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1、郑州轻院轻工职业学院 毕业设计（论文） 题 目 塑料滚塑成型的应用与发展学生姓名 专业班级 09级高分子2班 学 号 09101005 系 别 轻化工程系 指导教师(职称) 完成时间 2012 年 03月 31日 塑料滚塑成型的应用与发展摘 要引言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。过去，由于各种因素，如较慢的加工周期及所用材料的限制，使滚塑工艺发展速度低于其他塑料成型加工行业。在各类有关塑料加工成型的资料信息中涉及到滚塑成型的资讯寥寥无几。在世界十大图书馆之一的上海图书馆，输入主题词“滚塑”，这方面的中文
2、书籍竟然只有薄薄的一本，还是由陈昌杰、李惠康、刘汝范、张立旺于上世纪90年代编著的 塑料滚塑与搪塑 ，可见这方面资讯之匮乏。然而最近以来，发展迄今已有60多年历史的滚塑成型工艺又开始活跃起来并越来越受到业界的重视。滚塑成型(rotational molding或rotomolding)，亦称旋转成型(RM)、旋转成型、旋转模塑、旋转铸塑、回转成型等。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，使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、脱模，最后获得制品。,关键字 滚塑/儿童玩具/汽车塑料件
3、/工程塑料制品/非标异型中空塑料制品 风机外壳 电动车外壳目 录引言21.滚塑成型的应用11.1实际应用11.1.1容器类滚塑制件11.1.2交通工具用滚塑制件11.1.3体育器材、玩具、工艺品类滚塑制件11.1.4各类大型或非标类滚塑制件11.2滚塑成型工艺的应用21.2.1热稳定性31.2.3良好的冲击强度31.2.4应力31.2.5强度31.2.6伸长率31.2.7传热性32.生产过程 42.1工艺流程43.滚塑成型适用材料54.滚塑市场及发展趋势滚 54.1 设备64.2原料64.3人才74.4滚塑成型和制品优缺点74.4.1滚塑成型优点74.4.2滚塑成型缺点74.5滚塑制品和市场
4、74.5.1世界滚塑工业和原料消费量74.5.2滚塑成型制品和市场85.结语106.致谢117.参考文献12精品1.滚塑成型的应用1.1实际应用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。1.1.1容器类滚塑制件 这类塑料制件广泛用于储存和供料箱，贮水槽、各种工业用化学品储存和运输容器，如酸、碱、盐、化学肥料、农药贮槽，化工企业、工业涂装、稀土制取中的洗槽、反应罐、周转箱、垃圾箱、化粪池、生活水箱等等。 1.1.2交通工具用滚塑制件 主要是应用聚乙烯和聚氯乙烯糊树脂，滚塑各种汽车用件，如空调弯管、旋涡管、靠背、扶
5、手、油箱、挡泥板、门框和变速杆盖、蓄电池壳体，雪上汽车和摩托的燃料箱、飞机油箱、游艇及其水箱、小船以及船和船坞之间的缓冲吸震器等。 1.1.3体育器材、玩具、工艺品类滚塑制件 主要有聚氯乙烯糊滚塑的各种制件，如水球、浮球、小游泳池、娱乐艇及其水箱、自行车座垫、滚塑码垛盘、冲浪板等等。玩具如小马、洋娃娃、玩具砂箱、时装模特模型、工艺品等。 1.1.4各类大型或非标类滚塑制件 搁物架、机器外壳、防护罩、灯罩、农用喷雾器、家具、独木舟、野营车辆顶篷、运动场装置、种植机、浴室、厕所、电话间、广告展示牌、椅子、公路隔离墩、交通锥、河海浮标、防撞桶以及建筑施工屏障等等 。 从物品的层次看，滚塑制品已经从普
6、通的民用品向关键工业品发展，其功能也从单一的容器性能向结构性能转变。随着滚塑设备及模具的发展，滚塑制品的结构复杂程度已经发展到超乎想象的地步，甚至可以说注塑、吹塑、挤塑等工艺无法完成的制品，完全可以通过滚塑来完成，制品的几何尺寸已经完全能做到从0.5L到50M3。如果没有受到运输条件的限制，甚至可以做到更大。从产品的分类看，大致可分为圆柱形水箱（0.25M3 50 M3）、圆台形敞口桶（20L3000L）、方形敞口桶（30L2000L），随着功能的需要，还可成型为闭口式的各类容器，以适应不同行业的需要。滚塑产品的缺点是：产品单件成本高、生产效率低，如果没有专门设备很难形成大批量生产，并且由于重
7、量轻、体积大、运输成本较高。 中国滚塑行业存在的问题同国外滚塑业相比，中国滚塑行业虽然发展势头猛，但总体规模小、技术水平较低，要做大必须突破三大“瓶颈”玩具桶牙科前罩1.2滚塑成型工艺的应用滚塑成型工艺自上世纪30年代问世以来，经过60多年的发展，其设备与工艺日趋完善。从小巧的儿童玩具到常见的汽车塑料件直至庞大的工程塑料制品，特别是超大型及非标异型中空塑料制品，由于其它塑料加工工艺本身特性的限制，现在还只能依靠滚塑成型工艺才能完成。目前，滚塑成型工艺已成为塑料成型加工工艺中的重要分支。滚塑成型技术的研究虽然取得了较大的成绩，但是与注塑、挤出（中空吹塑）成型相比还存在很多不足。滚塑成型的发展趋势
8、主要集中在以下几个方面：一是对滚塑成型的加热和冷却过程的热传导进行计算机模拟，建立相应的数学模型，用自动化技术对各项工艺参数进行精密控制；二是解决制品的翘曲和收缩，消除制品气泡，缩短加工周期。较有效的工艺改进是选择适当的时间给模内充压（约69kPa），可使加工周期缩短25%，同时气泡大大减少，提高了制品的韧性。此外，向模内通入流动空气，降低模具内、外壁与塑料制品之间的温度梯度，从而在加强冷却的同时减少由温差引起的制品结晶结构的差异而导致的翘曲变形；三是开发新技术、新材料、新装备。 国外的一些公司在滚塑成型用树脂和专用助剂的研发上已取得了进展。新开发的树脂流动性及韧性好，耐环境应力开裂可达100
9、0h 以上。滚塑发泡成型、滚塑交联成型、滚塑多层复合成型技术也得到了开发。 滚塑成型是生产大型中空塑料制品最经济而有效的方法。要在国内深入推广应用滚塑成型,就必须吸收国外的先进技术,开发更多更好的滚塑原料,提高滚塑设备的自动化水平,缩短模具设计与制造周期，使滚塑与注塑、挤塑等其他加工技术齐头并进。为满足滚塑成型工艺要求，美国宾夕法尼亚州工业咨询家P.Nugent认为，材料必须满足以下性能要求。 1.2.1热稳定性。材料在滚塑成型的宽加工范围内有符合要求的热稳定性，并且能防止磨碎成粉料时性能降低。大部分滚塑材料用抗氧剂稳定化，降低由于一般滚塑成型时长时间加热对材料性能的负面影响。 1.2.2流动
10、性。材料熔体粘度必须足够低，已足以使材料浸渍模具内表面，并熔融成均一体。衡量材料熔体流动性的一般指标是熔体熔体流动速率(MFR)，单位为g10min。工业上最常用的滚塑用聚乙烯的MFR为28g10min(2.16kg，190下)，结构复杂和细节丰富的滚塑制品要求材料有较高的熔体流动速率。 1.2.3良好的冲击强度。这是能否作为低温用滚塑制品判别最常用指标，通常要求材料在低至-40下仍保持良好的抗冲击性能。 1.2.4应力。耐环境应力开裂(ESCR)是材料长期耐与应力开裂介质接触的能力，按照通用的测试方法，认为可以接受的材料ESCR值一般应超过1000h。 1.2.5强度。足够弯曲强度和拉伸强度
11、，聚乙烯强度相对低，而尼龙和聚碳酸酯等工程塑料具有较高的强度。 1.2.6伸长率。折断(failure)伸长率应高，以符合大部分的应用要求。 1.2.7传热性。必须有优良的流动性和良好的传热性，使材料在成型加热过程中均匀和快速分散开，不良的流动性将严重影响成型部件的最终外观。 最近已研究了材料流变行为和热性能对烧结过程和脱除聚合物中气泡的影响，这种开发技术是在成型前评价材料方法上取得的重大进展，由此得到的结论表明，熔体流变行为和表面张力在材料致密化初期起主要作用，而在致密化后期，拦阻气泡中气体的扩散是十分重要的。象线型低密度聚乙烯这样的材料随着粘度降低而熔融速度减慢，这样在粒子相邻的周围形成三维粒子网，拦截大量气体。低粘度材料趋向于快速熔融，拦截气体少，因而致密化快。 大部分滚塑成型树脂是粉料，粒子尺寸35目(742000um)，材料另一种状态是液体，一些高流动性树脂，如尼龙，成型时要用小粒料。表1-1 部分滚塑材料性能及滚塑样品的力学性能项目LLDPEPPPP/ PE共聚- 1PP/ PE共聚- 2EBAPCPVC熔体流动速率（g/10min）5.213521322027.511.13*密度（kg/m3）932900900900
