科學(xué)技術(shù)的日新月異，推動了世界經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，各種技術(shù)的相互滲透，也促進(jìn)了新型產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步。世界包裝行業(yè)正向新型環(huán)保材料、低成本、高質(zhì)量、規(guī)?；?、專業(yè)化、集約化的方向發(fā)展，我國的包裝行業(yè)只有合理有效地引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)，及時消化、吸收并加以創(chuàng)新發(fā)展，才能更快地縮短我國包裝工業(yè)和發(fā)達(dá)國家包裝工業(yè)水平的差距，才能不斷提高自己產(chǎn)品競爭能力和市場占有率，才能不斷提高我國包裝工業(yè)的國際競爭力。 1997年，河北金后盾塑膠有限公司引進(jìn)了美國工藝技術(shù)的包裝箱生產(chǎn)工藝，填補(bǔ)了國內(nèi)滾塑包裝箱生產(chǎn)空白，使用該滾塑技術(shù)生產(chǎn)的包裝箱重量輕、堅固經(jīng)久耐用、維護(hù)成本低；密封性能優(yōu)良，防水、防沙塵、防污染；其抗沖擊性能尤為優(yōu)良，可以作為空投包裝箱使用；良好原材料的選用，可使該產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)性較好，適應(yīng)±40℃的惡劣自然環(huán)境。正是該工藝制品的這些其它工藝無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，使該包裝在行業(yè)內(nèi)得到迅猛的發(fā)展，例如：我軍醫(yī)療衛(wèi)生部門采用的4x陸軍野戰(zhàn)醫(yī)療箱組、海軍醫(yī)療箱組，我軍后勤野戰(zhàn)給養(yǎng)器材單元裝備箱等等，其系列產(chǎn)品正被我國陸海空三軍廣泛推廣用于藥品包裝、醫(yī)療器械包裝、兵器包裝、后勤裝備包裝等領(lǐng)域，而且被我國航天部門用作航天測控儀表減震機(jī)箱使用，隨著科技水平的不斷提高，其應(yīng)用會越來越廣。在近10年滾塑包裝的研究與生產(chǎn)過程中，我們積累了豐富的滾塑包裝箱開發(fā)設(shè)計和生產(chǎn)經(jīng)驗，對滾塑生產(chǎn)工藝也有了較為深刻的認(rèn)識，在此提出自己的一些論點(diǎn)。 一、滾塑包裝成型工藝及其優(yōu)點(diǎn) 滾塑是中空塑料制品成型的一種工藝方法，又稱旋轉(zhuǎn)成型、旋轉(zhuǎn)模塑或回轉(zhuǎn)成型。滾塑過程是將塑料粉末加入模具中，然后加熱模具并使之沿相互垂直的兩根軸連續(xù)旋轉(zhuǎn)，模具內(nèi)樹脂在重力和熱量的作用下逐漸均勻地涂布、熔融粘附于模具內(nèi)表面上，從而形成所需要的形狀，然后冷卻模具，脫模得到制品。 滾塑成型起源于20世紀(jì)40年代的英國，50年代在歐洲得到很大發(fā)展，之后傳入美國、日本等地，隨著滾塑專用料技術(shù)的成熟，日益成為粉末塑料成型工藝中極有競爭力的成型方法之一。近年來，滾塑工業(yè)以15%～20%的年增長率持續(xù)發(fā)展，成為小批量生產(chǎn)中、大型或超大型全封閉與半封閉的空心無縫容器最好的成型加工方法之一。目前，全球旋轉(zhuǎn)模塑用樹脂消耗量已占到樹脂總產(chǎn)量的8%～9%。 滾塑成型工藝與傳統(tǒng)的中空塑料制品成型方法（如注塑、吹塑、熱成型等）相比，其最顯著的特點(diǎn)就是樹脂加熱、成型和冷卻過程都在無壓的模具內(nèi)進(jìn)行。這樣的特點(diǎn)使之表現(xiàn)出一系列的優(yōu)點(diǎn)。 1.適于滾塑大型及特大型制件。絕大多數(shù)塑料成型加工工藝，在成型過程中，塑料及模具均處于相當(dāng)高的壓力（壓強(qiáng)）之下，比如應(yīng)用極為廣泛的注塑、壓縮模塑、擠出、吹塑等。因此應(yīng)用這些成型工藝生產(chǎn)大型塑料制件時，不僅必須使用能夠承受很大壓力的模具，使模具變得笨重而復(fù)雜，而且塑料成型設(shè)備也必須設(shè)計、制造得十分牢固，機(jī)模的加工制造難度相應(yīng)增大，成本增加。與此相反，由于滾塑成型工藝只要求機(jī)架的強(qiáng)度足以支撐物料、模具及機(jī)架自身的重量，以及防止物料泄漏的閉模力，因此即使?jié)L塑大型及特大型塑料制件，也無需使用十分笨重的設(shè)備與模具，機(jī)模的加工制造十分方便，制造周期短、成本低。從理論上講，用滾塑成型工藝成型的制件，在尺寸上幾乎沒有上限。而生產(chǎn)這樣大的塑料容器，如采用吹塑成型，不用十分昂貴而龐大的吹塑設(shè)備是不可能的。 2.適用于多品種、小批量塑料制制品的生產(chǎn)。由于滾塑成型用模具不受外力作用，故模具簡單、價格低廉、制造方便。另外，滾塑設(shè)備也具有較大的機(jī)動性，一臺滾塑機(jī)，既可以安裝一只大型模具，亦可安排多只小型模具；它不僅可以模塑大小不同的制件，而且也可以同時成型大小及形狀均極不相同的制品，只要滾塑制品采用的原料相同，制品厚度相當(dāng)，均可同時滾塑成型，因此滾塑成型工藝較之其它成型方法有更大的機(jī)動性。 3.滾塑成型極易變換制品的顏色。滾塑成型每次將物料直接加到模具中，使物料全部進(jìn)入制品，當(dāng)制品從模具中取出以后，再加入下次成型所需要的物料，因此當(dāng)我們需要變換制品的顏色時，既不致浪費(fèi)點(diǎn)滴原料，也不需要耗費(fèi)時間去清理機(jī)器與模具。當(dāng)我們在使用多只模具滾塑成型同一種塑料制品時，還可以在不同的模具中加入不同顏色的物料，同時滾塑出不同顏色的塑料制品。 4.適于成型各種復(fù)雜形狀的中空制件。滾塑成型過程中，物料是逐漸涂覆、沉積到模具的內(nèi)表面上的，制品對于模具型腔上的花紋等精細(xì)結(jié)構(gòu)有很強(qiáng)的復(fù)制能力。同時由于模具在成型過程中不受外界的壓力，可以直接采用精密澆鑄等方法制取具有精細(xì)結(jié)構(gòu)的、形狀復(fù)雜的模具。 5.節(jié)約原材料。滾塑制品的壁厚比較均勻且倒角處稍厚，故能充分發(fā)揮物料的效能，有利于節(jié)約原材料。此外，在滾塑成型過程中，沒有流道、澆口等廢料，一旦調(diào)試好以后，生產(chǎn)過程中幾乎沒有回爐料，因此該工藝對于物料的利用率極高。模具簡單、成本低廉，適合成型大型塑料制品。 6.制品無殘余應(yīng)力，不易發(fā)生變形。滾塑制品只要結(jié)構(gòu)設(shè)計合適，制品成型過程中不受外界的壓力的影響，也就不會有殘余應(yīng)力的存在，制品也將不易發(fā)生變形。 國內(nèi)原來只有一些簡單地?fù)u擺式滾塑機(jī)采用最原始的滾塑工藝用于生產(chǎn)玩具、水桶等，總的來講設(shè)備能力和工藝水平較低，用來生產(chǎn)較為精細(xì)的滾塑包裝箱是近幾年的事，據(jù)我們所知，國內(nèi)只有很少幾家企業(yè)能生產(chǎn)滾塑包裝箱。 二、滾塑包裝箱常見質(zhì)量問題討論 簡單而實用是滾塑成型的一大優(yōu)點(diǎn)，但同時也給該技術(shù)生產(chǎn)工藝帶來了一些先天不足的缺陷。比如，制品內(nèi)部易產(chǎn)生氣泡，而表面則易出現(xiàn)空洞；制品易出現(xiàn)彎曲、收縮、變色等。這些現(xiàn)象不但影響了制品的外觀形象，而且更重要的是嚴(yán)重?fù)p害了制品的力學(xué)性能。另外，滾塑包裝箱的使用功能及產(chǎn)品美觀要求的特殊性，造成設(shè)計結(jié)構(gòu)上也容易產(chǎn)生構(gòu)造應(yīng)力，造成產(chǎn)品變形等工藝缺陷。因此，加強(qiáng)研究氣泡的形成與消失，彎曲、收縮現(xiàn)象的形成與消失，制品的沖擊強(qiáng)度及增強(qiáng)產(chǎn)品設(shè)計的科學(xué)性等，對提高滾塑包裝制品的質(zhì)量具有十分重要的意義。 氣泡與孔眼： 氣泡的形成是因為當(dāng)粉末粒子熔化并粘結(jié)在一起的時候，其間夾帶了空氣。在工業(yè)生產(chǎn)中，常采用提高加熱溫度的方法來減少或消除制品中的氣泡。因為當(dāng)提高加熱溫度、延長或消除制品中的氣泡時，物料粘度減小，氣泡擴(kuò)散容易。同時因為有更多的時間可使氣泡擴(kuò)散更徹底。這種方法對消除制品中的氣泡雖然有效，但是也有副作用。比如增加熔融溫度將導(dǎo)致成型周期延長，降低生產(chǎn)效率，增加產(chǎn)品成本；高溫下物料被氧化，致使制品的力學(xué)性能降低，特別是沖擊強(qiáng)度尤為明顯。 沖擊強(qiáng)度： 影響制品沖擊強(qiáng)度的因素較多，比如加熱溫度、加熱時間、冷卻速度、粒子尺寸、模具、原材料等，其中加熱溫度和加熱時間是影響沖擊強(qiáng)度的主要因素。溫度過低，材料熔融不夠，導(dǎo)致制品沖擊強(qiáng)度降低；溫度過高，則會引起塑料產(chǎn)生降解，同樣降低了制品的沖擊強(qiáng)度。熔體流動數(shù)率MFI 與其沖擊強(qiáng)度有直接的關(guān)聯(lián)，MFI 隨著沖擊強(qiáng)度的下降而下降。因而 MFI 可以作為制品沖擊強(qiáng)度的指征。 收縮與變形： 收縮、變形也是塑料滾塑成型制品的另一大缺陷。收縮、變形一方面是由于冷卻時形成的殘余應(yīng)力引起的。實踐證明，通過不同的冷卻方式交替進(jìn)行冷卻可以減少制品的殘余應(yīng)力，或者在冷卻期間向模具內(nèi)充入壓縮空氣，即通過壓縮空氣使已固化塑料緊緊貼在模具的內(nèi)壁，阻止它脫離模壁或變形，一直到塑料完全冷卻為止，這樣便起到了冷卻定型的作用。并且由于此法對于已固化塑料的內(nèi)表面同時冷卻，改變了冷卻機(jī)理，從而減小了殘余應(yīng)力，抑制了制品的收縮和變形。實際上大部分塑料制品冷卻卻時通入0.11MPa的壓縮空氣即基本上消除了收縮、變形現(xiàn)象；另一方面，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)外型的設(shè)設(shè)計也對制品有較大的影響，不適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計可能造成應(yīng)力的長期存在或產(chǎn)生，使包裝制品受外力時回復(fù)收縮變形的原狀，造成包裝制品外型不美觀，使?jié)L塑成品質(zhì)量穩(wěn)定性效果差。我們可以利用現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)，包括計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD）、計算機(jī)仿真設(shè)計、優(yōu)化設(shè)計、可靠性設(shè)計以及并行設(shè)計等技術(shù)，不斷提高包裝箱的設(shè)計水平。 三、滾塑包裝箱工藝過程中關(guān)鍵要素的控制 熱溫度控制： 溫度是滾塑過程不可或缺的要素，尤其加熱過程中適當(dāng)?shù)臏囟瓤刂茻o疑是提高產(chǎn)品質(zhì)量的最主要的手段。以聚乙烯為例說明這個問題，聚乙烯的滾塑工藝過程有一個特殊的現(xiàn)象：在粉末熔融過程中，粉末顆粒之間滯留的空氣形成了氣泡，隨著加熱過程的持續(xù)，這些氣泡又消失了。進(jìn)一步的研究表明，這些氣泡的消失并非由于它們在浮力的作用下移向熔體的自由面，而是因為氣泡中的空氣逐漸融合在熔融的塑料熔體中。因此，對于聚乙烯的滾塑來說，科學(xué)地控制加熱過程對消除聚乙烯制品中的氣泡，提高產(chǎn)品質(zhì)量有十分重要的意義。 由于滾塑的加熱時間有時會較長，特別是制品壁較厚時，可能會持續(xù)半小時到一小時以上。這時就要求采取措施以防止材料在加熱過程中的熱氧化和材料性能的降低，通常在聚乙烯塑料中加入抗氧化劑可達(dá)到預(yù)防的目的。但是，當(dāng)聚乙烯材料被加熱到過高的溫度或加熱時間過長時，抗氧化劑并不能防止材料的氧化。當(dāng)制品厚度較大需要加熱較長的時間時，必須降低加熱溫度。如果利用提高溫度來縮短加熱時間，則有可能因氣泡中的空氣來不及消失而使氣泡保留下來。當(dāng)聚乙烯塑料被加熱到熔融狀態(tài)時，材料將經(jīng)歷一個從結(jié)晶態(tài)向熔體轉(zhuǎn)化的過程，這正是聚乙烯顆粒開始熔化變軟時所發(fā)生的過程。它首先出現(xiàn)在和模具內(nèi)壁接觸的一層材料，形成一個均勻的熔融材料層。然后，逐漸向內(nèi)層擴(kuò)展，直到全截面完全變成塑料熔體為止。接下來是繼續(xù)加熱使氣泡逐漸消失的過程。這一過程的溫度控制和時間控制需要調(diào)節(jié)。 冷卻過程控制： 在冷卻過程中，聚乙烯熔體的溫度將從200℃降至接近室溫，聚乙烯的分子將從無序的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檩^為有序的結(jié)晶態(tài)，結(jié)晶的過程需要一定的時間，結(jié)晶的速度和聚乙烯熔體的粘度有關(guān)。當(dāng)聚乙烯熔體被迅速冷卻時，聚乙烯熔體的粘度迅速增加，使其晶粒的生長受到阻礙，從而影響聚乙烯的結(jié)晶度。當(dāng)結(jié)晶度不同時，聚乙烯制品的密度就不同，物理性能也將有所差別。由此，急速冷卻的聚乙烯滾塑制品具有較低的密度，而緩慢冷卻的制品則具有較高的密度。當(dāng)然，制品冷卻越慢，其生產(chǎn)周期越長，成本越高。用于滾塑生產(chǎn)的聚乙烯粉末本身具有一定的密度，它決定于材料的生產(chǎn)廠家。但經(jīng)過滾塑生產(chǎn)后，由于冷卻速度的不同，聚乙烯滾塑制品的密度將發(fā)生一定的變化，并且對產(chǎn)品的收縮也有一定的影響。