I. Thành phần cơ bản của sơn bao gồm:

– Chất tạo màng (binder). 

– Bột màu (pigment).

– Chất độn (extenders).

– Dung môi (solvent).  

– Phụ gia (Additive).

Trong đó, chất độn (extenders) được sử dụng trong thành phần của sơn nhằm cải tiến một số tính chất sản phẩm như: Độ bóng, độ cứng, độ mượt, khả năng thi công (trượt lô , văng bắn…), kiểm soát độ lắng (vai trò như một chất làm đặc vô cơ).

1.Chất độn ảnh hưởng như thế nào trong công thức sơn?

Chất độn thường là các hạt rắn được sử dụng trong hệ thống sơn và chất phủ nhằm:

  • Cải thiện một số tính chất

  • Giảm giá thành sản xuất

Do đó, có một số khía cạnh cần được xem xét khi lựa chọn chất độn cho sơn. Bởi vì, các thuộc tính chính của công thức sơn hoàn toàn do các thành phần được sử dụng trong công thức quyết định, gây ảnh hưởng.

Hệ thống sơn và chất phủ được chia thành ba loại chính:

  • Sơn nước
  • Sơn dung môi:
  • Sơn bột (sơn tĩnh điện, bột bả trét…)

2. Chọn chất độn cho sơn nước

Chất độn có ảnh hưởng đáng kể đến các đặc tính chính của sơn. Ảnh hưởng của chúng rất quan trọng trong quá trình sản xuất, bảo quản và sử dụng. Lựa chọn chất độn không tối ưu về chủng loại, tỷ lệ có thể làm giảm các tính chất thiết yếu của sơn. Dưới đây là các yếu tố chính bị ảnh hưởng bởi chất độn cần lưu ý khi lựa chọn độn:

a. Độ pH của sơn nước

pH của sơn nước rất quan trọng, ổn định hệ cũng như tối ưu môi trường để kháng lại sự phát triển của các nhóm vi khuẩn thường xuất hiện một cách tốt nhất. Độ pH cho sơn nước vì thế thường được để trong môi trường kiềm nhẹ (pH 8-10).

Một số chất độn có thể ảnh hưởng mạnh đến độ pH trong khi những chất khác chỉ ảnh hưởng nhỏ đến độ pH. Thành phần bề mặt cũng như độ ổn định hóa học của các hạt chất độn chi phối ảnh hưởng của các hạt đến độ pH.

b. Tốc độ lắng trong sơn

Ảnh hưởng của tốc độ lắng trong việc lựa chọn kích thước & tỷ trọng của chất độn – Tốc độ lắng trong sơn chủ yếu bị chi phối bởi 3 yếu tố chính:

c. Độ nhớt

d. Tỷ trọng

e. Kích thước của các hạt rắn

Các hạt lớn có mật độ cao sẽ chìm nhanh hơn các hạt nhỏ có mật độ thấp

Ưu tiên hàng đầu là lựa chọn các chất độn có kích thước và tỷ trọng không lệch quá nhiều với tỷ trọng và kích thước của tiêu chuẩn hệ sơn được yêu cầu.

Khi xem xét kích thước của các hạt chất độn, người ta thường đưa ra đường kính trung bình của các hạt sơ cấp riêng lẻ, được gọi là d-50. Kích thước hạt có thể được tính bằng micromet (mm) hoặc nanomet (nm).

3. Tính ổn định của sơn

Các loại độ ổn định khác nhau của các hạt rắn trong hệ chất lỏng là rất quan trọng:

  • Lắng (tách lớp)
  • Chết sơn
  • Ổn định hóa học (không nên có tương tác hóa học không mong muốn  với các thành phần trong sơn, không tự phân rã biến đổi gây ảnh hưởng xấu đến hệ)
  • Keo tụ – Nó là sự kết dính tự phát của các hạt rắn tách rời nhau trong hệ thống chất lỏng. Quá trình không mong muốn này có thể diễn ra trong quá trình sản xuất, lưu trữ, sử dụng và  trong quá trình hình thành màng. Sự keo tụ có thể được ngăn chặn bằng cách bố trí lực đẩy giữa các hạt bằng cách hấp phụ các chất phụ gia cụ thể, được gọi là chất phân tán, lên bề mặt của các hạt rắn.

Việc chất phân tán có thể hấp phụ lên bề mặt của các hạt chất độn hay không phụ thuộc vào:

  • Thành phần hóa học và hình thái học của các phân tử chất phân tán, và

  • Thành phần bề mặt của các hạt rắn

Hầu hết các chất độn đều ưa nước. Một ngoại lệ là talc, là chất độn có bề mặt tương đối kỵ nước. Các hạt ưa nước dễ dàng ổn định vì các phân tử phân tán có thể hấp phụ mạnh vào các nhóm phân cực có trên bề mặt của các hạt ưa nước.

Sự hòa tan, cũng như các phản ứng hóa học có thể xảy ra, của chất độn chủ yếu diễn ra trong quá trình bảo quản và nó phụ thuộc vào thành phần hóa học của chất độn. Điều quan trọng là chọn chất độn có khả năng kháng hóa chất đối với môi trường lỏng, nghĩa là: chất độn phải có đủ độ bền (trơ).

Một số chất độn không trơ, có nghĩa là các hạt rắn có thể bị tấn công bởi một số hóa chất, dung môi, axit, kiềm hoặc bức xạ cực tím. Ví dụ:

Canxi cacbonat (CaCO3) là chất độn tan chậm trong môi trường axit. Điều này ngụ ý rằng người ta nên cẩn thận khi sử dụng canxi cacbonat trong các hệ thống dựa trên nước có độ pH thấp, hoặc khi hệ thống sẽ được áp dụng trên chất nền có tính axit.

Sự lựa chọn phù hợp các chất độn cũng như hệ phân tán thấm ướt sử dụng sẽ được bộ phận R&D tìm hiểu thông số phù hợp,  nghiên cứu, thử nghiệm kỹ lưỡng trước khi áp dụng vào sản xuất đại trà nhằm đặt tính ỔN ĐỊNH và HIỆU QUẢ TỐI ƯU  của hệ trong phân khúc sản phẩm.

  • Ảnh hưởng đến độ nhớt của sơn

Độ nhớt của hệ chất lỏng chịu ảnh hưởng của chất độn, nó phụ thuộc vào kích thước, hình dạng và thành phần bề mặt của các hạt chất độn.

  • Các hạt có hình dạng không đều sẽ làm tăng độ nhớt của hệ thống

  • Các hạt nhỏ hoặc xốp hấp thụ một lượng lớn vật liệu nhựa dẫn đến độ nhớt cao. 

Chất độn thường được sử dụng như: Carbonate calcium, Kaoline, Oxide titan, Talc. silica powder, Barium sulfate…

  • Ảnh hưởng đến độ thấm nước của màng sơn

Lựa chọn các bột độn đúng sẽ làm tăng tính chất màng sơn.

Sơn lót, sơn ngoại thất: Ưu tiên sử dụng các bột độn có chỉ số thấm dầu thấm nước thấp nhằm hạn chế tối đa sự giữ lại nước trên màng sơn khi tiếp xúc với tường ẩm trong, hoặc mưa kéo dài (bề mặt bên ngoài). Hạn chế sử dụng các loại bột độn có tính thấm nước, giữ nước cao.

Sơn nội thất: Ít tiếp xúc với nước từ bên ngoài. Nước từ bên trong thì đã có sơn lót hỗ trợ ngăn chặn, làm bền cho lớp sơn phủ nội thất. 

II. Các loại chất độn sử dụng trong sơn

– BỘT TALC:

Talc là một loại khoáng sản. Thường được nghiền thành bột màu trắng được biết đến với tên gọi là “bột talc”. Bột này có khả năng hấp thụ độ ẩm, hấp thụ dầu, hấp thụ mùi, phục vụ như một chất bôi trơn và sản xuất hiệu quả với da của con người. Talc có thể dễ dàng điêu khắc và đã được sử dụng để làm vật trang trí có niên đại đến hàng ngàn năm. Talc được sử dụng để làm cho tác phẩm điêu khắc, bát, bàn, bồn, lò, bát điếu và nhiều đối tượng khác. Tính chất độc đáo của talc làm cho nó trở thành một thành phần quan trọng, làm đồ gốm, sơn, giấy, vật liệu lợp, nhựa, cao su, thuốc trừ sâu và các sản phẩm khác.

– BARIUM SULFATE:

Bari sulfat (hoặc sunfat) là một hợp chất vô cơ với công thức hóa học BaSO4. Nó là một chất có tinh thể màu trắng không mùi và không tan trong nước, xuất hiện trong tự nhiên với khoáng chất barit, đó là nguồn sản xuất thương mại chính của bari và các chất điều chế từ nó. Hiện nay, Barium Sulfate BaSO4 được ứng dụng trong nhiều ngành sản xuất khác nhau như: sơn, giấy, y dược, nhựa,…

– BỘT ĐỘN CACO3 (BỘT ĐÁ):

Được sử dụng rộng rãi trong ngành sơn, canxi cacbonat được xem như chất độn chính có kích thước hạt 1µm- 50 µm có ảnh hưởng trực tiếp đến độ chắn sáng của quá trình sơn phủ. Thêm vào đó canxi cacbonat có độ sáng cao, độ hấp thụ dầu thấp, độ phân tán tốt, bền trong môi trường, khả năng mài mòn thấp, độ pH ổn định, nâng cao tính năng chống ăn mòn môi trường và cải thiện độ nhớt sản phẩm.

Canxi cacbonat được sử dụng rất nhiều trong ngành sơn nước ( sơn trang trí), nó đóng góp tăng khả năng quang học của sơn và trọng lượng của sơn. Một số CaCO3 được dùng để chống lắng cho sơn lỏng.

– KẼM STEARATE:

Kem stearate có dạng bột màu trắng. Nó không hòa tan trong nước, nhưng tan tốt trong các hợp chất thơm như benzen và hidrocacbon clo về sưởi ấm. Trong thực tế, kẽm stearate đẩy nước (hydrophobic). Đó là các muối kẽm axit stearic. Nó không hòa tan trong rượu và ete. Nó là một tác nhân nấm mốc resease rất mạnh mẽ. Kẽm stearate không chứa bất kỳ chất điện giải.

Ứng dụng chính của stearate kẽm là trong ngành công nghiệp nhựa và cao su, sơn (là chất tạo bóng trong sơn, một chất tạo kim loại trong cao su, polyurethane và polyester, bôi trơn trong mỹ phẩm để cải thiện kết cấu)

– KAOLIN (Cao lanh)

Cao lanh là một loại đất sét màu trắng, bở, chịu lửa, với thành phần chủ yếu là khoáng vật kaolinit cùng một số khoáng vật khác như illit, montmorillonit, thạch anh, v.v.

Trong công nghiệp, cao lanh được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, chẳng hạn như sản xuất đồ gốm sứ, vật liệu chịu lửa, vật liệu mài, sản xuất nhôm, phèn nhôm, đúc, chất độn sơn, cao su, giấy, xi măng trắng.

– BỘT MICA:

Bột Mica là sản phẩm có tỷ lệ kích thước cao, có thành phần hóa học là potassium, alumina và silicate.

Đặc tính chính là chống cháy, chống thấm, không cháy và không bắt lửa với nhiệt độ thấp và độ bền tuyệt vời.

Ngoài ra còn làm giảm dầu, có thể thay thế talc làm chất độn, và giúp ngăn ngừa vón cục. Cảm giác mượt và bóng có lợi cho sản phẩm vì nó có độ trầy rát thấp.

Vì thế, bột Mica không tan trong nước, và có thể được sử dụng trong xà phòng, tắm và sản phẩm cơ thể, trang điểm khoáng sản, son dưỡng môi, nến, đồ thủ công, làm giấy, đất sét, sơn, nhựa và hạt mùi thơm.

– BỘT ĐỘN BENGEL (DẪN XUẤT CỦA BENTONITE):

Là chất độn trơ trong sơn có tác dụng chống lắng cho màng sơn khi thi công

Bền thời tiết, kháng hóa chất, bền nhiệt.

Bột độn cho sơn, tăng cường tính năng chống xước, chống mài mòn cho sơn.

Là phụ gia lưu biến, là một chất phân cực thấp hoạt động tốt trong môi trường có tính phân cực cao.

Là một phụ gia lưu biến hiệu quả chi phí cao cho hệ thống phân cực thấp đến trung bình.

Các yếu tố chính cần xem xét cẩn trọng khi lựa chọn chất độn trong sơn tùy thuộc vào đặc tính cuối cùng mà bạn muốn đạt được cho sơn và lớp phủ của mình.

Tìm hiểu thêm các thành phần của sơn trong công nghệ sản xuất sơn nước: Click here