Wykorzystanie technologii odlewania rotacyjnego do zastąpienia wyrobów laminowanych

4 października 2021

Skrót poruszanych tematów

Wykorzystanie technologii odlewania rotacyjnego do zastąpienia wyrobów laminowanych.

Opracował: inż. Adam Bernacki
Plastipol Poland Sp. z.o.o

Abstrakt:

Przedstawiony artykuł koncentruje się na ukazaniu benefitów, które przyniesie nam zastąpienie metody laminowania tworzyw sztucznych, technologią odlewania rotacyjnego. Analiza porównawcza wskazuje na jednoznaczne zalety metody „rotomouldingu”, które pozwolą przynieść szereg korzyści w przypadku usystematyzowania oraz ujednolicenia produkcji w branżach przemysłowych oraz dekoracyjnych. Obie technologie łączy fakt wykorzystania podobnych możliwości przetwórczych, stąd na podstawie wspólnego mianownika wykonywanych produktów, jesteśmy w stanie wskazać efektywne i jednoznaczne zalety odlewania rotacyjnego. Bezpośrednie zalety to – wysoka powtarzalność produkcji, ujednolicenie właściwości mechanicznych oraz użytkowych produktu, niższa cena jednostkowa produktu, wysoka estetyka wyrobów, a także kilkukrotnie zwiększona wydajność procesu. Niskie koszty wdrożeniowe laminowania nie rekompensują wyżej wymienionych zalet, gdyż stosowane formy w „rotomouldingu”, pomimo często dużych gabarytów, pozostają atrakcyjne cenowo. Firma Plastipol Poland sp. z. o. o przeprowadziła w ostatnim czasie wiele udanych projektów z wykorzystaniem powyższego rozwiązania w branży oczyszczalni ścieków przemysłowych, aglomeracyjnych czy przydomowych, a także w branży energetycznej czy spożywczej.

Wprowadzenie do technologii odlewania rotacyjnego i laminowania

Odlewanie rotacyjne

Odlewanie rotacyjne jest jedną z nowoczesnych form przetwórstwa tworzyw sztucznych, które uzyskuje coraz większą popularność jest odlewanie rotacyjne. W procesie odlewania rotacyjnego zwanego również obrotowym lub odśrodkowym, wykorzystywana jest siła odśrodkowa działająca na tworzywo odlane. Tworzywo wprowadzane jest do formy najczęściej w postaci proszku, następnie pod wpływem ogrzania formy ulega stopieniu w jej gnieździe. Zestalenie lub utwardzenie tworzywa następuje w obracającej się formie, która następnie jest zatrzymywana, otwierana i z jej gniazda wyjmowany jest odlew.


Rys.1 Schemat odlewania rotacyjnego

Cechą charakterystyczną odlewania planetarnego, przedstawionego na rys. 1, jest równomierne rozprowadzenie stopionego tworzywa po wszystkich ściankach gniazda formującego na skutek działania siły odśrodkowej, pochodzącej od jednoczesnego obrotu wokół co najmniej dwóch osi. Kształt gniazda formującego formy do odlewania rotacyjnego odzwierciedla zewnętrzną powierzchnię odlewanego przedmiotu (w postaci zbiornika), podczas gdy powierzchnia wewnętrzna odlewu jest kształtowana swobodnie na skutek ruchu tworzywa pod wpływem siły odśrodkowej.
Formy do technologii odlewania rotacyjnego są wykonane ze stali oraz stopów aluminium. Koszty produkcyjne form wahają się od 10 000 zł dla mniejszych detali, do 60-80 000 zł dla wielkogabarytowych, skomplikowanych detali o rozmiarach powyżej 1,5 m.

Laminowanie

Laminowanie w ogólnym pojęciu polega na pokrywaniu obiektów konstrukcyjnych tworzywem polimerowym. Laminat jest to rodzaj kompozytu powstający z połączenia co najmniej dwóch materiałów o różnych właściwościach mechanicznych, fizycznych i technologicznych. W laminatach składnik wzmacniający (tzw. zbrojenie) jest układany w postaci warstw, między którymi znajduje się wypełnienie – żywica, pełniące rolę lepiszcza. Warstwy wzmocnienia mogą mieć postać włókien ciągłych ułożonych jednokierunkowo (znanych jako roving) oraz postać tkanin lub mat z włókna ciętego (rys.2)


Rys. 2. Wygląd powierzchni wytworów uzyskanych w wyniku laminowania w zależności od różnej postaci składników wzmacniających: a) mata, b) roving, c) włókno szklane

Technologia ta wykorzystuje formy, które oscylują w granicach od 1000-10 000 zł.

Nie czekaj – skonsultuj swój projekt

Zalety i wady technologii.

Odlewanie rotacyjne

Zalety:

  • niewysoki koszt przygotowania produkcji, spowodowany niskim kosztem wykonania form odlewniczych, opłacalność przy małych i dużych seriach produkcyjnych
  • bezodpadowa metoda przetwórstwa,
  • możliwość mocowania w formie dodatkowych elementów (tuleje, trzpienie, króćce, pierścienie), które zostają pokryte topiącym się tworzywem i po zakończeniu procesu stają się integralna częścią odlewu, istnieje również możliwość umieszczenia w formie żeber usztywniających, które zwiększają sztywność ścianek bardzo dużych odlewów,
  • całość procesu (grzanie, topienie, formowanie oraz chłodzenie) przebiega w formie i nie wykorzystuje się w nim żadnego zewnętrznego ciśnienia brak linii łączenia na powierzchni wyrobów,
  • możliwość otrzymywania przedmiotów o masie od kilkudziesięciu do kilkuset kilogramów, co jest niemożliwe do otrzymania w technologii wtryskiwania czy wytłaczania ze względu na konstrukcyjne ograniczenia tych maszyn przetwórczych.

Wady:

  • stosunkowo długi czas cyklu wytworzenia odlewu- niska wydajność,
  • niska sprawność i duża energochłonność procesu, spowodowana nagrzewaniem i chłodzeniem formy przy pomocy powietrza,
  • koszt przygotowania tworzyw zwiększa dodatkowo konieczność doprowadzenia ich do postaci proszku lub granulek.

Laminowanie

Zalety

  • metoda bardzo prosta
  • nie wymaga kosztownego oprzyrządowania
  • utwardzenie uformowanego laminatu odbywa się pod normalnym ciśnieniem i w temperaturze pokojowej
  • opłacalna do wytworzenia pojedynczych wyrobów lub w małych seriach
  • możliwość wytwarzania wyrobów o bardzo dużych gabarytach

Wady

  • pracochłonność duże straty żywicy i nośnika mała zawartość nośnika w laminacie
  • nierównomierne przesycenie
  • szkodliwe działanie substancji na organizm ludzki
  • wysoka cena jednostkowa wyrobu
  • jakość detalu zależy od kompetencji pracownika
  • niewielka różnorodność stosowanych materiałów

Podsumowanie

Analiza porównawcza wskazuje na jednoznaczne zalety metody „rotomouldingu”, które pozwolą przynieść szereg korzyści w przypadku usystematyzowania oraz ujednolicenia produkcji w branżach przemysłowych oraz dekoracyjnych. Obie technologie łączy fakt wykorzystania podobnych możliwości przetwórczych, stąd na podstawie wspólnego mianownika wykonywanych produktów, jesteśmy w stanie wskazać efektywne i jednoznaczne zalety odlewania rotacyjnego. Bezpośrednie zalety to – wysoka powtarzalność produkcji, ujednolicenie właściwości mechanicznych oraz użytkowych produktu, niższa cena jednostkowa produktu, wysoka estetyka wyrobów, a także kilkukrotnie zwiększona wydajność procesu. Niskie koszty wdrożeniowe laminowania nie rekompensują wyżej wymienionych zalet, gdyż stosowane formy w „rotomouldingu”, pomimo często dużych gabarytów, pozostają atrakcyjne cenowo.

Przykładowe realizacje


Zdj. 1 Porównanie technologii odlewania rotacyjnego i laminowania ręcznego na podstawie pokryw do studzienek podziemnych.


Zdj. 2 Defekty powstałe w wyniku laminowania ręcznego pokrywy

Literatura:

http://bc.pollub.pl/Content/1368/PDF/polimery2.pdf

https://docplayer.pl/19864063-Odlewanie-i-laminowanie-tworzyw-sztucznych.html
https://www.plasticsintl.com/blog/what-is-laminating/
https://www.bpf.co.uk/plastipedia/processes/rotational_moulding/materials-for-rotational-moulding.aspx
https://www.bpf.co.uk/plastipedia/processes/rotational_moulding.aspx

http://www.qenos.com/internet/home.nsf/(LUImages)/TG6Roto/$File/TG6Roto.pdf