回転成形家具金型
1.離型剤
回転成形プロセスの加熱段階中に、表面酸化により、ポリエチレンの粉末または溶融物と金型の内面との界面で化学的または物理的結合が発生します。金型の内面に局所的な欠陥がある場合、ポリエチレン溶融物がこれらの欠陥に流れ込み、局所的な埋め込みを形成します。これにより、冷却後に製品を金型から取り出すことが困難になります。上記のような事態を避けるためには、金型内面に耐熱性材料の層を塗布して付着を防止する必要があります。このタイプの材料は離型剤と呼ばれます。工業用離型剤には多くの種類があります。ポリエチレンの回転成形プロセスでは、離型剤に対して特に耐熱性が求められます。オイル、ワックス、シリコンオイルが一般的に使用される離型剤ですが、毎回の給餌前に一度塗布する必要があるため、使い捨て離型剤と呼ばれます。このタイプの離型剤は低コストで離型効果に優れていますが、製品の表面に移行しやすく、表面特性に影響を与えます。架橋シロキサンは半永久的な剥離剤です。頻繁に塗布する必要がなく、移行せず、温度変化の影響を受けず、離型効果も良好ですが、コストが高くなります。
金型キャビティの表面にポリテトラフルオロエチレンの薄い層を形成すると (市販の焦げ付き防止パンのように)、永久的な離型効果を得ることができます。ポリテトラフルオロエチレンは永久的な離型剤です。
2. 温度管理
ポリエチレンの回転成形では、粉末を溶融する際に粉末間に含まれる空気により気泡が発生し、加熱を続けると気泡が消失するという特殊な現象が起こります。さらなる研究により、これらの気泡の消失は、浮力の作用による溶融物の自由表面への移動によるものではなく、気泡内の空気が徐々に溶融プラスチック溶融物に溶け込むためであることが示されています。実験によると、温度が 150°C に上昇すると、溶融したポリエチレンの中にさまざまなサイズの気泡が形成されます。ポリエチレン溶融物の粘度が高いため、気泡の浮力は気泡を自由表面に押し出すのに十分ではありません。温度が200℃に上昇すると、すべての泡が消えます。したがって、ポリエチレンの回転成形において、加熱プロセスを科学的に制御することは、ポリエチレン製品中の気泡を除去し、製品の品質を向上させる上で非常に重要です。特に製品の壁が厚い場合、回転成形の加熱時間が長くなる場合があるためです。それは30分から1時間以上続くこともあります。このとき、加熱工程における材料の熱酸化や材料特性の低下を防ぐための対策が必要です。通常、酸化防止の目的を達成するために、ポリエチレンプラスチックに酸化防止剤が添加されます。しかし、ポリエチレン素材の加熱温度が高すぎたり、加熱時間が長すぎたりすると、酸化防止剤だけでは酸化を防ぐことができなくなります。製品の厚みが厚く、長時間加熱する必要がある場合には、加熱温度を下げる必要があります。温度を上げて加熱時間を短くすると、泡の中の空気が消える時間が足りなくなり、泡が残ってしまう場合があります。ポリエチレンプラスチックが溶融状態まで加熱されると、材料は結晶状態から溶融物への変態プロセスを経ます。これはまさに、ポリエチレン粒子が溶融して軟化し始めるときに起こることです。これは、金型の内壁に接触する材料の層に現れ、溶融材料の均一な層を形成します。その後、内層まで徐々に膨張し、断面全体が完全に溶融したプラスチックに変化します。次のステップは、加熱を続けて徐々に泡を消します。この工程の温度制御と時間制御を調整する必要があります。
3. 冷却工程
冷却プロセス中に、ポリエチレン溶融物の温度は 200°C から室温近くまで低下し、ポリエチレンの分子は無秩序な状態からより規則的な結晶状態に変化します。結晶化プロセスにはある程度の時間がかかり、結晶化の速度はポリエチレン溶融物の粘度に関係します。ポリエチレン溶融物が急速に冷却されると、ポリエチレン溶融物の粘度が急速に増加し、その結晶の成長が妨げられ、ポリエチレンの結晶性に影響を与える。結晶化度が異なるとポリエチレン製品の密度が異なり、物性も異なります。したがって、急速に冷却されたポリエチレン回転成形製品の密度は低くなり、ゆっくりと冷却された製品の密度は高くなります。もちろん、製品の冷却が遅いほど、生産サイクルが長くなり、コストが高くなります。回転成形生産に使用されるポリエチレン粉末自体には一定の密度があり、これは材料のメーカーによって決定されます。ただし、回転成形生産後、冷却速度の違いにより、ポリエチレン回転成形製品の密度はある程度変化します。
