Chỉ số chảy MFI là gì? Cách đọc trên bảng thông số kỹ thuật

Chỉ số chảy MFI cho biết nhựa nóng chảy chảy nhanh hay chậm. Tìm hiểu đơn vị, điều kiện đo, cách đọc trên bảng thông số và chọn nhựa theo cách gia công.

Cầm bảng thông số kỹ thuật của một loại hạt nhựa PP hay HDPE, nhiều người thấy ngay dòng “MFI” hoặc “MFR” kèm một con số và đơn vị g/10 phút, nhưng không chắc con số đó nói gì về nhựa. Đây lại là thông số mà thợ ép, thợ đùn và bộ phận mua hàng thường nhìn đầu tiên khi so hai loại hạt với nhau.

Hiểu đúng chỉ số chảy MFI, người làm kỹ thuật sẽ biết loại hạt nào hợp với khuôn ép thành mỏng, loại nào hợp với ống, tấm hay bồn thành dày. Quan trọng hơn, bạn sẽ tránh được lỗi rất hay gặp: đem hai con số đo ở hai điều kiện khác nhau ra so rồi chọn nhầm vật liệu.

Chỉ số chảy MFI là khối lượng nhựa nóng chảy, tính bằng gam, chảy qua một lỗ khuôn tiêu chuẩn trong 10 phút ở nhiệt độ và tải trọng quy định. MFI càng cao thì nhựa càng loãng, dễ chảy vào khuôn; MFI càng thấp thì nhựa càng đặc, thường dai và bền hơn. Khi đọc bảng thông số, luôn xem MFI cùng tiêu chuẩn đo, nhiệt độ và tải trọng, vì con số đứng một mình không đủ để so sánh hai loại nhựa.

Chỉ số chảy MFI là gì?

MFI là chữ viết tắt của Melt Flow Index, tạm hiểu là chỉ số chảy ở trạng thái nóng chảy. Trên tài liệu kỹ thuật, cùng phép đo này còn được ghi là MFR (Melt Flow Rate), Melt Index hoặc đơn giản là “chỉ số chảy”. MFI và MFR là cùng một phép đo, chỉ khác cách gọi giữa các nhà sản xuất và các bộ tiêu chuẩn.

Cách đo khá dễ hình dung: nung nhựa tới khi chảy lỏng, dùng một quả nặng cố định ép nhựa đi qua một lỗ nhỏ, rồi cân lượng nhựa chảy ra trong một khoảng thời gian và quy về 10 phút. Kết quả ghi theo đơn vị g/10 phút. Ví dụ một loại hạt có MFI bằng 10 nghĩa là trong điều kiện đo đó, cứ 10 phút có 10 g nhựa chảy qua lỗ khuôn.

Có thể so sánh với chuyện rót mật ong và rót nước qua cùng một cái phễu. Nước chảy hết rất nhanh, mật ong chảy chậm hơn nhiều. Nhựa nóng chảy cũng vậy: loại “loãng” cho MFI cao, loại “đặc” cho MFI thấp. Vì thế MFI là cách đo gián tiếp độ nhớt nóng chảy, tức mức nhựa cản lại dòng chảy khi đã nóng chảy hoàn toàn.

Chỉ số này chỉ có nghĩa với nhựa nhiệt dẻo, là loại nhựa mềm ra khi nung và cứng lại khi nguội, có thể nấu chảy nhiều lần như PE, PP, PS, ABS. Nhựa nhiệt rắn như epoxy hay nhựa nền của composite sau khi đóng rắn sẽ không chảy lại, nên không đo MFI. Điểm khác nhau giữa hai nhóm này được phân tích riêng trong bài nhựa nhiệt dẻo và nhựa nhiệt rắn.

MFI được đo bằng cách nào?

MFI được đo trên máy đo chỉ số chảy, gồm một xi lanh gia nhiệt đứng, một piston, bộ quả nặng và một khuôn có lỗ nhỏ ở đáy. Quy trình cơ bản diễn ra theo các bước sau:

• Nạp mẫu: cho một lượng hạt nhựa hoặc mảnh nhựa vào xi lanh đã nung tới nhiệt độ quy định.
• Chờ ổn định nhiệt: để nhựa nóng chảy đều trong một khoảng thời gian theo tiêu chuẩn.
• Đặt tải: đặt piston và quả nặng lên, nhựa bắt đầu bị ép chảy ra qua lỗ khuôn.
• Cắt mẫu: cắt đoạn nhựa chảy ra theo những khoảng thời gian bằng nhau.
• Cân và quy đổi: cân các đoạn nhựa, lấy trung bình rồi quy ra số gam trên 10 phút.

Hai bộ tiêu chuẩn phổ biến nhất cho phép đo này là ISO 1133 của Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế và ASTM D1238 của Hiệp hội Thử nghiệm và Vật liệu Mỹ. Nguyên lý giống nhau, nhưng một số chi tiết thao tác khác nhau, nên bảng thông số tử tế luôn ghi rõ con số được đo theo tiêu chuẩn nào.

MFI và MVR khác nhau thế nào?

MVR (Melt Volume Rate) là chỉ số chảy tính theo thể tích, đơn vị cm³/10 phút, còn MFI tính theo khối lượng. Hai giá trị liên hệ với nhau qua khối lượng riêng của nhựa ở trạng thái nóng chảy. Nhiều nhà sản xuất ghi cả hai. MVR tiện hơn khi so các loại nhựa có độn bột khoáng hay sợi thủy tinh, vì chất độn làm nhựa nặng hơn và đẩy MFI lên dù dòng chảy thực tế không nhanh hơn bao nhiêu.

Điều kiện đo ghi trên bảng thông số

Một con số MFI đứng một mình gần như không dùng được. Lý do là MFI thay đổi theo nhiệt độ và tải trọng: nung nóng hơn thì nhựa loãng hơn, đè quả nặng hơn thì nhựa bị ép chảy nhanh hơn. Vì vậy mỗi họ nhựa có một điều kiện đo quen dùng, và kết quả chỉ so được với nhau khi cùng điều kiện. Đây cũng là kiến thức nền khi tìm hiểu phân loại nhựa công nghiệp, vì mỗi nhóm nhựa đi kèm cách ghi thông số riêng.

Nhiệt độ và tải trọng nói lên điều gì?

Điều kiện đo thường được ghi gọn ngay cạnh con số, dạng “190 °C/2,16 kg” hoặc “230 °C/2,16 kg”. Số đầu là nhiệt độ của xi lanh, số sau là khối lượng quả nặng đặt lên piston. Hai điều kiện quen thuộc nhất là:

• Nhựa PE (LDPE, HDPE): thường đo ở 190 °C với tải 2,16 kg.
• Nhựa PP: thường đo ở 230 °C với tải 2,16 kg.

Với những loại HDPE rất đặc, dùng làm ống hay sản phẩm thổi lớn, lượng nhựa chảy ra ở tải 2,16 kg quá ít để đo cho chính xác. Khi đó nhà sản xuất thường ghi thêm hoặc thay bằng giá trị đo ở tải 5 kg hay 21,6 kg. Gặp dòng thông số có tải khác 2,16 kg, cần hiểu đó là điều kiện riêng, không phải lỗi in ấn.

Vì sao không so MFI khác điều kiện?

Hai giá trị MFI đo ở hai điều kiện khác nhau không thể đặt cạnh nhau để kết luận loại nào loãng hơn. Giả sử nhà cung cấp A báo hạt HDPE có MFI đo ở tải 5 kg, nhà cung cấp B báo con số đo ở tải 2,16 kg. Con số của A gần như chắc chắn lớn hơn, dù hai loại hạt có thể chảy tương đương. Chỉ so MFI khi cùng nhiệt độ, tải trọng và tiêu chuẩn.

Cách làm an toàn là yêu cầu các bên cung cấp giá trị ở cùng một điều kiện, hoặc gửi mẫu đo lại trên cùng một máy. Với khách công nghiệp mua hạt số lượng lớn, việc thống nhất điều kiện đo nên ghi luôn vào yêu cầu kỹ thuật khi đặt hàng, để tránh tranh cãi khi lô hàng về chạy máy không như ý.

Riêng nhựa PVC, nhà sản xuất thường không ghi MFI mà dùng giá trị K, một chỉ số phản ánh độ dài mạch phân tử đo trong dung dịch. Lý do là PVC nhạy nhiệt, dễ bị phân hủy khi giữ lâu ở trạng thái nóng chảy, nên phép đo MFI không phải lựa chọn tiêu biểu cho loại nhựa này.

Cách đọc MFI trên datasheet

Datasheet là cách dân trong nghề gọi bảng thông số kỹ thuật của một mác nhựa, do nhà sản xuất hạt phát hành. Chỉ số chảy thường nằm ở nhóm tính chất vật lý hoặc tính chất gia công, gần khối lượng riêng. Để đọc cho đúng, nên đi lần lượt theo các bước sau:

• Tìm đúng dòng thông số: tên có thể là MFI, MFR, Melt Flow Rate, Melt Index hoặc chỉ số chảy.
• Xem đơn vị: g/10 min là theo khối lượng, cm³/10 min là theo thể tích (MVR).
• Đọc điều kiện đo: nhiệt độ và tải trọng ghi cạnh tên thông số hoặc ở cột riêng.
• Kiểm tra tiêu chuẩn: thường là ISO 1133 hoặc ASTM D1238.
• Phân biệt giá trị điển hình và giới hạn: nhiều bảng ghi “typical value”, tức giá trị tiêu biểu, không phải cam kết cho từng lô.

Thử đọc một dòng giả định: “MFR (230 °C/2,16 kg), ISO 1133: 12 g/10 phút”. Dòng này cho biết nhựa được đo theo tiêu chuẩn ISO 1133, ở 230 °C với quả nặng 2,16 kg, và mỗi 10 phút có khoảng 12 g nhựa chảy qua lỗ khuôn. Với điều kiện đo như vậy, nhiều khả năng đây là một mác PP.

MFI chỉ là một dòng trong bảng. Muốn đánh giá đầy đủ, cần đọc kèm khối lượng riêng, độ bền kéo, độ bền va đập, mô đun uốn và các chỉ số nhiệt như nhiệt độ biến dạng nhiệt hay nhiệt độ hóa thủy tinh Tg. MFI cho biết nhựa chảy thế nào khi gia công, còn các chỉ số kia cho biết sản phẩm làm ra chịu lực, chịu nhiệt ra sao khi đem dùng.

MFI ảnh hưởng gì đến tính chất và gia công?

Chỉ số chảy liên quan trực tiếp tới cấu trúc bên trong của nhựa. Nhựa được tạo từ những mạch phân tử rất dài, nối từ hàng nghìn mắt xích nhỏ; phần này được giải thích kỹ trong bài polymer là gì. Trong cùng một họ nhựa, MFI thấp thường đi kèm mạch phân tử dài hơn. Mạch càng dài thì càng đan rối vào nhau, nhựa khó chảy hơn nhưng cũng dai hơn.

MFI cao hay thấp thì tốt hơn?

Không có MFI tốt hay xấu tuyệt đối, chỉ có MFI hợp hay không hợp với sản phẩm và cách gia công. Nhựa MFI thấp thường chịu va đập tốt hơn, ít nứt khi chịu lực lâu dài, nhưng cần nhiệt độ và áp lực cao hơn để đẩy vào khuôn. Nhựa MFI cao chảy dễ, điền đầy khuôn nhanh, chu kỳ sản xuất ngắn, đổi lại thường giòn hơn và kém bền hơn khi chịu tải lâu.

Bảng trên chỉ là xu hướng chung để so sánh trong cùng một họ nhựa. Một mác PP có MFI cao vẫn có thể được bổ sung phụ gia để tăng độ dai, nên khi chọn vật liệu cho sản phẩm cụ thể, vẫn cần đối chiếu các chỉ số cơ lý trên bảng thông số.

Chọn MFI theo phương pháp gia công

Mỗi cách tạo hình đòi hỏi nhựa chảy theo kiểu khác nhau. Với ép phun, nhựa phải chảy nhanh qua kênh dẫn và lấp kín khuôn trước khi nguội, nên chi tiết thành mỏng, đường chảy dài thường cần nhựa có MFI cao hơn. Người mới tìm hiểu có thể xem thêm bài ép phun nhựa là gì để hiểu vì sao tốc độ chảy quyết định chất lượng chi tiết ép.

Ngược lại, đùn ống, đùn tấm và thổi chai lọ cần dòng nhựa đủ đặc để giữ được hình dạng khi vừa rời đầu khuôn, chưa kịp nguội. Khả năng này gọi là độ bền nóng chảy. Vì thế các mác dùng cho ống, tấm dày hay can nhựa thường có MFI thấp để giữ hình tốt. Tổng quan về từng phương pháp được trình bày trong bài các phương pháp gia công nhựa.

Với gia công tấm nhựa như cắt, uốn, hàn để làm bồn, bể hay máng, thợ hàn thường chọn que hàn cùng loại nhựa và có chỉ số chảy gần với tấm. Hai vật liệu chảy tương đồng thì khi nung lên sẽ hòa vào nhau đều hơn, mối hàn ít rỗ. Đây là lý do khi đặt làm bồn bể nhựa PP, PVC, PE, vật liệu tấm và que hàn nên được chọn đồng bộ ngay từ đầu.

Sai lầm thường gặp khi dùng MFI

MFI là thông số dễ đo, dễ ghi, nên cũng dễ bị dùng sai. Những lỗi dưới đây hay gặp ở cả xưởng gia công lẫn bộ phận mua hàng:

• Chỉ nhìn MFI để chọn nhựa: hai mác cùng MFI có thể khác hẳn về độ dai, độ cứng và khả năng chịu nhiệt.
• So con số khác điều kiện: đem giá trị đo ở tải 5 kg so với giá trị đo ở tải 2,16 kg rồi kết luận sai.
• Bỏ qua độ ẩm của mẫu: các loại nhựa hút ẩm như PET, PA nếu không sấy kỹ sẽ bị nước cắt mạch khi nung, cho MFI cao hơn thực tế.
• Coi MFI là thước đo chất lượng: MFI cao hay thấp chỉ nói về độ chảy, không nói hạt tốt hay xấu.
• Quên điều kiện thực tế trên máy: phép đo MFI chảy chậm, còn trong máy ép nhựa bị đẩy nhanh hơn nhiều.

Lỗi cuối cùng cần nói kỹ hơn. MFI chỉ là kết quả ở một điều kiện chảy khá chậm. Khi nhựa bị đẩy nhanh qua trục vít và kênh dẫn, độ nhớt giảm đi theo những mức khác nhau tùy cấu trúc mạch phân tử. Vì vậy hai mác cùng MFI vẫn có thể chạy máy khác nhau. Sản phẩm đòi hỏi cao thường cần thêm đường cong độ nhớt do nhà sản xuất hạt cung cấp hoặc chạy thử trên máy.

Với nhựa tái chế, MFI dao động giữa các lô là chuyện bình thường, vì nguồn phế liệu khác nhau và nhựa đã qua nhiều lần nấu. Riêng PP, mỗi lần nấu lại thường làm mạch bị cắt ngắn bớt, MFI tăng dần. Xưởng dùng hạt tái chế nên đo kiểm MFI từng lô trước khi trộn, giống như kiểm tra trái cây trước khi bỏ vô kho: lô nào lệch thì tách riêng để chỉnh thông số máy.

Khi đặt gia công nhựa theo yêu cầu, nên gửi kèm tên mác hạt hoặc bảng thông số vật liệu mong muốn, mô tả sản phẩm sẽ chịu lực, chịu nhiệt hay tiếp xúc hóa chất ra sao. Thông tin càng rõ, đơn vị gia công càng dễ chọn vật liệu có độ chảy phù hợp với cách tạo hình.

Câu hỏi thường gặp về MFI

MFI và MFR có phải là một không?

Có. MFI (Melt Flow Index) và MFR (Melt Flow Rate) là hai tên gọi của cùng một phép đo chỉ số chảy theo khối lượng, đơn vị g/10 phút. Các tiêu chuẩn mới thường dùng chữ MFR, còn trong xưởng và nhiều tài liệu cũ vẫn quen gọi MFI. Khi đọc bảng thông số, chỉ cần để ý đơn vị: nếu là cm³/10 phút thì đó là MVR, chỉ số chảy theo thể tích, không phải MFI.

Đơn vị g/10 phút nghĩa là gì?

Đơn vị g/10 phút cho biết số gam nhựa nóng chảy chảy qua lỗ khuôn tiêu chuẩn trong 10 phút, ở nhiệt độ và tải trọng đã ghi. Thực tế máy không phải chạy đủ 10 phút; người đo cắt mẫu trong những khoảng ngắn hơn rồi quy đổi. Con số càng lớn nghĩa là nhựa càng loãng, càng dễ chảy trong điều kiện đo đó.

Có trộn hai loại nhựa khác MFI được không?

Được, và đây là cách nhiều xưởng dùng để chỉnh độ chảy cho phù hợp sản phẩm. MFI của hỗn hợp thường nằm giữa hai giá trị ban đầu, nhưng không tính đơn giản theo tỷ lệ trộn. Hai loại nhựa đem trộn cũng nên cùng họ, ví dụ PP với PP, để tránh tách lớp. Cách chắc chắn nhất là trộn thử một mẻ nhỏ rồi đo lại MFI trước khi chạy hàng loạt.

Nhựa tái chế có MFI ổn định không?

Thường kém ổn định hơn hạt nguyên sinh. Nguồn phế liệu khác nhau, số lần nấu khác nhau và tạp chất lẫn vào đều làm MFI dao động giữa các lô. Với PP, nhựa nấu lại nhiều lần thường có MFI tăng do mạch phân tử bị cắt ngắn. Khi dùng hạt tái chế cho sản phẩm cần độ bền, nên đo MFI từng lô và thống nhất khoảng cho phép với nhà cung cấp.

Có cần đo lại MFI khi nhận hàng không?

Nên đo, nhất là với đơn hàng lớn hoặc sản phẩm đòi hỏi độ ổn định. Giá trị trên bảng thông số là giá trị tiêu biểu của mác nhựa, còn từng lô có thể lệch trong một khoảng dung sai. Đo kiểm đầu vào giúp phát hiện sớm lô bất thường, tránh tình trạng chạy máy rồi mới thấy sản phẩm thiếu liệu, bavia hay giòn gãy.

Những điểm cần nhớ

• MFI đo độ chảy của nhựa nóng chảy: số gam chảy qua lỗ khuôn chuẩn trong 10 phút.
• Luôn đọc kèm điều kiện đo: nhiệt độ, tải trọng và tiêu chuẩn ISO 1133 hoặc ASTM D1238.
• MFI cao hợp ép phun, MFI thấp hợp đùn và thổi: chọn theo cách tạo hình và yêu cầu độ bền.
• Không chọn nhựa chỉ bằng MFI: cần xem thêm chỉ số cơ lý và chỉ số nhiệt trên bảng thông số.
• Kiểm tra MFI từng lô: đặc biệt quan trọng với hạt tái chế và đơn hàng lớn.

MTV Plastic với hơn 15 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực gia công nhựa chuyên nghiệp tại Hà Nội, nhận tư vấn chọn vật liệu PP, PE, PVC phù hợp cho bồn bể, ống, máng và các sản phẩm nhựa theo bản vẽ.

Liên hệ ngay MTV Plastic: Hotline 0918.710.622 để được tư vấn chi tiết về vật liệu và dịch vụ gia công nhựa theo yêu cầu, nhận báo giá cạnh tranh nhất.