Cốm chức năng là công thức cô đặc “thêm năng lực” cho nhựa: chống cháy, chịu thời tiết, độn giảm chi phí, chống tĩnh điện, kháng khuẩn. Trang này đi từng chức năng: chọn thế nào, thêm bao nhiêu, kiểm chứng hiệu quả ra sao, và khi mất tác dụng thì nên kiểm tra ở đâu trước.
Tám loại chính: cốm chống cháy, cốm chống UV và chịu thời tiết, cốm chống oxy hóa lão hóa, cốm độn (CaCO3, talc), cốm chống tĩnh điện, cốm kháng khuẩn, cốm chống đọng sương, cốm mở miệng và trượt. Chi tiết hơn có cốm mờ, cốm tạo mầm, cốm tạo bọt, cốm phân hủy, cốm hút ẩm. Cốm chức năng có thể ghép với cốm màu thành “cốm chức năng có màu” để thêm một lần.
Xác định hệ trước: gốc halogen (hiệu quả cao, chi phí thấp, có tác dụng từ 3-5 phần nhưng còn tranh cãi về môi trường) hay không halogen (hệ trương nở phospho-nitơ, thân thiện nhưng phải thêm 25-35 phần và ảnh hưởng độ chảy). Sau đó chọn nhựa mang chuyên dụng theo nền (PP, PA, ABS khác nhau), cuối cùng chạy mẫu kiểm chứng theo tiêu chuẩn mục tiêu (UL94 V0/V2, GWIT, dây nóng đỏ).
Hệ trương nở không halogen (P/N) phù hợp nhất với polyolefin PP, PE, TPE và EVA; nhu cầu không halogen hóa vỏ thiết bị điện tử đang tăng nhanh. Với nhựa kỹ thuật PA, PC, hệ không halogen ảnh hưởng tính năng nhạy hơn — nên làm đồng bộ ngay trong nhựa biến tính thay vì thêm cốm sau, độ đồng nhất sẽ tốt hơn.
Cốm gốc halogen thêm 8%-15% đạt UL94 V0 (tùy độ dày thành), cốm trương nở không halogen 25%-35%, cốm brom-antimon 10%-20%. Thành càng mỏng càng khó chống cháy nên tỷ lệ càng cao. Bắt buộc chạy mẫu theo độ dày thực tế: cùng công thức đạt ở 2mm không có nghĩa là đạt ở 1mm.
Cốm chống UV phối hai nhóm: chất hấp thụ UV (UVA, chuyển năng lượng UV thành nhiệt) và HALS (bắt gốc tự do, ngắt chuỗi phản ứng lão hóa), một số công thức thêm chất dập tắt. Sản phẩm ngoài trời thường thêm 1%-3%, vùng núi cao nắng mạnh tăng nhẹ.
Polyolefin ưu tiên HALS khối lượng phân tử cao (chống di trú, chống bị chiết), phối cùng UVA cho hiệu quả tốt nhất; hệ PVC chứa lưu huỳnh có đối kháng với HALS nên phải tránh khi chọn. Thùng luân chuyển ngoài trời, sản phẩm sân vườn, ngoại thất ô tô là ứng dụng thường gặp, thêm 1%-2% là có tác dụng.
Khi thêm 10%-30% cốm độn, chi phí nguyên liệu giảm đáng kể, nhưng độ dai giảm, độ bóng kém đi, thiết bị mài mòn tăng. Dùng cho chi tiết không chịu lực (thùng rác, pallet, ống) thì hiệu quả chi phí cao; chi tiết kết cấu chịu lực nên thận trọng. Giảm chi phí nhưng vẫn phải xem sản phẩm còn đạt tiêu chuẩn sử dụng hay không.
Talc có cấu trúc dạng vảy, tăng độ cứng vững và ổn định kích thước, chịu nhiệt tốt, phù hợp chi tiết kết cấu gia dụng và nội thất ô tô; CaCO3 dạng hạt, chi phí thấp, giữ độ dai va đập tốt hơn, phù hợp chi tiết thông dụng. Cả hai đều giảm chi phí và tăng độ cứng: “cần độ cứng chọn talc, cần giữ độ dai và chi phí chọn canxi”.
Cốm độn trong dùng chất độn tổng hợp có chiết suất khớp (như talc trong, wollastonite tổng hợp), sau khi độn độ mờ tăng ở mức hạn chế, dùng giảm chi phí cho màng và chi tiết thành mỏng. Hiệu quả phụ thuộc độ dày: màng cho kết quả tốt, chi tiết dày độ trong giảm rõ — chạy mẫu xác nhận trước.
Cốm chống tĩnh điện chứa chất chống tĩnh điện dạng di trú (như amin ethoxylat), di trú ra bề mặt, hút ẩm tạo lớp dẫn và xả điện tích. Thêm 1%-3%, hiệu quả phụ thuộc độ ẩm môi trường (môi trường khô kém hiệu quả). Bao bì điện tử, pallet luân chuyển, sản phẩm dùng trong mỏ là ứng dụng thường gặp.
Cốm dẫn điện dùng chất độn dẫn như carbon black hoặc ống nano carbon, điện trở suất khối có thể xuống 10^2-10^6 Ω·cm, dẫn điện vĩnh viễn (không phụ thuộc độ ẩm); cốm chống tĩnh điện ở mức điện trở bề mặt 10^9-10^11, cấp chống bám bụi và phóng điện. Ngành điện tử ESD chọn theo tiêu chuẩn S20.20, hai loại có mục đích khác nhau.
Chủ yếu là chất kháng khuẩn bạc vô cơ (zeolite hoặc phosphate mang bạc, chịu nhiệt tốt, tác dụng lâu) và chất hữu cơ (hiệu quả cao nhưng chịu nhiệt hạn chế). Ứng dụng: thớt, thiết bị vệ sinh, tay nắm thiết bị gia dụng, hộp đựng thực phẩm. Công bố tỷ lệ kháng khuẩn phải có kiểm nghiệm bên thứ ba (như theo JIS Z 2801), đừng tin “99,9%” nói miệng.
Cốm chống sương làm nước ngưng trên bề mặt màng lan thành màng nước thay vì đọng thành giọt, dùng cho màng nông nghiệp, màng bao thực phẩm, bao bì chuỗi lạnh. Nguyên lý là chất hoạt động bề mặt di trú để kiểm soát sức căng bề mặt. Lưu ý tốc độ di trú phải khớp tuổi thọ sản phẩm: quá nhanh thì hết tác dụng sớm, quá chậm thì không có hiệu quả.
Cốm mở miệng (chứa silica) chống dính giữa các lớp màng; cốm trượt (chứa erucamide hoặc oleamide) giảm hệ số ma sát, thuận tiện làm túi và bao gói tốc độ cao. Màng PE thường phối cả hai, chỉ cần thêm 0,1%-0,5%; quá liều sẽ tiết ra trắng bề mặt, ảnh hưởng in ấn.
Cốm mờ chứa silica hoặc stearate, tạo nhám vi mô trên bề mặt để tán xạ ánh sáng. Thêm 2%-8%, phân tán kém sẽ ra vết mờ loang. Lưu ý cốm mờ làm tăng độ nhớt nóng chảy và giảm độ dai; chi tiết thành mỏng phức tạp phải chạy mẫu kiểm tra độ chảy trước.
Cốm tăng trong dùng chất tạo mầm (nhóm sorbitol, phosphate hữu cơ) làm nhỏ tinh thể cầu của PP, tăng độ truyền sáng và độ bóng, dùng cho hộp thực phẩm, cốc, chai PP trong; đồng thời tăng độ cứng vững. Thêm 0,2%-0,8%, nhạy với nhiệt độ gia công nên phải thực hiện theo TDS.
Ba loại: hệ phân hủy sinh học hoàn toàn (nền PLA/PBAT, phân hủy công nghiệp trong 180 ngày), cốm phân hủy quang-oxy hoặc oxy sinh học (PE truyền thống thêm chất xúc tiến lão hóa, nhiều tranh cãi và nhiều nước đã hạn chế), cốm độn tinh bột (phân hủy một phần). Xuất khẩu sang EU kiểm tra theo bộ EN13427, đừng để bị lừa bởi “phân hủy giả”.
Cốm hút ẩm (quen gọi là cốm nước, cốm khử bọt) dùng CaO hút ẩm, loại bỏ nước trong nhựa tái sinh hoặc nhựa bị ẩm, tránh vân nước và bọt khi thổi màng. Thêm 2%-5% trộn trực tiếp, tiết kiệm công đoạn sấy, nhưng chỉ là giải pháp tình thế — độ ẩm quá cao vẫn phải sấy, và canxi lưu lại sẽ ảnh hưởng chi tiết trong.
Cốm tạo mầm cung cấp mầm kết tinh giúp PP, PE kết tinh nhanh hơn và nhỏ hơn: rút ngắn chu kỳ ép phun 10%-20%, tăng độ trong và độ cứng, cải thiện tháo khuôn. PP trong dùng tạo mầm tăng trong, PP kết cấu dùng tạo mầm tăng cứng (talc, natri benzoat) — đây là phụ gia công nghệ có hiệu quả chi phí rất cao.
Cốm tạo bọt chứa chất tạo bọt thu nhiệt (nhóm natri bicarbonat) hoặc tỏa nhiệt (AC), dùng giảm khối lượng, cách âm, làm vật liệu giày cho PE/PP/EVA. Thêm 5%-15%, phụ thuộc mạnh vào cửa sổ nhiệt độ, phải chỉnh theo độ dày và khả năng thoát khí của khuôn. Thùng luân chuyển nhẹ hóa và đế giày bọt là ứng dụng điển hình.
Cốm liên kết ngang chứa peroxide hoặc hệ silane, làm mạch PE tuyến tính liên kết thành mạng, tăng chịu nhiệt, chống nứt ứng suất và tăng tính ghi nhớ hình dạng, dùng cho vật liệu cáp và ống nước nóng (PEX). Cửa sổ gia công hẹp; cốm peroxide cần chú ý bảo quản ở nhiệt độ thấp và kiểm soát nhiệt độ trục vít.
Thực dụng; thùng luân chuyển ngoài trời, sản phẩm sân vườn thường cần đồng thời chống UV và chống tĩnh điện, cốm song kháng thêm một lần giúp bỏ được một công đoạn trộn. Lưu ý hai nhóm phụ gia có thể đối kháng nhau; công thức thương mại đã cân bằng sẵn, còn tự phối thì phải chạy mẫu kiểm chứng hiệu ứng cộng hưởng.
Được nhưng theo nguyên tắc: tránh cộng dồn cùng nhóm (hai cốm chống UV quá liều lại thúc đẩy lão hóa), chú ý các cặp đối kháng (HALS với hệ chứa lưu huỳnh hoặc halogen, chất độn axit với phụ gia kiềm), tổng lượng nằm trong giới hạn chịu đựng của cơ tính nền. Không chắc thì gửi phương án cho nhà cung cấp đánh giá, tránh tốn tiền mà còn giảm tính năng.
Ưu thế của cốm chức năng: phân tán sẵn đều (kết tụ phụ gia là nguyên nhân thất bại hàng đầu), định lượng tiện, không bụi, ổn định giữa các lô; cho bột trực tiếp thì rẻ nhưng cần thiết bị trộn trước và kỷ luật công nghệ. Trường hợp lượng phụ gia dưới 2% gần như đều nên dùng cốm — lượng càng nhỏ thì độ đều phân tán càng then chốt.
Tùy chức năng: chống cháy xem UL94, GWIT, dây nóng đỏ; chống UV xem lệch màu và tỷ lệ giữ độ bền sau lão hóa đèn xenon; chống tĩnh điện xem mức suy giảm điện trở bề mặt; kháng khuẩn xem báo cáo tỷ lệ kháng khuẩn; độn xem khối lượng riêng và mức giữ cơ tính. Yêu cầu nhà cung cấp cung cấp kiểm nghiệm bên thứ ba tương ứng, lấy mẫu kiểm tra các chỉ tiêu then chốt mỗi lô.
Bốn nhóm: phân tán kém (phụ gia kết tụ thì coi như không thêm), lượng thêm không đủ hoặc định lượng sai, phụ gia di trú tiết ra (chưa hết tuổi thọ đã mất tác dụng), phối trộn đối kháng (triệt tiêu nhau). Phần lớn vấn đề “cốm không có tác dụng” nằm ở phía công nghệ chứ không phải công thức — khi kiểm tra trước hết xem khâu trộn và định lượng.
Tùy mục đích: chi tiết ngoài trời thêm cả hai (chống UV lo lão hóa do ánh sáng, chống oxy hóa lo oxy hóa nhiệt, cơ chế bổ trợ nhau); chi tiết trong nhà thường chỉ cần chống oxy hóa. Tỷ lệ thường dùng: chống oxy hóa 0,1%-0,3%, chống UV 1%-3%. Hai loại không đối kháng, thường được làm thành cốm lão hóa phức hợp để thêm một lần.
Có. Mỗi 10% cốm CaCO3 làm độ dai va đập giảm một bậc, độ bền kéo giảm, khối lượng riêng tăng (cùng thể tích nhưng nặng hơn). Cách giữ tổn thất trong mức chấp nhận: chọn canxi siêu mịn hoạt tính (trên 1250 mesh, đã xử lý coupling), kiểm soát lượng thêm dưới 20%, phối cùng hệ tăng dai. Đừng chỉ tính tiền nguyên liệu — tỷ lệ phế phẩm tăng còn đắt hơn.
Rất quan trọng. Nhựa mang không khớp khiến phụ gia phân tán kém, sản phẩm giảm độ bền thậm chí tách lớp; cốm chống cháy đặc biệt nhạy (nhiệt độ phân hủy của nhựa mang phải cao hơn nhiệt độ gia công). Nhà máy uy tín chia dòng nhựa mang theo nền (hệ PP, hệ PE, hệ PA); cốm chức năng “vạn năng” chỉ là chiêu tiếp thị, nên thận trọng.
Có hệ tiêu chuẩn để tham chiếu: cốm độn và cốm màu có tiêu chuẩn sản phẩm GB/T; chống cháy theo UL94, GB/T 2406 (chỉ số oxy), GB 8624 (vật liệu xây dựng); chống lão hóa theo GB/T 16422 (đèn xenon). Khi mua hãy ghi rõ trong hợp đồng tiêu chuẩn áp dụng và phương pháp kiểm tra, nghiệm thu mới có căn cứ.
Gửi chi tiết, điều kiện sử dụng và sản lượng tháng — chúng tôi đề xuất mác tương đương, mẫu thử và báo giá.