Phụ gia ngành nhựa là một trong những giải pháp tối ưu nhất để giải quyết các vấn đề trong sản xuất các sản phẩm nhựa. Phụ gia ngành nhựa không chỉ có tác dụng cải thiện chất lượng nhựa thành phẩm, mà còn giúp nhà sản xuất giảm tối đa chi phí sản xuất, từ đó thu về nhiều lợi nhuận hơn. Khi nhắc đến phụ gia nhựa, chúng ta sẽ không thể nào bỏ qua bột đá vôi CaCO3. Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu về chất phụ gia đặc biệt này nhé.
1. Phụ gia ngành nhựa – bột đá vôi CaCO3 là gì?
CaCO3, tên khoa học đầy đủ là calcium carbonate, là một hợp chất hóa học rất thường gặp trong tự nhiên. Chúng góp mặt trong vật chất cấu tạo của rất nhiều sinh vật (lớp mai/vỏ cứng của các sinh vật đại dương như sò, ốc, ngọc trai, ốc sên, vỏ trứng) cũng như nhiều hình thức địa chất. Nguồn CaCO3 phổ biến và được nhiều người biết đến nhất là từ các quặng đá vôi, một loại đá trầm tích thường được hình thành gần các thác nước hoặc suối nước. Đây cũng là nguồn chính cung cấp loại phụ gia ngành nhựa này. Ngoài ra, người ta cũng có thể tìm thấy calcium carbonate trong một số loại khoáng chất và đá khác như đá phấn, đá hoa hay cẩm thạch.
2. Phụ gia ngành nhựa CaCO3 được lấy từ những nguồn nào?
Hầu hết CaCO3 dùng trong công nghiệp, đặc biệt là dùng làm phụ gia ngành nhựa chủ yếu được khai thác từ các mỏ đá (mỏ đá cẩm thạch) hoặc núi đá (núi đá vôi). Các chuyên gia EuP đã căn cứ vào đánh giá chất lượng nguồn đá vôi tại VN để lựa chọn nhà/nguồn cunng ứng tốt nhất. Từ đó trở thành nguồn nguyên liệu tốt nhất để phục vụ cho sản xuất masterbatch. Ngoài cách khai thác nguồn đá vôi trong tự nhiên, còn có một nguồn calcium carbonate khác là sản phẩm nhân tạo được sản xuất từ phản ứng của khí CO2, nước và vôi sống (CaO).
3. Một vài tính chất của phụ gia ngành nhựa CaCO3
Bột đá vôi trong tự nhiên chưa qua xử lý có màu trắng đục đến màu tro, không mùi và ở dưới 3 dạng hình thái tinh thể là calcite, aragonite và vaterite, trong đó calcite là dạng đa hình ổn định nhất. CaCO3 là hợp chất có tính kiềm, phản ứng mạnh với các dung dịch acid sinh ra khí CO2. Dưới nhiệt độ cao, calcium carbonate sẽ bị phân hủy thành calcium oxide, thường được gọi là vôi.
4. Phân loại phụ gia ngành nhựa CaCO3 như thế nào?
Sau khi được khai thác và qua xử lý sơ bộ, người ta chia CaCO3 ra làm 2 loại: CaCO3 mịn (Ground calcium carbonate – GCC) và CaCO3 kết tủa (precipitated calcium carbonate – PCC). Trên thị trường hiện nay, CaCO3 mịn GCC là chất độn quan trọng nhất đang được sử dụng trong rất nhiều ngành công nghiệp, đặc biệt chúng là hợp chất phụ gia ngành nhựa quan trọng nhất. CaCO3 mịn được sản xuất bằng cách nghiền nhỏ đá vôi thô thành các hạt bột, sau đó những hạt bột này sẽ được phân loại dựa vào kích thước của chúng.
Trong khi đó CaCO3 kết tủa PCC lại thường được sử dụng như một phụ gia để gia cường, gia cố chất độn cũng như điều chỉnh tác động. Quy trình sản xuất loại CaCO3 này phức tạp hơn nhiều so với sản xuất CaCO3 mịn, bao gồm 3 bước chính là vôi hóa nguyên liệu thô dưới nhiệt độ cao (1000oC), sau đó vôi sống sẽ được hydrat hóa thành vôi sữa. Cuối cùng, vôi sữa sẽ được carbon hóa bằng việc dẫn qua CO2 và lọc kết hợp sấy khô để tạo ra thành phẩm cuối cùng là CaCO3 kết tủa ở dạng khô.
5. Bột đá vôi đóng vai trò gì khi được sử dụng làm phụ gia ngành nhựa?
Do nhà sản xuất có thể điều chỉnh quá trình sản xuất để kiểm soát hình dạng, kích thước của CaCO3 kết tủa mà PCC đem lại một loạt các hiệu ứng kỹ thuật tiên tiến hơn hẳn CaCO3 mịn GCC và các loại chất phụ gia đắt tiền khác. Về khía cạnh hóa học, thành phần của của PCC lẫn GCC là gần hoàn toàn tương đồng. PCC nhỉn hơn về độ tinh khiết vì trong quá trình tạo ra chúng, hàm lượng silica và chì được loại bỏ bớt. Điểm khác nhau lớn nhất nằm ở kích thước và hình dáng tinh thể dưới độ phóng đại cao. Nhìn chung, sự phân bổ các hạt (trong tinh thể) trong CaCO3 kết tủa hẹp hơn so với trong CaCO3 mịn, giúp cho chúng đạt được khả năng hấp thụ dầu và khả năng chịu lực tốt hơn.
Nhìn chung bột đá CaCO3 được sử dụng rộng rãi là một phụ gia ngành nhựa trong sản xuất công nghiệp bởi một vài lý do sao:
- CaCO3 có độ trắng sáng tự nhiên, do vậy sản phẩm nhựa có sử dụng chất độn là CaCO3 sẽ đạt được độ trắng sáng cao mà không cần sử dụng các chất tẩy trắng, làm trắng hay phẩm màu khác. Điều này giúp tiết kiệm một khoản chi phí cho nhà sản xuất
- CaCO3 là nguồn khoáng vật có trữ lượng dồi dào trong tự nhiên, dễ khai thác và chế biến vì vậy giá thành của chúng rất rẻ. Nhà sản xuất có thể sử dụng calcium carbonate với khối lượng lớn mà không cần quá lo lắng về vấn đề chi phí
- Phối trộn bột đá vôi vào nhựa nguyên sinh sẽ không làm thay đổi tính chất đặc trưng của nhựa nguyên sinh, vậy nên sử dụng chúng để thay thế một phần nguyên liệu đầu vào trong sản xuất sản phẩm nhựa sẽ giúp nhà sản xuất tiết kiệm rất nhiều chi phí
- Bên cạnh đó, CaCO3 có sức chịu nhiệt tốt, kết cấu về độ cong, kích cỡ thích hợp với nhiều loại nhựa
- Thân thiện với môi trường, có thể ngăn chặn việc bốc hơi và làm giảm nhiệt độ trong nhà máy sản xuất
- CaCO3 giúp làm tăng độ cứng, độ láng bóng cho bề mặt của sản phẩm, giúp nhà sản xuất in bao bì, mẫu mã đẹp và đa dạng hơn
- Có thể sử dụng kết hợp với các phụ gia ngành nhựa và phẩm màu khác thoải mái
Ngày nay, chúng không chỉ được con người khai thác và sử dụng như một chất phụ gia ngành nhựa mà còn trong rất nhiều ngành công nghiệp và sản xuất khác như: phấn viết bảng, sản xuất thuỷ tinh, gốm sứ và xây dựng, trong các ngành nông nghiệp, y tế và môi trường.