等方法制作形狀復(fù)雜的模具，如玩具和動物模具等。此外，該工藝在節(jié)約原材料方面也表現(xiàn)出色，制品壁厚均勻且倒角處稍厚，充分發(fā)揮物料效能，同時無流道、澆口等廢料，調(diào)試后幾乎無回爐料，物料利用率高達(dá)95%以上。另外，滾塑成型還適用于生產(chǎn)多層材質(zhì)的塑料制品，通過合理匹配不同熔融溫度的物料，可輕松制得多層滾塑制品，而吹塑或注塑成型則需要特殊設(shè)備和復(fù)雜模具。然而，滾塑成型主要適用于中空制件或殼體類制件的生產(chǎn)，實(shí)心制件除發(fā)泡制品外難以通過滾塑法成型。
（2）滾塑成型工藝在制備壁厚差異懸殊或壁厚突變的制品時面臨挑戰(zhàn)。這是由于滾塑成型依賴物料逐漸熔融并粘附于模腔表面，而這一特點(diǎn)限制了其對這類制品的成型能力。雖然可以通過調(diào)整模具受熱來適度改變制件壁厚，但金屬模的優(yōu)異導(dǎo)熱性使得這種調(diào)整效果有限。

滾塑成型工藝的不足

1、能耗高
      在每個滾塑成型周期中，模具及模架都要經(jīng)歷高溫和低溫的交替變化，這使得滾塑成型的能耗通常高于其他塑料成型工藝。盡管有夾套式滾塑機(jī)通過特殊循環(huán)系統(tǒng)直接加熱和冷卻模具來減少能耗，但模具仍需承受冷熱交替，因此能量損耗仍然顯著。
      相比之下，利用尼龍單體己內(nèi)酰胺進(jìn)行滾塑成型尼龍制件的方法則能有效降低能耗。由于滾塑成型與聚合過程同時進(jìn)行，且在低于尼龍6熔點(diǎn)的溫度下進(jìn)行滾塑，再在較高溫度下取出制品，因此模具溫度無需在較大范圍內(nèi)升降，從而顯著降低了能耗。

2、成型周期長
      由于滾塑成型過程中物料不經(jīng)歷強(qiáng)烈外力作用，且無激烈湍流運(yùn)動，僅靠與模具型腔表面的逐漸熔融附著來成型，因此加熱時間相對較長，通常需要超過10分鐘，有時甚至達(dá)到二十幾分鐘。這導(dǎo)致了整個滾塑周期的延長。

3、勞動強(qiáng)度大
      此外，滾塑成型的勞動強(qiáng)度也相對較大。
      滾塑成型工藝在實(shí)施過程中，裝料、脫模等關(guān)鍵工序往往難以實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動化，多依賴于人工操作，這無疑增加了勞動強(qiáng)度。此外，滾塑制品的尺寸精度受到多種因素的影響，包括塑料品種、冷卻速度、脫模劑種類和用量等，因此相較于吹塑和注塑等成型工藝，滾塑在尺寸精度控制上面臨更大的挑戰(zhàn)。正因如此，滾塑成型工藝主要適用于對尺寸精度無特別要求的塑料制品，如容器和玩具等。
      在選擇原料方面，滾塑有其特定的要求。原料需要易于磨粉或保持液態(tài)，以便通過高性能的磨粉機(jī)進(jìn)行處理。同時，原料的流動性也至關(guān)重要，它直接影響到產(chǎn)品的成型質(zhì)量和物理性能。聚乙烯是滾塑中使用最廣泛的原料，其牌號的熔指范圍需控制在2到10（克/10分鐘）之間，以確保產(chǎn)品的成功成型和優(yōu)良性能。在所有滾塑原料中，聚乙烯的占比超過90%，其中線性低密度聚乙烯的占比更是高達(dá)80%以上。
      聚乙烯粉在滾塑成型工藝中扮演著至關(guān)重要的角色。其易于磨粉或保持液態(tài)的特性，使其能夠順利通過高性能磨粉機(jī)進(jìn)行處理，為產(chǎn)品的成型提供穩(wěn)定原料。同時，聚乙烯粉的流動性直接影響產(chǎn)品的成型質(zhì)量和物理性能，因此選擇合適的聚乙烯粉對于滾塑制品的質(zhì)量至關(guān)重要。在滾塑行業(yè)中，聚乙烯的應(yīng)用極為廣泛，其牌號熔指范圍需嚴(yán)格控制，以確保產(chǎn)品的成功成型和優(yōu)良性能。
      聚乙烯粉在滾塑工藝中展現(xiàn)出諸多優(yōu)勢。其加工窗口廣泛，能夠適應(yīng)長時間的高溫環(huán)境，從而降低了對滾塑機(jī)械的依賴性。此外，聚乙烯在室溫下保持化學(xué)穩(wěn)定，不與水、大多數(shù)油脂、酸和堿性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，使得其應(yīng)用范圍極為廣泛。更為重要的是，聚乙烯原料成本低廉，易于大規(guī)模生產(chǎn)和推廣。

滾塑工藝的演進(jìn)

      滾塑，這一中空塑料制品的成型工藝，自20世紀(jì)40年代在英國誕生以來，便開始了其輝煌的發(fā)展歷程。50年代，隨著聚乙烯粉末化技術(shù)的突破，滾塑工藝在歐洲得到了迅猛發(fā)展，并逐漸傳播至美國、日本等地。如今，滾塑已成為粉末塑料成型領(lǐng)域中極具競爭力的技術(shù)，年增長率高達(dá)10～15％。
      在過去的一個世紀(jì)里，滾塑工藝的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。從最初的聚氯乙烯糊玩具，到后來的聚乙烯貯槽、大型管材等工業(yè)產(chǎn)品，再到尼龍、聚碳酸酯、ABS等多種塑料的成型，滾塑都展現(xiàn)出了其獨(dú)特的優(yōu)勢。特別是在70年代初，滾塑已成為一個頗具規(guī)模的塑料成型工藝，吸引了眾多國家的企業(yè)投身于這一領(lǐng)域。
      在技術(shù)層面，滾塑工藝也取得了顯著進(jìn)步。例如，德國、法國、瑞士等國的公司都致力于滾塑成型技術(shù)的研發(fā)與創(chuàng)新，推動著這一行業(yè)向更高水平發(fā)展。同時，英國、荷蘭等國家也涌現(xiàn)出了生產(chǎn)大型容器的滾塑機(jī)，進(jìn)一步拓展了滾塑工藝的應(yīng)用領(lǐng)域。
      隨著全球?qū)Νh(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的日益重視，滾塑工藝在未來仍將具有廣闊的發(fā)展空間。其獨(dú)特的加工方式和優(yōu)越的性能，必將使?jié)L塑制品在各個領(lǐng)域發(fā)揮更加重要的作用。
60年代，滾塑成型工藝迎來了飛速發(fā)展，這得益于樹脂性能的改進(jìn)以及滾塑設(shè)備的革新。在此期間，眾多滾塑成型專用塑料應(yīng)運(yùn)而生，例如聯(lián)合碳化公司推出的PEP-320聚乙烯樹脂，以及RaychenlFlanlolin771等。這些塑料不僅性能優(yōu)異，而且為滾塑制品的多樣化應(yīng)用提供了可能。
      PEP-320作為一種低密度聚乙烯，兼具了良好的流動成型性、低溫沖擊韌性、耐化學(xué)藥品性以及耐應(yīng)力開裂性，使得它在滾塑制品中有著廣泛的應(yīng)用。而RaychelmFlamolin711交聯(lián)聚乙烯樹脂的自熄性特點(diǎn)，更是為滾塑制品的安全性能提供了有力保障。
      為了滿足制備大型滾塑制品的需求，60年代末期又涌現(xiàn)出許多新型滾塑設(shè)備。這些設(shè)備不僅有效利用了占地面積和熱能，還能滾塑成型大型制件。到1970年，市面上超過一半的滾塑機(jī)回轉(zhuǎn)直徑都超過了1.75米，充分展現(xiàn)了滾塑技術(shù)在這一時期的蓬勃發(fā)展。
      此外，機(jī)器的控制水平也得到了顯著提升。例如，三臂式滾塑機(jī)McNeilAuronismodd3000--200能夠分別控制各臂的加熱、冷卻周期，從而實(shí)現(xiàn)了不同尺寸和不同物料制品的同時滾塑成型。其回轉(zhuǎn)直徑達(dá)到5米，每個臂可承受的模具和樹脂總重量高達(dá)13500牛頓，傳熱效果好且占地面積小，為滾塑制品的多樣化生產(chǎn)提供了有力支持。
      我國在滾塑領(lǐng)域的開發(fā)研究也起步于60年代。到了60年代后期，上海玩具行業(yè)已開始利用滾塑成型方法年產(chǎn)軟聚氯乙烯小球，上塑三廠也成功試制出容積為200L和1500L的滾塑聚乙烯容器。進(jìn)入70年代中期，北京玻璃鋼研制所又開發(fā)出滾塑尼龍容器，并在森林滅火瓶等產(chǎn)品中得到應(yīng)用。雖然我國真正大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)是在80年代中后期從國外引入先進(jìn)滾塑設(shè)備與技術(shù)之后，但我國滾塑行業(yè)的蓬勃發(fā)展勢頭已不可阻擋。目前，已能制備出容器量20000L以上的化工貯槽以及高塑全塑游艇等大型塑料制品，充分展現(xiàn)了我國在滾塑領(lǐng)域的實(shí)力與潛力。
      接下來，我們將深入了解塑料滾塑成型的工藝流程。首先，需要選擇合適的塑料原料并進(jìn)行預(yù)處理，包括清洗、干燥等步驟，以確保原料的純凈度符合要求。然后，將處理好的原料加入到滾塑機(jī)中，通過加熱、加壓等工藝手段進(jìn)行滾塑成型。最后，經(jīng)過冷卻、脫模等步驟，即可得到形狀各異、性能優(yōu)良的滾塑制品。
      材料投放：經(jīng)過預(yù)處理的塑料原料被謹(jǐn)慎地加入到滾塑成型機(jī)的筒體內(nèi)。
      加熱融化：滾塑成型機(jī)啟動后，筒體開始旋轉(zhuǎn)，同時伴隨加熱系統(tǒng)的運(yùn)作，使原料逐漸融化。
      滾塑成型：在筒體旋轉(zhuǎn)和加熱的作用下，融化的塑料原料受到離心力影響，均勻地覆蓋在筒體內(nèi)壁上，逐漸形成一層均勻且厚實(shí)的塑料薄膜。隨著工藝的持續(xù)進(jìn)行，薄膜逐漸增厚，直至達(dá)到預(yù)定的厚度。
      冷卻固化：一旦制品的熔體達(dá)到預(yù)設(shè)的厚度，加熱過程隨即停止，并啟動冷卻系統(tǒng)對筒體內(nèi)的制品進(jìn)行冷卻，促使其硬化成型。
      脫模：經(jīng)過充分的冷卻和硬化后，制品可以順利從筒體內(nèi)脫出，從而獲得最終的滾塑成型產(chǎn)品。

塑料滾塑成型工藝的廣泛應(yīng)用

    汽車零部件制造：滾塑成型技術(shù)在汽車制造領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，尤其適用于生產(chǎn)大型塑料部件。例如，燃油箱、備用輪胎罩以及擋泥板等關(guān)鍵部件，均可通過這一工藝高效且質(zhì)量地制造出來。這些部件不僅需要出色的強(qiáng)度，更面臨著嚴(yán)苛的耐腐蝕性挑戰(zhàn)，而滾塑成型工藝恰恰能夠完美契合這些需求。
    儲罐與容器制造：滾塑成型技術(shù)同樣適用于儲罐與容器的生產(chǎn)，涵蓋化工原料儲罐、水處理設(shè)備水箱等多種規(guī)格。其獨(dú)特之處在于能夠打造大型及中空結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，從而完美契合此類需求。
    建筑材料應(yīng)用：滾塑成型技術(shù)在建筑領(lǐng)域同樣發(fā)揮著重要作用。它能夠用于制造門窗框架、管道、板材等多種建筑材料，這些材料不僅需要出色的物理性能，如高強(qiáng)度和耐沖擊性，還要求具備良好的化學(xué)穩(wěn)定性，以應(yīng)對各種惡劣環(huán)境。滾塑成型技術(shù)恰好能夠滿足這些嚴(yán)苛的需求。
    玩具與體育器材制造：滾塑技術(shù)同樣在玩具和體育器材領(lǐng)域大展身手。諸如兒童游樂設(shè)施、健身器材等，都常采用滾塑成型工藝。這類產(chǎn)品不僅要求具備優(yōu)良的彈性，更需耐久性出眾，而滾塑技術(shù)恰恰能完美契合這些需求。
    農(nóng)業(yè)用品：滾塑技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域也發(fā)揮了重要作用，特別是用于制造灌溉設(shè)備和儲水罐等。由于這些產(chǎn)品常年在戶外使用，因此必須具備出色的耐候性和抗紫外線能力，而滾塑技術(shù)恰好能滿足這些苛刻要求。
    滾塑技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用廣泛，不僅用于制造灌溉設(shè)備和儲水罐，還涉及到農(nóng)用拖拉機(jī)頂棚的制造。為了滿足農(nóng)業(yè)設(shè)備的耐候性和抗紫外線要求，滾塑技術(shù)展現(xiàn)出了其獨(dú)特的優(yōu)勢。
      接下來，我們將介紹幾種典型的滾塑機(jī)及其特點(diǎn)。首先是搖擺式滾塑機(jī)，它適用于生產(chǎn)體積大、形狀簡單的制品，但自動化程度不高，效率較低。穿梭式滾塑機(jī)則擁有兩個梭機(jī)，能夠經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)大型儲存罐、容器及小型制品，操作簡便且維護(hù)費(fèi)用低。蛤殼式滾塑機(jī)初始費(fèi)用低廉，占地面積小，手工勞動少且制品質(zhì)量上乘。其滾塑過程中，雙軸旋轉(zhuǎn)由主、副軸變速齒輪電機(jī)驅(qū)動，轉(zhuǎn)臂可直可曲，適應(yīng)不同大小的模具。
      此外，還有垂直式滾塑機(jī)，其三臂式和六臂式設(shè)計使得轉(zhuǎn)臂操作在同一個平面內(nèi)，具有加熱、冷卻或裝／卸工位分離的特點(diǎn)。但受限于模具擺幅，制品大小受到一定限制，常用于制作玩具娃娃部件、玩具、球類和汽車部件等。固定轉(zhuǎn)臂式滾塑機(jī)擺幅范圍大，效率高且易于維護(hù)，是滾塑領(lǐng)域的常用設(shè)備。
      獨(dú)立轉(zhuǎn)臂式滾塑機(jī)則提供了更自動化和完善的加工手段，通過空氣循環(huán)加熱室和空氣／水冷卻室實(shí)現(xiàn)五個工位的操作。每臺轉(zhuǎn)臂和車架之間獨(dú)立控制，靈活性高。而蚌式滾塑機(jī)為加拿大FSP公司的獨(dú)家產(chǎn)品，其熱箱可作冷箱使用，結(jié)構(gòu)獨(dú)特且模具回轉(zhuǎn)直徑范圍大。
      在國內(nèi)外旋轉(zhuǎn)模塑設(shè)備的發(fā)展方面，直火加熱式和熱箱加熱式是常用的加熱方式。生產(chǎn)大型制品時多采用直火加熱式，而小型的制品則更多采用熱室加熱三臂四工位和四臂五工位雙軸旋轉(zhuǎn)獨(dú)立轉(zhuǎn)臂設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)。這些先進(jìn)的設(shè)備為滾塑技術(shù)的應(yīng)用提供了有力支持。
      發(fā)達(dá)國家在改進(jìn)滾塑設(shè)備構(gòu)型的同時，也致力于提升設(shè)備的自動化控制水平。例如，英國研發(fā)的Rotalog旋轉(zhuǎn)模塑控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含測溫和控制顯示兩大核心部件。測溫部分被精心安裝在模具架上，通過無線電信號實(shí)時將熱電偶測得的模具內(nèi)溫度數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)控計算機(jī)。計算機(jī)則負(fù)責(zé)顯示模具內(nèi)溫度與時間的變化圖，并與加熱室溫度／時間圖進(jìn)行對比，從而直觀地反映出滾塑過程中模具及其物料的受熱和傳熱情況。這一控制系統(tǒng)不僅有助于操作者優(yōu)化加熱和冷卻周期，提升制品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，還能為模具和新材料的選擇提供準(zhǔn)確評估。
      相比之下，國外滾塑廠通常擁有多臺不同型號的滾塑設(shè)備。例如，美國spincast公司擁有7臺滾塑機(jī)，模具最大回轉(zhuǎn)直徑達(dá)4米；Dimond公司則擁有9臺，模具最大回轉(zhuǎn)直徑為4.3米。然而，我國的滾塑設(shè)備制造及輔助技術(shù)與國際先進(jìn)水平相比仍存在一定的差距。目前，我國尚無專業(yè)性較強(qiáng)的滾塑設(shè)備制造廠，且所使用的滾塑機(jī)主要以直火加熱為主，熱室加熱三臂四位獨(dú)立轉(zhuǎn)臂滾塑機(jī)等高端設(shè)備則較為稀少。此外，國內(nèi)滾塑廠的設(shè)備數(shù)量和規(guī)模也相對較小。
      在滾塑成型過程中，模具作為不可或缺的重要裝備，其設(shè)計簡單卻對成品質(zhì)量有著至關(guān)重要的影響。滾塑模具通常由上下兩半模組成，并通過夾板進(jìn)行固定。為了確保制品的形狀和尺寸準(zhǔn)確無誤，模具上會開設(shè)排氣孔，以排出模腔內(nèi)形成的氣體并防止制品變形。
      在滾塑工業(yè)中，模具的制作方法至關(guān)重要，常用的包括鋼板焊接、鋁合金鑄造和電鍍成型。滾塑成型對模具材質(zhì)的要求并不嚴(yán)格，但必須具備良好的熱傳導(dǎo)性，以應(yīng)對頻繁的加熱與冷卻過程。低碳鋼、鋁和不銹鋼等都是理想的制模材料。選擇合適的制作方法時，需綜合考慮構(gòu)造的復(fù)雜程度、模具數(shù)量及制品表面質(zhì)量要求，其中制品的形狀和尺寸是決定性因素。同時，成本也是不可忽視的考量因素，它涉及到制模材料、模具厚度、分型面位置等多個方面。
      模具殼體壁厚的設(shè)計至關(guān)重要，需遵循常壓容器的設(shè)計規(guī)范。結(jié)合制品厚度、加熱方式和制模工藝等多方面因素進(jìn)行綜合考慮。對于大型模具，通常采用鋼板制作，厚度控制在2-4mm范圍內(nèi)，并需對內(nèi)壁進(jìn)行拋光處理。此外，模具的厚度還會受到旋轉(zhuǎn)方向和加熱方式的影響。例如，采用熱液體傳導(dǎo)加熱的模具，壁厚需稍厚一些，以保障傳熱的均勻性；而采用熱風(fēng)循環(huán)加熱的模具，則壁厚可稍薄，以優(yōu)化熱量傳導(dǎo)。
      鑄鋁模具的生產(chǎn)過程中，傳統(tǒng)的砂型鑄造方法因精度低、制模周期長及表面質(zhì)量不佳等缺點(diǎn)而逐漸被淘汰。現(xiàn)代滾塑生產(chǎn)中，多采用精密鑄造方法結(jié)合快速制模技術(shù)來生產(chǎn)鑄鋁模。這種技術(shù)不僅提高了鑄件的精度和表面質(zhì)量，還顯著縮短了制模周期，從而充分發(fā)揮了滾塑成型投資少、見效快的優(yōu)勢。對于尺寸較大且形狀復(fù)雜的滾塑模具，采用石膏型或陶瓷型鑄造方法非常經(jīng)濟(jì)高效。同時，熱模差壓澆注法的應(yīng)用進(jìn)一步提高了鑄鋁合金的流動性，進(jìn)一步優(yōu)化了滾塑模體的壁厚設(shè)計，加速了熱量傳導(dǎo)并縮短了成型周期。
      快速制模技術(shù)，即通過運(yùn)用快速造型技術(shù)RPM（Rapid Prototyping Moulding）直接或間接加工金屬模具的方法，融合了CAD/CAM、化工、材料科學(xué)和精密機(jī)械的最新成果。目前，激光造型法SLA、薄板層積法LOM、熔絲沉積法FDM以及選擇性激光燒結(jié)法SLS等都是較為成熟的快速造型技術(shù)。在滾塑模具制造中，利用經(jīng)過表面覆膜處理的LOM原型，可以替代傳統(tǒng)的木模，直接制造石膏型或陶瓷型模具，或者通過硅橡膠模過渡，再澆注出金屬模具，從而實(shí)現(xiàn)鑄鋁模的精密鑄造。
      然而，滾塑成型技術(shù)也存在一些常見質(zhì)量問題，如制品內(nèi)部的氣泡和表面的空洞，以及彎曲、收縮和變色等現(xiàn)象。這些問題不僅影響制品的外觀質(zhì)量，更嚴(yán)重?fù)p害其力學(xué)性能。因此，研究氣泡的形成與消失機(jī)制，以及如何消除這些質(zhì)量問題，是滾塑成型技術(shù)的重要課題。
      影響制品沖擊強(qiáng)度的因素紛繁復(fù)雜，其中加熱溫度和加熱時間被視為兩大關(guān)鍵因素。溫度把控不當(dāng)，將直接影響材料的熔融程度，進(jìn)而損害制品的沖擊強(qiáng)度。具體而言，溫度過低會導(dǎo)致材料熔融不充分，而溫度過高則可能引發(fā)塑料降解，兩者都會降低制品的沖擊強(qiáng)度。值得注意的是，熔體流動數(shù)率MFI與沖擊強(qiáng)度之間存在直接聯(lián)系，MFI的下降通常伴隨著沖擊強(qiáng)度的降低，因此MFI可以作為一個重要的指標(biāo)來衡量制品的沖擊強(qiáng)度。
      此外，塑料滾塑成型制品還常常面臨收縮與變形的問題。這些問題主要由冷卻時產(chǎn)生的殘余應(yīng)力所致。為了解決這一問題，研究者們嘗試了多種方法，如采用不同的冷卻方式交替進(jìn)行冷卻，或在冷卻期間向模具內(nèi)充入壓縮空氣。這些方法旨在通過改變冷卻機(jī)理來減小殘余應(yīng)力，從而抑制制品的收縮和變形。試驗(yàn)證明，通過這些方法，大部分塑料在冷卻時通入0.11MPa的壓縮空氣即可顯著減少收縮和變形現(xiàn)象。
      滾塑成型技術(shù)的研究進(jìn)展也備受關(guān)注。為了進(jìn)一步完善滾塑成型工藝并提升制品質(zhì)量，研究者們在多個方面展開了深入研究，包括加工過程的實(shí)驗(yàn)研究及模擬仿真、滾塑成型專用樹脂的探索、加工設(shè)備和模具的優(yōu)化設(shè)計，以及工藝條件的精確控制等。這些研究主要聚焦于解決滾塑成型過程中的兩大難題：一是專用料的選擇要求嚴(yán)格；二是加工時間長、能耗高的問題。
      在滾塑成型過程中，人們期望聚合物能展現(xiàn)出如石膏漿般的優(yōu)異塑化涂模特性。然而，在當(dāng)前的加熱條件下，單純依靠模具傳導(dǎo)的熱量往往不足以使聚合物材料達(dá)到理想的塑化流動和均勻涂布效果。實(shí)際上，聚合物粉料主要依賴自身的重力在模腔內(nèi)壁進(jìn)行熔融和涂布，這是一個復(fù)雜且關(guān)鍵的過程，直接決定了制品的質(zhì)量。
      值得注意的是，滾塑成型的粉體流動規(guī)律及其對成型效果的影響已受到國外學(xué)者的廣泛關(guān)注。研究揭示，模腔內(nèi)的粉料流動可概括為穩(wěn)態(tài)環(huán)流、雪崩流和滑動流三種類型，其中穩(wěn)態(tài)環(huán)流對成型最為有利，雪崩流次之，而滑動流則往往導(dǎo)致不合格制品。影響這些流動類型的關(guān)鍵因素包括粉料與模腔內(nèi)壁的摩擦系數(shù)以及粉料的團(tuán)聚力和幾何形狀等流動性能。因此，在選擇滾塑成型專用料時，除了考慮其耐熱性外，粉末粒子的形狀和摩擦系數(shù)也是不可或缺的考量因素。
      此外，滾塑成型中的熱傳導(dǎo)過程也十分復(fù)雜。盡管外部熱源將模具加熱至塑料熔融溫度以上，但塑料的導(dǎo)熱性較差，導(dǎo)致熔融塑化需要漫長的時間。由于無法使用擠出和注射成型中常用的粒料，滾塑成型中的聚合物熔融凝結(jié)成為影響加工效率和制品質(zhì)量的關(guān)鍵因素。
      為了進(jìn)一步優(yōu)化工藝和設(shè)備并提升制品質(zhì)量，研究人員正借助滾塑加工過程的模型化和計算機(jī)仿真模擬等技術(shù)手段，深入探究滾塑成型主要工藝參數(shù)對成型周期的影響。

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