Tehnici de turnare rotațională pentru fabricarea materialelor plastice și tipuri de materiale plastice adecvate
Introducere
Turnarea rotațională (adesea prescurtată rototurnare) este o tehnică de fabricare a plasticului utilizată pentru a crea produse goale, cum ar fi rezervoare de apă, recipiente pentru substanțe chimice, jucării, veste de salvare și chiar componente auto. Principalul avantaj al turnării rotaționale față de alte procese este capacitatea sa de a produce produse cu pereți relativ uniformi, fără îmbinări, cu costuri de turnare care sunt în general mai mici decât turnarea prin injecție. Acest proces este, de asemenea, cunoscut pentru flexibilitatea sa în producerea de dimensiuni mari și forme complexe, în special pentru produse care nu necesită detalii foarte precise.
Acest articol va discuta principiile de funcționare ale turnării rotaționale, etapele procesului, avantajele și dezavantajele acesteia și cele mai potrivite tipuri de plastic de utilizat pentru rezultate optime de producție.
-
Ce este turnarea rotațională?
Turnarea rotațională este un proces de formare a plasticului care utilizează o matriță închisă, încălzită în timp ce se rotește simultan pe două axe. Materialul plastic - de obicei pulbere sau granule - este plasat în matriță, apoi încălzit, determinând topirea plasticului și acoperirea uniformă a pereților interiori ai matriței datorită combinației de căldură și rotație. Odată ce se obține grosimea dorită, matrița este răcită, iar produsul este apoi scos.
Spre deosebire de turnarea prin suflare, care necesită aer comprimat pentru a forma cavități, rototurnarea se bazează pe gravitație și distribuția materialului prin rotație. Procesul tinde să fie mai lent, dar este suficient de puternic pentru a crea obiecte goale, mari, groase și rezistente la impact.
-
Etapele procesului de turnare rotațională
În general, rototurnarea constă în patru etape principale:
1. Încărcare
Materialul plastic este cântărit în funcție de grosimea necesară a peretelui și turnat în matriță. În această etapă, se pot adăuga și pigmenți de culoare, aditivi rezistenți la UV, ignifugi sau materiale de armare specifice (în funcție de cerințele produsului).
2. Încălzire și rotație (încălzire și rotație biaxială)
Matrița este închisă ermetic și plasată într-un cuptor sau într-o cameră de încălzire. Matrița este rotită biaxial astfel încât materialul să se topească și să acopere uniform suprafața interioară a matriței.
Lucruri importante în această etapă:
– Temperatura cuptorului trebuie să fie adecvată tipului de rășină (nu prea mică pentru a se topi complet, nici prea mare pentru a nu se degrada).
– Viteza de rotație pe fiecare axă afectează distribuția și grosimea pereților.
– Timpul de încălzire afectează calitatea topirii și rezistența produsului.
3. Răcire
Odată ce plasticul a acoperit matrița și a atins o condiție bună de fuziune, matrița este mutată într-o zonă de răcire. Răcirea se poate face cu aer, pulverizare cu apă sau o combinație a ambelor.
Răcirea prea rapidă riscă să provoace deformare, contracție neuniformă sau solicitări interne.
4. Lansarea produsului (demulare)
Matrița este deschisă și produsul este scos. Produsul poate necesita etape de finisare, cum ar fi tăierea excesului de bavură, găurirea, instalarea fitingurilor sau sudură suplimentară (de exemplu, la accesorii).
-
Avantajele turnării rotaționale
Rototurnarea este adesea aleasă pentru anumite aplicații datorită următoarelor avantaje:
1. Potrivit pentru produse goale de dimensiuni mari
Rezervoarele, cutiile de depozitare sau componentele mari pot fi realizate fără îmbinări.
2. Grosimea peretelui poate fi ajustată
Prin ajustarea cantității de material și a profilului de încălzire, pereții pot fi îngroșați pentru o rezistență suplimentară.
3. Costurile de imprimare sunt relativ mai mici
Matrițele de rototurnare sunt în general mai simple decât matrițele de injecție, ceea ce le face economice pentru producții medii sau variații de design.
4. Flexibil pentru modele complexe
Se pot crea forme dificil de realizat cu alte procese, inclusiv anumite degajări (cu o proiectare adecvată a matriței).
5. Risipă minimă de materiale
Utilizarea materialelor poate fi destul de eficientă deoarece materialul principal se topește și se lipește de pereții matriței; deșeurile sunt de obicei minime.
-
Dezavantajele turnării rotaționale
Totuși, rototurnarea are și limitări:
1. Timp de ciclu relativ lung
Deoarece încălzirea și răcirea se fac pe întreaga matriță, procesul este mai lent decât turnarea prin injecție.
2. Detalii mici și toleranțe de precizie limitate
Produsele de rototurnare nu sunt, în general, la fel de precise ca produsele turnate prin injecție pentru componente mecanice de înaltă precizie.
3. Opțiuni de materiale mai limitate
Nu toate materialele plastice sunt potrivite pentru rototurnare. Materialul trebuie să se poată topi și acoperi matrița în mod corespunzător, precum și să fie rezistent la căldură pentru o durată suficientă de timp.
4. Suprafața este afectată de calitatea pulberii și a matriței.
Dacă pulberea este mai puțin omogenă sau matrița nu este bună, suprafața produsului poate fi mai puțin netedă.
-
Tipuri de plastic potrivite pentru turnarea rotațională
Nu toate rășinile plastice sunt potrivite. Iată cele mai comune tipuri de plastic și considerațiile aferente:
1. Polietilenă (PE) – Cel mai popular material
Polietilena este rășina cea mai utilizată în rototurnare, deoarece este ușor de procesat, ieftină și are o bună rezistență chimică.
– LLDPE (polietilenă liniară de densitate mică)
Cel mai frecvent utilizat pentru rezervoare de apă, recipiente, jucării de exterior și produse generale, LLDPE are o bună rezistență la impact și curge ușor atunci când este topit, rezultând un strat de acoperire relativ uniform pentru pereți.
– LDPE (polietilenă de densitate mică)
Mai flexibil decât LLDPE, potrivit pentru produse care necesită flexibilitate. Cu toate acestea, rezistența sa structurală poate fi mai mică.
– HDPE (polietilenă de înaltă densitate)
Este mai rigid și mai rezistent chimic, ceea ce îl face potrivit pentru rezervoarele de substanțe chimice sau aplicațiile industriale. Provocarea: HDPE-ul tinde să se contracte mai mult, necesitând răcire controlată pentru a preveni deformarea.
Notă: PE este disponibil și în clase stabilizate UV pentru utilizare în exterior, cum ar fi rezervoarele de apă de exterior și echipamentele agricole.
2. Polipropilenă (PP)
PP are o rezistență termică mai mare decât PE și este destul de rezistent la multe substanțe chimice. Este potrivit pentru produse care funcționează la temperaturi mai ridicate sau necesită o rigiditate mai mare.
Cu toate acestea, rototurnarea PP poate fi mai dificilă din cauza controlului sporit al contracției și a riscului de deformare. În plus, nu toate clasele de PP sunt disponibile sub formă de pulbere de rototurnare de înaltă calitate.
3. Clorura de polivinil (PVC)
PVC-ul poate fi utilizat în rototurnare, dar mai rar decât PE. PVC-ul poate fi procesat în plastisol sau alte forme, în funcție de sistem. Avantajele includ rezistența chimică și anumite proprietăți, dar procesul necesită o atenție suplimentară în ceea ce privește stabilitatea termică și aditivii, deoarece PVC-ul este sensibil la degradarea termică.
4. Nailon / Poliamidă (PA)
Nylonul oferă o bună rezistență la abraziune și rezistență mecanică. Este utilizat pentru aplicații specializate, cum ar fi anumite componente inginerești.
Dezavantaje: materialul este mai scump, absoarbe umezeala, iar procesul de rototurnare este mai sensibil la parametrii de încălzire și la calitatea materiei prime.
5. Policarbonat (PC) și alte materiale inginerești
PC-ul și unele rășini inginerești pot fi utilizate pentru anumite aplicații, dar în general nu sunt la fel de comune ca PE-ul din cauza costurilor mai mari, a ferestrelor de procesare mai înguste și a cerințelor mai stricte de control al calității. Dacă sunt necesare transparență, rezistență la căldură sau rezistență ridicată, se pot lua în considerare materialele inginerești, dar acestea trebuie testate mai întâi.
-
Factori de selecție a plasticului pentru rototurnare
Pentru rezultate optime, selecția materialelor ia de obicei în considerare:
1. Forma materiilor prime (pudrabilitatea)
Majoritatea proceselor de rototurnare utilizează pulberi. Materialul trebuie să poată fi măcinat într-o pulbere cu dimensiunea corespunzătoare a particulelor și să rămână stabil.
2. Stabilitate termică
Materialul trebuie să reziste la încălzire prelungită fără degradare, decolorare sau pierdere a proprietăților mecanice.
3. Proprietăți de curgere la topire
Plasticul trebuie să poată acoperi uniform pereții matriței. Această proprietate este influențată de indicele de topire, distribuția greutății moleculare și aditivi.
4. Cerințe privind produsul final
De exemplu, aveți nevoie de rezistență la UV, rezistență chimică, grad alimentar, rezistență la fisuri (ESCR) sau rezistență la impact.
-
Concluzie
Turnarea rotațională este un proces de fabricare a plasticului extrem de eficient pentru crearea de produse goale, în special a celor mari, cu pereți relativ uniformi și îmbinări fără sudură. Procesul implică umplerea matriței cu material, încălzirea acesteia în timp ce se rotește pe două axe, răcirea acesteia și apoi scoaterea produsului.
În ceea ce privește materialele, polietilena (LLDPE, LDPE și HDPE) este cea mai comună și mai „prietenoasă” alegere pentru rototurnare datorită prețului accesibil, rezistenței la impact și rezistenței chimice bune. Alte materiale, cum ar fi polipropilena, PVC-ul, nailonul și unele rășini inginerești, pot fi utilizate pentru aplicații specializate, dar de obicei necesită controale mai stricte ale procesului și costuri mai mari.
Prin selectarea tipului potrivit de plastic, a unui design adecvat al matriței și a unui control bun al temperaturii și timpului, rototurnarea poate produce produse din plastic rezistente, durabile și economice pentru diverse nevoi industriale și casnice.
