Khi màng thổi bị lỗ hoặc masterbatch trắng làm tắc lưới lọc, nguyên nhân thường nằm ở loại TiO2 cho nhựa đã chọn: với titan dioxit trong nhựa polyolefin như PE và PP, nên dùng rutile có xử lý bề mặt hữu cơ để phân tán tốt. Với TiO2 cho masterbatch trắng, cần kiểm tra loại xử lý bề mặt, độ ẩm cùng chất bay hơi trên TDS và COA, rồi thử khả năng phân tán ở tải lượng cao trên chính dây chuyền của bạn trước khi chạy hàng loạt.
Chọn sai TiO2 cho màng nhựa và masterbatch thì hỏng ở đâu
Ba kiểu hỏng gặp nhiều nhất trên dây chuyền là lỗ màng, hạt kết tụ và sai lệch về độ trắng hoặc màu. Cả ba đều xuất hiện sau khi hàng đã vào máy đùn, lúc việc đổi nguyên liệu đã tốn thời gian và phế phẩm.
Lỗ màng (lacing) là các lỗ thủng nhỏ do hơi ẩm bay ra ở nhiệt độ đùn. Nước nằm trong bột TiO2 hoặc bám trên lớp xử lý bề mặt sẽ hóa hơi khi vào máy đùn và tạo bọt khí trong dòng nhựa chảy. Bọt nở ra khi màng được thổi mỏng, vỡ thành lỗ hoặc vệt rỗ. Màng càng mỏng thì lỗ càng dễ xuất hiện và càng dễ thấy.
Hạt kết tụ là các cụm TiO2 chưa được tách hết trong nền nhựa. Trên màng, chúng hiện thành điểm trắng cứng. Trong máy đùn, chúng tích dần ở lưới lọc, làm áp suất lọc tăng và buộc phải dừng máy thay lưới. Ở màng mỏng, một cụm lớn có thể làm màng đứt khi kéo hoặc thổi.
Độ trắng và độ che phủ thấp hoặc màng ngả vàng cho thấy dạng tinh thể hay lớp xử lý chưa hợp, hoặc TiO2 phân tán không đều nên chưa tán xạ hết ánh sáng. Màu ngả vàng thường liên quan đến tương tác giữa lớp xử lý bề mặt với phụ gia nhựa ở nhiệt độ gia công, nên cần thử trên đúng đơn phối liệu đang chạy.
Với sản phẩm dùng ngoài trời, anatase gây suy giảm nhựa do hoạt tính quang xúc tác: dưới tia UV, bề mặt hạt sinh ra các gốc tự do làm đứt mạch polyme. Màng hoặc sản phẩm sẽ phấn hóa, giòn và phai màu sớm hơn so với dùng rutile.
4 tiêu chí quyết định khi chọn TiO2 cho nhựa
Mỗi tiêu chí dưới đây tương ứng với một lỗi ở phần trên. Đọc theo thứ tự này, bạn sẽ loại được phần lớn lựa chọn không phù hợp ngay từ bảng TDS.
Tiêu chí 1 — Dạng tinh thể: TiO2 rutile cho nhựa hay anatase
Titanium dioxide có hai dạng tinh thể thường gặp trong công nghiệp là rutile và anatase. Rutile có chiết suất cao hơn, nên tán xạ ánh sáng mạnh hơn và cho độ che phủ tốt hơn với cùng lượng dùng. Dạng này cũng bền thời tiết hơn vì hoạt tính quang xúc tác thấp hơn.
Anatase cho ánh xanh nhẹ, thường được chọn khi cần tông trắng lạnh, nhưng hoạt tính quang xúc tác cao làm nền nhựa xuống cấp nhanh khi gặp UV. Với masterbatch trắng dùng cho màng bao bì, màng nông nghiệp hoặc hàng để ngoài trời, rutile là lựa chọn mặc định. Anatase chỉ đáng cân nhắc khi sản phẩm dùng trong nhà và yêu cầu về tông màu buộc phải dùng.
Tiêu chí 2 — Xử lý bề mặt
Hạt TiO2 thường được phủ lớp xử lý bề mặt, và lớp này quyết định cách hạt cư xử trong nhựa. Lớp vô cơ (nhôm, silic) che bề mặt hoạt tính của hạt, giảm quang xúc tác và cải thiện độ bền. Lớp hữu cơ giúp nhựa thấm ướt hạt, điều quan trọng với polyolefin không phân cực như PE và PP vì bề mặt TiO2 vốn phân cực, khó tương hợp với nền nhựa.
Loại xử lý tối ưu cho sơn có thể kém trong nhựa. Lớp phủ thiết kế cho nhựa gốc nước hoặc gốc dung môi phân cực thường cho độ thấm ướt kém với polyolefin, khiến hạt khó tách và dễ kết tụ. Khi đọc TDS, hãy xem nhà sản xuất ghi loại xử lý nào và dành cho hệ nhựa nào.
Tiêu chí 3 — Độ ẩm và chất bay hơi
Lớp xử lý vô cơ dày có xu hướng hút ẩm từ không khí, nên bột có thể mang thêm nước ngay cả khi mới ra khỏi nhà máy. Nước này không mất đi khi trộn; nó theo hạt vào máy đùn và hóa hơi ở nhiệt độ đùn, rồi trở thành lỗ trên màng.
Vì vậy cần đọc chỉ tiêu độ ẩm và chất bay hơi trên TDS và so với COA của từng lô, vì giá trị công bố có thể khác giữa các lô và điều kiện bảo quản. Đối chiếu cả phương pháp và điều kiện đo, để so sánh giữa hai nhà cung cấp trên cùng một cơ sở.
Tiêu chí 4 — Khả năng phân tán ở tải lượng cao
Masterbatch trắng chứa tỷ lệ TiO2 rất cao, nên bột phải chảy tự do, không vón cục khi cấp liệu và dễ thấm ướt khi trộn với nhựa nền. Bột vón sẽ cấp liệu không đều, làm hàm lượng thay đổi giữa các mẻ và tạo cụm kết tụ.
Phân tán kém thể hiện qua áp suất lọc tăng nhanh và điểm trắng trên màng, đồng thời làm giảm độ bền của màng mỏng. Nguyên lý thấm ướt và tách hạt giống bài toán trong sơn, bạn có thể tham khảo thêm về cách khắc phục phân tán bột màu kém trong sơn công nghiệp, nhưng với masterbatch cần thử trực tiếp ở tải lượng thực tế.
Cách đối chiếu TiO2 với dây chuyền màng nhựa và masterbatch của bạn
Quy trình ba bước sau đi từ yêu cầu của sản phẩm cuối đến lựa chọn cụ thể, và mỗi bước có đầu ra có thể ghi lại để làm hồ sơ duyệt nguyên liệu.
Bước 1 — Xác định ứng dụng cuối
Ghi rõ sản phẩm là màng mỏng thổi hay màng đúc, dùng ngoài trời hay trong nhà, và nền nhựa là PE hay PP. Màng thổi mỏng nhạy với hạt kết tụ và hơi ẩm hơn màng dày. Sản phẩm ngoài trời cần dạng rutile với xử lý bề mặt chống quang xúc tác. Nền nhựa quyết định loại xử lý hữu cơ cần dùng.
Bước 2 — Thử nghiệm
Chạy mẫu TiO2 ứng viên cùng điều kiện với mẫu đang dùng và đo ba thứ:
- Áp suất lọc trước và sau một khoảng thời gian chạy, để thấy tốc độ tích tụ ở lưới lọc.
- Hạt trên màng mỏng: kiểm điểm trắng và lỗ bằng mắt hoặc dưới đèn chiếu sau.
- Độ trắng và độ che phủ so với mẫu đang dùng, ở cùng độ dày màng.
Nếu masterbatch được làm từ trước, thử cả ở tải lượng của masterbatch chứ không chỉ ở nồng độ cuối trong màng.
Bước 3 — Chọn loại TiO2
Với màng và masterbatch trắng, loại phù hợp là titanium dioxide rutile có xử lý bề mặt cho nhựa. Rutile cho độ che phủ và độ bền thời tiết, lớp xử lý dành cho nhựa giúp phân tán trong polyolefin. Anatase chỉ nên giữ cho ứng dụng đặc thù trong nhà.
Khi chọn nhà cung cấp, yêu cầu TDS và COA theo từng lô. Vichem phân phối TiO2 của Tinox và WhiteArrow cho sơn và nhựa; bạn có thể gửi yêu cầu để so sánh lớp xử lý của từng loại với nền nhựa của dây chuyền. Nếu sản phẩm là PVC dùng ngoài trời, tiêu chí khác đi và đã có bài riêng về cách chọn TiO2 cho sản phẩm PVC dùng ngoài trời.
Lỗi thường gặp khi chọn TiO2 cho màng nhựa
Ba lỗi dưới đây xuất hiện lặp lại ở các nhà máy chuyển từ sơn sang nhựa hoặc đổi nhà cung cấp TiO2.
Dùng TiO2 cấp sơn cho nhựa. Lớp xử lý của loại cấp sơn nhắm vào nhựa phân cực và hệ dung môi, nên thấm ướt kém trong polyolefin. Nhà máy làm cả sơn lẫn nhựa dễ gộp chung một mã nguyên liệu vì cùng là bột trắng. Công thức sơn còn đi kèm hệ dung môi chọn theo nhựa nền, như trong bài về chọn dung môi pha loãng cho sơn công nghiệp theo hệ nhựa; nhựa đùn không có bước pha loãng đó, nên bột phải tự thấm ướt trong dòng nhựa chảy.
Bỏ qua bảo quản bao chống ẩm. Lớp xử lý vô cơ hút ẩm, nên bao đã mở hoặc rách, để ở kho ẩm, sẽ mang hơi nước vào máy đùn và gây lỗ màng dù COA ban đầu đạt. Cần đóng kín bao sau khi dùng và kiểm tra bao khi nhận hàng.
Chỉ so độ trắng mà không thử phân tán ở tải lượng masterbatch. Hai mẫu cùng độ trắng khi đo bột vẫn có thể phân tán khác nhau trong nhựa. Chỉ khi chạy ở tải lượng thực tế bạn mới thấy chênh lệch về áp suất lọc và điểm trắng.
Câu hỏi thường gặp
Titanium dioxide cho nhựa khác TiO2 cho sơn ở điểm nào?
Khác chủ yếu ở lớp xử lý bề mặt. Loại cho sơn được xử lý để tương hợp với nhựa phân cực và dung môi, còn loại cho nhựa cần thấm ướt tốt trong polyolefin và chịu nhiệt đùn. Độ ẩm, chất bay hơi và độ chảy tự do của bột cũng được kiểm soát chặt hơn.
Nên dùng TiO2 cho masterbatch trắng loại rutile hay anatase?
Nên dùng rutile cho hầu hết masterbatch trắng, vì độ che phủ cao hơn và bền hơn dưới UV. Anatase có ánh xanh nhưng hoạt tính quang xúc tác cao, làm nhựa phấn hóa nhanh khi ra ngoài trời. Chỉ cân nhắc anatase cho sản phẩm trong nhà cần tông trắng lạnh.
Vì sao màng nhựa trắng bị lỗ khi thêm TiO2?
Nguyên nhân thường gặp là hơi nước trong bột TiO2 hóa hơi ở nhiệt độ đùn. Nước đến từ lớp xử lý hút ẩm hoặc bao bảo quản kém. Hãy kiểm tra độ ẩm trên COA của lô, tình trạng bao, rồi sấy hoặc đổi lô để so sánh.
Titan dioxit trong nhựa có làm nhựa giòn ngoài trời không?
Rutile có xử lý bề mặt phù hợp thường giúp nhựa bền hơn ngoài trời vì tán xạ và hấp thụ bớt UV. Anatase hoặc loại xử lý kém lại thúc đẩy quang xúc tác, làm đứt mạch polyme và nhựa giòn. Chọn dạng tinh thể và lớp phủ đúng là yếu tố chi phối.
Kết luận
TiO2 cho màng nhựa và masterbatch trắng nên là rutile có xử lý bề mặt dành cho nhựa, vì hai nguyên nhân hỏng thường gặp nhất là hơi ẩm gây lỗ màng và phân tán kém gây tắc lưới lọc. Hai thứ này kiểm được trên TDS, COA và bằng một đợt chạy thử.
- Chọn rutile xử lý bề mặt hữu cơ cho polyolefin như PE và PP.
- Đọc độ ẩm và chất bay hơi của từng lô để phòng lacing, và giữ bao kín.
- Thử áp suất lọc và điểm trắng ở tải lượng masterbatch thực tế.
- Yêu cầu COA theo lô để đối chiếu giữa các lần giao.
Gửi loại nhựa nền, độ dày màng và điều kiện đùn của dây chuyền để đội kỹ thuật Vichem đề xuất loại TiO2 phù hợp và hỗ trợ thử mẫu.
Vichem là nhà phân phối các sản phẩm phụ gia hóa chất, thiết bị đến từ các thương hiệu lớn như Covestro, Sinopec, TotalEnergies Corbion, Bühler, Tinox,… tại thị trường Việt Nam.
Để biết thêm về sản phẩm, xin vui lòng liên hệ với chúng tôi thông qua các kênh sau:
- Hotline: 08 1790 1790
- Zalo OA: Vichem JSC
- Email: contact@vichem.vn
- LinkedIn: Vichem JSC
- Website: www.vichem.vn
- Facebook: Vichem JSC
