Masterbatch trắng tiêm: Hướng dẫn lựa chọn và xử lý

Tại sao quá trình ép phun lại yêu cầu loại Masterbatch trắng chuyên dụng

Không phải tất cả các masterbatch màu trắng đều hoạt động giống nhau trong quá trình ép phun. Tốc độ cắt cao bên trong thùng phun — thường là 1.000–10.000 giây⁻¹ ở đầu vít — và chu kỳ nhiệt độ nhanh trong khoảng từ 180°C đến 320°C (tùy thuộc vào nhựa gốc) đặt ra những yêu cầu cụ thể đối với công thức masterbatch mà các loại màng hoặc khuôn thổi không được thiết kế để đáp ứng.

• Độ nhớt phù hợp: Nhựa mang trong masterbatch cấp phun phải có chỉ số dòng chảy (MFI) cao hơn 1,5–3 lần so với nhựa gốc, đảm bảo phân tán nhanh dưới lực cắt cao mà không tạo ra các điểm lạnh hoặc kết tụ sắc tố không tan.
• Độ ổn định nhiệt: TiO2 có thể xúc tác sự phân hủy polyme ở nhiệt độ xử lý trên 260°C nếu không được xử lý bề mặt. Các cấp phun sử dụng TiO2 rutile phủ alumina hoặc silica duy trì ổn định ở nhiệt độ lên tới 320°C.
• Không nhạy cảm với độ ẩm: Các loại màng thường chứa các chất phụ gia chống trượt hoặc chống tắc thoát ra ngoài trong khuôn ép phun kín, gây phồng rộp bề mặt. Các cấp độ tiêm là loại sạch phụ gia hoặc chỉ sử dụng chất hỗ trợ xử lý không bay hơi.
• Đồng nhất màu nhanh: Thời gian lưu lại ngắn trong thùng phun (thường là 2–8 phút) có nghĩa là masterbatch phải phân tán hoàn toàn trong một hoặc hai vòng quay vít - điều này đòi hỏi sắc tố được phân tán trước ở cấp độ dưới micron, chứ không chỉ đơn giản là bột trộn.

Hàm lượng TiO2 và ý nghĩa của nó đối với các bộ phận của bạn

Masterbatch màu trắng tiêm hiện có sẵn trên thị trường với nhiều loại tải TiO2. Lựa chọn chính xác phụ thuộc vào độ dày thành phần cuối cùng, độ mờ yêu cầu và mục tiêu chi phí:

Nguyên tắc chung: 1% TiO2 theo trọng lượng trong bộ phận hoàn thiện mang lại tỷ lệ tương phản (độ mờ) khoảng 0,85–0,92 trên nền đen cho tường PP 1 mm, được đo theo ISO 2814. Các bộ phận dày hơn 3 mm thường đạt độ mờ hoàn toàn ở mức 1,5% TiO2, do đó việc tăng vượt quá điểm đó sẽ làm tăng chi phí mà không có lợi ích về mặt quang học.

Nhựa mang tương thích và kết hợp polyme gốc

Nhựa mang trong masterbatch phải tương thích với - và lý tưởng nhất là cùng họ polyme với - nhựa nền được đúc. Các vật mang không khớp là nguyên nhân phổ biến nhất gây ra các vệt trắng, bong tróc hoặc giảm độ bền va đập trong các bộ phận đúc.

Các thông số xử lý chính cho quá trình ép phun với Masterbatch trắng

Cài đặt xử lý chính xác sẽ ngăn ngừa các lỗi masterbatch màu trắng phổ biến nhất: sọc, ố vàng, phân bố không đồng đều và biến đổi độ bóng bề mặt.

• Áp suất ngược: Đặt trong khoảng 5–15 MPa. Áp suất ngược cao hơn giúp cải thiện sự phân tán sắc tố nhưng làm tăng nhiệt cắt. Đối với các loại nhựa kỹ thuật trên 280°C, hãy giữ lại áp suất ở đầu dưới để tránh sự phân hủy nhiệt của chất mang.
• Tốc độ trục vít: 60–120 vòng/phút là phạm vi hoạt động bình thường. Tốc độ trên 150 vòng/phút với hạt nhựa TiO2 cao có thể tạo ra hiện tượng quá nhiệt cục bộ và ố vàng ở đầu vít.
• Hồ sơ nhiệt độ thùng: Vùng phía sau nên được đặt thấp hơn vùng phía trước 10–20°C để cho phép các viên masterbatch tan chảy dần dần trước vùng nén và trộn chính.
• Sấy khô: Hầu hết các hạt màu trắng mang PE và PP đều không cần sấy khô. Tuy nhiên, nếu bảo quản trong điều kiện ẩm ướt (>70% RH), sự hấp thụ độ ẩm bề mặt có thể gây ra các vết nứt - 2 giờ ở 70°C trong máy sấy hút ẩm sẽ giải quyết được vấn đề này.
• Thanh lọc giữa các thay đổi màu sắc: Cặn masterbatch trắng trong thùng bền hơn hầu hết các màu do hàm lượng TiO2 cao. Sử dụng hợp chất tẩy rửa thương mại ở mức 110–120% thể tích thùng trước khi chuyển sang màu tối.

Chỉ số độ trắng, chỉ số độ vàng và cách đo chúng

Hai phép đo công cụ xác định hiệu suất quang học của bộ phận đúc phun màu trắng và phải được chỉ định trong bất kỳ tài liệu mua sắm masterbatch nào:

Rutile TiO2 (chỉ số khúc xạ 2,71) luôn vượt trội hơn anatase TiO2 (chỉ số khúc xạ 2,52) về cả độ trắng và độ bền tia cực tím, đồng thời là tiêu chuẩn cho bất kỳ bộ phận đúc phun nào có tuổi thọ sử dụng ngoài trời hoặc tiếp xúc với ánh sáng. Các loại Anatase chỉ phù hợp cho các ứng dụng trong nhà có chi phí quan trọng và không yêu cầu tia UV.

Ổn định tia cực tím: Khi nào cần thêm nó và tải nào cần chỉ định

Riêng TiO2 không bảo vệ được nền polyme khỏi sự suy thoái của tia cực tím - nó phân tán và phản xạ tia cực tím nhưng không hấp thụ tia cực tím. Các bộ phận được sử dụng ngoài trời hoặc trong môi trường có tia cực tím cao cần thêm HALS (Chất ổn định ánh sáng amin bị cản trở) và/hoặc chất hấp thụ tia cực tím trong hạt nhựa hoặc dưới dạng hạt nhựa phụ gia riêng biệt.

• Đối với các bộ phận PP có thời gian sử dụng ngoài trời 12 tháng: Tải HALS ở mức 0,15–0,25% ở bộ phận hoàn thiện là điểm khởi đầu tiêu chuẩn theo dữ liệu thời tiết tăng tốc ISO 4892-2.
• Đối với các bộ phận PE có tuổi thọ ngoài trời 24 tháng: HALS ở mức 0,3–0,5% kết hợp với chất hấp thụ tia cực tím (ví dụ: loại benzotriazole) ở mức 0,1–0,2%.
• Đối với các bộ phận PP ngoại thất ô tô (bảo hành 5 năm): HALS ở mức 0,5–0,8% với UVA ở mức 0,2–0,3% - thường được cung cấp dưới dạng hạt nhựa UV kết hợp được định lượng cùng với hạt nhựa trắng.

Một số hạt nhựa phun màu trắng có sẵn dưới dạng loại "UV trắng" được tích hợp sẵn HALS, giúp đơn giản hóa việc định lượng trên dây chuyền sản xuất. Xác nhận loại HALS là không thể chiết xuất được (HALS polyme) cho các ứng dụng tiếp xúc với thực phẩm hoặc tiếp xúc với da.

Tiếp xúc với thực phẩm và tuân thủ quy định đối với Masterbatch trắng tiêm

Masterbatch màu trắng được sử dụng trong bao bì thực phẩm đúc phun, dụng cụ nhà bếp hoặc vỏ thiết bị y tế phải tuân thủ các quy định hiện hành. Các khung chính bao gồm:

• Quy định EU tháng 10/2011: Vật liệu và vật dụng bằng nhựa tiếp xúc với thực phẩm. TiO2 được liệt kê là chất phụ gia được cấp phép (chất FCM số 744). Các chất mang và chất hỗ trợ chế biến cũng phải nằm trong danh sách tích cực.
• FDA 21 CFR: Đối với các ứng dụng tiếp xúc với thực phẩm của Hoa Kỳ — nhựa mang và tất cả các chất phụ gia phải tuân thủ phần phụ có liên quan (ví dụ: 21 CFR 178.3297 đối với chất tạo màu).
• TIẾP CẬN (EC 1907/2006): Nhà cung cấp phải cung cấp Bảng dữ liệu an toàn và xác nhận không có SVHC (Chất có mối lo ngại rất cao) nào vượt quá 0,1% w/w trong masterbatch.
• Giới hạn RoHS/kim loại nặng: Chất màu TiO2 phải đạt tiêu chuẩn EN 71-3 và các tiêu chuẩn tương tự; xác nhận sản phẩm không chứa chì, cadmium và crom hóa trị sáu.

Nhà cung cấp tuân thủ sẽ cung cấp Tuyên bố về sự phù hợp (DoC) cho mỗi lô, tham chiếu đến quy định cụ thể, dữ liệu di chuyển thử nghiệm và danh tính của tất cả các chất được sử dụng. Khả năng truy xuất nguồn gốc cấp lô với Chứng chỉ Phân tích (CoA) là mức tối thiểu đối với các ứng dụng được quản lý.

Các khiếm khuyết điển hình và cách chẩn đoán chúng