CÁC THÀNH PHẦN CỦA SƠN
Các thành phần của sơn với những hiểu biết cơ bản theo định nghĩa tổng quát, SƠN không phải là chất lỏng ví dụ như sơn bột tĩnh điện hoặc sơn bột nóng chảy thì người ta thường thêm vào chữ sơn các thuật ngữ đặc thù như: POWDER PAINTS (sơn bột tĩnh điện), HOT – MELTPAINTS (sơn bột nóng chảy),… hoặc khi sơn là chất lỏng nhưng trong thành phần cơ bản nhất lại không có dung môi (ví dụ sơn Epoxy, PU không dung môi) thì thêm vào chữ SOLVENTFREE – PAINTS…
Một số thuật ngữ sau đây có liên quan đến chữ “sơn” cần được phân biệt rõ theo định nghĩa là:
- PAINT: Sơn (nói chung – ý nghĩa tổng quát) được định nghĩa là sản phẩm dạng lỏng khi thi công lên bề mặt cần sơn tạo thành một màng khô có các tính chất bảo vệ, trang trí hoặc các đặc tính kỹ thuật đặc biệt khác.
- COAT: được hiểu là sơn phủ, nhưng gọi theo trọn nghĩa là COAT of PAINT được định nghĩa là: một lớp liên tục các màng sơn khô của một loại sơn đơn thuần.
- LACQUER: gọi nôm na là sơn “lac” là tên gọi riêng của các loại sơn bóng khô nhanh bằng cách bay hơi dung môi pha sơn.
- VARNISH: gọi nôm na là “véc-ni” hay “sơn bóng – dầu bóng”, được định nghĩa là sơn không có bột màu, khi khô tạo lớp màng bong, bán bóng hoặc trong suốt.
1.Thành phần chính của sơn là:
1.1 Chất tạo màng (nhựa sơn): Tạo thành màng sơn sau khi thi công (khô tự nhiên hoặc đóng rắn nguội, hoặc đóng rắn nóng).
Nhựa sơn (hoặc hỗn hợp các loại nhựa sơn) quyết định nhiều tính chất của màng sơn khô như bám dính, độ bền cơ học, chịu thời tiết, chịu hóa chất, nước, nhiệt, xăng dầu… Nhựa sơn bao gồm luôn các chất tăng cường bảo đảm tính chất khô cứng màng sơn như chất làm khô cho sơn Alkyd – dầu, hoặc chất đóng rắn ở sơn 2 thành phần gốc epoxy và PU…
- Phần lớn các chất tạo màng sơn gốc nhựa thiên nhiên hoặc nhựa tổng hợp sử dụng trong công nghiệp sơn là các hợp chất cao phân tử hoặc các chất có khả năng chuyển hóa hóa học trong quá trình tạo màng sơn (sơn sấy, sơn alkyd- dầu, sơn 02 thành phần…)
- Chất tạo màng theo bản chất hóa học chia thành các nhóm sau:
a. Các loại nhựa sơn là polymer trùng ngưng (POLYCONDENSATION)
b. Các loại nhựa sơn là polymer trùng hợp (POLYMERISATION)
c. Các loại dầu nhựa thiên nhiên
d. Các loại ESTER CELLULOSE …
1.2 Bột màu và bột độn:
Là thành phần chính của sơn nhằm tạo nên màu sắc và độ che phủ của màng sơn. Bột màu và bột độn có ảnh hưởng đến nhiều tính chất cơ học của màng sơn, Ví dụ: độ bền thời tiết, chịu hóa chất, chịu nhiệt, chống rỉ và chống hà…
Bột màu được định nghĩa là hóa chất có độ phân tán cao, không hòa tan trong môi trường phân tán (ví dụ: nước, dung môi hữu cơ, dung dịch chất tạo màng …) bột màu có những tính chất phức tạp về mặt hóa, lý và kỹ thuật khi sử dụng làm các loại sơn bảo vệ và trang trí.
Bột màu gồm có:
- Bột kim loại: nhũ bạc (AL), nhũ đồng (Cu), kẽm bột … CaCO3 đặc biệt.
- Bột hợp chất vô cơ:
*Trắng: Dioxit titan (TiO2); Oxit kẽm (ZnO); Lithopol (ZnSOBaSO4); Chì trắng: PbCO3, Pb(OH)2; Các Titanat Mg, Ba, Zn; Aluminat Zn; Photphat kẽm Zn3(PO4)2 . n H2O *Đen và xám: Muội than (88-99,9% Carbon); Bột Grafit; Than đen cao cấp cho sơn mỹ thuật có sức phủ và cường độ màu rất cao; Oxit sắt đen Fe3O4; Oxit Mangan MnO2 *Vàng, cam và đỏ (các loại thường sử dụng): PbCrO4 : vàng trung – Crommat chì. ZnCrO4 : vàng chanh – Crommat kẽm. Fe2O3 : đỏ nâu – oxit sắt đỏ. PbM0O4 : đỏ cam – Molybdate chì. *Xanh lá cây, xanh dương, tím: Cr2O3 : xanh lá cây – Oxit Chrome. C0O.nZnO : xanh lá cây – Oxit Cobalt kẽm. C0O.Al2O3 : xanh dương – Oxit Cobalt Nhôm Ultra Marine: xanh dương [Na2OAl2O3.mSiO2]2 Na2Sn.
- Bột màu hợp chất hữu cơ là: -Gốc màu AZO (-N=N-) gồm các màu thông dụng: vàng, cam, đỏ - Gốc màu Phtalocyanin (-C6H4(CN)2 gồm các màu thông dụng là: xanh dương, lá cây đậm. -Gốc màu Antraquinon gồm màu chủ yếu là dương gốc Antraquinon.
Bột độn: Thường ở dạng chất bột màu trắng và khi phối với nhựa sơn thường có độ che phủ ít hơn nhiều so với bột màu, tuy nhiên thường được dung chung với bột màu trong sơn nhằm mục đích chính là giảm bớt giá thành sơn, ngoài ra cũng có một số loại bột đặc biệt có tác dụng làm tăng tính lưu biến của sơn, giảm độ lắng đáy và tăng thêm độ bền cơ học của màng sơn. Bột độn chủ yếu gồm các loại sau:
- Dạng oxit là: Diatomit có nguồn gốc thiên nhiên, thành phần chủ yếu là SiO2 (90-95%) và các oxit khác Fe2O3, Al2O3, CaO ứng dụng cho sơn gỗ, sơn nước, sơn chống cháy … AEROSIL là SiO2 nhân tạo ứng dụng làm chất chống lắng và làm mờ màng sơn.
- Dạng Cacbonat (bột đá) phổ biến là CaCO3 có nguồn gốc thiên nhiên.
- Dạng Sunfat (bột đá nặng) phổ biến là BaSO4 có nguồn gốc thiên nhiên và BaSO4 nhân tạo còn gọi là Blancfixe hoặc MicroBaSO4 là loại bột độn chất lượng cao.
- Dạng Silicat phổ biến nhất là: - Bột talc: silicat Manhê - Bột cao lanh, silicat nhôm - Bột mica: silicat nhôm – canxi
1.3 Dung môi
Là thành phần cần thiết cho cả quá trình sản xuất và thi công sơn. Trong khi tạo màng sơn phủ, dung môi sẽ bay hơi đi.
Dung môi có 3 loại chính là:
- Dung môi Hydrocacbon.
- Dung môi Oxi hoá
- Dung môi nước
1.4 Các chất phụ gia:
Là các chất có cấu tạo hoá học đặc biệt đƣợc cho vào sơn một lượng rất nhỏ (=< 1%), nhằm tăng cường chất lượng bảo vệ và trang trí của bề mặt sơn khi thi công. Trước đây, các chất phụ gia không được liệt kê vào thành phần cơ bản của sơn (3 thành phần nói trên). Hiện nay do yêu cầu sơn phải đạt chất lượng cao, chất phụ gia được coi là thành phần cần thiết bổ sung cho cấu tạo sơn.
Chất phụ gia chủ yếu gồm các loại sau:
- Chất thấm ướt và phân tán bột màu (WETTING DISPERSING AGENTS) +Dùng cho sơn dung môi thường là các muối của axit Cacbonic (H2CO3) +Dùng cho sơn nước: Polyacrylate và các muối Polyphosphate.
- Chất phụ gia hoạt động bề mặt (SURFACTANT) có tác dụng chính làm màng sơn khô có ngoại quan đẹp đẽ (trơn, láng, phẳng, đều màu…). Thường là các hợp chất Polyisoxane hoặc Polyacrylat.
- Chất chống bọt (DEFOAMER and Air Realease Agents) có tác dụng khử bọt phát sinh trong quá trình nghiền pha sơn (defoamer) và trong quá trình thi công sơn (Air_Realease) là các hợp chất hoá học có nguồn gốc: Gốc dầu khoáng +Gốc silicon +Gốc Polymer không có Silicone.
- Chất lưu biến (RHEOLOGICAL AGENTS)
- Các chất phụ gia khác được dùng với các loại sơn cá biệt, cụ thể là:
- Chất làm khô (Drier) và chất chống nhăn màng dung dịch sơn (Antiskin Agent) dùng cho sơn Ankyd dầu.
- Chất bảo quản chống thối sơn nước (Preservative in-can Agent)
- Chất chống nấm mốc cho màng sơn khô (Anti-Fungus Agent)…
- Các chất hoá dẻo và chất đóng rắn không được coi là chất phụ gia vì chúng tham gia cùng với một số loại chất tạo màng sơn mục đích tăng độ dẻo của màng hoặc làm thành phần thứ hai đóng rắn cho sơn Epoxy hoặc PU.
2. Những nguyên tắc cần thiết nhất khi xây dựng công thức chế tạo sơn
2.1 Chọn lựa chất lượng tạo màng (nhựa sơn) là chìa khoá quyết định chất lượng sơn phù hợp với yêu cầu sử dụng ở mức giá cả cạnh tranh.
2.2 Chọn lựa bột màu để tạo màu sắc và độ che phủ của sơn đồng thời phải thích hợp với điều kiện sử dụng của sơn (vd: chống rỉ, chịu nhiệt, chịu thời tiết, chịu hoá chất…).
2.3 Chọn lựa dung môi và chất pha loãng (Thinner) sao cho phù hợp với nhựa sơn đồng thời bảo đảm sự hoàn hảo của màng sơn khô sau khi bay hết dung môi.
2.4 Chọn lựa chất phụ gia theo bản chất của nhựa sơn cũng như các yêu cầu khác nhau của quá trình chế tạo sơn, thi công sơn, và mức giá thành sơn có chất phụ gia cũng phải đạt yếu tố cạnh tranh thị trường.
2.5 Tính toán hàm lượng % chất không bay hơi của sản phẩm sơn phù hợp với yêu cầu sử dụng (nhất là phù hợp với yếu tố bảo vệ môi trường). Từ thông số này có thể tính ra hàm lượng % chất hữu cơ bay hơi (VOC) là thông số bảo vệ môi trường.
2.6 Tính toán PVC = Pigment Volume Concentration của công thức sơn sản xuất. PVC được định nghĩa là Tổng thể tích của bột màu và bột độn tính theo % so với Tổng thể tích các thành phần rắn có trong sơn.
PVC của các loại sơn lót (Primer), đệm (Undercoat) và phủ (Topcoat) có giá trị khác nhau từ 10% đến 90%, tuỳ theo yêu cầu thực tế.
