●1 引言
塑料及其復(fù)合材料的加工成型工藝有很多種，除了我們常見的擠出成型、注射成型、吹塑成型等工藝外，滾塑也是塑料制品的一種加工方法。過去，由于各種因素，如較慢的加工周期及所用材料的限制，使?jié)L塑工藝發(fā)展速度低于其他塑料成型加工行業(yè)。在各類有關(guān)塑料加工成型的資料信息中涉及到滾塑成型的資訊寥寥無幾。在世界十大圖書館之一的上海圖書館，輸入主題詞“滾塑”，這方面的中文書籍竟然只有薄薄的一本，還是由陳昌杰、李惠康、劉汝范、張立旺于上世紀(jì)90年代編著的《 塑料滾塑與搪塑 》，可見這方面資訊之匱乏。然而最近以來，發(fā)展迄今已有60多年歷史的滾塑成型工藝又開始活躍起來并越來越受到業(yè)界的重視。
滾塑成型又稱旋塑、旋轉(zhuǎn)成型、旋轉(zhuǎn)鑄塑、回轉(zhuǎn)成型等，英文表達(dá)為“Rotational Moulding ”。滾塑成型工藝是先將塑料原料加入模具中，然后模具沿兩垂直軸不斷旋轉(zhuǎn)并使之加熱，模內(nèi)的塑料原料在重力和熱能的作用下，逐漸均勻地涂布、熔融粘附于模腔的整個表面上，成型為所需要的形狀，再經(jīng)冷卻定型而成制品。滾塑成型工藝自上世紀(jì)30年代問世以來，經(jīng)過60多年的發(fā)展，其設(shè)備與工藝日趨完善，從小巧的兒童玩具到常見的汽車塑料件直至龐大的工程塑料制品，特別是超大型及非標(biāo)異型中空塑料制品，由于其它塑料加工工藝本身特性的限制，現(xiàn)在還只能依靠滾塑成型工藝才能完成。目前，滾塑成型工藝已成為塑料成型加工工藝中的重要分支。
●2 國外滾塑成型工業(yè)發(fā)展概況
滾塑成型自1934年起源于英國。從上世紀(jì)40年代起，歐洲用聚氯乙烯糊通過滾塑成型方法生產(chǎn)塑料球之類的玩具等產(chǎn)品。50年代，又開發(fā)出了以低密度聚乙烯粉狀樹脂為原料的聚乙烯滾塑成型工藝，生產(chǎn)聚乙烯貯槽、大型管材等工業(yè)產(chǎn)品，從而大大促進(jìn)了滾塑工藝的發(fā)展。此后，尼龍、聚碳酸酯、ABS等多種塑料也相繼采用滾塑工藝成型。
上世紀(jì)60年代，由于樹脂性能及滾塑設(shè)備的不斷改進(jìn)，滾塑成型工藝得到了迅速發(fā)展。國外開發(fā)出了不少滾塑成型專用塑料，如聯(lián)合碳化公司開發(fā)的PE P-320，Raychems Flamolin 771等聚乙烯樹脂。PE P-320是一種低密度聚乙烯，它兼有低密度聚乙烯樹脂良好的流動成型性能和高密度聚乙烯樹脂的低溫沖擊韌性、耐化學(xué)性以及耐應(yīng)力開裂性；Raychems F1amo1in 711是一種滾塑用交聯(lián)聚乙烯樹脂，它除了可交聯(lián)外，還具有自熄性。菲力浦公司的著名的滾塑級交聯(lián)聚乙烯樹脂Marlex Cl-100也是在這段時間里開發(fā)出來的。
為了適應(yīng)制備大型滾塑制品的需要，60年代末又開發(fā)出了許多能有效利用占地面積和熱能，對大型塑料制件進(jìn)行滾塑成型的機(jī)器設(shè)備。到1970年，市售滾塑機(jī)中一半以上的滾塑機(jī)，其回轉(zhuǎn)直徑范圍超過1.75m。此外，機(jī)器的控制水平也得到了不同程度的提高，例如三臂式滾塑機(jī)McNeil Auronis model 3000—200 可以分別控制各臂的加熱、冷卻周期，以便同時滾塑成型不同尺寸和不同物料的制品，其回轉(zhuǎn)直徑達(dá)5m，每個臂可承受的模具和樹脂的總重量約13500N；傳熱效果好，占地面積小的夾套式滾塑機(jī)也在這段時間設(shè)計制造出來。
70年代初，在英國已有50余家公司從事滾塑制品的生產(chǎn)，滾塑熱塑性塑料的廠家約70余家；在歐洲大陸有20余家公司從事滾塑成型加工，其中有德國、法國、意大利、瑞士、挪威、奧地利、丹麥等國的公司。英國已能提供可生產(chǎn)容量達(dá)18000L的容器的滾塑機(jī)；荷蘭則己生產(chǎn)出直徑2.1m，長4.8m的大型圓柱形貯水槽，該貯槽540kg、壁厚25mm。當(dāng)時，歐洲滾塑制品的總量已達(dá)15000噸以上，其中僅英國就達(dá)7000噸。70年代初美國也已有500余家企業(yè)從事滾塑制品的生產(chǎn)，擁有500余臺滾塑機(jī)，滾塑制容器的容量已超過10000L（ 2400加侖 ）；擁有的滾塑機(jī)所能生產(chǎn)的最大塑料制件達(dá)4.6×4.6×2.1m。
滾塑成型經(jīng)歷上世紀(jì)50年代、70年代、80年代末到90年代初三次大發(fā)展，在西歐和北美已經(jīng)相當(dāng)發(fā)達(dá)，形成了滾塑原料專業(yè)公司生產(chǎn)及配制，滾塑機(jī)械設(shè)備專業(yè)公司制造及銷售，滾塑技術(shù)專業(yè)科研及教育，以及數(shù)目眾多的滾塑制品的工廠所組成的獨立工業(yè)體系?？梢允褂萌繜崴苄詷渲筒糠譄峁绦詷渲a(chǎn)小到乒乓球，大到85立方米容積、各種形狀、整體無縫、一次成形的制品。滾塑成型已成為—個頗具規(guī)模的塑料成型加工行業(yè)。到1992年，全世界用于滾塑的樹脂占世界樹脂總消費(fèi)的8％～9%，在美國滾塑協(xié)會注冊的滾塑制品已超過5000種，目前世界上大約有1000家滾塑企業(yè)。設(shè)在美國的國際滾塑協(xié)會（ ARM ）作為目前滾塑行業(yè)的主要國際組織，會員遍布58個國家，其中有滾塑制品生產(chǎn)商、原料商、模具設(shè)計制造商等。
近年來，國外一些公司在滾塑用樹脂原料和專用助劑的研發(fā)上也取得了進(jìn)展。如諾瓦（ Nova ）化工品公司推出的兩種新等級的聚乙烯專用于滾塑大型部件。第一種是NOVAPOL TR-0242-U/UG高密度已烯共聚物，具有滾塑所需的堅韌性，在類似的熔融指數(shù)下，加工像其它滾塑樹脂一樣容易。熔融指數(shù)為1.8克/10分鐘，密度為0.942克/立方厘米，抗環(huán)境應(yīng)力龜裂可達(dá)1000小時以上，低溫抗沖為60英尺-磅（ 81焦耳 ）。這種樹脂用于模塑特大型部件，可以做容量1萬加侖的水箱和耐化學(xué)腐蝕的罐車，且能滿足加工性能。能取代交聯(lián)聚乙烯、纖維玻璃和鋼筋混凝土設(shè)備，如大型農(nóng)用品和化工品儲槽，也可做小型船只。
另一種名為NOVAPOL TR-0338-UI/UIG的中密度己烯共聚物，加工周期比上述TR-0242短，有類似的抗環(huán)境應(yīng)力龜裂性能和低溫抗沖性，但堅韌性差一點。熔融指數(shù)為3.5克/10分鐘，密度為0.938克/立方厘米，抗環(huán)境應(yīng)力龜裂1000多小時，低溫抗沖為50英尺-磅（ 70焦耳 ），可生產(chǎn)各種多用途產(chǎn)品，適用于做中小型農(nóng)用槽和化學(xué)品槽、中型容器、魚箱和化糞池等。
而汽巴（ Ciba ）專用化學(xué)品公司的紐約塑料添加劑部也與位于美國休斯頓的ICO聚合物公司聯(lián)合開發(fā)用于滾塑成型的專用系列助劑。目前，對于滾塑產(chǎn)品的生產(chǎn)商來說，要得到象注塑生產(chǎn)那樣的專用助劑還有困難，生產(chǎn)商需要專用于滾塑工藝的助劑。因此，ICO推出一系列特效改性劑進(jìn)入滾塑市場，包括用于室外耐久產(chǎn)品紫外線穩(wěn)定劑，用于氣味控制的抗菌劑，減少靜電積聚和改善成型性能的抗靜電級助劑等。
●3 國內(nèi)滾塑成型工業(yè)發(fā)展概況
我國滾塑工藝的開發(fā)研究起始于上世紀(jì)60年代。當(dāng)時上海玩具行業(yè)開始利用滾塑成型方法生產(chǎn)軟聚氯乙烯小球；上塑三廠已成功地試制出容積200L和1500L的滾塑聚乙烯容器。70年代中期，北京玻璃鋼研究所開發(fā)成功滾塑尼龍容器并在森林滅火瓶等產(chǎn)品中得到應(yīng)用。到1992年，我國雖已有數(shù)十家滾塑生產(chǎn)廠，但絕大多數(shù)屬于西方五、六十年代的設(shè)備水平和技術(shù)水平，年加工樹脂約9,000噸，僅占全國樹脂總消費(fèi)量的萬分之八九，為世界平均水平的1%，而制品約 28種，為世界數(shù)量的0.5%。一些塑膠企業(yè)雖然涉足滾塑工藝的產(chǎn)品制造，但由于受到關(guān)鍵工藝的制約，一直沒有大的突破，只能生產(chǎn)一些沒有嚴(yán)格尺寸、性能要求相對粗糙的產(chǎn)品。從而使大多數(shù)從業(yè)人員沒有足夠認(rèn)識到滾塑工藝的先進(jìn)性和較強(qiáng)的市場競爭力。用美國最大滾塑商的話說：“中國滾塑尚未啟動，中國滾塑市場尚未獲得開發(fā)！”
上世紀(jì)90年代中、后期，一些國內(nèi)企業(yè)從國外引進(jìn)了先進(jìn)的滾塑設(shè)備與技術(shù)之后，開始了真正意義上的大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。目前，國內(nèi)企業(yè)已能制備容器量20000L以上的化工貯槽以及高速全塑游艇等大型塑料制品。近幾年來，我國的滾塑行業(yè)發(fā)展迅速，全國各地的各種滾塑廠家已近百家，這些廠家所生產(chǎn)的滾塑制品種類越來越多，應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣泛。但是同國外發(fā)達(dá)國家先進(jìn)水平相比，差距仍十分明顯。上世紀(jì)90年代初在美國滾塑協(xié)會注冊的滾塑制品就已超過5000種，而我國到目前也只有40余種，國外的滾塑制品已涉及30多種行業(yè)，而我國的滾塑制品只涉及到十余種行業(yè)。在滾塑原料方面，目前國內(nèi)在滾塑制品中，市場上聚乙烯及其復(fù)合材料的滾塑占整個滾塑產(chǎn)品的比例目前約75%，99％以上的滾塑制品原料為PE，其中的95％又是非常適合于滾塑成型的滾塑級LLDPE，而國外滾塑聚乙烯材料的比例大致為：LLDPE為65％，XHDPE（ 交聯(lián)聚乙烯 ）為2%，HDPE為10％，LDPE為5%。
為了適應(yīng)滾塑制品品種日益增多，滾塑制品的科技含量不斷提高，各行各業(yè)對滾塑制品的需求日趨增長的新形勢，中國塑料加工工業(yè)協(xié)會設(shè)立了滾塑專業(yè)委員會，旨在加強(qiáng)行業(yè)內(nèi)的溝通協(xié)調(diào)，交流滾塑工藝生產(chǎn)技術(shù)和經(jīng)驗，消化吸收國外先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，加強(qiáng)技術(shù)協(xié)作，推動我國滾塑成型工藝技術(shù)、加工設(shè)備及模具的發(fā)展，促進(jìn)我國滾塑專用料及其產(chǎn)品的研制開發(fā)。
●4 國內(nèi)外滾塑工藝制品的應(yīng)用范圍
隨著滾塑成型工藝的不斷發(fā)展，滾塑制品的種類不斷增加，應(yīng)用范圍也不斷擴(kuò)大。目前，國內(nèi)外滾塑制品的涉及行業(yè)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)、水處理、醫(yī)藥食品、電子、化工、水產(chǎn)養(yǎng)殖、紡織印染等等：
4.1容器類滾塑制件
這類塑料制件廣泛用于儲存和供料箱，貯水槽、各種工業(yè)用化學(xué)品儲存和運(yùn)輸容器，如酸、堿、鹽、化學(xué)肥料、農(nóng)藥貯槽，化工企業(yè)、工業(yè)涂裝、稀土制取中的洗槽、反應(yīng)罐、周轉(zhuǎn)箱、垃圾箱、化糞池、生活水箱等等。如用菲力浦公司的滾塑級交聯(lián)聚乙烯樹脂“Maricxcl—100”制得的滾塑交聯(lián)聚乙烯桶，可以同金屬桶相媲美，而且它耐化學(xué)腐蝕性好，維修保養(yǎng)費(fèi)用低。
4.2交通工具用滾塑制件
主要是應(yīng)用聚乙烯和聚氯乙烯糊樹脂，滾塑各種汽車用件，如空調(diào)彎管、旋渦管、靠背、扶手、油箱、擋泥板、門框和變速桿蓋、蓄電池殼體，雪上汽車和摩托的燃料箱、飛機(jī)油箱，游艇及其水箱，小船以及船和船塢之間的緩沖吸震器等。
4.3體育器材、玩具、工藝品類滾塑制件
主要有聚氯乙烯糊滾塑的各種制件，如水球、浮球、小游泳池、娛樂艇及其水箱、自行車座墊，滾塑碼垛盤，沖浪板等等。由于滾塑模具可以采用精密澆鑄、電鑄等工藝制造；滾塑制件表面對模具型腔表面的精細(xì)結(jié)構(gòu)“復(fù)制”效果很好，因此滾塑法可以將制品做得相當(dāng)精致美觀，故常用于制取具有較大觀賞價值的產(chǎn)品，特別是玩具如小馬、洋娃娃、玩具砂箱、時裝模特模型、工藝品等。
4.4各類大型或非標(biāo)類滾塑制件
滾塑制品應(yīng)用較多的還有各種箱體、殼體、大型管材等制件，如擱物架、機(jī)器外殼、防護(hù)罩、燈罩、農(nóng)用噴霧器、家具、獨木舟、野營車輛頂篷、運(yùn)動場裝置、種植機(jī)、浴室、廁所、電話間、廣告展示牌、椅子、公路隔離墩、交通錐、河海浮標(biāo)、防撞筒以及建筑施工屏障等等。
●5 結(jié)語
滾塑成型是生產(chǎn)大型中空塑料制品最經(jīng)濟(jì)而有效的方法，要在國內(nèi)推廣應(yīng)用滾塑成型，就必須吸收國外的先進(jìn)技術(shù)，開發(fā)更多更好的滾塑原料，提高滾塑設(shè)備的自動化水平，縮短模具設(shè)計與制造周期。相信隨著現(xiàn)代材料工業(yè)和機(jī)械制造與自動化技術(shù)的不斷進(jìn)步，滾塑成型工藝在我國將有飛速的發(fā)展。
(參考文獻(xiàn)略)
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