Hạt nhựa màu có những ứng dụng cực kì quan trọng, không chỉ trong ngành nhựa mà còn trong nhiều ngành công nghiệp khác. Đây chắc chắn là điều không thể bàn cãi. Vậy nhưng bạn có biết hạt nhựa màu được tạo thành từ những nguyên liệu gì? Những nguyên liệu đó phải có tính chất gì để cho ra những sản phẩm nhựa chất lượng nhất?

Hạt nhựa màu và cơ chế chung để tạo ta chúng

Trong hầu hết các ngành công nghiệp, đặc biệt là những ngành công nghiệp liên quan đến nhu cầu tiêu dùng hằng ngày của con người thì màu sắc của hạt nhựa màu có vai trò cực kì quan trọng bởi nó sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến thẩm mĩ của sản phẩm được làm ra. Từ đó, chúng gián tiếp chi phối quyết định mua sản phẩm của người tiêu dùng và khả năng thu lời của nhà sản xuất.

Hạt màu là một sản phẩm chức năng của ngành nhựa được tạo ra bằng việc phối trộn phẩm màu vào nhựa nền, thêm vào một số loại phụ gia và chất độn khác. Sản phẩm này có thể được sử dụng trực tiếp để tạo ra các sản phẩm nhựa khác nhưng thường thì chúng sẽ được sử dụng như chất tạo màu trong quá trình sản xuất đồ nhựa. Phẩm màu có trong hạt nhựa màu là thành phần quan trọng nhất chiếm từ 20 – 75%.

Phẩm màu trong hạt nhựa màu phải đạt tiêu chuẩn nào?

Nhìn chung, phẩm màu, do dù có nguồn gốc khác nhau (vô cô hoặc hữu cơ) và được sử dụng với những mục đích khác nhau, thì đều bao gồm những phân tử màu được mài nhỏ, nghiền mịn đến một kích thước rất nhỏ (thường là kích thước phân tử) để có thể phân tán dễ dàng vào bất kì chất nền nào, tạo nên màu sắc cho loại vật liệu đó.

Kích thước của phân tử màu có ảnh hưởng rất lớn đến khả năng hiển thị màu của hạt nhựa màu. Kích thước của các phân tử màu phải cực kì nhỏ, dao động từ 0.01 đến 1 µm (10^-6 m) thì mới có thể cho kết quả phân tán tốt. Hạt phân tử màu càng nhỏ thì màu lên càng đậm và rõ nét. Ví dụ như khi sử dụng carbon black, kích thước trung bình của những phân tử này là từ 50 – 200 nm. Những phân tử lớn hơn, khoảng 0.5 µm sẽ khiến hạt màu có màu xám thay thay vì đen.

Ngoài việc đảm bảo kích thước tiêu chuẩn thì phẩm màu được sử dụng để sản xuất hạt nhựa màu còn phải đáp ứng các tiêu chuẩn liên quan đến độ ổn định màu sắc, bền với nhiệt độ cao và với thời tiết khắc nghiệt. Bên cạnh đó, chúng cũng cần phải có các đặc tính hóa học và vật lý phù hợp để kết hợp với nhiều loại nhựa nền khác nhau.

Có bao nhiêu loại phẩm màu dùng trong sản xuất hạt nhựa màu?

Phẩm màu sử dụng trong sản xuất hạt nhựa màu được chia thành  2 loại: thuốc màu (pigment) và thuốc nhuộm (dye). Thuốc màu (pigment) là loại phẩm màu không tan trong nhựa trong khu thuốc nhuộm (dye) thì lại tan và đi vào dung dịch.

Loại phẩm màu còn lại, thuốc nhuộm – dye, có ứng dụng quan trọng trong những trường hợp cần sự pha màu mạnh mẽ. Các loại hợp chất béo thơm, đặc biệt là dye azo và dye anthraquinone, với cấu trúc đơn giản là những loại thuốc nhuộm được quan tâm hơn cả. Sử dụng thuốc nhuộm đem đến cho sản phẩm làm từ hạt nhựa màu những màu sắc rực rỡ tuy nhiên chúng không có xu hướng che dấu những chi tiết không hoàn hảo trên bề mặt sản phẩm như thuốc màu. Bên cạnh đó, thuốc nhuộm cũng không phải phương pháp tối ưu cho những ứng dụng ngoài trời. Vì có độ di màu nên chúng thường được sử dụng trong các loại nhựa có nhiệt độ chuyển thủy tinh cao hơn nhiệt độ phòng như PVC rắn (uPVC), PS, PMMA, vv.

Hạt nhựa màu làm từ pigment có được ưa chuộng không?

Các loại thuốc màu (pigment) lại được chia thành 2 loại là thuốc màu vô cơ và thuốc màu hữu cơ trong đó nhóm vô cơ thể hiện những tính chất kháng nhiệt và các điều kiện thời tiết vượt trội hơn hẳn cả thuốc màu hữu cơ và thuốc nhuộm. Tuy nhiên, một số thuốc màu vô cơ lại độc hại với sức khỏe người tiêu dùng. Chính vì vậy xu hướng chung trong ngành công nghiệp sàn xuất hạt nhựa màu hiện nay là chuyển sang sử dụng phẩm màu hữu cơ thay vì phẩm màu vô cơ. Các chất tạo màu vô cơ là sản phẩm thu được từ quá trình nung nhiệt độ cao (calcination) các oxit kim loại như titan dioxide, các oxit sắt, crom oxide, hợp chất của cadmium và một số loại hợp chất vô cơ phức tạp khác.

Pigment vô cơ và hữu cơ trong hạt nhựa màu khác nhau thế nào?

Thuốc màu hữu cơ dùng trong sản xuất hạt màu là những sản phẩm tạo màu được cấu thành từ hợp chất với phân tử Carbon là gốc, không độc hại hoặc có mức độ độc hại thấp trong tự nhiên và an toàn với môi trường. Các loại thuốc màu này là sản phẩm thu được từ quá trình chưng cất dầu mỏ, nhựa than đá, aniline, axit succinic và phthalonitrile. Chúng có thể là azo, phthalocyanine, quinacridone, và các hợp chất khác loại khác. Nhìn chung thì hạt nhựa màu có thành phần là thuốc màu hữu cơ sẽ có đặc trưng là độ trong. Bên cạnh đó độ bền màu của chúng cao hơn ở những màu sáng, chẳng hạn như xanh dương, xanh lá cây, vàng, cam và đỏ. Pigment hữu cơ thường ít đục và trơ về mặt hóa học.

>>Xem thêm: Color masterbatch có thể được ứng dụng trong những lĩnh vực nào?

Pigment azo là pigment hữu cơ được dùng nhiều nhất trong hạt nhựa màu

Azo là những hợp chất hữu cơ chứa một hoặc nhiều nhóm azo (-N=N-) trong cấu trúc phân tử. Pigment với 1 nhóm azo (gọi là monoazo) là cấu trúc đơn giản nhất, hòa tan hoàn toàn trong nhựa nên có khả năng di động cao. Để kháng lại tính chất này nhà sản xuất hạt nhựa màu sẽ thực hiện một hoặc kết hợp các giải pháp sau để làm giảm độ hòa tan:

• Tăng kích thước phân tử màu
• Kết hợp với ion kim loại
• Kết hợp với các nhóm chức khác như nhóm amide (-NHCO-)

Thêm màu cho hạt nhựa màu bằng pigment đồng phthalocyanine

Pigment hữu cơ dạng phức này là một trong những phẩm màu quan trọng nhất trong ngành sản xuất hạt nhựa màu vì chúng tạo màu xanh rực rỡ cho nhựa. Những lợi ích của đồng phthalocyanine có thể kể đến là nguồn nguyên liệu sản xuất rẻ, bền màu dưới các điều kiện thời kiện thời tiết, nhiệt độ cao, màu không bị dịch chuyển trong vật chất, không phản ứng với các dung dịch axit và kiềm.