Blog

Nhựa là một vật liệu đa năng được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau, từ bao bì thực phẩm đến đồ điện tử. Để đảm bảo rằng nhựa đáp ứng các yêu cầu cụ thể của ứng dụng, cần phải kiểm tra các tính chất vật lý của nó. Một trong những kiểm tra quan trọng nhất đối với nhựa là kiểm tra chỉ số dòng chảy nóng chảy (MFI).

1. Chỉ số nóng chảy - MFI là gì?

MFI, hay còn được viết tắt là MI, là chỉ số nóng chảy của nhựa, còn được biết đến với tên gọi khác là chỉ số chảy của nhựa (Melt Flow Index hoặc Melt Flow Rate-MFR). Chỉ số này chủ yếu dùng để đánh giá đặc tính dòng chảy của vật liệu nhựa ở điều kiện nhiệt độ và áp suất cụ thể.

Chỉ số chảy mềm là lượng vật liệu nhựa chảy ra trong khoảng thời gian 2,5 phút hoặc 10 phút ở nhiệt độ 190 °C, thông qua một khuôn có đường kính quy định (thường là 2.095mm), dưới tác động của một tải được xác định theo phương pháp tiêu chuẩn. Điều này giúp đánh giá khả năng chảy của vật liệu và có thể được sử dụng để xác định phù hợp của nhựa trong các quy trình sản xuất và ứng dụng khác nhau.

Tốc độ dòng chảy (MFR) là một thước đo gián tiếp của trọng lượng phân tử, với tốc độ dòng chảy nóng chảy cao tương ứng với trọng lượng phân tử thấp. Đồng thời, tốc độ dòng chảy tan chảy là thước đo khả năng tan chảy của vật liệu dưới áp suất.

Tốc độ dòng chảy nóng chảy giữa mối liên quan nghịch với độ nhớt của nóng chảy ở các điều kiện thử nghiệm, tuy cần lưu ý rằng độ nhớt của bất kỳ vật liệu nào như vậy đều phụ thuộc vào lực tác dụng. Tỷ lệ giữa hai giá trị tốc độ dòng chảy tan chảy ở các trọng lượng khác nhau thường được sử dụng làm thước đo cho độ rộng của phân bố trọng lượng phân tử.

Chỉ số dòng chảy tan chảy hay còn gọi là Tốc độ dòng chảy tan chảy hoặc từ đồng nghĩa là Chỉ số tan chảy. Tuy nhiên, từ được sử dụng phổ biến là các chữ viết tắt của chúng: MFI , MFR và MI .

Điều rất dễ gây nhầm lẫn là MFR cũng thể hiện "tỷ lệ dòng chảy tan chảy", là tỷ lệ giữa hai tốc độ dòng chảy tan chảy ở các trọng lượng khác nhau. Có nghĩa là: báo cáo là FRR (tỷ lệ tốc độ dòng chảy) hoặc đơn giản là tỷ lệ dòng chảy. FRR thường được sử dụng như một ký hiệu cho thấy cách thức mà hành vi lưu biến bị ảnh hưởng bởi sự phân bố khối lượng phân tử của vật liệu.

• Trước đây: ( MFI = Chỉ số dòng chảy tan chảy ) → Hiện tại: ( MFR = Tốc độ dòng chảy khối lượng tan chảy )
• Trước đây: ( MVI = Chỉ số thể tích tan chảy ) → Hiện tại: ( MVR = Tốc độ dòng chảy thể tích tan chảy )
• Trước đây: ( MFR = Tỷ lệ dòng chảy nóng chảy ) → Hiện tại: ( FRR = Tỷ lệ tốc độ dòng chảy )

Chỉ số nóng chảy - MFI là gì?

2. Tại sao MFI đóng vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp nhựa? 

2.1. MFI đóng vai trò quan trọng trong công nghiệp nhựa

Ảnh hưởng đến quá trình đúc và đùn nhựa: MFI đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh hoạt động của quá trình đúc và đùn nhựa. MFI cao thường đi kèm với độ nhớt thấp và tốc độ dòng chảy nhanh, có thể cải thiện độ ổn định của quá trình đổ khuôn và kích thước của sản phẩm nhựa cuối cùng. Tuy nhiên, MFI quá cao có thể tạo ra vấn đề như võng, nhấp nháy, hoặc giảm tính chất cơ học.

Phản ánh trọng lượng phân tử và phân bổ trọng lượng phân tử: MFI thấp thường đi kèm với trọng lượng phân tử cao và sự phân bổ trọng lượng phân tử tốt hơn trong polyme. Điều này có thể cải thiện độ bền, độ dẻo dai, và khả năng chịu nhiệt của nhựa. Tuy nhiên, MFI quá thấp cũng có thể gây ra khó khăn trong quá trình xử lý, ví dụ như ứng suất cắt cao, suy thoái, hoặc độ phân tán kém của các chất phụ gia.

Công cụ kiểm soát chất lượng: MFI có thể được sử dụng như một công cụ kiểm soát chất lượng để giám sát tính nhất quán và độ tin cậy của nhựa. Nó có thể bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố trong quá trình sản xuất và bảo quản nhựa, bao gồm nhiệt độ, áp suất, thời gian lưu trữ, độ ẩm, chất phụ gia và chất gây ô nhiễm. Sự theo dõi MFI giúp đảm bảo chất lượng đồng đều của sản phẩm nhựa và điều chỉnh quy trình sản xuất.

2.2. MFI có ý nghĩa quan trọng trong chế biến nhựa

Đánh giá chất lượng nhựa: MFI là một chỉ số quan trọng để đánh giá chất lượng nhựa. Nhựa có MFI cao hơn sẽ dễ chảy hơn và dễ xử lý hơn trong quá trình sản xuất. Tuy nhiên, nhựa có MFI quá cao có thể gây ra các vấn đề như co rút và biến dạng.

Chọn quy trình xử lý thích hợp: MFI có thể được sử dụng để chọn quy trình xử lý thích hợp cho nhựa. Ví dụ, nhựa có MFI thấp hơn sẽ phù hợp với các quy trình xử lý đòi hỏi dòng chảy cao, chẳng hạn như đùn. Ngược lại, nhựa có MFI cao hơn sẽ phù hợp với các quy trình xử lý đòi hỏi dòng chảy thấp, chẳng hạn như ép phun.

Xác định ứng dụng thích hợp cho nhựa: MFI có thể được sử dụng để xác định ứng dụng thích hợp cho nhựa. Ví dụ, nhựa có MFI cao hơn sẽ phù hợp với các ứng dụng đòi hỏi độ bền cao, chẳng hạn như sản xuất chai và hộp đựng.

Ngược lại, nhựa có MFI thấp hơn sẽ phù hợp với các ứng dụng đòi hỏi độ chảy cao, chẳng hạn như sản xuất màng và ống.

Ví dụ: trong sản xuất chai nhựa, nhựa có MFI cao hơn sẽ dễ dàng chảy qua khuôn và tạo ra các chai có hình dạng chính xác. Tuy nhiên, nhựa có MFI quá cao có thể gây ra các vấn đề như co rút và biến dạng của chai.

Tại sao MFI đóng vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp nhựa? 

3. Cách đo chỉ số nóng chảy (MFI)

Để đo lường chỉ số nóng chảy (MFI), sử dụng một thiết bị kiểm tra được biết đến là máy đo chỉ số dòng chảy nóng chảy hoặc máy đo độ đùn P. Thiết bị này bao gồm một thùng được làm nóng, có một khuôn ở một đầu và một piston để tác động lên vật liệu mẫu.

Quá trình đo bắt đầu khi một khối nhựa đã biết được đặt vào thùng và đun nóng đến nhiệt độ cụ thể. Sau đó, một tải trọng không đổi được áp dụng lên piston để ép nhựa nóng chảy qua khuôn. Lượng nhựa chảy ra khỏi khuôn trong khoảng 10 phút được ghi nhận là giá trị MFI.

Các điều kiện thử nghiệm như nhiệt độ, tải trọng và đường kính khuôn có thể biến đổi tùy thuộc vào loại và tính chất của nhựa. MFI có thể được đo bằng cách sử dụng Melt Flow Rate (MFR) hoặc Melt Volume Rate (MVR). Các tiêu chuẩn phổ biến nhất được sử dụng là ISO 1133 và ASTM D1238. MFR thường được biểu thị bằng gam trên 10 phút (g/10 phút) và MVR thường được biểu thị bằng centimet khối trên 10 phút (cm3/10 phút). Giá trị MFI càng cao thì độ nhớt và trọng lượng phân tử của polymer càng thấp.

4. Các tiêu chuẩn quốc tế đo MFI

Hai tiêu chuẩn chung được sử dụng rộng rãi để thử nghiệm MFI trong ngành công nghiệp polymer nhằm kiểm soát chất lượng.

• ASTM D1238 – Phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn về tốc độ dòng chảy nóng chảy của nhựa nhiệt dẻo. ASTM D1238 phác thảo phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn về tốc độ dòng chảy nóng chảy của vật liệu nhựa nhiệt dẻo, tạo cơ sở để đánh giá đặc tính dòng chảy của chúng ở nhiệt độ cao.

• ISO 1133 – Xác định tốc độ dòng chảy khối lượng nóng chảy và tốc độ dòng chảy khối lượng nóng chảy của nhựa nhiệt dẻo. ISO 1133 quy định các quy trình xác định tốc độ dòng khối nóng chảy và tốc độ dòng thể tích nóng chảy của nhựa nhiệt dẻo, đưa ra tiêu chuẩn quốc tế để đánh giá đặc tính dòng chảy của các vật liệu này trong các điều kiện được kiểm soát.

Các tiêu chuẩn quốc tế đo MFI

5. Ảnh hưởng của MFI đến quá trình xử lý nhựa

MFI ảnh hưởng đến quá trình xử lý nhựa theo nhiều cách, bao gồm:

• Thời gian gia công: Nhựa có MFI cao sẽ chảy dễ dàng hơn, do đó cần ít thời gian gia công hơn để tạo ra sản phẩm. Điều này có thể giúp tiết kiệm năng lượng và giảm chi phí sản xuất.
• Áp lực gia công: Nhựa có MFI cao cũng cần ít áp lực gia công hơn để tạo ra sản phẩm. Điều này có thể giúp bảo vệ thiết bị và giảm khả năng hư hỏng.
• Hiệu suất sản xuất: Nhựa có MFI cao có thể giúp cải thiện hiệu suất sản xuất bằng cách giảm thời gian gia công và áp lực gia công. Điều này có thể dẫn đến tăng năng suất và giảm chi phí sản xuất.
• Chất lượng sản phẩm: Nhựa có MFI cao có thể giúp cải thiện chất lượng sản phẩm bằng cách giảm thiểu các khuyết tật như bọt khí và nếp nhăn. Điều này có thể giúp đáp ứng các yêu cầu chất lượng cao của các ứng dụng cụ thể.

Cụ thể về ảnh hưởng của MFI đến quá trình xử lý nhựa như sau:

• Ép phun: Nhựa có MFI cao thường được sử dụng trong ép phun để tạo ra các sản phẩm có thành mỏng, chẳng hạn như chai nhựa và hộp nhựa. Điều này là do nhựa có MFI cao có thể dễ dàng chảy qua các khuôn phức tạp.
• Ép đùn: Nhựa có MFI thấp thường được sử dụng trong ép đùn để tạo ra các sản phẩm có độ bền cao, chẳng hạn như ống nhựa và dây điện. Điều này là do nhựa có MFI thấp có thể chịu được áp lực cao trong quá trình ép đùn.
• Thiêu kết: Nhựa có MFI cao thường được sử dụng trong thiêu kết để tạo ra các sản phẩm có độ chính xác cao, chẳng hạn như linh kiện điện tử. Điều này là do nhựa có MFI cao có thể dễ dàng chảy qua các khuôn phức tạp.

Khi lựa chọn nhựa cho một ứng dụng cụ thể, cần xem xét MFI của nhựa. MFI phù hợp sẽ giúp đảm bảo quá trình xử lý nhựa hiệu quả và tạo ra sản phẩm chất lượng cao.

Ảnh hưởng của MFI đến quá trình xử lý nhựa

6. Chỉ số nóng chảy MFI của một số loại nhựa phổ thông

7. Ứng dụng của MFI trong chế biến nhựa

MFI đo lường khả năng chảy của nhựa trong quá trình sản xuất. Chỉ số MFI càng cao thì nhựa sẽ chảy càng tốt. MFI có nhiều ứng dụng trong chế biến nhựa:

• Lựa chọn nhựa: MFI được sử dụng để lựa chọn nhựa phù hợp cho một ứng dụng cụ thể. Ví dụ, các ứng dụng yêu cầu khả năng chảy cao, chẳng hạn như ép phun, thường sử dụng nhựa có MFI cao. Các ứng dụng yêu cầu khả năng chảy thấp, chẳng hạn như ép đùn áp lực cao, thường sử dụng nhựa có MFI thấp.
• Kiểm soát quá trình: MFI có thể được sử dụng để kiểm soát quá trình sản xuất nhựa. Ví dụ, nhà sản xuất có thể sử dụng MFI để đảm bảo rằng nhựa được gia công ở nhiệt độ và áp suất thích hợp.

Thiết kế sản phẩm: MFI có thể được sử dụng để thiết kế sản phẩm nhựa. Ví dụ, nhà thiết kế có thể sử dụng MFI để xác định hình dạng và kích thước của một sản phẩm nhựa sao cho có thể dễ dàng gia công.

Một số ví dụ cụ thể về ứng dụng của MFI trong chế biến nhựa bao gồm:

• Ứng dụng ép phun: Nhựa có MFI cao thường được sử dụng trong ép phun để tạo ra các sản phẩm có thành mỏng, chẳng hạn như chai nhựa và hộp nhựa. Điều này là do nhựa có MFI cao có thể dễ dàng chảy qua các khuôn phức tạp.
• Ứng dụng ép đùn: Nhựa có MFI thấp thường được sử dụng trong ép đùn để tạo ra các sản phẩm có độ bền cao, chẳng hạn như ống nhựa và dây điện. Điều này là do nhựa có MFI thấp có thể chịu được áp lực cao trong quá trình ép đùn.
• Ứng dụng thiêu kết: Nhựa có MFI cao thường được sử dụng trong thiêu kết để tạo ra các sản phẩm có độ chính xác cao, chẳng hạn như linh kiện điện tử. Điều này là do nhựa có MFI cao có thể dễ dàng chảy qua các khuôn phức tạp.

8. Kết luận

Chỉ số nóng chảy (MFI), hay còn gọi là tốc độ dòng chảy (MFR), là một chỉ số quan trọng được sử dụng trong ngành nhựa để đánh giá khả năng chảy của nhựa nóng chảy. Có thể xem MFI như một công cụ tích cực giúp lựa chọn nguyên liệu, so sánh và xác định nguyên liệu thô cho sản phẩm cuối cùng. Đồng thời, MFI còn đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát và tối ưu hóa quy trình sản xuất, đồng thời đảm bảo chất lượng và tính nhất quán của sản phẩm.