Chất phụ gia ứng dụng trong ngành sơn

Sơn nước ngoài 3 thành phần chính của sơn là chất tạo màng, dung môi và bột màu, trong sơn còn chứa một số nguyên liệu khác với tỉ lệ rất nhỏ (thường ≤ 1%) gọi là các chất phụ gia cho sơn.

Các chất phụ gia này có ảnh hưởng tích cực đến chất lượng màng sơn.

Các chất phụ gia trong sơn thường rất khó xác định thành phần hóa học một cách rõ ràng như chất tạo màng, dung môi, bột màu, nên thường phân loại chúng theo chức năng, mục đích sử dụng để cải thiện tính chất của sơn. Ví dụ: phá bọt, phân tán van thấm ướt bột màu, chống lắng, chống nhăn, chống tia tử ngoại, chống rêu mốc, chống thối, v.v…

Trong sản xuất sơn thường phân loại các chất phụ gia thành nhóm như sau:

1.Các chất phụ gia thông dụng được sử dụng phổ biến trong hầu hết các loại sơn:

1.1. Chất phá bọt (Defoamer: phá bọt lớn khi sản xuất)(Deaerator: phá bọt nhỏ khi thi công)

Defoamer và Deaerator được gọi chung là chất phá bọt. Trong thực tế khó có thể xác định một cách chính xác hiệu quả của mộtchất phụ gia sử dụng là defoamer hay deaerator.
Để đơn giản hóa khái niệm, bản chất của bọt ướt (wet foam) sinh ra trong quá trình sản xuất sơn là loại bọt lớn (macro foam) phổ biến khi sản xuất sơn và mực công nghiệp gốc nước (waterbased) và bản chất của bọt khô (dry foam) sinh ra trong quá trình thi công sơn phổ biến bằng cọ quét, con lăn là loại bọt rất nhỏ (microfoam).
Cả 2 loại bọt Macro và Micro đều gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng của màng sơn do bị sần sùi da cam, bị lồi lõm, lỗ đinh trên mặt sơn khô. Defoamer dùng để phá bọt macro. Deaerator dùng để phá bọt micro. Defoamer và Deaerator chủ yếu được cho vào sơn trong quá trinh nghiền sơn và là những thành phần không thể thiếu khi xây dựng công thức sơn…

1.2. Chất lưu biến (Rheology)

Tính chất lưu biến tức là tính chất dòng chảy của sơn lỏng van tính chất chảy dàn trải trên màng sơn khi thi công. Kiểm soát độ lưu biến của sơn là rất cần thiết cho việc sử dụng thành công sản phẩm trong thực tế thi công sơn.
Như vậy, các tính chất van điều kiện thi công sơn phụ thuộc chủ yếu vào việc kiểm soát độ lưu biến theo ý muốn bằng cách dùng các chất phụ gia lưu biến (Rheological Additives). Do bản chất khác nhau của các thành phần cấu tạo sơn nước và sơn gốc dung môi, các chất phụ gia lưu biến cũng được chọn lựa sử dụng khác nhau cho 2 loại sơn này

1.3. Chất hoạt động bề mặt (Surfactant)

Thông thường, bề mặt màng sơn trong và sau khi thi công có nhiều khiếm khuyết (defects) làm bất lợi cho chất lượng sơn trang trí và bảo vệ của sơn.Các khiếm khuyết đó là:

Không thấm ướt tốt với bề mặt vật sơn.
Tạo hố lồi lõm.
Tạo vết màu loang lổ không đồng đều (kiểu cấu trúc tổ ong tế bào Benard).
Không dàn trải tốt tạo độ sần sùi da cam.
Nhạy cảm bắt bụi làm mờ màng sơn, v.v…

Nguyên nhân chủ yếu gây ra các khiếm khuyết bề mặt sơn nói trên là do sức căng bề mặt khác nhau của các thành phần nguyên liệu khác nhau có trong sơn (chủ yếu là độ bay hơi của dung môi hoặc phản ứng kết mạng của sơn 2 thành phần A/B) hoặc do yếu tố thi công sơn như phun quá mạnh, các hạt bụi bẩn có trong không khí, bề mặt vật sơn không sạch, v.v…

Muốn ngăn ngừa các khiếm khuyết do sức căng bề mặt phải dung chất phụ gia hoạt động bề mặt. Về cơ bản sử dụng 2 loại chất phụ gia gốc Polysiloxane hoặc Polyacrylate là chất phụ gia hoạt động bề mặt.

1.4. Chất thấm ướt và phân tán (Wetting & Dispersing)

Sự phân bố đồng đều các hạt bột màu thể rắn trong dung dịch chất tạo màng sơn là yếu tố quan trọng nhất trong quá trình sản xuất sơn màu.

Quá trình phân tán bột màu trong quá trình sản xuất sơn màu chia thành 3 giai đoạn khác nhau là: thấm ướt, nghiền và ổn định. Nếu quá trình phân tán 3 giai đoạn này không thực hiện tốt thì hàng loạt khiếm khuyết của sơn và màng sơn thi công có thể xảy ra, đó là:

Sự keo tụ bột màu.
Giảm độ bóng.
Không bền màu
Loang lổ và tách màu
Hiện tượng cấu trúc tổ ong Benard Cells
Đóng lắng

Màng sơn bị loang chảy (sagging)

Kém trơn láng bề mặt sơn

2.Các chất phụ gia chuyên dụng, chỉ dùng cho một số sơn theo yêu cầu, ví dụ như:

2.1. Phụ gia tăng cường tính chống rỉ cho bột màu

Thường là các dẫn xuất acid tanic (ví dụ KELATE hoặc ALBAREX là một loại bột độn đã được xử lý được dùng thay thế một phần bột chống rỉ Phosphat kẽm; hoặc ALCOPHOR 827 là loại muối cơ kẽm gốc Nitrogen, là chất phụ gia tăng cường chống rỉ; hoặc FERROPHOS được dùng thay thế một phần kẽm bột trong sơn chống rỉ giàu kẽm (Zinc-rich primer) Các nhà cung ứng:

HENKEL CHEMICAL GmbH – Đức : ALCOPHOR 827
PRB SA – Bỉ : KELATE
PLUSS STAUFFER – Thụy Sĩ : ALBAREX
OCCIDENTAL CORPORATION – Mỹ : FERROPHOS…

2.2. Chất chống lắng

Đối với hệ sơn gốc dung môi, chống lắng là vấn đề cần quan tâm, vì việc dùng các chất phân tán và chống kết tụ bột màu thường không thích hợp cho việc chống lắng nếu không chọn lựa cẩn thận.

Đối với hệ sơn nước, chống lắng không phải là vấn đề khó giải quyết vì thường sử dụng các chất làm đặc tạo hệ keo lơ lửng trong dung môi nước. Các chất chống lắng được dùng phổ biến là:

Alunimium Stearate.
Soya Lecithin
Bentone
Aerosil
BYK Anti-Terra
Bentonite

2.3. Chất chống loang màu

Hiện tượng loang màu của sơn lỏng được biểu hiện bằng 2 dấu hiệu là: sự tách màu (Floating) trên bề mặt sơn lỏng thành những vệt màu khác nhau do sự phân tán không đầy đủ của ít nhất 2 loại bột màu, màu dùng trong sơn.

Sự tách màu của sơn lỏng sẽ dẫn đến sự loang màu (Flooding) ở màng sơn sau khi khô. Khắc phục hiện tượng này bằng cách dùng chất phân tán nhằm loại bỏ sự tích điện ở bề mặt bột màu và chất phân tán chống sự tích tụ bột màu trong sơn. Thường sử dụng các chất phụ gia phân tán chống loang màu sau:

Aluminium Oxide – Disperbyk 160 và Anti-terra P (BYK – Đức)
PA3 (Dow Corning – Mỹ) – Additive 963 (Henkel – Đức)
Chất chống nhăn mặt sơn lỏng

Chỉ dùng cho sơn Alkyd có dùng chất làm khô.

Phổ biến dùng chất EXSKIN 1, 2, 3 (do cty SERVO – Hà Lan cung ứng).

Chất chống ăn mòn và chống thối trong bao bì sơn

2.4. Chất chống rêu mốc

Do tiếp xúc thường xuyên với môi trường khí quyển, màng sơn khô của hầu hết các loại sơn bị nhiễm khuẩn rêu mốc, thường tạo vết đen mốc ở chỗ giáp nối giữa tường và trần phòng tắm, hoặc loại tảo lục (Greenish Algae) phá hoại màng sơn trang trí bên ngoài các công trình xây dựng.

Khắc phục hiện tượng này bằng các chất phụ gia chống rêu mốc (FUNGICIDES) không tan trong nước và lượng dùng không được vượt quá 5% trọng lượng sơn. Thường sử dụng các chất chống rêu mốc sau: