Основные технологии переработки полимеров. Ротационное формование

Ротационное формование представляет собой такой процесс, при котором дозированная порция того или иного полимерного материала загружается в полую форму (обычно металлическую), которая затем плотно закрывается и начинает вращаться в 2 плоскостях, причём перпендикулярных. Также при этом происходит одновременный нагрев формы для создания полимерного расплава. Постепенно расплав должен равномерно распределиться внутри формы и стать гомогенным, образовав тонкое равномерное и довольно-таки прочное покрытие, удерживаемое при помощи центробежных сил и адгезии. Как только достигнуты необходимые параметры расплава, форму начинают охлаждать, помещая её в особую камеру, а материал приобретает окончательные физические характеристики и легко вынимается из формы. Стоит заметить, что метод ротационного формования применяют на оборудовании как постоянного, так и периодического действия. Что касается конкретно оборудования, то оно состоит из нескольких узлов, каждый из которых последовательно выполняет свои задачи. Во-первых, это специальный стол, где производится наполнение форм перерабатываемым полимером и их герметизация, а после окончания формования формы открываются и оттуда извлекаются уже готовые изделия (возможно использование и двух столов для этих целей). Во-вторых, это специальная туннельная печь, в которой поддерживается температура, необходимая для получения расплава, и давление, необходимое для равномерного распределения полимерного расплава по внутренней поверхности формы. И в-третьих, это охлаждающая камера, куда форма помещается после того, как закончен процесс формирования горячего изделия.

Что касается вращательного механизма, то он состоит из карусели с закреплёнными на ней внутренним и наружным шпинделями, снабжёнными приводом. Внутренний шпиндель используют для вращения формы в вертикальной плоскости, а наружный используется для вращения формы в горизонтальной плоскости. На шпинделях может быть установлено разное количество форм, в зависимости от типа механизма (обычно от 1 до 40, но может быть и больше). Разумеется, для вращения выбирается разная частота, но в целом значения не слишком большие — так, наружный вал вращается со скоростью около 30 оборотов в минуту (а то и меньше), а внутренний — и вовсе около 10 оборотов в минуту. Кстати, существуют и трёхшпиндельные установки для вращения в нескольких плоскостях. Кроме того такие конструкции спланированы таким образом, чтобы каждый шпиндель последовательно попадал на рабочий стол, в туннельную печь и охлаждающую камеру. Существует и многошпиндельное оборудование, преимущество которого заключается в производительности, поскольку в этом случае и в нагревательной, и в охлаждающей камере находится одновременно сразу по несколько шпинделей с множеством форм. Кроме того такая конструкция позволяет выполнять формование более качественно, поскольку имеется возможность, например, увеличить время нагрева. Есть и такие конструкции, где валы (шпиндели) не оснащаются приводами, а их перемещение между зонами осуществляется при помощи отдельного узла. И это не всё: существуют, например, и маятниковые установки, где шпиндель с формами качается, попеременно попадая в зоны нагрева и охлаждения, а загрузочно-разгрузочный стол располагается по центру.

Что касается способов нагрева, то они также могут весьма различаться между собой. Одни из самых распространённых вариантов — нагрев при помощи горячего воздуха или же газовой горелки. Кроме того существует солевое нагревание, а также инфракрасный нагрев, с использование ИК-облучения. Впрочем, не все методы универсальны, поскольку, например, нагревание горячим воздухом эффективно лишь в том случае, когда толщина полимерной заготовки не превышает 15 мм, а инфракрасное облучение годится только лишь для простых заготовок. Интересен вариант солевого обогрева, для чего используют соли азотной кислоты на основе калия и натрия. Это весьма экономичная технология, поскольку полимерная масса расплавляется уже при температуре около +30 градусов по Цельсию.

Охлаждающие камеры оборудованы специальными душами, подающими холодную воду, причём подача воды осуществляется по необходимости, благодаря использованию специальной дверцы, которая может открываться в нужный момент. Охлаждение также может выполняться и на открытой площадке. Из других установок для ротационного формования отметим ещё один любопытный вариант, когда ни нагревательной, ни охлаждающей камеры попросту нет и присутствует всего один шпиндель. Как же в таком случае осуществляется нагрев и охлаждение? Здесь используются специальные формы с так называемыми «рубашками», куда подаётся по необходимости либо тот или иной тепловой носитель, либо же вода или специальное масло для охлаждения (в некоторых случаях используют и холодный воздух). Кроме того в заготовки с отверстиями можно подавать воду или воздух прямо внутрь формы для более эффективного и быстрого охлаждения.

Металлические формы обычно изготавливают из нескольких видов металлов: это может быть алюминий, сталь (чаще всего из неё делают сварные формы) или же медно-никелевый сплав. Алюминиевые формы обычно используют для изготовления сложных заготовок, которые нередко являются сборно-разборными, а значит, необходимо предусмотреть разъёмные элементы. Жёсткие и герметичные стальные формы используются для производства простых крупногабаритных заготовок, а медно-никелевые — для маленьких форм. При этом именно медно-никелевые формы обеспечивают наивысшее качество поверхности полимерных изделий. Стоит добавить, что некоторые формы имеют специальные патрубки, предназначенные для удаления летучих соединений, а кроме того бывают формы со специальными клапанами, которые позволяют загружать полимерное сырьё, не открывая саму форму. Особое внимание уделяется обработке внутренней поверхности любой формы, поскольку это напрямую влияет на характеристики поверхности готовых изделий.

Что касается конкретных изделий, которые выполняются с использованием данного способа обработки полимерных материалов, то это, например, игрушки, торговая продукция (например, манекены для одежды), детали различного оборудования, а также различные ёмкости (например, большие полимерные баки и даже цистерны) и некоторые медицинские товары. Также при помощи ротационного формования осуществляется и покрытие внутренних поверхностей некоторых изделий и ёмкостей различной вместимости. Конечно же, помимо преимуществ, есть у ротационного формования и свои недостатки. Преимуществ больше: это и лёгкость в производстве различных крупногабаритных изделий и ёмкостей, и возможность изготовления ёмкостей с одинаковой толщиной стенок по всей поверхности, и минимизация отходов, которые при данном методе фактически отсутствуют. Кроме того изделия, произведённые с использованием метода ротационного формования, не имеют никаких напряжений на внутренней поверхности, чего сложно, а подчас и невозможно добиться при других методах обработки. И конечно, нельзя не отметить значительную экономию на оборудовании и вспомогательных агентах, благодаря чего данный метод является одним из самых дешёвых. Но при этом ротационное формование — процесс достаточно долгий, а потому многие предпочитают другие технологии, позволяющие достичь большей производительности. Однако для крупногабаритных изделий, выпускаемых небольшими партиями, именно метод ротационного формования видится наиболее перспективным.

Для получения более полной информации, надо обратиться к нашим специалистам по телефону
+7 (495) 268-0242, или почте info@nomitech.ru, они окажут помощь в подборе необходимого оборудования, которое будет соответствовать вашим требованиям как в части технических характеристик, так и в ценовом плане.