Kontrola kluczowych elementów w procesie formowania rotacyjnego polietylenu

1. Środek uwalniający
Podczas etapu ogrzewania procesu formowania rotacyjnego na styku proszku lub stopu polietylenu z wewnętrzną powierzchnią formy nastąpi wiązanie chemiczne lub fizyczne w wyniku utleniania powierzchni. Gdy na wewnętrznej powierzchni formy pojawią się lokalne defekty, stopiony polietylen wpłynie do tych defektów i utworzy lokalne osadzenie. Utrudni to wyjęcie produktu z formy po ochłodzeniu. Aby uniknąć powyższej sytuacji, konieczne jest nałożenie warstwy materiału termostabilnego na wewnętrzną powierzchnię formy, aby zapobiec przyczepności. Ten rodzaj materiału nazywany jest środkiem antyadhezyjnym. Istnieje wiele rodzajów przemysłowych środków antyadhezyjnych. Proces formowania rotacyjnego polietylenu wiąże się z wysokimi wymaganiami dotyczącymi środków antyadhezyjnych, głównie odporności na ciepło. Oleje, woski i oleje silikonowe są powszechnie stosowanymi środkami antyadhezyjnymi, ale należy je nakładać raz przed każdym karmieniem, dlatego nazywa się je jednorazowymi środkami antyadhezyjnymi. Ten rodzaj środka antyadhezyjnego jest tani i dobrze sprawdza się przy wyjmowaniu z formy, ale łatwo ulega migracji na powierzchnię produktu i wpływa na jego właściwości powierzchniowe. Usieciowany siloksan jest półtrwałym środkiem antyadhezyjnym. Nie wymaga częstego stosowania, nie migruje, nie będzie podlegał zmianom temperatury i ma dobry efekt wyjmowania z formy, ale jego koszt jest wysoki.
Złożenie cienkiej warstwy politetrafluoroetylenu na powierzchni wnęki formy (jak w przypadku komercyjnej patelni nieprzywierającej) pozwala uzyskać trwały efekt wyjmowania z formy. Politetrafluoroetylen jest trwałym środkiem do wyjmowania z formy.
2. Kontrola temperatury
W procesie formowania rotacyjnego polietylenu występuje szczególne zjawisko: podczas procesu topienia proszku powietrze uwięzione pomiędzy cząstkami proszku tworzy pęcherzyki, a w miarę kontynuowania procesu ogrzewania pęcherzyki te znikają. Dalsze badania pokazują, że zanik tych pęcherzyków nie jest spowodowany ich przemieszczaniem się na swobodną powierzchnię stopu pod wpływem siły wyporu, lecz tym, że powietrze w pęcherzykach stopniowo łączy się ze stopionym tworzywem sztucznym. Eksperymenty pokazują, że gdy temperatura wzrasta do 150°C, w stopionym polietylenie tworzą się pęcherzyki o różnych rozmiarach. Ze względu na wysoką lepkość stopionego polietylenu wyporność pęcherzyków nie jest wystarczająca, aby wypchnąć pęcherzyki na wolną powierzchnię. Gdy temperatura wzrośnie do 200°C, wszystkie pęcherzyki znikają. Dlatego w przypadku formowania rotacyjnego polietylenu, naukowa kontrola procesu nagrzewania ma ogromne znaczenie dla wyeliminowania pęcherzyków powietrza w produktach polietylenowych i poprawy ich jakości. Ponieważ czas nagrzewania podczas formowania rotacyjnego jest czasami dłuższy, zwłaszcza gdy ścianka produktu jest grubsza. Może trwać od pół godziny do ponad godziny. W tym momencie konieczne jest podjęcie działań zapobiegających utlenianiu termicznemu materiału i pogorszeniu jego właściwości podczas procesu nagrzewania. Zazwyczaj do tworzyw polietylenowych dodaje się przeciwutleniacze w celu zapobiegania. Jednakże, gdy materiał polietylenowy zostanie podgrzany do zbyt wysokiej temperatury lub czas ogrzewania jest zbyt długi, przeciwutleniacz nie może zapobiec utlenianiu materiału. Gdy grubość produktu jest duża i wymaga długotrwałego podgrzewania, należy obniżyć temperaturę ogrzewania. Jeżeli czas nagrzewania zostanie skrócony poprzez zwiększenie temperatury, pęcherzyki mogą zostać zatrzymane, ponieważ powietrze w pęcherzykach nie ma czasu zniknąć. Gdy tworzywo polietylenowe zostanie podgrzane do stanu stopionego, materiał przejdzie proces transformacji ze stanu krystalicznego w stopiony, co dokładnie ma miejsce, gdy cząstki polietylenu zaczynają się topić i mięknąć. Występuje w warstwie materiału stykającej się z wewnętrzną ścianką formy, tworząc jednolitą warstwę stopionego materiału. Następnie stopniowo rozszerza się do warstwy wewnętrznej, aż cały przekrój poprzeczny całkowicie przekształci się w stopione tworzywo sztuczne. Następnym krokiem jest dalsze ogrzewanie, aby pęcherzyki stopniowo znikały. Należy dostosować kontrolę temperatury i kontrolę czasu tego procesu.
3. Proces chłodzenia
Podczas procesu chłodzenia temperatura stopionego polietylenu spadnie z 200°C do temperatury zbliżonej do pokojowej, a cząsteczki polietylenu zmienią się ze stanu nieuporządkowanego w bardziej uporządkowany stan krystaliczny. Proces krystalizacji trwa pewien czas, a szybkość krystalizacji zależy od lepkości stopionego polietylenu. Gdy stopiony polietylen jest szybko schładzany, lepkość stopionego polietylenu szybko wzrasta, co utrudnia wzrost jego kryształów i wpływa na krystaliczność polietylenu. Gdy krystaliczność jest inna, gęstość produktu polietylenowego jest inna, a właściwości fizyczne również będą inne. Dlatego szybko chłodzone produkty formowane rotacyjnie z polietylenu mają niższą gęstość, podczas gdy produkty chłodzone powoli mają wyższą gęstość. Oczywiście, im wolniej produkt stygnie, tym dłuższy jest jego cykl produkcyjny i tym wyższy jest koszt. Proszek polietylenowy stosowany do produkcji metodą formowania rotacyjnego ma określoną gęstość, która zależy od producenta materiału. Jednakże po produkcji metodą formowania rotacyjnego, ze względu na różną szybkość chłodzenia, gęstość wyrobów formowanych rotacyjnie z polietylenu ulegnie pewnej zmianie.