|
Этот метод переработки позволяет получать полые изделия разнообразных форм и размеров из термопластичных материалов, используемых в виде порошков или паст (пластизолей). Процесс ротационного формования отличается простотой и включает три основных стадии. На первой из них I в холодную форму, представляющую собой полую раковинообразную конструкцию, загружается определенное количество полимерного материала. Далее (стадия II) закрытую форму помещают в камеру нагрева, где и происходит собственно процесс формования. При этом с помощью соответствующих устройств форма приводится во вращение относительно двух осей. При вращении с относительно невысокой частотой (от 0,4 до 2,0 с-1) расплавленный полимер распределяется по стенкам формы. Третья стадия III заключается в охлаждении формы с отформованным изделием, которое может осуществляться с помощью холодного воздуха или водяного тумана; при этом форма продолжает вращаться для полного и равномерного затвердевания полимера по всей поверхности формы. После завершения охлаждения форма раскрывается и готовое изделие извлекается из нее; благодаря усадке материала при охлаждении изделия процесс извлечения не вызывает затруднений. Ротационное формование широко используется для изготовления разнообразных изделий самой различной величины и формы — деталей приборов, корпусных деталей мебели, бочек и контейнеров, лодок и др. Процесс происходит при атмосферном давлении, условия формования исключают значительные нагрузки на стенки оснастки, поэтому формы для ротационного формования могут иметь тонкие стенки и относительно дешевы. Объем формуемых изделий определяется размерами камеры нагрев; и может достигать нескольких кубометров. Для обогрева форм используется горячий воздух (электрические нагреватели) или сжигаемый природный газ. К преимуществам ротационного формования, по сравнению с другими методами получения полых изделий, относятся простота изготовления и дешевизна оснастки, возможность варьирования толщины стенки (вплоть до 15-20 мм), очень низкий уровень остаточных напряжений в готовом изделии, практически полное отсутствие отходов и, как следствие, экономичность процесса. Благодаря интенсивному развитию в последние годы обнаружен ряд технологических преимуществ этого метода — возможность получения изделий сложной формы со стенками различной толщины, многослойных изделий и т. д. Низкая стоимость оснастки в ряде случаев делает экономически целесообразным использование ротационного формования для получения малых партий изделий. Недостатками процесса являются длительность цикла формования, ограниченный выбор материалов и их относительно высокая стоимость, низкий уровень размерной точности готовых изделий. Для переработки методом ротационного формования используются в основном несколько видов термопластов. Это, в первую очередь, полиэтилен, доля которого составляет от 85 до 95% продукции, причем применение находят практически все виды этого полимера, в том числе сшивающийся. Его достоинства — высокая термостабильность, легкая перерабатываемость гранул в порошок, относительно низкая стоимость. Разработана, например, специальная марка полиэтилена, показатель текучести расплава которой при переработке уменьшается с 5 до 1,5. Этот материал характеризуется повышенным значением ударной вязкости при низких температурах (до -30 °С). Среди остальных полимеров лидирующую роль занимают пластизоли на основе ПВХ (от 10 до 13%), объем производства которых достаточно велик и имеются марки, специально предназначенные для ротационного формования. Для ротационного формования разработаны также специальные марки полиамидов, поликарбонатов, полипропилена, полистирола. Возможно изготовление этим методом изделий из термореактивных полимеров — полиуретанов, эпоксидных композиций и др., а также совмещение процесса полимеризации и формования (например при полимеризации капролактама). В этом случае в форму загружают композицию на основе капролактама и катализатор. В процессе ротационного формования происходит полимеризация. Из смесей полимеров, отличающихся друг от друга значениями температуры плавления, получают двухслойные изделия с различными свойствами слоев. Для предотвращения окисления некоторых термопластов (например полиамидов) в форму нагнетают инертный газ. Иногда ротационное формование осуществляют с использованием жестких вкладышей и вставок. Для модификации свойств материалов, перерабатываемых ротационным формованием, широко используются различные добавки - термо- и светостабилизаторы вспенивающие агенты, наполнители (в т. ч. и волокнистые) и др. В России конкурентнеспособное по ценам и качеству сырье, пригодное для ротационного формования в настоящее время не производится, кроме ПЭ и ПВХ. Формы для ротационного формования достаточно просты и изготавливаются из стали или алюминия. Алюминиевые формы используют для изготовления сложных изделий, а также при изготовлении нескольких одинаковых форм (литьем). При эксплуатации формы подвергаются значительным термическим напряжениям из-за многократных циклов нагрева (до 300 °С) и охлаждения. Выбор оборудования для ротационного формования определяется конфигурацией и размерами изделия, типом материала и серийностью производства. Применяются одно-, трех- и четырехшпиндельные установки непрерывного и периодического действия (рис. 13.2). Формы крепятся на так называемой «руке», которая осуществляет вращение формы и перемещает ее из одной зоны в другую. Чаще всего для повышения производительности используют машины карусельного типа с тремя или четырьмя «руками». Это позволяет увеличить производительность, сократить расход тепла и получать несколько разных изделий одновременно. Каждая «рука», на которой смонтировано несколько форм, находится в соответствующей зоне технологического цикла. Время нахождения «руки» в определенной зоне определяется временем формования самого трудоемкого изделия, после чего производится одновременное перемещение «рук» в следующую зону технологического цикла. Ротационное формование относится к практически безотходным процессам. При конструировании ротационных форм можно достичь 100% выхода изделий из исходного сырья. Бракованные изделия и удаляемые части изделий утилизируются, а полученные материалы используются для изготовления новых изделий. Типичные примеры применения изделий, полученных ротационным формованием, приведены ниже. | Емкости | для канализации (септик-танки), танки для нефтепроводов, емкости для воды, для химикатов, топливные баки, емкости и танки для транспортировки веществ | | Транспорт | дверные ручки, дорожные ограждения и знаки, барьеры для ограждения зоны работ, багажники, паллеты, панели инструментов, системы труб, коляски для инвалидов, тележки для супермаркетов | | Контейнеры | для транспортировки и многократного использования, 1ВС-контейнеры, барабаны, бочки, контейнеры для авиаперевозок, контейнеры-термосы, контейнеры для деревьев | | Игрушки и досуг | домашние игрушки, мячи, мебель, санки, игрушки для плавания, игровые площадки и комплексы, головы и туловища кукол, бассейны | | Материалы для дома | поддоны, емкости для мусора, емкости для рыбы, упаковка | | Морская промышленность | поплавки для причалов, облицовка бассейнов, ограждение для доков, прогулочные суда (лодки, каяки, байдарки, катамараны), спасательные пояса, круги | | Медицина | кислородные маски, носилки, ящики для медицинских образцов, зубоврачебные кресла | | Промышленные изделия | установки для очистки воды, корпуса для машин, установки рециклизации | | Строительство | мусоропроводы, колодцы | | Городское хозяйство | туалетные кабины, урны, плафоны для фонарей | | Сельское хозяйство | кормушки и поилки, домики для животных | | Разное | крышки для люков, ящики для инструментов, оборудование для садов |
К |
