Ngày tạo: 13/06/2026

Tag: #recycling #polyolefin #gel #pe #pp #extrusion #troubleshooting #antioxidant
Liên kết: [[Gel]]; [[PE]]; [[PP]]; [[Hydroperoxide]]; [[Oxidative Degradation]]; [[Melt Filtration]]; [[Antioxidant]]; [[Extrusion]]

Nội dung:

--Nội dung trả lời bắt đầu từ đây--

Hiện tượng nhựa tái sinh PE và PP xuất hiện các vùng Gel

1. Tóm tắt vấn đề

Trong nhựa tái sinh [[PE]] và [[PP]], “gel” không chỉ là gel polymer theo nghĩa hóa học hẹp. Trong sản xuất, gel thường được dùng để chỉ các điểm, hạt, vệt hoặc vùng không chảy đồng nhất trong nền nhựa nóng chảy. Chúng có thể là polymer đã liên kết ngang, polymer oxy hóa, hạt chưa nóng chảy, tạp nhựa khác, cặn giấy, bụi, filler kết tụ, keo nhãn, mực in cháy hoặc mảnh polymer nhiều lớp.

Gel gây lỗi nghiêm trọng trong màng, sợi, tấm, ống và sản phẩm ép phun. Tác hại chính là tạo điểm yếu cơ học, giảm độ trong, gây fish-eye, thủng màng, sọc bề mặt, nghẹt lưới lọc và làm áp suất đầu đùn tăng. Tài liệu kỹ thuật về gel trong màng PE định nghĩa gel theo nghĩa hẹp là mạng polymer ba chiều có mật độ liên kết ngang đủ cao để không chảy; nhưng trong thực tế sản xuất, thuật ngữ này còn bao gồm nhiều lỗi thị giác như polymer gel, non-polymeric defects, bụi, sợi, additive và ẩm.

Với nhựa tái sinh, gel hình thành chủ yếu do bốn nhóm nguyên nhân: tạp không nóng chảy, oxy hóa–liên kết ngang, cháy cục bộ trong thiết bị, và phân tán kém của phụ gia/filler/pigment. Không có một phụ gia nào có thể “xóa gel” trong mọi trường hợp. Giải pháp đúng là kết hợp phân loại nguồn, rửa, sấy, lọc nóng chảy, kiểm soát nhiệt, tái ổn định bằng antioxidant và kiểm nghiệm từng lô.

2. Dữ kiện từ nguồn tài liệu

2.1. Gel là nhóm lỗi có nhiều bản chất khác nhau

Nguồn tài liệu về gel trong màng PE phân loại gel theo nhiều dạng: point gels, arrow-shaped gels, irregular-shaped gels, fiber gels và fisheye gels. Nguyên nhân có thể gồm resin liên kết ngang, resin có khối lượng phân tử cao chưa nóng chảy, foreign resin, agglomerate vô cơ, bụi, cặn die, resin oxy hóa, sợi nylon, PP fiber, gỗ, giấy, cellulose hoặc ẩm.

Tài liệu này cũng ghi rõ gel có thể làm giảm khả năng kéo màng, gây đứt màng, tạo điểm yếu, giảm cơ tính, giảm sealing performance và giảm tính chất quang học trong film trong suốt.

2.2. Cơ chế oxy hóa trong polyolefin tạo tiền chất gel

Trong gia công nóng chảy và tái chế cơ học, polymer chịu nhiệt, shear và một lượng oxy hòa tan hoặc cuốn theo. Các yếu tố này thúc đẩy phân hủy nhiệt, phân hủy cơ-nhiệt và phân hủy oxy hóa. (MDPI)

Cơ chế auto-oxidation của polyolefin thường bắt đầu từ đứt liên kết C–C hoặc C–H, tạo gốc tự do trên mạch polymer. Gốc này phản ứng với oxy tạo peroxy radical, sau đó tạo [[Hydroperoxide]]; hydroperoxide có thể bị nhiệt, UV, cặn xúc tác hoặc kim loại phân hủy thành alkoxy radical và hydroxy radical. Các gốc này tiếp tục gây cắt mạch hoặc nối mạch, làm thay đổi khối lượng phân tử và phân bố khối lượng phân tử. (TAPPI)

2.3. PP và PE suy thoái theo xu hướng khác nhau

Đối với [[PP]], tài liệu tổng quan về suy giảm nhiệt-oxy hóa nhấn mạnh rằng PP sau tiêu dùng có các nhóm hóa học đã hình thành trong quá trình lão hóa, làm thay đổi ổn định nhiệt-oxy hóa. Tài liệu này cũng nhấn mạnh tính không đồng nhất của suy giảm PP và hiện tượng “heterogeneous degradation” rất quan trọng đối với tái chế PP. (Maastricht University)

Với [[PE]], các nghiên cứu về suy giảm trong tái chế cho thấy hai cơ chế có thể cùng tồn tại: cắt mạch và liên kết ngang. Nguồn tổng quan về tái chế polyolefin cũng ghi nhận sự cùng tồn tại của crosslinking và chain scission do phản ứng nhiệt-oxy hóa trong quá trình tái gia công. (ResearchGate)

2.4. Antioxidant có vai trò phòng ngừa, không phải thuốc xóa gel

BASF mô tả antioxidant bảo vệ polymer khỏi oxy hóa trong sản xuất, gia công và sử dụng; biểu hiện oxy hóa có thể là thay đổi độ nhớt khi gia công, thay đổi ngoại quan và mất cơ tính như elongation, impact strength, tensile strength và flexibility. (Plastics & Rubber)

Theo BASF, antioxidant chính gồm primary antioxidant dạng bắt gốc tự do và secondary antioxidant dạng phân hủy hydroperoxide. Phosphite và thioester phản ứng với hydroperoxide tạo sản phẩm không phải gốc tự do; phosphite đặc biệt hữu ích trong giai đoạn gia công. (Plastics & Rubber) Tài liệu BASF về tái chế cũng minh họa phenolic antioxidant/hindered amine bắt gốc tự do, còn phosphite phản ứng với hydroperoxide để tạo sản phẩm không hoạt động. (BASF)

2.5. Melt filtration cần thiết nhưng có giới hạn

Nghiên cứu về melt filtration của PP nhiễm tạp cho thấy tạp cứng có thể được lọc khi dùng lưới nhỏ hơn kích thước hạt; nhưng tạp mềm như PET particles cần lưới mịn hơn để loại bỏ hiệu quả. (4spe Publications) Điều này phù hợp với thực tế nhà máy: lọc nóng chảy xử lý tốt tạp rắn hoặc hạt lớn, nhưng không thể sửa polymer đã oxy hóa phân tán ở cấp phân tử.

Dữ kiện rút ra: melt filtration là biện pháp giảm gel vật lý, không thay thế phân loại nguồn, rửa, ổn định nhiệt và kiểm soát điều kiện đùn.

3. Phân tích và suy luận kỹ thuật

3.1. Định nghĩa thực dụng về gel trong nhựa tái sinh

Trong nhà máy, gel nên được hiểu theo nghĩa vận hành:

Gel là vùng vật liệu không hòa nhập đồng nhất vào dòng chảy polymer, gây điểm nhìn thấy được hoặc điểm yếu trong sản phẩm.

Theo nghĩa này, gel có thể là:

Polymer có liên kết ngang.
Polymer có khối lượng phân tử quá cao.
Polymer đã oxy hóa.
Nhựa khác không tương hợp.
Vật liệu không nóng chảy.
Bụi, giấy, gỗ, sợi, kim loại.
Filler, pigment hoặc phụ gia kết tụ.
Cặn cháy từ barrel, screw, die hoặc screen pack.

Điểm quan trọng: không phải mọi gel đều có cùng bản chất. Vì vậy, không thể xử lý mọi gel bằng cùng một phụ gia.

3.2. Phân loại gel theo bản chất

Loại gel	Bản chất	Dấu hiệu thường gặp	Khả năng loại bỏ
Gel liên kết ngang	Polymer tạo mạng 3D	Hạt dai, không tan, thường trong/đục	Khó loại bằng nhiệt; cần lọc hoặc ngăn hình thành
Gel oxy hóa	Polymer bị lão hóa, có carbonyl/hydroperoxide	Vàng, nâu, cam, đen	Có thể giảm phát sinh mới bằng antioxidant; gel cũ khó xóa
Gel chưa nóng chảy	Hạt nhựa MFI quá thấp hoặc nhiệt/mixing thiếu	Hạt trong, dạng lens/fish-eye	Có thể giảm bằng tăng melting/mixing đúng cách
Gel tạp polymer	PET, PA, EVOH, PVC, rubber, silicone	Hạt cứng/mềm tùy loại, không đồng nhất	Phân loại, lọc, hoặc loại nguồn phế
Gel filler/pigment	CaCO₃, talc, carbon black, color MB kết tụ	Đốm trắng/đen, nhám	Cần phân tán tốt, masterbatch tốt, lọc
Gel cháy	Polymer chết trong dead spot	Đen/nâu, có mùi cháy	Vệ sinh thiết bị, giảm residence time
Fisheye do ẩm/khí	Bọt hoặc vùng biến dạng do hơi	Lens-shaped, lỗ nhỏ, đục	Sấy, degassing, kiểm soát ẩm

3.3. Cơ chế hình thành gel do oxy hóa

Đây là cơ chế phổ biến trong phế PE/PP đã qua sử dụng, đặc biệt là phế ngoài trời, màng nông nghiệp, bao bì đã lão hóa hoặc phế đã tái gia công nhiều vòng.

Quá trình có thể mô tả theo chuỗi:

Khởi phát gốc tự do: nhiệt, shear, UV, cặn kim loại hoặc polymer đã lão hóa làm xuất hiện gốc polymer R•.
Phản ứng với oxy: R• phản ứng với oxy tạo ROO•.
Hình thành hydroperoxide: ROO• lấy hydrogen từ mạch polymer khác, tạo ROOH.
Phân hủy ROOH: ROOH bị nhiệt hoặc kim loại phân hủy thành RO• và HO•.
Tạo biến đổi mạch: các gốc này gây cắt mạch, tạo nhánh hoặc liên kết ngang.
Gel hóa cục bộ: tại vùng có nồng độ oxy hóa cao, polymer mất khả năng chảy đồng nhất.

Ở [[PE]], liên kết ngang và nhánh dài có thể làm xuất hiện vùng gel dai, khó chảy. Ở [[PP]], cắt mạch thường nổi bật hơn, làm MFI tăng và cơ tính giảm; tuy nhiên PP tái sinh vẫn có thể có gel do oxy hóa cục bộ, cháy, tạp polymer hoặc filler/pigment kết tụ. Đây là suy luận kỹ thuật dựa trên khác biệt cấu trúc polymer và dữ liệu về cơ chế oxy hóa polyolefin; cần xác nhận bằng phân tích mẫu cụ thể.

3.4. Cơ chế hình thành gel do tạp polymer

Nguồn phế tái sinh PP/PE thường lẫn:

PET từ chai, màng ghép, nhãn.
PA từ màng barrier hoặc bao bì nhiều lớp.
EVOH từ bao bì barrier.
PVC từ màng co, nhãn, ống.
PU, silicone, cao su, TPE từ gioăng, keo, lớp phủ.
PP lẫn trong PE hoặc PE lẫn trong PP.

Ở nhiệt độ gia công PE/PP, một số tạp không nóng chảy, một số nóng chảy nhưng không tương hợp. Chúng trở thành pha phân tán có độ nhớt, nhiệt độ nóng chảy hoặc cực tính khác với nền. Kết quả là tạo hạt, vệt, fish-eye hoặc vùng yếu.

Đặc biệt, PVC là tạp nguy hiểm. Khi gia công cùng PE/PP ở nhiệt độ cao, PVC có thể phân hủy tạo HCl, gây mùi, ăn mòn và xúc tác suy giảm polymer. Nếu nghi có PVC, không nên cố xử lý bằng phụ gia trong máy đùn; phải loại nguồn hoặc tách trước.

3.5. Cơ chế hình thành gel do cháy và dead spot

Gel cháy thường hình thành trong:

Khe chết của die.
Vùng bám trên screw.
Screen pack quá bẩn.
Adapter có dòng chảy kém.
Vị trí vật liệu lưu lâu.
Giai đoạn dừng máy không purge đúng.

Polymer bám lâu bị oxy hóa, carbon hóa rồi bong ra theo từng mảng nhỏ. Khi đi vào dòng melt, chúng tạo đốm đen hoặc vệt đen. Dấu hiệu là gel xuất hiện theo chu kỳ, tăng sau khi dừng máy, đổi màu từ nâu đến đen, có mùi cháy.

Giải pháp chính không phải tăng antioxidant, mà là:

Vệ sinh screw, barrel, die.
Giảm nhiệt vùng cuối.
Giảm thời gian lưu.
Cải thiện thiết kế dòng chảy.
Dùng purge đúng.
Kiểm soát áp suất trước và sau screen changer.

3.6. Cơ chế gel do phân tán kém của phụ gia, filler và pigment

Một số gel không phải do polymer, mà do:

Carbon black masterbatch phân tán kém.
CaCO₃ hoặc talc kết tụ.
Chất độn ẩm.
Pigment hữu cơ khó phân tán.
Slip agent, wax hoặc phụ gia dạng bột kết tụ.
Masterbatch nền không tương thích.

Dạng này thường tạo đốm trắng, đốm đen, điểm nhám hoặc vùng đục. Nếu quan sát kính hiển vi, gel có thể có cấu trúc hạt, không giống polymer bị kéo dài. Có thể kiểm tra bằng nung tro, FTIR, TGA hoặc kính hiển vi.

Giải pháp là chọn masterbatch tốt hơn, tăng chất phân tán, cải thiện compounding, kiểm soát độ ẩm filler và dùng lọc nóng chảy phù hợp.

3.7. Vì sao gel trong nhựa tái sinh khó xử lý hơn nhựa nguyên sinh?

Nhựa nguyên sinh có lịch sử nhiệt ngắn và phụ gia ổn định còn nguyên. Nhựa tái sinh có nhiều lịch sử không kiểm soát:

Đã qua phơi UV.
Đã bị nhiệt trong sử dụng.
Đã qua nhiều lần đùn hoặc ép.
Đã nhiễm keo, mực, dầu, giấy, bụi.
Đã tiêu hao antioxidant.
Có nhiều grade polymer khác nhau.
Có MFI và phân bố khối lượng phân tử không đồng nhất.

Vì vậy, ngay cả khi cùng là “rPE” hoặc “rPP”, hai lô phế có thể khác nhau rất lớn về gel, mùi, màu, MFI, OIT và cơ tính. Đây là nguyên nhân khiến sản xuất bằng phế liệu cần quy trình kiểm soát đầu vào chặt hơn so với nhựa nguyên sinh.

4. Tổng hợp so sánh

4.1. So sánh nguyên nhân gel và giải pháp chính

Nguyên nhân	Cơ chế	Dấu hiệu	Giải pháp chính	Lưu ý
Polymer oxy hóa	ROOH phân hủy, tạo gốc tự do, nối/cắt mạch	vàng, nâu, gel dai	antioxidant, giảm nhiệt, giảm shear	gel đã hình thành khó xóa
Polymer liên kết ngang	PE hoặc polymer khác tạo mạng 3D	không chảy, dai	lọc, loại nguồn phế	tăng nhiệt thường không hiệu quả
Tạp PET/PA/EVOH	không tương hợp hoặc không chảy ở điều kiện PE/PP	hạt cứng, fish-eye	phân loại, tách tỷ trọng, lọc	không nên dùng cho màng mỏng
PVC	phân hủy, tạo HCl	mùi, vàng, cháy, ăn mòn	loại nguồn, tách trước	không xử lý bằng phụ gia thông thường
Filler/pigment kết tụ	phân tán kém	đốm, nhám	masterbatch tốt, dispersant, compounding	kiểm tra bằng tro/TGA
Cặn die/barrel	polymer lưu lâu, cháy	đốm đen, lặp chu kỳ	vệ sinh, purge, giảm dead spot	liên quan thiết bị nhiều hơn nguyên liệu
Ẩm/khí	hơi nước, volatile	lỗ nhỏ, fisheye, bọt	sấy, venting, vacuum	PE/PP không hút ẩm mạnh nhưng phế giữ nước

4.2. So sánh xu hướng gel trong rPE và rPP

Vật liệu	Xu hướng suy giảm	Dạng gel/lỗi thường gặp	Kiến nghị
rHDPE	oxy hóa, nhánh hóa, liên kết ngang cục bộ	gel dai, fish-eye, đốm cháy	lọc tốt, AO/phosphite, kiểm soát OIT
rLDPE	dễ có gel do oxy hóa, die build-up, mực/keo	gel trong, đốm nâu, mùi	rửa kỹ, degassing, ổn định nhiệt
rLLDPE	nhạy với mixing và MFI blend	fish-eye, unmelt, sọc	chọn blend tương thích, tăng mixing đúng mức
rPP	cắt mạch, MFI tăng, giòn hóa; gel do tạp/cháy/oxy hóa cục bộ	đốm đen, gel từ tạp, giòn	AO, impact modifier, phân loại tốt

4.3. So sánh các giải pháp giảm gel

Giải pháp	Tác dụng chính	Ưu điểm	Hạn chế	Ứng dụng phù hợp
Phân loại nguồn	giảm tạp từ đầu	hiệu quả cao nhất	cần hệ thống thu gom tốt	mọi ứng dụng
Rửa nóng	giảm dầu, keo, bụi	giảm mùi và đốm	tốn nước/năng lượng	phế sau tiêu dùng
Sấy	giảm hơi nước/fisheye	dễ triển khai	không xóa gel polymer	phế đã rửa, film, flakes
Melt filtration	giữ tạp rắn/gel lớn	cải thiện bề mặt rõ	tăng áp, không lọc được mọi gel	màng, sợi, tấm, ống
Antioxidant	ngăn gel mới do oxy hóa	cần thiết cho rPE/rPP	không làm tan gel cũ	tái sinh chất lượng cao
Compatibilizer	giảm phân pha	cải thiện cơ tính	không loại tạp rắn	PE/PP blend, multilayer hạn chế
Vacuum degassing	giảm ẩm, mùi, volatile	tốt cho phế bẩn	không loại hạt rắn	đùn tái sinh
Vệ sinh thiết bị	giảm gel cháy	xử lý nguyên nhân thiết bị	cần dừng máy	khi có đốm đen chu kỳ

5. Giải pháp giảm thiểu hoặc loại bỏ gel bất lợi

5.1. Giải pháp 1: Kiểm soát nguồn phế

Đây là giải pháp quan trọng nhất.

Cần phân loại theo:

Polymer chính: HDPE, LDPE, LLDPE, PP.
Công nghệ gốc: film, injection, blow molding, pipe, raffia.
Màu sắc.
Mức độ nhiễm bẩn.
Mức độ phơi ngoài trời.
Có filler hay không.
MFI/MFR.
Mùi.
Có vật liệu nhiều lớp hay không.

Không nên dùng nguồn phế lẫn PET/PA/EVOH/PVC cho màng mỏng, sợi mảnh, sản phẩm trong hoặc sản phẩm yêu cầu cơ tính cao. Với sản phẩm dày, màu tối, yêu cầu trung bình, có thể chấp nhận mức tạp thấp hơn nhưng vẫn cần lọc và kiểm nghiệm.

5.2. Giải pháp 2: Rửa, tách tỷ trọng và sấy

PE và PP không hút ẩm mạnh như PET hoặc PA, nhưng phế liệu giữ nước trong khe mảnh nghiền, bụi, giấy, filler và keo. Nếu không sấy, hơi nước gây bọt, fisheye và biến động áp suất.

Quy trình khuyến nghị:

Nghiền.
Tách kim loại.
Rửa ma sát.
Rửa nóng nếu nhiễm dầu/keo.
Tách tỷ trọng.
Vắt ly tâm.
Sấy khí nóng.
Đùn có vent hoặc vacuum nếu phế còn volatile.

Điều kiện sấy tham khảo:

Vật liệu	Nhiệt độ sấy tham khảo	Thời gian tham khảo	Ghi chú
rPP flakes sạch	80–90°C	1–2 giờ	tránh sấy quá lâu
rHDPE flakes sạch	80–90°C	1–2 giờ	kiểm tra bọt khi đùn
rLDPE/rLLDPE film	60–80°C	1–2 giờ	tránh vón cục
Phế có filler	90–100°C	2–3 giờ	filler giữ ẩm nhiều hơn
Phế sau rửa	tùy độ ẩm còn lại	cần đo thực tế	vắt ly tâm trước khi sấy

Các giá trị trên là cửa sổ khởi điểm. Cần xác nhận bằng thử nghiệm thực tế trên thiết bị của nhà máy.

5.3. Giải pháp 3: Lọc nóng chảy đúng cấp

Melt filtration nên được xem là tuyến phòng thủ cuối cùng trước khi tạo hạt hoặc tạo sản phẩm.

Khuyến nghị sơ bộ:

Ứng dụng	Cấp lọc tham khảo	Lưu ý
Ép phun sản phẩm dày	40–80 mesh	ưu tiên ổn định áp suất
Đùn tấm/ống	60–120 mesh	cân bằng áp suất và chất lượng
Thổi màng	100–200 mesh	cần phế sạch hơn
Sợi/raffia	100–200 mesh	áp suất phải rất ổn định
Màng mỏng chất lượng cao	có thể cần lọc mịn hơn hoặc lọc nhiều cấp	chỉ dùng phế đã chọn lọc tốt

Không nên chỉ tăng mesh để xử lý mọi lỗi. Lưới quá mịn làm tăng áp suất, tăng nhiệt do shear, tăng thời gian lưu và có thể tạo gel cháy mới. Cần theo dõi áp suất trước lưới, tốc độ tăng áp và tần suất thay lưới.

Với phế bẩn hoặc nhiều giấy/gỗ/nhôm/rubber, nên cân nhắc screen changer tự động, backflush filter, laser filter hoặc candle filter thay cho lưới thủ công.

5.4. Giải pháp 4: Tái ổn định bằng antioxidant

Mục tiêu của antioxidant là ngăn gel mới phát sinh trong đùn và kéo dài tuổi thọ sản phẩm. Nó không làm tan hoàn toàn gel đã liên kết ngang hoặc tạp vô cơ.

Gói khởi điểm cho rPE/rPP:

Thành phần	Liều hoạt tính tham khảo	Vai trò
Phenolic antioxidant	0,05–0,15%	bắt gốc tự do
Phosphite antioxidant	0,10–0,20%	phân hủy hydroperoxide, bảo vệ gia công
Thioester	0,05–0,20%	ổn định nhiệt dài hạn nếu cần
Calcium stearate hoặc acid scavenger	0,05–0,15%	trung hòa acid vết, hỗ trợ ổn định
HALS/UVA	theo ứng dụng ngoài trời	bảo vệ quang oxy hóa

Cần hiệu chỉnh theo TDS của nhà cung cấp, lịch sử nhiệt của phế, MFI, OIT, màu và yêu cầu ứng dụng. Với rPP đã lão hóa mạnh, chỉ tăng antioxidant không thể phục hồi chuỗi polymer đã bị cắt mạch.

5.5. Giải pháp 5: Điều chỉnh công nghệ đùn

Các thông số cần kiểm soát:

Nhiệt độ barrel.
Nhiệt độ melt thực tế.
Tốc độ screw.
Áp suất trước lưới.
Thời gian lưu.
Mức độ mixing.
Vacuum vent.
Tình trạng screw/barrel.
Thiết kế die và adapter.

Nguyên tắc:

Không gia nhiệt quá cao để “làm tan gel” nếu gel là crosslinked hoặc tạp không nóng chảy.
Tăng nhiệt chỉ hữu ích với unmelt do melting chưa đủ.
Nếu gel là oxidized/crosslinked, tăng nhiệt có thể làm gel nặng hơn.
Cần đủ mixing để phân tán, nhưng không tạo shear quá mức.
Tránh dead spot và vật liệu lưu trong die.
Khi dừng máy, phải purge đúng.

5.6. Giải pháp 6: Compatibilizer và elastomer

Nếu gel hoặc vùng lỗi xuất phát từ phân pha PP/PE, vật liệu nhiều lớp hoặc pha polymer không tương hợp, có thể dùng:

Phụ gia	Liều tham khảo	Tác dụng	Lưu ý
POE	5–15%	tăng dai, giảm giòn, cải thiện pha phân tán	giảm độ cứng/HDT
EPDM/EPR	5–15%	tăng va đập cho rPP	cần phân tán tốt
SEBS	3–10%	tăng đàn hồi và độ dai	chi phí cao
PE-g-MA/PP-g-MA	1–5%	hỗ trợ pha phân cực/filler/PA	không xử lý PET/PVC lớn
EVA	3–10%	mềm hóa PE, hỗ trợ dẻo	có thể tăng dính, giảm chịu nhiệt

Lưu ý quan trọng: compatibilizer không biến tạp PVC, PET, giấy, gỗ, kim loại thành vật liệu tốt. Nó chỉ hỗ trợ khi tạp ở mức thấp và có bản chất polymer có thể phân tán.

6. Phương pháp kiểm tra và chẩn đoán gel

6.1. Quy trình chẩn đoán nhanh tại nhà máy

Lấy mẫu gel từ sản phẩm lỗi.
Quan sát bằng kính lúp hoặc kính hiển vi.
Ghi màu, hình dạng, kích thước, tần suất.
Cắt mẫu và thử gia nhiệt trên hot plate.
So sánh với nhiệt độ nóng chảy của PE/PP.
Kiểm tra gel có cháy, có mùi, có xơ, có hạt vô cơ hay không.
Kiểm tra áp suất trước lưới theo thời gian.
Đổi lưới và xem gel giảm hay không.
Chạy nhựa nguyên sinh để phân biệt lỗi thiết bị và lỗi phế.
Phân tích FTIR/DSC/TGA nếu cần.

6.2. Phương pháp phân tích khuyến nghị

Phương pháp	Mục đích	Kết quả cần xem
Kính hiển vi quang học	nhận dạng hình thái gel	tròn, sợi, đen, trắng, đục
Hot-stage microscopy	xem gel có nóng chảy không	chảy, không chảy, co, cháy
FTIR microscopy	xác định polymer/tạp	PE, PP, PET, PA, EVA, cellulose
DSC	xác định pha polymer	peak nóng chảy PE/PP/PET/PA
TGA/ash	xác định filler/tro	CaCO₃, talc, vô cơ
OIT	đánh giá ổn định oxy hóa	antioxidant còn lại
MFR/MFI	đánh giá suy giảm lưu biến	MFI tăng/giảm bất thường
Pressure Filter Test	đánh giá mức tạp/lọc	tốc độ tăng áp, FPV
Film gel count	đánh giá trực tiếp lỗi	số gel/m², kích thước gel

Pressure Filter Test là phép thử dùng dòng polymer nóng chảy đi qua filter với lưu lượng xác định; hạt tạp hoặc agglomerate làm tắc filter và làm áp suất tăng. Phương pháp này được dùng để đánh giá melt purity hoặc khả năng phân tán của pigment/additive. (LMS Technologies Vietnam)

7. Khuyến nghị ứng dụng thực tế

7.1. Với nhà máy làm hạt tái sinh

Nên thiết lập quy trình:

Phân loại nguồn → Rửa → Sấy → Đùn lọc thô → Degassing → Lọc tinh → Tạo hạt → Kiểm tra MFI/OIT/gel/ẩm/tro

Không nên trộn nhiều nguồn phế chỉ để đạt giá rẻ. Giá thấp nhưng gel cao sẽ làm tăng tỷ lệ lỗi, tăng thay lưới, giảm năng suất và làm khách hàng mất ổn định sản xuất.

7.2. Với nhà máy thổi màng từ rPE

Ưu tiên:

Nguồn LDPE/LLDPE film sạch.
Lọc 100–200 mesh hoặc hệ lọc phù hợp.
Vacuum venting nếu có mùi/ẩm.
Phenolic AO + phosphite.
Kiểm tra gel count bằng film test trước khi sản xuất đại trà.
Không dùng nguồn lẫn PET/PA/EVOH cao cho màng mỏng.

7.3. Với nhà máy ép phun rPP

Ưu tiên:

Kiểm soát MFI từng lô.
Bổ sung AO để tránh giòn hóa thêm.
Dùng POE/EPDM nếu sản phẩm cần va đập.
Lọc đủ để loại tạp rắn.
Tránh dùng phế đã lão hóa ngoài trời cho chi tiết chịu lực.
Kiểm tra va đập và uốn, không chỉ kiểm tra MFI.

7.4. Với sản phẩm ngoài trời

Nếu dùng rPE/rPP ngoài trời:

Không dùng nguồn phế đã phơi UV nặng làm tỷ lệ chính.
Bổ sung HALS/UVA/carbon black hoặc TiO₂ phù hợp.
Đo OIT và thử QUV/Xenon nếu có yêu cầu tuổi thọ.
Kiểm tra giòn hóa sau lão hóa, không chỉ kiểm tra màu.

8. Các điểm dễ hiểu nhầm

8.1. “Tăng nhiệt là gel sẽ tan”

Chỉ đúng nếu gel là hạt chưa nóng chảy do nhiệt thấp hoặc mixing thiếu. Nếu gel là polymer liên kết ngang, PET, PA, cellulose, cặn cháy hoặc filler kết tụ, tăng nhiệt không giải quyết gốc rễ. Thậm chí còn làm oxy hóa nặng hơn.

8.2. “Thêm antioxidant sẽ hết gel”

Không đúng. Antioxidant giúp chặn phản ứng oxy hóa mới. Nó không làm biến mất hạt gel đã hình thành, tạp PET, giấy, gỗ, filler kết tụ hoặc cặn cháy.

8.3. “Lọc càng mịn càng tốt”

Không luôn đúng. Lọc quá mịn có thể làm áp suất tăng, tăng nhiệt melt, tăng thời gian lưu và tạo gel cháy. Cần chọn cấp lọc theo ứng dụng và độ bẩn của phế.

8.4. “rPE và rPP đều là polyolefin nên trộn thoải mái”

Không đúng. PP và PE có nhiệt độ nóng chảy, kết tinh, co ngót, độ cứng và lưu biến khác nhau. Chúng có thể trộn cơ học nhưng không đồng nhất ở cấp phân tử. Nếu tỷ lệ lẫn cao, cơ tính và bề mặt sẽ biến động.

9. Kết luận và kiến nghị

9.1. Kết luận chính

Gel trong nhựa tái sinh PE/PP là lỗi đa nguyên nhân. Cần phân biệt gel polymer, gel oxy hóa, gel tạp nhựa, gel vô cơ, gel cháy, gel do ẩm và gel do phân tán kém. Mỗi loại có cơ chế khác nhau và cần giải pháp khác nhau.

Nguyên nhân nguy hiểm nhất trong phế liệu là vật liệu không nóng chảy, polymer đã oxy hóa, PVC, PET/PA/EVOH, cặn cháy và filler/pigment kết tụ. Với PE, gel liên kết ngang do oxy hóa là rủi ro đáng chú ý. Với PP, cắt mạch và giòn hóa thường nổi bật, nhưng gel vẫn phát sinh do tạp, cháy, pigment/filler và oxy hóa cục bộ.

9.2. Kiến nghị phổ biến

Đối với phần lớn nhà máy dùng rPE/rPP, nên triển khai theo thứ tự ưu tiên:

Kiểm soát nguồn phế.
Rửa và tách tạp trước đùn.
Sấy đúng mức.
Lọc nóng chảy theo ứng dụng.
Dùng phenolic AO + phosphite + acid scavenger.
Giảm nhiệt, giảm thời gian lưu và tránh dead spot.
Kiểm tra gel bằng film/sheet test và Pressure Filter Test.
Phân loại ứng dụng theo chất lượng phế, không ép phế xấu vào sản phẩm yêu cầu cao.

9.3. Công thức phụ gia khởi điểm tham khảo

Ứng dụng	Gói phụ gia khởi điểm	Ghi chú
rPE thổi màng	Phenolic AO 0,05–0,10%; phosphite 0,10–0,15%; Ca-stearate 0,05%	cần kiểm tra gel count
rPP ép phun	Phenolic AO 0,10%; phosphite 0,10–0,20%; Ca-stearate 0,05–0,10%	nếu giòn, thêm POE/EPDM
rPE/rPP ngoài trời	AO cơ bản + HALS 0,2–0,8%; UVA 0,1–0,3%	cần QUV/Xenon
Phế nhiều filler	AO + Ca-stearate 0,10–0,15%; dispersant phù hợp	kiểm tra plate-out
Phế nhiều mùi/ẩm	AO + degassing + rửa/sấy tốt	phụ gia khử mùi không thay thế rửa

Các tỷ lệ trên là khoảng tham khảo theo nguyên lý công nghiệp. Cần hiệu chỉnh theo TDS của nhà cung cấp, nguồn phế, thiết bị, nhiệt độ gia công và yêu cầu sản phẩm.

10. Các điểm chưa chắc chắn và thông tin cần hỏi thêm

Để tư vấn chính xác hơn, cần có các thông tin sau:

Phế liệu là rPE, rPP hay hỗn hợp PE/PP?
Nguồn phế là film, ép phun, thổi chai, raffia, ống hay đồ gia dụng?
Tỷ lệ phế sau tiêu dùng và phế nội bộ là bao nhiêu?
Sản phẩm cuối là màng, sợi, tấm, ống, ép phun hay compound?
Gel có màu gì: trắng, trong, vàng, nâu, đen?
Gel xuất hiện đều hay theo chu kỳ?
Áp suất trước lưới có tăng nhanh không?
Đang dùng mesh bao nhiêu?
Có rửa và sấy trước khi đùn không?
Có dùng antioxidant, filler, pigment hoặc color masterbatch không?
MFI của nguyên liệu trước và sau đùn là bao nhiêu?
Sản phẩm lỗi là lỗi bề mặt, đứt màng, lỗ kim, giòn gãy hay sọc màu?

Nếu chưa có các dữ liệu này, mọi công thức phụ gia chỉ nên xem là hướng thử nghiệm ban đầu.

11. Danh sách nguồn tham khảo và URL

[1] Tài liệu kỹ thuật – Gels in polyethylene films. Định nghĩa gel, phân loại gel, nguyên nhân và ảnh hưởng đến film extrusion.

[2] Bài tổng quan học thuật – Molecular Pathways for Polymer Degradation during Conventional Processing, Additive Manufacturing, and Mechanical Recycling. Phân tích nhiệt, shear và oxy là các yếu tố gây phân hủy polymer trong gia công và tái chế cơ học. (MDPI)

[3] Bài tổng quan học thuật – Long term thermo-oxidative degradation and stabilization of polypropylene and implications for recyclability. Trình bày suy giảm nhiệt-oxy hóa PP, tính không đồng nhất của suy giảm PP và vai trò stabilizer. (Maastricht University)

[4] Tài liệu kỹ thuật – Additives for Polyolefin Film Products. Trình bày cơ chế gốc tự do, hydroperoxide, chain scission/chain linking và vai trò phenolic antioxidant/phosphite trong polyolefin. (TAPPI)

[5] Tài liệu nhà cung cấp – BASF Antioxidants. Mô tả primary antioxidant, secondary antioxidant, phosphite, thioester và vai trò chống oxy hóa polymer. (Plastics & Rubber)

[6] Tài liệu nhà cung cấp – BASF Plastic Additives for Mechanical Recycling. Nêu vấn đề suy giảm polymer sau nhiều lần sử dụng và vai trò của stabilizer trong tái chế cơ học. (BASF)

[7] Bài báo kỹ thuật – Influence of material contamination on polypropylene melt filtration. Cho thấy tạp cứng có thể lọc bằng screen phù hợp, còn tạp mềm như PET cần lưới mịn hơn. (4spe Publications)

[8] Tài liệu thiết bị/kiểm nghiệm – Filter Pressure Test / Pressure Filter Value. Mô tả phương pháp đánh giá độ sạch melt hoặc mức agglomerate/tạp bằng áp suất qua filter. (LMS Technologies Vietnam)

Trang

Thứ Sáu, 12 tháng 6, 2026