Để chọn bột màu cho nhựa, so độ bền nhiệt của bột màu với nhiệt độ và thời gian lưu của loại nhựa đang chạy, rồi kiểm tra độ di trú và ảnh hưởng tới co ngót. Sắc màu trên bảng màu chỉ là điều kiện cuối. Thời gian lưu là khoảng thời gian bột màu nằm trong nhựa nóng chảy ở máy ép hoặc máy đùn. Độ di trú là mức bột màu đi ra bề mặt sản phẩm.
Chọn sai bột màu cho nhựa thì sản phẩm hỏng ở đâu
Lỗi do bột màu thường lộ ra muộn: mẫu thử đạt, nhưng lô chạy thật hoặc hàng đã nhập kho mới sai màu. Bốn dạng hỏng gặp nhiều nhất trong nhà máy nhựa và masterbatch như sau.
Dạng thứ nhất là đổi màu và xỉn màu khi gia công ở nhiệt độ cao. Phân tử bột màu bị phân hủy một phần trong nhựa nóng chảy, nên sắc độ lệch về phía nâu hoặc xám và cường độ màu giảm. Chi tiết ép ra vẫn đúng hình dạng nhưng không còn đúng màu chuẩn.
Dạng thứ hai là màu lệch giữa các mẻ. Cùng công thức, cùng nhiệt độ cài đặt, nhưng thời gian nhựa nằm trong thùng ép khác nhau do chu kỳ ép thay đổi, dừng máy, hoặc chuyển đổi khuôn. Bột màu ở sát ngưỡng chịu nhiệt sẽ bị phân hủy nhiều hơn ở mẻ nằm lâu, và màu thay đổi theo.
Dạng thứ ba là di màu sang vật tiếp xúc. Một phần bột màu tan trong nhựa hoặc trong chất hóa dẻo rồi đi ra bề mặt, làm bẩn bao bì, vải, hoặc chi tiết khác xếp cạnh. Lỗi này thường chỉ lộ sau thời gian lưu kho hoặc khi sản phẩm gặp nhiệt trong sử dụng.
Dạng thứ tư là cong vênh chi tiết ép phun. Một số bột màu hữu cơ ảnh hưởng tới quá trình kết tinh của nhựa bán tinh thể, làm co ngót không đều giữa các vùng của chi tiết. Khi đổi màu mà không đổi gì khác trong công thức, kích thước chi tiết vẫn có thể lệch.
Cả bốn lỗi đều xuất phát từ việc chọn bột màu theo sắc màu thay vì theo điều kiện gia công thật của dây chuyền.
4 tiêu chí quyết định khi chọn bột màu cho nhựa
Độ bền nhiệt so với nhiệt độ gia công
Bột màu mất màu ở nhiệt độ cao theo hai cơ chế. Cơ chế thứ nhất là phân tử bột màu bị phân hủy nhiệt, đứt liên kết tạo màu và sinh sản phẩm có màu khác. Cơ chế thứ hai là bột màu hòa tan vào nhựa nóng: tinh thể bột màu tan ra, đổi kích thước hạt hiệu dụng, kéo theo sắc độ và độ che phủ thay đổi, và có thể kết tinh lại khi nguội.
Vì vậy, một con số độ bền nhiệt chỉ có nghĩa khi đi kèm hai điều kiện: loại nhựa dùng để thử và thời gian lưu trong lần thử. Cùng một bột màu có thể đạt ở thời gian lưu ngắn và hỏng ở thời gian lưu dài. Nồng độ bột màu và việc có pha TiO₂ hay không cũng làm kết quả khác đi, nên số liệu của nhà cung cấp chỉ là điểm tham chiếu để thử lại trên máy của bạn.
Tương thích với loại nhựa
Nhựa kỹ thuật thường gia công ở nhiệt độ cao hơn polyolefin, nên nhóm bột màu dùng được cho polyolefin chưa chắc đủ bền cho nhựa kỹ thuật. Đây là lý do một bảng màu dùng chung cho mọi loại nhựa dễ dẫn đến sai sót.
Ngoài nhiệt độ, còn có tương tác hóa học. Một số bột màu phản ứng hoặc hòa tan trong những loại nhựa nhất định, và một số nhựa chứa phụ gia hoặc có nhóm chức làm bột màu đổi màu. Chất ổn định, chất chống cháy, chất độn trong công thức cũng có thể tác động đến bột màu ở nhiệt độ gia công. Do đó, tương thích phải được xác nhận theo cặp bột màu và nhựa cụ thể, kèm phụ gia đang dùng.
Độ di trú
Di trú xảy ra khi bột màu tan một phần trong nhựa hoặc chất hóa dẻo rồi khuếch tán ra bề mặt. Bột màu có phân tử nhỏ, độ tan trong nền nhựa cao thường dễ di trú hơn bột màu có độ tan thấp. Nhựa mềm, nhựa có nhiều chất hóa dẻo và sản phẩm tiếp xúc với dầu hoặc dung môi làm hiện tượng này rõ hơn.
Hậu quả là bột màu bám lên vật tiếp xúc, hoặc lớp phấn màu xuất hiện trên bề mặt sau một thời gian. Với sản phẩm cần tiếp xúc với hàng hóa khác, nên xem độ di trú trong loại nhựa đang dùng ngay từ khâu chọn, thay vì chờ phản hồi từ khách hàng.
Ảnh hưởng tới co ngót, cong vênh
Trong nhựa bán tinh thể, tinh thể hình thành từ nhựa nguội dần. Một số bột màu hữu cơ có bề mặt hạt đóng vai trò mầm kết tinh: nhựa kết tinh nhanh hơn và theo hướng khác khi có chúng. Mức kết tinh và hướng sắp xếp ảnh hưởng trực tiếp tới co ngót, nên chi tiết có thể co khác nhau theo phương dòng chảy và phương ngang.
Kết quả là cong vênh, đặc biệt ở chi tiết phẳng, thành mỏng hoặc có kích thước dài. Nhựa vô định hình ít chịu ảnh hưởng này hơn. Với chi tiết ép phun cần dung sai chặt, phải ép thử đúng khuôn thật để so kích thước giữa mẫu có màu và mẫu nền không màu.
Cách đối chiếu bột màu với dây chuyền nhựa của bạn
Bước 1 — Ghi loại nhựa, phương pháp (ép phun, đùn, thổi màng, masterbatch), nhiệt độ và thời gian lưu thực tế
Lập một bảng ngắn cho từng dây chuyền: loại nhựa nền, phương pháp gia công, nhiệt độ đo thực tế ở thùng và đầu khuôn, và thời gian lưu. Nhiệt độ cài đặt và nhiệt độ nhựa thực tế có thể khác nhau do ma sát trục vít, nên nên lấy số thực đo.
Ghi thêm trường hợp xấu nhất: thời gian lưu dài nhất khi dừng máy hoặc chạy chu kỳ chậm. Với masterbatch, ghi cả nồng độ bột màu trong hạt, vì bột màu đậm đặc chịu nhiệt khác với khi pha loãng ở công đoạn sau. Ghi cả tỷ lệ hồi liệu đang dùng.
Bước 2 — Đọc TDS: độ bền nhiệt trong loại nhựa nào, ở thời gian lưu bao lâu, độ di trú, độ bền ánh sáng
Trên TDS, độ bền nhiệt phải đọc cùng với nhựa thử và thời gian lưu của lần thử. Nếu TDS không nêu hai điều kiện này, hãy hỏi nhà cung cấp trước khi so với dây chuyền của bạn. Đọc tiếp độ di trú và độ bền ánh sáng theo đúng loại nhựa, vì hai chỉ tiêu này cũng gắn với nền nhựa thử.
Sau khi đối chiếu số trên giấy, thử lưu nhựa trong máy lâu hơn bình thường: để máy chạy chậm hoặc dừng ngắn rồi ép tiếp, so màu với mẫu chạy đúng chu kỳ. Nếu màu lệch rõ, bột màu chưa có đủ biên an toàn cho dây chuyền đó.
Bước 3 — Chọn nhóm: bột màu vô cơ khi cần bền nhiệt cao và che phủ; bột màu hữu cơ khi cần màu tươi, cường độ cao, kiểm tra kỹ nhiệt và cong vênh
Bột màu vô cơ phù hợp khi dây chuyền chạy nhiệt cao và cần độ che phủ tốt. Bột màu hữu cơ cho màu tươi và cường độ màu cao, nhưng cần kiểm tra kỹ độ bền nhiệt theo thời gian lưu, độ di trú và cong vênh như các mục trên.
Với cả hai nhóm, nhà máy có thể tham khảo bột màu hữu cơ và vô cơ dùng cho nhựa của Hangzhou Zealan Chemical mà Vichem phân phối, kèm TDS cho từng lô để đối chiếu theo bước 2. Kết quả cuối vẫn cần ép thử trên máy và nhựa của bạn, đặt mẫu vào tủ đèn so màu cùng mẫu chuẩn.
Lỗi thường gặp khi chọn bột màu cho nhựa
Đọc số bền nhiệt mà không xem nhựa thử và thời gian lưu. Một con số trên TDS có thể đo ở nhựa và thời gian lưu khác hẳn dây chuyền của bạn. Hệ quả là mẫu thử đạt nhưng chạy sản xuất thì xỉn màu.
Dùng bột màu của PE cho nhựa kỹ thuật. Nhựa kỹ thuật gia công nóng hơn, và một số bột màu phản ứng với nhựa nền. Bột màu quen dùng cho polyolefin cần được xác nhận lại bằng TDS và ép thử trước khi chuyển sang nhựa khác.
Bỏ qua tái chế hồi liệu. Hồi liệu đã qua một lần gia công nhiệt, nên bột màu trong đó đã chịu thêm thời gian lưu. Khi trộn lại vào mẻ mới, tổng thời gian chịu nhiệt tăng, màu có thể lệch dần qua các lần tái chế. Cần tính tỷ lệ hồi liệu vào phép thử lưu máy.
Chỉ ép thử một chu kỳ. Mẫu ép một lần ở chu kỳ chuẩn không bộc lộ phân hủy do thời gian lưu hoặc hiện tượng di trú sau lưu kho. Nên thử cả chu kỳ dài và theo dõi mẫu sau một thời gian.
Câu hỏi thường gặp
Plastic pigments loại nào chịu nhiệt cao?
Nhóm bột màu vô cơ thường chịu nhiệt gia công tốt hơn phần lớn bột màu hữu cơ. Tuy vậy, khả năng chịu nhiệt của từng loại phụ thuộc nhựa thử và thời gian lưu. Hãy đọc TDS của đúng loại bột màu, đối chiếu với nhiệt độ thực tế của dây chuyền, rồi ép thử.
Bột màu cho nhựa bị đổi màu khi ép phun là do đâu?
Nguyên nhân thường gặp nhất là bột màu bị phân hủy hoặc hòa tan khi nhựa nằm quá lâu hoặc quá nóng trong thùng ép. Nhiệt độ thực tế của nhựa, thời gian lưu khi dừng máy và hồi liệu đều góp phần. Kiểm tra ba yếu tố này trước, rồi so lại với dữ liệu trên TDS.
Bột màu sơn dùng cho nhựa được không?
Không nên mặc định là được. Bột màu sơn được chọn theo điều kiện màng sơn khô, trong khi nhựa phải chịu nhiệt gia công nóng chảy và thời gian lưu trong máy. Chỉ dùng khi TDS xác nhận độ bền nhiệt trong loại nhựa của bạn, và đã ép thử đạt về màu, di trú.
Kết luận
Chọn bột màu cho nhựa bắt đầu từ điều kiện gia công thật của dây chuyền, sau đó mới đến sắc màu. Độ bền nhiệt, tương thích nhựa, độ di trú và ảnh hưởng tới co ngót là bốn tiêu chí cần kiểm tra theo thứ tự đó.
- Ghi nhiệt độ và thời gian lưu thực tế của từng dây chuyền, gồm cả trường hợp xấu nhất.
- Đọc độ bền nhiệt trên TDS cùng với nhựa thử và thời gian lưu.
- Thử lưu máy lâu hơn bình thường và tính cả tỷ lệ hồi liệu.
- Bột màu vô cơ cho nhiệt cao và che phủ; bột màu hữu cơ cho màu tươi, cần kiểm tra thêm nhiệt và cong vênh.
- Với nhựa bán tinh thể, ép thử khuôn thật để kiểm tra co ngót.
Vichem là đại lý phân phối chính hãng các sản phẩm phụ gia hóa chất đến từ các thương hiệu lớn như Covestro, Sinopec, Bühler,… 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
