Phụ gia ngành sơn | Với nền tảng là đơn vị chuyển giao công nghệ sơn nước đã và đang hợp tác chuyển giao thành công cho nhiều đơn vị khắp các tỉnh thành trên toàn quốc, hỗ trợ song hành cùng công nghệ sơn chúng tôi luôn có những đối tác cung ứng vật tư ngành sản xuất sơn nước tốt nhất hiện nay, từ đó kết nối giữa khách hàng chuyển giao và nhà cung cấp vật tư chuyên nghiệp hàng đầu, vậy phụ gia ngành sơn gồm những loại nào ? Hãy cùng công thức sơn tìm hiểu nhé !
Nội dung
Chất tạo màng
Bột màu ( Titan, bột màu )
Bột độn ( Canxicacbonat, kaolin, silic )
Chất chống thối ( Diệt khuẩn )
Chất tạo đặc ( Tạo đặc PU, tạo đặc bột )
Chất chống đông ( PG )
Chất thấm ướt
Chiếm khoảng 10- 60% là thành phần chính của sơn, quyết định đến tính chất của sơn như tính chất cơ lý, độ bám dính, độ bóng, độ bền màu, độ bền thời tiết và chống thấm nước. Chất tạo màng là dung dịch nhũ tương của các polyme sẽ chuyển thành màng sơn trong quá trình khô sơn.
Khi đó nó dính kết các hợp phần còn lại với nhau tạo nên lớp màng che phủ bám chắc lên bề mặt cần bảo vệ, trang trí. Chất tạo màng trong sơn nước tồn tại ở dạng nhũ tương nghĩa là nhựa phân tán đều trong nước. Trương nhựa nhũ, các sợi polyme tập hợp lại với nhau thành từng nhóm tạo thành hạt cầu, các hạt này phân tán đều trong môi trường nước gọi là dung dịch nhũ tương.
Cơ chế quá trình tạo màng Khi sơn quét lên bề mặt cần sơn, nhờ quá trình bay hơi mà màng sơn được tạo thành. Màng sơn từ trạng thái lỏng chuyển sang trạng thái rắn ta gọi đó là quá trình tạo màng không chuyển hóa.
Màng sơn tạo thành do sự bay hơi dung môi và sự oxy hóa các hạt nhựa nhờ oxy không khí hay xúc tác khâu mạch quá trình tạo màng này gọi là quá trình tạo màng chuyển hóa. Như vậy quá trình oxy hóa dẫn đến sự khâu mạch tạo thành polyme mạng lưới gọi quá trình này là quá trình tạo màng sơn.
Bột màu tạo cho sơn có màu sắc theo ý muốn, đồng thời nó còn có tác dụng tạo độ phủ và làm tăng tính năng cơ lý cho màng sơn. Trong sơn nó chiếm từ 110%. Bột màu sử dụng trong vật liệu sơn là những hạt mịn có màu sắc khác nhau, không hòa tan mà có khả năng phân tán trong nước, trong dung môi và trong chất tạo màng.
Tính quan trọng nhất của bột màu là làm cho màng sơn có màu sắc nhất định. Bột màu được đánh giá bằng sức phủ, sức phủ phụ thuộc vào độ đục và hệ số chiết suất. Do vậy hệ số chiết suất được xem như là yếu tố đầu tiên xác định sức phủ của bột màu.
Titan dioxit ( TiO2)
TiO2 có hai dạng thu hình : Anatase và Rutile, đây là loại bột màu có cường độ màu và lực phủ lớn nhất. Trong đó Rutile có chỉ số khúc xạ 2,75 ( Refractive index nD = 2,75 ), Anatase có chỉ số khúc xạ 2,55 ( Refractive index n D= 2,55 ). Trong vùng ánh sáng nhìn thấy cả hai dạng đều có khả năng phản xạ cao, nên độ trắng cao.
Phụ gia ngành sơn
Tuy vậy trong vùng sóng ngắn (tím và tử ngoại gần) khả năng phản xạ giảm, dạng rutile giảm nhiều hơn, do đó dạng rutile được xem là kém trắng so với dạng anataz. TiO2 có hoạt tính quang hóa cao, tác dụng của ánh sáng đặc biệt là ánh sáng vùng sóng ngắn xấp xỉ ≈ 400nm bề mặt hạt tách oxy làm màng sơn có thể hóa phấn và có thể làm bạc màu các chất màu hữu cơ tiếp xúc với chúng. Sản phẩm TiO2 thường có phụ gia hạn chế thấp nhất khả năng quang hóa dãy.
Bột màu hữu cơ
Bột màu hữu cơ so với bột màu vô cơ có kích thước bé hơn vì thế sức nhuộm lớn hơn, phân tán đều hơn, màu đậm và tinh khiết hơn. Tuy nhiên nó cũng có những nhược điểm sau: khả năng phủ kém, kém bền với ánh sáng với môi trường, dễ bị thay đổi tính chất khi chịu các tác động từ môi trường, giá thành cao hơn vì thế trong thực tế sản xuất nó vẫn dùng ít hơn so với màu vô cơ.
Paste màu: Là các chất màu cơ bản (vô cơ hoặc hữu cơ) bán thành phẩm đã được nghiền mịn sẵn thành dạng nhão, sệt, khi sử dụng pha sơn ta chỉ cần phân tán chúng vào paste trắng, điều khiển độ đậm nhạt của màu sơn theo ý muốn.
Bột độn chiếm tỷ lệ 30- 50%, đây là thành phần không thể thiếu trong sơn. Ngoài việc làm tăng tính năng cơ lý nó còn tạo độ dày độ phủ cho màng sơn và đặc biệt nó còn góp phần hạ giá thành sản phẩm. Bột độn là các chất dạng bột mịn, màu trắng hoặc màu rất nhạt, chỉ số khúc xạ thấp (khoảng 1, 4- 1,7) không hòa tan nhưng phân tán tốt trong hệ thống sơn.
Vai trò Bột độn được được vào để giảm giá thành sản phẩm, đồng thời làm tăng tính năng kỹ thuật của sơn (tạo độ phủ giả), nâng cao độ bền của lớp phủ sơn (độ cứng, bền nhiệt, bền khí quyển….).Bột độn có lực tạo màu và sức che phủ kém, chúng góp phần với bột màu làm cho vật liệu sơn ổn định, màng sơn tăng độ bền, làm cho dung dịch sơn trở nên linh động giúp cho chổi sơn và rulo dễ di chuyển khi sơn và giữ vai trò chủ yếu giảm giá thành sản phẩm.
Là chất có khả năng tạo ra độ đặc theo ý muốn, nó có tác dụng điều khiển độ nhớt của dung dịch sơn theo yêu cầu kỹ thuật. Ngoài ra nó còn có tác dụng chống lắng cho sơn lư kho bảo quản. Các chất làm đặc có vai trò quan trọng trong công thức sơn khi sử dụng chất tạo màng là nhựa latex, nó làm cho sơn khi ướt bám dính trên bề mặt vật liệu tốt hơn, không gây ra hiện tượng chảy xệ hay văng bắn, chảy loang ra. Nếu không có chất làm đặc thì sơn loãng không thể bám dính lên tường được.
Celulose HEC : Natrosol HBR 250, Becmocol….
Polyurethane (PU): Thickner 621, Rheolate 278, Primal RM 1020PR.
Polyacrylate (Alkali Swellasle pH≥8) : Pidicryl 4260A.
Làm đặc Celulose HEC
Là dẫn xuất của Celulose không điện ly, rất dễ phân tán trong môi trường nước, kể cả nước nóng hay nước lạnh. HEC thường được sử dụng điều khiển độ nhớt cho dung dịch sơn trong quá trình disper. HEC thường dùng cho sơn nội thất. Sơn nội thất chủ yếu dùng HEC nên dễ gây hiện tượng tạo váng cho sơn khi bảo quản vì vậy cần kết hợp HEC với PU theo tỉ lệ 5/1.
Nếu dùng HEC cho sơn ngoại thất sẽ không cho liên kết tốt vì Celulose dễ bị vi khuẩn xâm nhập. HEC khi hòa tan vào trong môi trường nước nó sẽ trương nở to ra và sẽ chiếm phần diện tích trống trong dung dịch nên làm cho dung dịch trở nên đặc hơn.
Làm đặc Polyurethane PU
Là sản phẩm associative, biến tính bởi Issocianate với polyester vì thế nó có các nhóm chức đặc biệt vừa có thể hòa tan trong nước, vừa có thể hòa tan trong dầu nên nó có khả năng liên kết các hạt latex, pigment tạo thành mạng lưới phân tán lơ lừng trong môi trường nước, do đó làm cho dung dịch sơn trở nên đặc hơn. Nhưng PU thường dễ làm cho sơn tạo bọt nên thực tế người ta hay dùng hỗn hợp PU+ Celulose
Làm đặc Polyacylate-Alkali Swellable ( ít sử dụng )
Polyacylate là nhũ Copolyme Acrylic có khả năng làm đặc trong môi trường kiềm (pH>8). Tác dụng làm đặc của nó vừa có tính trương nở giống Celulose, vừa có tính liên kết giống với PU nên trong thực tế người ta cũng hay dùng polyacylate (VD DL 105). Điều cần chú ý là nếu dùng polyacylate để làm chất làm đặc cho sơn thì phải chú ý đến pH của sơn vì tính lưu biến của Polyacrylate thay đổi theo pH.
Phụ gia thấm ướt là chất hoạt động bề mặt không phân cực có tác dụng làm giảm sức căng bề mặt và dẫn đến tăng áp suất phân bố để quá trình thấm ướt các hạt màu xảy ra nhanh hơn nên nó làm cho các hạt màu dễ đi vào môi trường phân tán vì vậy làm cho các hạt màu không vón cục dính vào nhau mà phân bố đều trong môi trường phân tán (nước-nhựa ) đồng thời còn có tác dụng như một dung môi chậm khô (làm chậm quá trình bay hơi dung môi).
Chất thấm ướt ảnh hưởng nhiều đến tính chất sơn: độ bóng, khuynh hướng tạo bọt, độ ổn định với các pigment, tính ăn màu hay tương tác với nhiều chất làm đặc khác làm ảnh hưởng đến độ nhớt của sơn vì vậy việc chọn lựa chọn chất thấm ướt là rất quan trọng. Việc tính toán lượng dùng chất thấm ướt dựa trên hàm lượng rắn (hàm lượng PVC). Ví dụ: Teric N9, Wet 990.
Chất thấm ướt không ion ( nonionic ).Các chất thấm ướt bám vào khối bột màu, làm tăng độ thấm ướt các hạt màu của khối kết tụ đồng thời làm giảm sức căng bề mặt giữa hạt màu và dung dịch nhựa, nó làm không khí và hơi ẩm tại bề mặt khối màu bị thay thế bằng dung dịch nhựa tương tác rắn-khí được thay thế bằng tương tác rắn-lỏng. Vì vậy chất thấm ướt có khả năng phân tán các hạt màu còn chất phân tán làm ổn định các hạt màu trong dung dịch.
Trong quá trình thi công lăn phủ sơn nước, thùng sơn thường để nắp lộ bề mặt tiếp xúc trực tiếp với khí quyển nên sơn rất dễ trở nên khô đặc, làm sai lệch độ nhớt tiêu chuẩn của sơn, gây khó khăn cho quá trình thi công sơn phủ, làm giảm thời gian sống của sơn (open-time). Nguyên nhân là do một phần dung môi trong sơn đã bay hơi ra ngoài.
Để khắc phục nhược điểm trên, người ta thường dùng chất làm chậm khô : Propylen Glycol (PG) để làm giảm tốc độ bay hơi của dung môi. Mặt khác nếu dùng chất làm chậm khô còn cho ta lợi điểm là bề mặt sơn ướt khi vừa mới lăn phủ rất linh động, các hạt latex rất dễ san đều trên bề mặt vật liệu cần sơn, do đó làm tăng độ phủ cho màng sơn (cthylene glycol, propylene glycol có tác dụng như một chất chảy)
Propylene Glycol khi phân tán trong sơn, chúng len lỏi vào các chỗ trong giữa các hạt màu, chúng thay thế lớp không khí và hơi ẩm tại khối kết tụ màu nên Propylene glycol còn chất thấm ướt. Khi trong dung dịch sơn PG tạo lớp liên kết hydro với các phân tử nước trong sơn do đó làm cho các phân tử dung môi nước bay ra ngoài chậm.
Trong quá trình khuấy trộn sơn khi sản xuất cũng khi sơn phủ thường xuất hiện rất nhiều bọt khí nổi lên bề mặt sơn cũng như trong thể tích sơn. Chính những bọt khí này ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng màng sơn, nếu khi ta lăn sơn mà bọt khí trên màng sơn ướt khó vỡ hay chậm thì sau khi màng sơn khô đi nó sẽ để lại vết mắt cá ( Fish eye ) trên bề mặt, làm giảm độ bóng, độ nhẵn của màng sơn vì vậy ta phải sử dụng chất khử bọt trong sơn.
Chất khử bọt có tác dụng tăng sức căng bề mặt của bọt khí nên làm cho bọt khí dễ vở. Trong dung dịch nó có tác dụng tập hợp những bọt khí nhỏ thành bọt khí lớn rồi nổi lên trên bề mặt sơn, khi bọt khí nổi lên trên bề mặt do các lực tác dụng nên nó mất cân bằng vỡ ra. Có hai loại chất khử bọt: Minerl oil ( chất phá bọt gốc dầu khoáng, Wax, Soap metalic ).
Silicone bao gồm hai loại: Silicon thuần và Silica Hydrophobic. Trong hai chất phá bọt trên thì chất phá bọt dạng silicone có hiệu quả tốt hơn chất phá bọt dạng dầu khoáng, nhưng nó khó sử dụng, nếu dùng nhiều dễ tạo hiện tượng mắt cá và giá thành lại cao hơn gấp 2 lần.
Chất phá bọt dạng silicone có tác dụng phá bọt rất nhanh, chỉ sau 30 phút là lượng bọt trong sơn bị phá gần như hoàn toàn (trên 90% ), còn chất phá bọt dạng dầu khoáng có tác dụng phá bọt rất chậm, sau một ngày mới phá được hết bọt. Trong thực tế người ta thường sử dụng kết hợp cả hai loại chất phá bọt trên.
Thành phần sơn nước thường có chất lưu biến là các dẫn xuất của Cellulose nên rất dễ bị vi khuẩn xâm nhập gây ra hiện tượng sơn bị thối, làm giảm độ pH của sơn do đó làm giảm tác dụng của chất làm đặc nên sơn bị loãng ra. Để khắc phục hiện tượng này người ta thường đưa vào hợp phần sơn chất diệt khuẩn (Biocide) khoảng 0,1%, 0,2% tùy vào công thức sản xuất sơn
Sơn ngoài trời thương chịu tác động của mưa nắng, ẩm ướt nên các loại rêu, mốc rất dễ phát triển làm giảm khả năng bảo vệ màng sơn. Vì vậy trong hợp phần sơn người ta đưa vào một lượng nhỏ chất diệt nấm mốc để ngăn cản nấm mốc không thể sinh sống và phát triển. Chất chống nấm mốc thường được dùng cho sơn ngoài trời.
Trong dung dịch sơn, các phân tử nhựa latex, bột màu phân bố đều với nhau, khi sơn phủ chúng nằm sít nhau tạo thành lớp mỏng bám chắc vào vật liệu cần phun.
Nhưng quá trình tạo màng sơn diễn ra nhờ sự liên kết tạo màng của dung dịch nhựa và sự tạo màng này lại xảy ra chậm và chỉ xảy ra ở một khoảng nhiệt độ nhất định, vì mỗi loại nhựa có giới hạn tạo màng khác nhau.
Với một loại nhựa nhất định nếu ta kéo màng ở nhiệt độ lớn hơn nhiệt độ tới hạn nào đó (MFFT =minimum film formation temperture) thì màng sơn sẽ không hình thành, chúng chỉ tạo ra một lớp bột không dính kết dính với nhau được.
Do đó để mở rộng giới hạn cho nhựa người ta thường dùng chất hỗ trợ tạo màng như: Texanol, Netcoat NX 795. Nếu latex có MFFT = 18-20 0C thì dùng Texanol ≤ 5% trên hàm lượng rắn (lượng PVC) Nếu latex có MFFT = 330C thì dùng Texanol ≤ 10% trên hàm lượng rắn (lượng PVC) Chất tạo màng có MFFT càng lớn thì độ bền màng sơn càng cao.
Chất điều chỉnh pH Dung dịch sơn nước có độ pH ≥ 8 để chất làm khô phát huy tác dụng tốt. Để điều chỉnh pH trong dung dịch sơn người ta thường dùng amoniac, hay polyamine (MP 95, Codis 95, HF, 711K6… )
