تابناک و روشن

قالب‌گیری دورانی روشی پیچیده است که می‌توان با آن بدون اعمال فشار، مخازن بسیار بزرگ چند هزار لیتری از ترموپلاست را که تولید آن‌ها توسط فرایند‌های دیگر امکان‌پذیر نمی‌باشد تولید کرد و یا اجسام بسیار کوچک بادی را که پروسس تولید آن‌ها با روش قالب‌گیری بادی (بلو مولدینگ) اقتصادی نمی‌باشد را تولید نمود. فرایند قالب‌گیری دورانی را مختصراً بدین صورت می‌توان تشریح کرد که ماده ترموپلاست به‌صورت پودر در یک قالب بسته ریخته شده و سپس قالب حامل پودر با حرکتی دورانی حول دو محور عمود بر هم به گردش در می‌آید.
با گردش قالب ماده پودری توسط نیروی گریز از مرکز به‌طور یکنواخت روی دیواره قالب توزیع و با گرم شدن قالب ماده ابتدا گرم و به مرور زمان ذوب می‌گردد.
هنگامی‌که دیواره قالب کاملاً از مذاب ترموپلاست پوشیده شد و یا هنگامی که پودر ترموپلاست در سرتاسر دیواره قالب کاملاً به حالت مذاب در آمد مرحله خنک‌سازی قالب شروع می‌شود.

محاسن این روش نسبت به روش‌های فرایندی دیگر مانند قالب‌گیری بادی و به خصوص روش تزریقی عبارت است از امکان تولید قطعات بزرگ با ضخامتی دلخواه بی‌آن که تنش ذاتی در محصول ایجاد گردد. از این روش پیچیده، بیشتر جهت تولید مخازن بزرگ برای حمل و نگهداری سیالات شیمیایی و روغنی استفاده می‌شود.

قالب‌گیری دورانی چیست؟

Rotational Molding یا قالب‌گیری دورانی یا چرخشی برای تولید قطعات پلاستیکی تو خالی کاربرد بسیار وسیعی دارد. قالب‌های نسبتاً ارزان نسبت به روش‌های رقیب مانند قالب‌گیری تزریقی و قالب‌گیری دمشی (Blow Molding) خصوص در حجم‌های بیش از ۲۰۰۰ لیتر عملاً این تکنیک را در تولید قطعات پلاستیکی تو خالی بی رقیب ساخته است. لازم به ذکر است بیشترین محصولاتی که با روش قالب‌گیری دورانی تولید می‌شوند انواع مخازن برای ذخیره‌سازی مایعاتی مانند آب می‌باشد. از دیگر محصولاتی که با این روش تولید می‌شوند انواع اسباب‌بازی می‌باشد.

در این روش مقادیر مشخصی پلاستیک مخصوص این کار به صورت پودر داخل قالب ریخته می‌شود. قالب داخل کوره ضمن حرارت دیدن چرخانده می‌شود تا آرام آرام پودر ذوب شده و به دیواره قالب بچسبد. در ادامه قالب از کوره خارج شده و حین چرخش خنک می‌گردد تا پلاستیک درون قالب که به دیوار چسبیده و یک لایه را بر سطح آن قالب ایجاد کرده به آرامی سرد شود تا محصول با حفظ شکل خود از قالب خارج شود. لازم به ذکر است انواع پلاستیک گرمانرم مانند پلی‌اتیلن گرید ۳۸۴۰ برای روش قالب‌گیری دورانی استفاده می‌شود.

در قالب‌گیری دورانی از چه موادی استفاده می‌شود؟

پلی‌اتیلن حدود نود درصد مواد اولیه مورد نیاز در قالب‌گیری دورانی را شامل می‌شود. برای ذخیره بهداشتی آب شرب حتمی می‌بایست از پلی‌اتیلن ۳۸۴۰ دارای گرید بهداشتی و یا اصطلاحاً FOODGRADE استفاده شود. استفاده از مواد دسته اول و فودگرید علاوه بر بحث بهداشتی بودن منجر به مقاومت مکانیکی بسیار بیشتری می‌گردد. به این ترتیب محصولات عمر به مراتب بیشتری دارند.
به دلیل عدم وجود فشار، قالب‌ها معمولاً دیواره‌های نازک دارند و به همین دلیل هزینه تولید آن‌ها نسبتاً پایین است.

معایب روش تولید دورانی

زمان تولید بالا، امکان انتخاب محدود مواد مورد استفاده، هزینه بالای مواد به دلیل استفاده از افزودنی‌های خاص، همچنین استفاده از ماده پودر شده و مشکل بودن قالب‌گیری بعضی از شکل‌ها.

از چه موادی در قالب‌گیری دورانی استفاده استفاده می‌شود؟

پلی‌اتیلن حدود نود درصد مواد اولیه مورد نیاز تولید محصولات در قالب‌گیری دورانی را شامل می‌شود. برای ذخیره بهداشتی آب شرب حتمی می‌بایست از پلی‌اتیلن ۳۸۴۰ دارای گرید بهداشتی و یا اصطلاحاً FOODGRADE استفاده شود.

روش تولید دورانی نسبت به سایر روش‌ها چه معایبی دارد؟

هر روشی با دارا بودن انواع مزیت‌ها، معایبی هم دارد و در روش دورانی هم زمان تولید بالا، امکان انتخاب محدود مواد مورد استفاده، هزینه بالای مواد به دلیل استفاده از افزودنی‌های خاص، همچنین استفاده از ماده پودر شده و مشکل بودن قالب‌گیری در بعضی از شکل‌ها کار با این روش را سخت نموده است.

فرایند قالب‌گیری دورانی شامل ۴ مرحله اصلی می‌باشد:

• مرحله اول (Charging)که به مرحله پرکردن قالب نیز معروف است. مواد اولیه پودرشده به درون قالب‌هایی با درجه حرارت بالا که توسط دو صفحه عمود برهم می‌چرخند ریخته می‌شوند.
• مرحله دوم (Heating):مرحله حرارت‌دهی و گرمادهی می‌باشد که پس از بسته شدن قالب ماشین کار می‌کند و قالب حول دو محور عمود بر هم می‌چرخد. جهت گرم کردن قالب از کوره‌های گردش هوای داغ استفاده می‌شود، گرمای کوره به پلیمر انتقال می‌یابد و پلیمر یا مواد اولیه در سطوح قالب داغ، ذوب می‌شود و به دیواره داخلی قالب می‌چسبد این فرایند تا زمانی که تمام مواد ذوب شود ادامه می‌یابد.

سرعت چرخش قالب حول دو محور نسبتاً ارام است، اگر چه می‌وان با سرعت نیز این فرایند را انجام داد اما به دلیل پیچیدگی شکل قطعات و قالب‌های بزرگ معمولاً بهتر است که آهسته انجام گیرد.

• مرحله سوم (cooling) مرحله سردکردن یا همان خنک‌کاری در این مرحله قالب در حال چرخش وارد ایستگاه خنک‌کاری می‌شود و با سرد کردن قالب به وسیله پاشش آب یا جریان هوا پلیمر درون قالب سرد می‌شود و قطعه نهایی شکل می‌گیرد. توجه نمایید که خنک‌کاری آهسته با استفاده از جریان هوا باعث افزایش استحکام و سختی و کاهش مقاومت ضربه می‌شود و خنک‌کاری سریع یا روش پاشش اب منجر به چقرمگی بیشتر و سختی کمتر محصول نهایی می‌شود.
• مرحله چهارم، (Demolding) مرحله آخر که مرحله تخلیه محصول است، بعد از این که قالب متوقف شد قطعه نهایی سرد شده از درون قالب خارج می‌شود.

پارامترهای مهم در قالب‌گیری دورانی

پارامترهایی از قبیل دما، زمان، روش و سرعت سردکردن، سرعت چرخش قالب، نسبت سرعت محورهای چرخش در قالب‌گیری دورانی مهم است و تأثیر به‌سزایی بر کیفیت قطعه نهایی می‌گذراند. به‌طور مثال گرمایش بیش از حد باعث تخریب ساختار پلیمر شده و باعث می‌شود محصول مقاومت پایینی در برابر ضربه داشته باشد و باعث رنگ‌گرفتگی و شکست سریع‌تر قطعه می‌شود و عمر مفید قطعه کم می‌شود. به هنگام طراحی محصولات تولید شده از طریق این فرایند تولیدکنندگان به مشخصات مورد نیاز محصول توجه می‌کنند، این مشخصات شامل مقاومت، مقاومت حرارتی، انعطاف‌پذیری، رنگ دلخواه مشتری، و نوع مواد به‌کار رفته می‌باشد.

مزایای قالب‌گیری دورانی

فرآیند قالب‌گیری دورانی محصولات پلیمری، نسبت به سایر روش‌های قالب‌گیری مزایایی دارد که مهم‌ترین آن کم هزینه و مقرون به صرفه بودن آن است. در ادامه به سایر مزایای این فرایند اشاره می‌کنیم:

۱- راه حل عالی برای تولید قطعات پلاستیک توخالی
۲- به صرفه بودن از لحاظ اقتصادی
۳- کمتر بودن هزینه‌های مربوط به تجهیزات و راه‌اندازی آن نسبت به قالب‌گیری دمشی
۴- قابلیت بالا در خارج نمودن قطعه از قالب
۵- قابلیت تولید قطعات سه لایه و قطعات دو جداره با استحکام بالا
۶- کمتر بودن میزان ضایعات پلاستیک در نتیجه آسیب کمتری به محیط زیست وارد می‌شود.
۷- زمان ساخت قالب نسبتاً کوتاه است.
۸- مقاومت ضربه و مقاومت شیمیایی بالاتر
۹- کوتاه‌تر شدن زمان چرخه تولید
۱۰- امکان تعویض سریع قالب در کوتاه‌ترین زمان
۱۱-استفاده مجدد از قطعات تولید شده پس از مصرف
۱۲-تحت فشار نبودن ماده در این روش

معایب قالب‌گیری دورانی

فرایند چرخشی مانند سایر فرایند علاوه بر این که مزایایی دارد، معایب و محدودیت‌هایی نیز دارند از جمله:

۱- زمان تولید طولانی
۲- برای تولید تعداد زیادی از قطعات کوچک‌تر مناسب نیست.
۳- در انتخاب مواد محدودیت داریم.
۴- هزینه مواد نسبتاً زیاد است.
۵- برآمدگی و ریپ‌ها به آسانی قالب‌گیری نمی‌شوند.
۶- حالت فیزیکی مواد باید مایع و به صورت پودرهای ریز باشد.

کاربرد فرایند قالب‌گیری دورانی

فرایند قالب‌گیری چرخشی علاوه بر تولید مخازن پلاستیکی در طیف گسترده‌ای از صنایع نیز به‌کار می‌رود، از جمله ساخت و ساز جاده، کشاورزی، لوله‌کشی، کالاهای ورزشی، مواد بسته‌بندی، خودروسازی، داروسازی، سوخت و روغن، اسباب‌بازی مخازن ذخیره‌سازی، علایم هشداردهنده پلی‌اتیلن، گلدان و محصولات دکوراتیو، تجهیزات دریایی از جمله بویه شناور، اسکله دریایی محصولاتی هست که به روش دورانی تولید می‌شوند. محصولات تولید شده به این روش در برابر فشارهای محیطی مقاومت نسبتاً بالایی دارند.

مواد اولیه برای فرایند قالب‌گیری دورانی

از مواد اولیه به‌کار رفته در فرایند تولید چرخشی، می‌توان به پلی‌اتیلن، پلی‌اتیلن متقاطع، پلی‌اتیلن با چگالی بالا، پلی‌وینیل کلرید اشاره کرد که پلی‌اتیلن از پرکاربردترین و معروف‌ترین آن می‌باشد. پلی‌اتیلن سنتز شیمیایی اتیلن است که معمولاً از ترکیب نفت خام و گازهای طبیعی به وجود می‌‌آید و از خانواده گرم نرم‌ها می‌باشند. محصولات پلیمری ساخته شده از پلی‌اتیلن به دلیل مقاومت بالا در برابر ضربه و سختی و استحکام و انعطاف‌پذیری و مقاوم در برابر اصطکاک پلی‌اتیلن طول عمر بیشتری دارند.

تاریخچه قالب‌گیری دورانی

اولین فرایند قالب‌گیری چرخشی در سال ۱۸۵۵توسط یک فرد انگلیسی به نام جی.ار.پیترز اختراع شد، پیترز به دنبال یافتن راهی برای ساخت توپ‌های توپخانه و سایرکشتی‌ها بود، از مهم‌ترین مزیت‌های این اختراع دستیابی به ضخامت و دانسیته یکنواخت‌تر می‌باشد. اگر چه اختراع پیترز جدید و نوآور بود اما مهندسین تا اواخر قرن ۲۰‌ام هیچ استفاده‌ای نکردند، تا این که در سال ۱۹۰۵یک فرد آمریکایی بنام اف.ای.ولک، به تولید اشکال توخالی پی برد و تا پایان جنگ جهانی دوم اختراعات زیادی در صنعت قالب‌گیری دورانی رخ داد. پلی‌اتیلن با دانسیته پایین و متوسط در اواسط دهه ۱۹۴۰به بازار وارد شده و منجر به تغییرات جدی در قالب‌گیری دورانی گردید.