滚塑成型最佳工艺区间影响因素

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2025.03.013

中国塑料 ›› 2025, Vol. 39 ›› Issue (3): 71-76.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2025.03.013

滚塑成型最佳工艺区间影响因素

陈叶茹(), 郭德宇, 温原

浙江瑞堂塑料科技有限公司，浙江宁波 315323

收稿日期:2024-12-18 出版日期:2025-03-26 发布日期:2025-03-24
作者简介:陈叶茹（1991—），女，硕士研究生，从事滚塑高分子粉末及工艺研究，648306067@qq.com

Factors affecting the optimal process range of rotational molding

CHEN Yeru(), GUO Deyu, WEN Yuan

Zhejiang Ruitang Plastic Technology Co，Ltd，Ningbo 315323，China

Received:2024-12-18 Online:2025-03-26 Published:2025-03-24

摘要/Abstract

摘要：

选取线形低密度聚乙烯（PE⁃LLD）作为基材，采用双螺杆挤出机进行熔融共混，并利用机械磨粉机处理，以制备适用于滚塑工艺的粉末材料。通过控制投料量的方法控制滚塑制品厚度，深入探讨了滚塑制品的厚度、滚塑材料熔体流动速率（MFR）、粉体粒径分布、炭黑添加量以及滚塑设备炉温等5个因素对滚塑成型过程中消除制品壁内气孔所需达到的最低PIAT（PIATP）、制品内表面黄变指数为零时所需达到的最低PIAT（PIATI）、滚塑最佳工艺区间（BPI）以及在该区间内低温落锤冲击强度（LTIS）的综合影响进行了系统性分析。结果表明，随着滚塑制品厚度的增加和MFR的提高，气孔消除温度大幅度降低，同时滚塑BPI显著拓宽，同时厚度增加，LTIS提高；而粉体粒径的减小则导致PIATP升高和PIATI降低，滚塑BPI范围相应变窄；炭黑添加量对PIATP、PIATI及BPI范围的影响相对较小，同时，炭黑添加量增加，基体LTIS略有提高；提高滚塑设备炉温则会使PIATP缓慢提高和PIATI显著增加，进而扩大了滚塑BPI范围。

关键词: 滚塑成型, 滚塑最佳工艺区间, 气孔率, 黄变指数, 低温落锤冲击强度, 影响因素

Abstract:

In this study， linear low⁃density polyethylene （PE⁃LLD） was selected as the substrate to prepare powder materials suitable for rotational molding process through melt blending using a twin⁃screw extruder， followed by processing with a mechanical mill. By controlling the feeding amount to control the thickness of the rotational molding products， five important factors were thoroughly investigated， which included the thickness of the rotational molding product， the melt flow rate （MFR） of the rotational molding material， the particle size distribution of the powder， the amount of carbon black added， and the furnace temperature of the rotational molding equipment. A systematic analysis was conducted on the minimum peak internal air temperature （PIATP） required to eliminate the pores in the product wall during the rotational molding process， the minimum peak internal air temperature （PIATI） required to achieve a yellowing index of 0 on the inner surface of the product， the optimal process interval （BPI） for rotational molding， and the comprehensive effects of low⁃temperature drop hammer impact strength （LTIS） within this interval. The results indicate that the temperature for eliminating pores was significantly reduced with an increase in the thickness and MFR of rotational molding products， and the BPI of rotational molding was significantly widened. Meanwhile， LTIS was improved with an increase in the thickness. A decrease in the particle size of powder material led to an increase in PIATP but a decrease in PIATI， narrowing the BPI range during rotational molding. The effect of carbon black on the range of PIATP， PIATI， and BPI was less. Moreover， the matrix LTIS slightly increased with an increase in the addition amount of carbon black. The increase of the furnace temperature of the rotational molding equipment resulted in a slow increase in PIATP but significant increase in PIATI， consequently expanding the range of rotational molding BPI.

Key words: rotational molding, the optimal process range for rotational molding, porosity, yellowing index, low temperature drop hammer impact strength, influence factor

中图分类号:

TQ325.1⁺2

陈叶茹, 郭德宇, 温原. 滚塑成型最佳工艺区间影响因素[J]. 中国塑料, 2025, 39(3): 71-76.

CHEN Yeru, GUO Deyu, WEN Yuan. Factors affecting the optimal process range of rotational molding[J]. China Plastics, 2025, 39(3): 71-76.

图/表 9

样品编号	DFDA7042 质量分数/%	DNDA8320 质量分数/%	MFR/ g·（10 min）^-1
1^#	100	0	2.0
2^#	60	40	4.4
3^#	45	55	6.2
4^#	35	65	8.0
5^#	30	70	10.3
6^#	10	90	15.3

表1 不同MFR复合材料各组分的质量分数

Tab.1 Mass fractions of various components in different MFR composite materials

图1 断面气孔图片

Fig.1 Image of Cross Sectional Pores

图2 制品厚度对PIATP、PIATI和滚塑最佳工艺区间的影响

Fig.2 The effect of product thickness on the optimal process range of PIATP， PIATI， and rotational molding

图3 制品厚度对低温落锤冲击强度的影响

Fig.3 The effect of product thickness on low⁃temperature drop weight impact strength

图4 熔体流动速率对PIATP、PIATI和滚塑最佳工艺区间的影响

Fig.4 The effect of melt flow rate on the optimal processing range of PIATP， PIATI， and rotational molding

粉体粒径/μm

PIATP/

℃

PIATI/

℃

滚塑最佳

工艺区间/℃

低温落锤

冲击强度/J·mm^-1

表2 粉体粒径分布对PIATP、PIATI和滚塑最佳工艺区间及低温落锤冲击强度影响

Tab.2 The effect of powder particle size distribution on the optimal process range of PIATP， PIATI， and rotational molding， as well as on low⁃temperature ductile⁃brittle transition impact strength

图5 炭黑添加量对PIATP、PIATI和滚塑最佳工艺区间的影响

Fig.5 The effect of carbon black content on the optimal processing range of PIATP， PIATI， and rotational molding

图6 炭黑添加量对低温落锤冲击强度的影响

Fig.6 The effect of carbon black content on low temperature ductile⁃brittle transition impact strength

滚塑设备炉温/℃	PIATP/℃	PEHT/s	PIATI/℃	滚塑最佳工艺区间/℃	YIHT/s	低温落锤冲击强度/J·mm^-1
260.0	225.0	1 110	239.4	14.4	1 284	27.2
270.0	230.1	1 032	247.2	17.1	1 080	27.7
280.0	231.4	942	252.3	20.9	1 062	28.9
290.0	234.2	888	256.2	22.0	1 026	27.9

表3 滚塑设备炉温对PIATP、PIATI和滚塑最佳工艺区间及低温落锤冲击强度影响

Tab.3 The effect of rotational molding equipment oven temperature on the optimal process range and low⁃temperature Izod impact strength of PIATP， PIATI， and rotational molding

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