Công nghệ sản xuất sơn - vecni - Nguyễn Quang Huỳnh

NGUYỄN QUANG HUỲNH

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT

LỜI GIỚI THIỆU

Sơn ỉà mặt hàng có nhiều ứng dụng trong công nghiệp và dân dụng. Trên thế giớ i mỗi năm sản lượng sơn đểu tăng không ngừng, điều đó chứng tỏ nhu cầu sử dụng sơn của con người ngày càng tăng. Ở Việt Nam trong những năm gần đây ngành sản xuất sơn, mực in phát triển với tốc độ cao, bao gồm cả về sản lượng, chủng loại, nhiều công nghệ tiên tiến trên thế giới đã được ứng dụng đưa vào sản xuất.

Hiện nay, tài liệu phục vụ công tác đào tạo bồi dưỡng cho học sinh, sinh viên các trường trung cấp, cao đẳng và đại học trong ngành hóa chất còn thiếu. Ngay cả cán bộ kỹ thuật, quản lỷ kinh tế và nhân viên marketing trong ngành sơn cũng rất cần tài liệu kỹ thuật về sơn.

Nhằm đáp ứng nhu cầu học tập và bồi dưỡng kiến thức về ngành này, PG S.TSN guyễn Quang Huỳnh đã biên soạn cuốn sách này nhằm giớ i thiệu với bạn đọc rộng rãi những vấn đề cơ bản công nghệ sản xuất, phương pháp gia công sơn, vecni. Tác giả đã sim tập nhiều tài liệu mới, có nhiều thông tin bố ích.

Hà Nội, ngậy 3/9/2Ồ07

CHỦ TỊCH HỘI HÓA HỌC VIỆT NAM

vs.

Quốc Khánh

LỜI NÓI ĐẦU

Trên thế giới, công nghiệp sơn đang p h á t triển mạnh mẽ; nưởc ta đang trong quả trình công nghiệp hoả và hiện đại hoá nên cỏ nhu câu lớn vê sô lượng; chất lượng cũng như chủng loại sơn. Trong điêu kiện khỉ hậu nhiệt đới ầm của nước ta, các yếu tố như: độ ẩm,ỉượhg bức xạ, nồng độ muôi, nông độ các tạp chất CO2, SƠ2 ... trong không khỉ, sự thăng giảng nhiệt độ, se g á y ăn mòn và phả huỷ vật liệu nhanh, dẫn đến những thiệt hợi lởn về kinh té. Chỉ với riêng kim loại, theo thống kê hàng năm, sự hao tổn kim loại do ăn mòn thường chiếm 7,7 đến 4,5% GDP ở mỗi nước.

Nhiều ý tưởng và công nghệ đang được áp dụng để sản xuất các loại sơn màng mỏng cho nhà cửa, công sở, mặt tiền cửa hàng, ôtô và nhiều sản phâm công nghiệp khác. Người tiêu dùng, các ngành công nghiệp, các cơ quan bảo vệ môi trường trông chờ nhiều vào loại sơn màng mỏng cỏ độ dày vào khoảng vài phần trăm miỉimét.

Bể mặt kim loại, khi được phủ lớp sơn s ẽ cách ly với môi trường bên ngoài, bảo vệ chông ăn mòn (hoá học và điện hoả), tăng tuôì thọ sản phâm, làm đẹp bề mặt. Hiện nay có rất nhiều chủng loại sơn như sơn thân thiện mỏi trường (sơn bột đỏng rắn nhờ bức xạ ƯVf sơn cỏ hàm lượng chất rắn cao, sơn điện di), sơn chịu hoả chất (axit, kiểm, dầu)t sơn ximãng, sơn chịu nhiệt độ cao, sơn cách điện... thỏa mãn yêu cầu bảo vệ sàn phẩm trong những điều kiện cụ thê.

Muốn nâng cao chất lượng màng sơn thì cần cỏ nguyên liệu, m áy móc thiết bị tốt, thực hiện đủng quy trình sản xuất và phương ph áp gia công sơn cũng rât quan trọng, có như vậy thì màng sơn mới tốt, đẹp, bền. Cuốn sách này Ị fi thiệu những hiêu biêt cơ bản về sơn, phương ph áp sản xuất, cách thức gia ỏng. Các cán bộ kỹ thuật, sinh viên và học sinh các trường đại học, cao đăng, trung câp và dạy nghê trong ngành hoá chât sơn, các cản bộ quản ỉýf nhân viên tiêp thị có liên quan, đêu có thê dùng sách này.

Tác giả xin chân thành cảm ơn các nhà khoa học, cản bộ kỹ thuật đã cỏ sách, tạp chỉ, báo viết về công nghệ sơn (trong danh mục các tài liệu tham khảo ở cuôi sách) mà tác giả đã sử dụng trong cuốn sách này.

Trong quả trình biên soạn sách không tránh khỏi những thiếu sót, mong bạn đọc góp ỷ xây dựng, tác giả xin chân thành cảm ơn.

Hà Nội, thảng giêng năm Đinh Hợi (2007)

Nguyễn Quang Huỳnh

Chương 1

MỞ ĐÀU - CÁC ĐỊNH NGHĨA - PHÂN LOẠI SƠN

1.1. CÁC x u HƯỚNG PHÁT TRIỂN NGÀNH SƠN TRÊN THẾ GIỚI.

CÔNG NGHIỆP SƠN Ở VIỆT NAM

Năm Ĩ996 sản ỉượng sơn của thế giới vào khoảng 51 tỷ pao (lpound * 450g), cũng bằng mức của năm 1995. Theo thống kê, Châu Âu có sản lượng sơn cao nhất, chiếm 34% trong tổng số (17,4 tỷ pao). Sau đó là Bắc Mỹ: 28% và Nhật Bản 9%. Khoảng 7% lượng spn. tiêu thụ trên toàn cầu được sử dụng ở các nước công nghiệp, nơi mà các qùy định bảo vệ môi trường ngày càng trở nên nghiêm ngặt hơn.

Kỹ thuật sơn dung môi truyền thống hiện chiếm hơn một nửa lượng sơn công nghiệp ở Tây Ảu và Bắc Mỹ, và hom 80% ở Nhật Bản. Các áp lực về môi trường chưa đủ mạnh để bắt các nhà sản xuất chuyển sang loại sơn bột, sơn nước, sơn dung mồi với hàm lượng các chất hữu cơ dễ bay hoi (volatile organic chemicals - VOC) thấp (hoặc không có VOC) hay sơn đóng rắn bằng bức xạ.

Công nghệ sạch - sản xuất lượng chất rắn cao và sơn đỏng rắn bằng bức xạ - đã xuất hiện từ những năm 60 của thế kỷ XX. Các công nghệ đó chỉ có thể phát triển nếu các đặc tính của sơn và các yếu tố chi phí - lãi, được cải thiện.

Các loại sơn dùng dung môi thông thường được sử dụng trong công nghiệp và làm sơn bảo quản trong nhà máy chiếm 57% thị trường sơn Châu Âu và 55% thị trường sơn Mỹ, còn ở Nhật Bản con số đó là 83%.

Các chuyên gia dự đoán rằng, sơn nước sẽ có sự đột phá trong thị trưởng sơn công nghiệp, đặc biệt là ở Tây Âu. Người ta đã dự đoán ràng ở Tây Âu vào năm 2006 sơn nước sẽ chiếm 56% lượng sơn công nghiệp, tăng so với con số 12% vào năm 1996. Ngoài ra, công nghiệp còn tăng cường sử dụng sơn có hàm lượng chất rắn cao và các loại sơn phun hai thành phần... Trong công nghiệp, sơn sử dụng dung môi vẫn chiếm ưu thế (sổ liệu năm 1996).

Các cơ quan bảo vệ môi trường đang đòi hỏi hạn chế sử dụng các v o c và các chất gây ô nhiễm không khí. Vì vậy xu hướng chuyển sản xuất từ loại sơn dung môi có hàm lượng v o c cao sang loại sơn có hàm lượng chất rắn cao (lượng dung

mồi thấp), sơn nước, sơn bột hoặc sơn lỏng đóng rắn nhờ bức xạ. Nhờ những tiến bộ trong việc sản xuất nguyên liệu sơn, mà các nhà pha chế từng có thời coi sơn dung môi là loại bền tốt cho công tác bảo dưỡng trong công nghiệp, thi nay đang chào bán những sản phẩm sơn nước và sơn có hàm lượng chất rắn cao (hàm lượng dung môi thấp).

Theo dự đoán của các chuyên gia, trị giá cùa các loại sơn tiêu thụ hằng năm ở Mỹ là 18 tỷ đôla Mỹ, trong đó son dung môi chiếm một nửa, sơn nước tiêu thụ trị giá khoảng 7 tỷ đôla Mỹ, chiếm 39% thị phần; sơn bột đạt 1 tỷ đôla Mỹ hoặc 6% thị phần; sơn kết tủa đạt 500 triệu đôla Mỹ - 3% thị phần và sơn đóng rắn nhờ bức xạ đạt 300 triệu đồla Mỹ - gần 2% thị phần. Nỗ lực tìm kiếm nguyên liệu mới và pha chế những loại sơn mới để theo được các quy định chặt chẽ về môi trường không chỉ làm tăng sự cạnh tranh trong thị trường sơn mà còn thúc đẩy các nhà sản xuất phải tự hợp nhất. Sự hợp nhất không phải chỉ diễn ra ở Mỹ mà còn cả trên thế giới.

Hiện nay sơn bột cũng đang phát triển với mức tăng 10% hàng năm. Trong sơn bột có tới 90% thành phần nhựa nhiệt rắn (gốc epoxy, polyuretan, epoxy polyeste v.v). Sơn bột có triển vọng sử dụng để sơn kim loại dạng tấm và cuộn. Các công ty của Mỹ như PPG và ICL có thế mạnh trong lĩnh vực sơn bột. Các công ty đó chú ý phát triển loại sơn bột có nhiệt độ sấy thấp, thuận lợi để sơn gỗ và sơn chất dẻo. Họ cũng phát triển loại sơn có thành phần bột và đóng rắn bằng tia cực tím. Những loại sơn huyền phù nước - silicon cũng được phát ừiển trong ngành xây dựng. Theo đánh giá của các chuyên gia, thị trường sơn bột toàn cầu năm 1999 đạt khoảng 700.000 tấn, trong đỏ Châu Âu chiếm 300.000 tấn. Tính chung toàn cầu, tỷ lệ sơn bột trong sơn công nghiệp là 6%, trong khi ở Châu Âu tỷ lệ đó là 9%, Italia -

15%, riêng Bắc Mỹ khoảng 5%.

Năm công ty sản xuất sơn bột hàng đầu thế giới là Dupont, Akzo Nobel, Morton Powder, Ferro và Jotun chiếm 50% sản lượng sơn bột thế giới. Sơn bột còn nhiều tiềm năng lớn. Các chuyên gia hy vọng vào năm 2008, sơn bột sẽ chiếm 10% thị trường sơn công nghiệp, trong khi đó tốc độ tăng trưởng hằng năm ở Bắc Mỹ sẽ là 8-9%, Châu Âu: 5-6%, Châu Á: 6-7%.

Cần phải chú ý rằng, trong những năm gần đây sơn latex được sử dụng nhiều đê chông ăn mòn trong công nghiệp. Sơn latex cũng được sử dụng nhiều trong công nghiệp ôtô. Trong ngành công nghiệp này sơn latex dùng dung môi nước chiếm 26% tổng lượng sơn sử dụng và mức tăng trưởng hằng năm lên tới 10%, mà chủ yếu để tạo ra lớp sơn nền. Các lớp sơn nền kết hợp với lóp sơn hoàn thiện làm độ bóng vỏ ôtô lởn hơn.

Kỹ thuật sơn lót sử dụng sơn dung môi nước và được sơn bằng phương pháp điện di có nhiều ứng dụng rộng rãi. Theo các thống kê, sơn điện di chiếm tới 7% tổng lượng sơn thân thiện môi trường. Sơn điện di tạo ra được các lớp son đồng đều, sơn được các chi tiết phức tạp và dễ tự động hoá trong quá trinh sơn.

Cơ sở cho lớp sơn lót, sơn theo phương pháp điện di là các sản phẩm tổng hợp của epoxyamin trong đó các axit của mono - và polycacbonat biến tính.

Sơn khô nhờ bức xạ (không chửa các chất VOC), là loại có tốc độ đóng rắn nhanh và được sử dụng có hiệu quả. Theo các số liệu thống kê, vào năm 1994 nhu cầu sơn khô nhờ bức xạ ờ Mỹ là 42.000 tấn, còn ở Tây Âu là 70.000 tấn, trong số đó có 90% là loại sơn khồ nhờ tia cực tím.

Sự phát triển của sơn thân thiện môi trường làm nhu cầu sử dụng sơn dung môi giảm đi. Từ đầu những năm 90 của thế kỷ XX, nhu cầu thị trường về dung môi cho sơn mỗi năm giảm 1%. Các dung môi hydrocacbon giảm nhiều nhất (4,8%/năm), đặc biệt là các dung môi hydrocacbon clo hoá (8,5%). Tình trạng ở Mỹ cũng tương tự. Tại đây, cho tới năm 2000 nhu cầu các dung môi hydrocacbon clo hoá giảm 9,8%/năm, còn các hydrocacbon thơm và mạch thẳng sẽ giảm 5,7%/năm.

♦ CÔNG NGHIỆP SƠN Ở VIỆT NAM

Ở Việt Nam từ rất lâu đời, ông cha ta đã biết khai thác và sử dụng sơn ta trong việc trang trí mỹ thuật cũng như bảo vệ vật liệu gỗ và kim loại. Nhiều pho tượng, nhiều bức hoành phi câu đối bằng gỗ, sơn son thiếp vàng đã trải qua ba bốn thế kỷ, ngày nay trông vẫn còn đẹp; điều đó nói lên kỹ thuật chế biến và sử dụng sơn của ồng cha ta trước đây đã đạt được những thành tựu đáng kể.

Vào năm 1913-1914 ở nước ta mới xuất hiện một xưởng sản xuất sơn dầu ở Hải Phòng mang nhãn hiệu Testudo do hai kỹ sư Pháp sản xuất và kinh doanh. Khoảng năm 1920 một số người Việt Nam đi sâu vào nghiên cứu cách chế tạo sơn đầu, tim kiếm nguyên liệu ở trong nước rồi cùng nhau hùn vốn mở xưởng sản xuất. Trong số đó đáng chú ý là Công ty sơn Nguyễn Sơn Hà, sản xuất theo kiểu thủ công, hằng tháng chỉ được 2-3 tạ. Đến năm 1939 mới có một số ít máy móc, nhờ đó đã thành lập được các xưởng nhỏ thu hút hằng trăm công nhân, sau đó phát triển dần thành một hãng lớn nhất ợ Việt Nam lúc bấy giờ, triển khai tại Hải Phòng, mang nhãn hiệu Résistanco, sản lượng hằng năm được hơn 100 tấn, có bán khắp thị trường Đông Dương và xuất khẩu sang Thái Lan, Pháp. Sau đó ở Hà Nội có Hãng sơn Thăng Long, sơn Gecko; nhưng do sự kìm hãm của chế độ thực dân và sự cạnh tranh của tư bản Pháp nên ngành sản xuất sơn của ta không phát triển được.

Trong những năm kháng chiến chống Pháp (1946-1954), mặc dù chiến tranh diễn ra ác liệt, chúng ta dã có một số cơ sở sản xuất sơn ở vùng tự do; ở vùng tạm chiếm tiếp tục kinh doanh sơn nhưng cũng không phát triển được bằng thời kỳ trước cách mạng. Hoà bình lập lại, các cơ sở sản xuất được duy trì và khuyến khích phát triển như cơ sở .Công tư hợp doanh sản xuất sơn Phú Hà ở Hải Phòng, Tô Châu ở Hà Nội. Đầu những năm 60 của thế kỷ X X, sản lượng sơn ở miền Bắc nước ta khoảng 700 - 800 tấn, so với thời kỳ Pháp thuộc thì sản lượng tăng gấp bội. Tuy vậy phẩm chất sơn chưa tốt nên không thoả mãn được của các ngành kinh tế quốc dân.

Đầu những năm 70 của thế kỷ XX ở miền Bắc nước ta có năm cơ sở sản xuất sơn chính: Nhà máy sơn Thái Bình (Hà Nội), sản ỉượng khoảng 1500 tấn/năm, Sơn Phú Hà (Hải Phòng) - 1000 tấn/năm, Nhà máy sơn của quân đội (ở Phú Thuỵ, Gia Lâm) - 400 - 500 tấn/năm, Sơn cầu Diễn, Sơn Tổng hợp (Hà Nội). Năm 1970 Tồng cục Hoá chất cho xây dựng Nhà máy Sơn Tổng hợp đầu tiên ở nước ta; năm

1975 sản xuất gần 1000 tấn sơn alkyt các loại.

Năm 1975, miền Nam có 25 cơ sở sản xuất sơn như Sơn Á Đông, Bạch Tuyết, Đồng N ai... hằng năm sản xuất 5000 - 6000 tấn, chủ yếu là sơn dầu, sơn nitroxenluloza, sơn nước. Sản ỉượng của hãng sơn lớn nhất là 1200 tấn/năm, còn các cơ sở khác chỉ vào khoảng một vài trăm tấn/năm. Khi đó công suất tối đa của các xưởng sơn miền Nam và Bắc là 26.000 tấn/năm, nhưng thực tế chỉ sản xuất được 4000 - 5000 tấn/năm.

Trước đây, sơn dầu chiếm ưu thế trong công nghiệp sản xuất sơn, nhưng từ năm 1967, do ngành hoá chất phát triển mạnh mẽ, nguồn nhựa tổng hợp ngày càng dồi dào, phong phú, nên sơn tổng hợp đã tiến lên chiếm hàng đầu trong các chủng loại sơn.

Ở Việt Nam, hiện chưa có số liệu chính xác, nhung chắc chắn, đo điều kiện khí hậu của nước ta, sự tổn thất do ăn mòn kim loại có thể tới 3,5% GDP, thì hàng năm thiệt hại đo ăn mòn hơn 700 triệu đôla Mỹ.

Cho đến nay, líiặc đù các tiến bộ kỹ thuật mới áp dụng ngày càng rộng rãi, nhưng ngay ở các nước cỏ nền công nghiệp phát triển, công nghệ sơn vẫn chiếm một tỷ trọng lớn trong lĩnh vực bảo vệ vật liệu. Vì vậy, nhìn nhận và đánh giá ngành công nghiệp sơn, cần gắn với nhiệm vụ chống ăn mòn kim loại và bảo vệ vật liệu trong điều kiện môi trường nhiệt đới khắc nghiệt của nước ta, đồng thời phải đặt ngành công nghiệp này trong bối cảnh chung của yêu cầu phát triển và xây dựng cơ sở vật chất kỹ thuật hạ tầng của đất nước.

♦ THựC TRẠNG NGÀNH SƠN

Trước hết, để dễ đàng hình dung về quy mồ và mức độ phát triển của ngành công nghiệp sơn, xin nêu một số chỉ tiêu về tiêu thụ sơn bình quản trên đầu người hằng năm của một vài nhóm nước:

Các nước công nghiệp phát triển

Như vậy, suất tiêu thụ sơn của ta ở mức rất thấp (nhỏ hơn hàng chục lần so với các nước khác). Điều đó nói lên ngành sơn còn quá non yếu và công tác phòng chổng ăn mòn, bảo vệ vật liệu chưa được đặt đúng với yêu cầu và tầm quan trọng của nó. Cụ thể là: số lượng các nhà máy sản xuất sơn còn ít (khoảng 12 nhà máy lớn), lại tập trung chủ yếu ở Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh. Sản lượng sơn thấp, chủng loại nghèo nàn, chủ yếu là các loại sơn thông dụng, có tuổi thọ thấp như sơn dầu biến tính, sơn alkyt... Thiếu nhiều các loại sơn có tuổi thọ cao như các loại sơn cho các kết cấu, công trình ở ven biển, cho tàu biển, dàn khoan, cho tuyến ống dẫn dầu, đẫn khí đốt; các loại sơn vừa chịu được thời tiết tốt, vừa chịu mài mòn cao; sơn phản quang dùng cho ngành giao thông vận tải để phân tuyến, phân luồng, chỉ dẫn giao thông... hoặc các loại sơn đặc chủng như sơn phản nhiệt, chịu nhiệt, sơn chịu hóa chất...

Trong những năm qua, lĩnh vực sơn của Việt Nam đã phát triển vượt bậc. Từ chỗ chỉ sản xuất được một vài loại sơn nước thông dụng, chất lượng thấp, đến nay phân ngành sản xuất sơn của Việt Nam đã có thể sản xuất được nhiều loại sơn đặc chủng, có chất lượng cao như sơn trang trí, sơn dân dụng, sơn dầu,., và các loại sơn kỹ thuật như sơn chịu môi trường nước biển (sơn tàu biển, dàn khoan), sơn giao thông (sơn kẻ đường, sơn phản quang), sơn chống thấm, sơn chịu nhiệt... cùng nhiều loại nguyên liệu, chất phụ gia khác phục vụ cho công nghiệp sản xuất sơn. Các sản phẩm cũng rất phong phú, bao gồm sơn nước, sơn nhũ tương, sơn bột, sơn dầu... phục vụ cho từng đối tượng riêng.

Hiện trạng máy móc, thiết bị nhìn chung đều cũ và công nghệ còn lạc hậu, trang bị mới còn ít và không đồng bộ, dẫn đến năng suất và chất lượng thấp. Bên cạnh đó, tâm lí sính hàng ngoại của các hộ tiêu thụ sơn, hàng rào thuế quan, chính sách bào hộ cho các sàn phẩm trong nước, là những vật cản cho sự phát triển của ngành sơn. Theo thứ tự các năm 2003, 2004, 2005, 2006 tổng sản lượng sơn của

(Mỹ, Nhật Bản, Hà Lan, Đức): Các nước công nghiệp khác:

Các nước ASEAN, Trung Quốc, Ấn Độ: Việt Nam: 1 6 -2 2 kg 1 0 -1 7 kg 5 - 8 k g 0,6 -0 ,7 kg 9

các đơn vị thuộc Tổng công ty Hoá chất Việt Nam (VINACHEM) ỉà 6600, 7280, 7120, 8200 tấn. Các đơn vị sản xuất sơn đã chú ý đầu tư đổi mới thiết bị, đổi mới công nghệ sản xuất nên năng lực sản xuất cũng như chất lượng sản phẩm đã được nâng cao. Một số đơn vị đã hợp tác hoặc mua công nghệ của nước ngoài như Công ty Sơn Tổng hợp Hà Nội: năm 1997 đã hợp tác với các hãng sơn hàng đầu thế giới như PPG (Mỹ) để cung cấp sơn cho Công ty Ford Việt Nam; Kawakami & Mitsui (Nhật Bản) để cung cấp sơn cho Công ty Honda Việt Nam, Yamaha Việt Nam... do đó có sơn đáp ứng nhu cầu sử dụng của các liên doanh dầu khí và liên doanh lắp ráp xe máy, ôtô.

Do nền kinh tế phát triển, kéo theo việc đầu tư cho các công trình công nghiệp dân dụng và xây đựng hạ tầng cơ sở như như đường, cầu cống, bến cảng... cũng phát triển theo. Do vậy, nhu cầu son các loại tăng mạnh. Đó chính là điều kiện tốt để ngành công nghiệp sơn phát ừiển.

❖ D ự KIÉN ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN

Cùng với đà phát triển cơ sở hạ tầng kỹ thuật ờ nước ta, nhu cầu các loại sơn bảo vệ với chất lượng và tuổi thọ cao sẽ tăng lên không ngừng. Muốn xây dựng và phát triển ngành công nghiệp sơn trong thời gian tới, có thể theo các định hướng kiến nghị sau:

-

về

Cùng với sản xuất các loại sơn có tuổi thọ cao là công nghệ và thiết bị thi công phải tương ứng bao gồm các thiết bị xử lí, làm sạch bề mặt như thiết bị phun các loại hạt mài liên tục, phun hạt mài trong chân không, thiết bị phun tia nước hay tia nước có hạt mài với áp suất cao (cỡ vài trăm atmotphe), vừa để tẩy sạch bề mặt khỏi dầu mỡ, loại trừ các chất bẩn khác vừa để tạo độ nhám cho bề mặt kim loại để nâng cao độ gắn bám giữa lớp sơn và lớp thép và giảm thiểu tối đa mức độ gây ô nhiêm môi trường, gây bệnh nghề nghiệp cho công nhân. Bên cạnh đó chú ý đến các thiêt bị thi công sơn như phun sơn tĩnh điện, phun nén sơn áp suất cao...

- Dù đầu tư thiết bị và công nghệ đắt tiền, nhưng phải từng bước chủ động trong công nghệ sản xuất các loại chất màu phổ biến dùng cho sơn, trước hết là công nghệ sản xuất bột kẽm, sau đó đến T i02 và các loại vật liệu phụ khác.

- Tăng cường họp tác giữa các cơ sở sản xuất với các cơ sở nghiên cứu khoa học thông qua các đơn đặt hàng, tập trung vốn xây dựng một trung tâm nghiên cứu, phát triển, chủ động giải quyết các vấn đề công nghệ, thiết bị của ngành sơn.

- Xây dựng các tiêu chuẩn chuyên ngành về chất lượng sơn, công nghệ thi công, về kiểm định, đo lường các tính năng và nghiệm thu sản phẩm.

1.2. CÁC ĐỊNH NGHĨA

♦ Vecni - Chất kết đỉnh - Dung môi

Vecni là một sản phẩm có màng trong suốt, không màu hoặc có màu.

Vecni có cấu tạo chù yếu từ một chất kết dính: chất này tồn tại khi vecni đóng rắn lại dưới một màng liên tục, rắn, dính và ừong suốt. Chất kết dính này có thể là tự nhiên hay tổng họp.

Thật khó mà có một chất đủ lỏng để tạo ra một lớp màng mỏng. Muốn vậy, để tăng độ ỉỏng phải cho vào chất đó một dung môi, chất lỏng bay hơi, có thể là đơn chất, nhưng hay gặp là một hỗn hợp. Dung môi sẽ bay hơi và chất kết dính còn lại trên vật mang (giá đỡ).

Ta có thể viết một cách khái quát: Vecni = Chất kết dính + Dung môi Trong trường hợp vecni là chất khá lỏng, thì: Vecni = Chất kết dính

Tất cả đều phải trong suốt, muốn vecni có màu thì phải cho vào đó chất màu, hoà tan hoàn toàn trong vecni.

Đôi khi có thể cho vào dung môi một chất pha loãng, xuất xứ từ dung môi nhưng có một số tính chất hạn chế.

♦ Sơn - Chất màu

Sơn là một sản phẩm có màng mờ (chắn sáng).

Người ta cho thêm vào vecni một loại bột không tan sẽ tạo ra độ mờ: màng sau khi khô sẽ mờ. Màng sẽ có màu đen, trắng hay một màu nàọ đó tuỳ theo loại bột không tan này, đó là chất màu.

Hiện nay ta có thói quen gọi thuật ngữ các sản phấm sơn là những sản phẩm có thể chấn hưng công nghiệp sơn, nghĩa là không chỉ có sơn và vecni mà cả matit,

lớp trát, lớp phủ dẻo...

♦ Chất tài (chất mang, chất phụ trợ, bột độn)

Đôi khi người ta cho thêm vào sơn những loại bột, không tan như những chất màu - mà trái với những chất màu - chỉ có độ mờ yếu và màu yếu. Đó là những chất độn, thường gọi là chất tải.

11

Chất tải rẻ hơn chất màu, cho vào sơn có mục đích hạ giá thành sản phẩm, mức độ phụ thuộc vào chất lưọTig sơn. Nhưng nhũng tiến bộ kỹ thuật đã chứng minh rằng, một số chất tải có tác dụng cải thiện chất lượng màng sơn.

* Chất phụ gia

Trong quá trình chế tạo sơn người ta luôn luôn cho thêm một lượng chất rất nhỏ nhằm mục đích:

làm quá trình chế tạo được dễ dàng,

cải thiện việc bảo quản sơn trong bình đựng, sử dụng sơn được thuận lợi,

việc sấy khô tốt hơn, kéo dài tuổi thọ màng sơn,

mang lại cho màng sơn một số tính chất như chịu nhiệt, chống nấm, sâu, sự mềm dẻo...

Những chất đó gọi là các chất phụ gia.

Người ta cũng thường nói theo vai trò của chúng, đó là những tác nhân: tác nhân bảo quản, tác nhân chống đóng váng, tác nhân chống lắng v.v. Những tác nhân sấy khô có tên gọi riêng: chất làm khô.

* Sự hình thành màng sơn (phim)

Ngay khi vecni hoặc sơn được quét thành một lớp mỏng chất lỏng trên vật mang, nó chịu hàng loạt các biến đồi vật lý, lý-hoá hay hoá học, ít nhiều phức tạp, dẫn đến việc hình thành một màng rắn, cứng ít hoặc nhiều, không dính, gọi là

màng khô, màng này qua những trạng thái trung gian ngày càng nhớt quánh, theo

thời gian càng ít mềm và dính. * Bản chấí của các hiện tượng

Sấy khô và đóng rắn các màng sơn hay vecni là kết quả của hai hiện tượng song song tồn tại:

- hiện tượng thuần tuý vật ỉý\

* bốc hơi những chất dễ bay hơi (dung môi và chất pha loãng), sự hợp dính các nhũ tương với sự bốc hơi nước;

- hiện tượng thuần tuý hoá học:

* tác dụng của oxy, kích thích sự hình thành các đại phân tử, * trùng hợp hoá,

♦ Định nghĩa

- Sự sấy khô: là tập hợp các hiện tượng vật lý và/hay lý-hoá học và/hay hoá

học, làm chuyển biến màng từ trạng thái lỏng sang trạng thái rắn;

- Sự đóng rắn: sự chuyển biến màng sơn thành trạng thái rắn cuối cùng. Dưới đây chúng ta sẽ tìm hiểu chi tiết hơn các hiện tượng này.

♦ Các hiện tượng vật lý

♦ Sự bay hơi đơn giản của các dung môi

Đó là cách hình thành đơn giản màng sơn. Nguyên tắc này không phức tạp: nhựa đặt ở trạng thái dung dịch trong một dung môi bay hơi. Dung môi sẽ bay hơi và nhựa không bay hơi, còn lại trên giá đỡ (vật mang) ở trạng thái màng mỏng và về nguyên tắc được bảo toàn các tính chất vật lí và hoá học vốn có của nó trước khi hoà tan.

Khi quan sát bằng kính quang học màng sơn đang được sấy khô, sẽ nhận thấy những chuyển động xoáy lốc rất mạnh trên bề mặt màng, làm dung môi bay hơi. Những thành tố xoáy lốc nhỏ xíu tự điều chỉnh và hình thành những xoáy lốc hỉnh xuyến rất vững chắc, được xáo động với tốc độ quay rất lớn từ bên trong chất lỏng hướng lên bề mặt. Dung dịch ngày càng nhớt, những hình xuyến như đông lại: bề mặt cuối cùng sẽ rất rủi ro nhu không hoàn tòan phẳng mà như có vẻ gợn sóng, làm giảm độ bóng.

Đáng lẽ dùng một dung môi duy nhất thì người ta có thể dùng một hỗn hợp dung môi, đây là trường hợp thông dụng, có thể như sau:

- cho bay hơi liên tiếp các dung môi tham dự theo mức độ bay hơi của chúng,

- tạo thành một dung dịch đẳng phí. Dung dịch đẳng phí là sản phẩm có Ahiệt độ sôi không đổỉ, là kết quả của sự liên kết hai chất lỏng trong một tỷ lệ xác định. Ví dụ:

Sự bay hơi kết thúc, lớp màng sẽ chịu tác động của: f - sức căng nội bộ,

- sự phá huỷ chậm của oxy và những tác nhân vật lý, hoá học ở bên ngoài, - hoạt động vật lý và hoá học của giá đỡ.

Etyl axetat /etanol Butyl axetat /nước

Tỷ lệ

Nhiệt độ

°c

Yếu tố sau cùng rất quan trọng. Khi người ta sơn dung dịch nhựa lên giả đỡ, các phân tử nhựa sẽ chịu tác động của nhiệt. Một số phân tử bị giá đỡ cuốn hút mạnh đến nỗi sau một thời gian nào đó hình thành một tấm thảm phân tử nhựa hoàn toàn được định hướng. Còn các phân tử khác tự định hướng giữa bề mặt nhựa và không khí, có thể hình dung cấu trúc màng sơn như hình 1.1:

V///////////y///777>.

Hềnh 1.1. Sơ đồ cáu trúc phân bổ phân tử màng sơn trên giá đỡ

Màng sơn có chiều dày từ 25 đến 30 (J. như vậy còn xa mới đồng nhất được. Ba miền có những độ kháng cơ học rất khác nhau, vậy cần xem xét kết quả độ kháng cơ học tổng thể của màng sơn.

Một hiện tượng khác rất lý thú và quan trọng là lượng dung mỏi dư.

Một dung môi như axeton thì bay hơi hoàn toàn. Trong khi ấy một dung môi nitroxenluloza trong axeton để lại một màng trong đó người ta còn thấy những vết axeton sau ba tháng sấy khô.

Trái lại, một dung dịch nitroxenluloza trong etylaminxeton, rất kém bay hơi hơn axeton, sẽ cho một màng hoàn toàn khô chỉ sau vài ngày.

* Sự hợp dính

Sự hợp dính ở đây đồng nghĩa với sự keo tụ.

Hiện tượng này áp dụng cho sơn phân tán trong nước. Thường ta hay lẫn lộn thuật ngữ phân tán và nhũ tương. Một hệ phân tán là một huyền phù trong chất lỏng, tạo thành pha bên ngoài (hay pha phân tán) của các tiểu phân tinh hoặc thô, rắn, không có một ái lực nào với dung dịch hoặc phối họp với chất lỏng. Thuật ngữ

nhữ tương dùng trong trường hợp các tiểu phân đang nói đến là chất lỏng. Thường

người ta hay nói đến sơn phân tán hom là sơn nhũ tương, hoặc theo sự đồng nhất với các sản phẩm tự nhiên, đó là sơn latex.

Một hệ phân tản hoàn toàn khác với một dung dịch thật; nó gồm có:

- một pha lỏng liên tục (ở đây là nước), - một pha phân tán.

Ngoài ra, nói chung, nó gồm có một tác nhân nhũ hoá, một tác nhân hợp dính và, tuỳ tình hình, một chất keo bảo vệ.

Pha phân tán hay nhũ tương, không tan trong pha liên tục, đó chính là sự khác nhau với một dung dịch.

Các hạt của pha phân tán được cách ly với nhau bởi một lóp bao các phân tử: chúng luôn được tích điện cùng dấu, điều đó làm ngăn trở chúng đến gần nhau và bảo đảm sự bền vững cùa hệ phân tán.

Sự hình thành một màng. Nếu ta bỏ việc sấy khô của một sơn phân tán tức là

ta đã tạo điều kiện để hình thành một màng sơn. Hiện tượng này khá phức tạp. Để đơn giản, ta giả thiết rằng không có lớp keo bảo vệ trong hệ phân tán. Các hạt quy tụ đến dần dần tiếp xúc với nhau, dồn thành một đổng. Lớp phân tán, từng phần được sấy khô, trở nên gelatin. Có thể xảy ra hai quá trình:

- hoặc hệ phân tán kết bông ngẫu nhiên dưới những ảnh hưởng khác nhau (sự thay đổi pH cục bộ, nồng độ các muối khoáng). Các hạt tụ tập thành từng đống, có khả năng gắn kết với nhau ở mức độ nhất định, cuối cùng tạo thành một màng có chất lượng xấu;

- hoặc hệ phân tán không kết bông. Các hạt sát vào với nhau và bị biến dạng dưới tác dụng của các lực mao quản, dẫn đến làm vỡ màng do tác nhân nhũ tương. Từng hai quả cầu nhỏ kết hợp với nhau để tạo thành một quả cầu lớn hơn (hình

1.2). Hiện tượng diễn ra dần dần, cuối cùng là hình thành một màng thống nhất.

Hình 1.2. Từng hai quà cầu kết hợp lại với nhau

Đó là hiện tượng hợp dính, sẽ tạo ra một màng hoàn toàn đồng nhất, chất lượng tốt.

Nếu màng phân tán không đủ cứng, một sự rung động mạnh có thể làm biến dạng các hạt và sẽ phát sinh sự hợp dính trước khi quét sơn.

Nhiệt độ đóng vai trò rất quan trọng: nếu các hạt cứng lại ở nhiệt độ tiến hành quá trình, sẽ không có sự hợp dính. Như vậy các hạt phải ở trạng thái bột nhão (paste), ít nhất là ở bề mặt: đó là một trong những vai trò của tác nhân hợp dính để tạo ra màng sơn. Bằng mọi cách, người ta không để lâu ở nhiệt độ thấp dưới 4 - 5°c vì có những rủi ro của sự đóng rắn làm hỏng pha liên tục.

Mỗi loại nhựa đều có nhiệt độ tạo màng tối thiểu mà ở dưới nhiệt độ đó các tiểu phân sẽ rất cứng để có thể tập họp lại với nhau. Tác nhân họp dính luôn có vai trò quan trọng, dùng để hạ thấp nhiệt độ này.

Màng cuối cùng. Khi sự hợp dính kết thúc, màng còn chưa khô: nó chứa

nước, nhũ tương và tác nhân hợp dính. Việc sấy khô được tiến hành bằng không khí tự nhiên.

Lớp keo bảo vệ rất cần thiết để bảo đảm sự ổn định của hệ phân tán. Nhưng có thể có một số khiếm khuyết trong màng làm giảm sự đồng nhất của nó (rủi ro do có sự đính các hạt khi tiếp xúc với lớp keo), cần hạn chế tối đa các khiếm khuyết đó.

* Các hiện tượng hoá học * Tác dụng cùa không khỉ

Tác dụng này hầu hết được thể hiện bằng sự oxy hoá, đó là trường hợp dầu lanh (lin) chẳng hạn. Cũng cần kể đến tác đụng của độ ẩm không khí (các polyuretan một thành phần, silicat etyl) hoặc khí cacbonic (silicat kiềm).

* Sự đa tụ và đa thành phần

Có phản ứng giữa các chức hoá học của các hợp chất có mặt đến nhiệt độ thông thường trong trường hợp nhà dân dụng, dưới ảnh hưởng của việc đun nóng, các chất xúc tác hay bức xạ đối với những ứng đụng khác.

Đó là trường hợp của tất cả các sản phẩm hai thành phần hay của những sản phẩm nào đó đến xúc tác axit.

* Sự poỉyme hoá và đồng trùng hợp

Những phản ứng poỉyme hoả bao gồm một tập hợp các monome đồng nhất có mang những nối đôi (ít nhất là một), không loại trừ một hợp chất nào. Người ta gọi sự đồng trùng hợp khi hai monome khác nhau về bản chất cùng tham dự phản ứng. Tương tự, chúng ta cũng gặp các trime, trong đó có ba monome khác nhau cùng tham dự phản ứng.

♦ KHẢ NĂNG LÊN TUYÉT (LÀM ĐẦY) CỦA MÀNG

Ta hãy lấy ví dụ một vecni có thành phần về thể tích là 55% dung môi và 45% chất kết dính, đó có thể là một vecni tốt như là glyxerophtalic.

Ta quét lên một giá đở hoàn toàn nhẵn, một lớp chất lỏng vecni có chiều dày 100 ịi (tức 1/10 milimet, vì 1 micron, biểu thị bằng 1 |U là 1 phần nghìn milimet), điều này tương ứng với thực tế là rải 1 lit vecni trên một diện tích 10 m2 (hình 1.3).

Quét dần dần, sau khi sấy, dung môi bốc hơi: màng mỏng ngày càng mỏng và đạt đến độ dày xác định của màng, 45 p., tức 45% chiều dày lớp quét. Người ta nói rằng vecni này có một khả năng lên tuyết 45%.

Nếu người ta quét một vecni như vậy trên một bề mặt sần sùi một chút như mặt thạch cao mài nhẵn, sẽ hình thành một màng sần sùi nhẹ hay gợn sóng. Ta hiểu đó là có nhiều lớp liên tiếp để có một ỉởp tuyết tốt.

Trên một bề mặt rất sần sùi, nghĩa ...i Vecni lỏng 100

ụ

Hinh 1.3. Màng vecni trên giá đỡ

là có nhiều chỗ gồ ghề, lớn hơn chiều dày của vecni, người ta không quét tới được mặc dù đã quét nhiều lớp để phủ tất cả các đầu mút của những chỗ gồ ghề đó. Những chỗ đó bị hở và đương nhiên không có sự bảo vệ bề mặt (hình 1.4). Bề mặt gồ ghề nhẹ Giá đỡ Màng Bề mặt gồ ghề nặng Hỉnh 1.4. Bê mặt có những chỗ gồ ghề nhẹ và nặng 17

Trái lại, các sản phẩm không có dung môi, được quét thành một lớp đủ dày, sẽ không bị mỏng đi khi đóng rắn: chúng sẽ được bảo vệ tốt.

♦ Màng sơn

Các chất màu và chất tải tham dự vào quá trình hình thành màng sơn, trong khả năng lên tuyết và đông đặc của sơn.

Được dùng với số lượng nhỏ, các chất màu và chất tải có ít ảnh hưởng đến độ nhớt. Trái lại, chúng làm tăng nhẹ thể tích của màng, vì vậy tạo khả năng lên tuyết. Mặt khác, chúng bị giữ ở bên trong màng (hình 1.5), không lộ ra ngoài bề mặt nên sản phẩm giữ được độ bóng.

-Chất màu o Chất tải

Hình 1.5. Chất màu và chát tải trong màng sơn

Nếu ta dùng với số lượng Ịớn, độ lên tuyết tăng lên, mặc dù cho thêm một lượng nhỏ dung môi để chống tăng độ dày. Độ nhổrt tăng lên và có xu hướng trở nên dẻo. Các hạt ngày càng nhiều làm biến dạng bề mặt mà không thấy rõ: độ bóng giảm đi. Người ta nói rằng: đó là vẻ mịn hoặc nửa bóng.

Sau cùng, với sự tăng nhiều chất màu và chất tải sẽ đạt giới hạn, mà ở đó thêm vừa đủ chất kết dính để bao bọc từng hạt và làm đầy các khoảng trống. Khi đó sẽ đạt độ lên tuyết cực đại đối với một vecni cho sẵn; ta sẽ có một độ cứng tối đa, màu xỉn (mờ), độ xốp nhẹ, có khả năng mài bằng đá bọt. Trái lại, sự mềm dẻo và độ bám dính vào giá đỡ giảm đi. Đó là trường hợp các chất trát (bít) ở các lớp dưới để "làm đầy".

❖ CẤU TẠO MÀNG VÀ NỒNG Đ ộ CHÁT MÀƯ THEO THẺ TÍCH

Sau khi dung môi bay hơi và chất kết dính đóng rắn, sẽ xuất hiện màng. Nếu quan sát bàng kính hiển vi điện tử, ta sẽ nhận thấy môi trường trong suốt, liên tục, đó chính là do chất kết dính. Chất kết dính sẽ bao bọc các hạt màu và chất tải nếu có.

Neu chất kết dính có số lượng lớn, nó sẽ có vai trò chủ yếu, các tính chất vật lý của màng như độ cứng, tính dẻo, độ dính, độ xổp sẽ rất gần với các tính chất của chất kết dính.

Trái lại, nếu các chất màu và chất tải chiếm số lượng lớn, chúng sẽ chiếm phần quan trọng trong những tính chất của màng, người ta sắp xếp chúng vào một nhóm gọi là chất pha màu.

Việc xem xét tỷ ỉệ giữa thể tích chất kết dính và chất pha màu là rất cần thiết. Tỷ lệ

thể tích chất pha màu

--- X 100 thể tích chất kết dính + thể tích chất pha màu

gọi là nồng độ thể tích chất màu, viết tắt là PVC (pigment volume concentration).

Nếu ta nghiên cứu những tính chất của màng, trong đó làm thay đổi PVC, giữ nguyên tính chất chất kết dính và chất pha màu, ta sẽ nhận thấy rằng đến một trị số PVC nào đó, những tính chất khác nhau sẽ biến đổi đột ngột. Đó chính là

nồng độ tới hạn chất pha màu theo thể tích (critical pigment volume concentration,

CPVC).

Dưới kính hiển vi điện tử, người ta nhận thấy rằng lượng chất kết dính vừa vặn cần và đủ để bao từng hạt chất pha màu và làm đầy các kẽ hở.

Nếu tiếp tục tăng PVC, sẽ xuất hiện những chỗ xốp trong màng, làm mất phần lớn chất lượng của chúng và sản phẩm không còn mang tính thương mại là sơn nữa, mà chỉ là vôi quét tuứng. Các lớp hồ và chất trát luôn được biểu thị là công thức chính xác của CPVC.

Đối với một chất kết dính và chất pha màu cho sẵn, trị số của CPVC thường nằm trong khoảng 55 và 75%, trừ loại lớp phủ bề dày bàng chất dẻo, ở đó có thể đạt 80% nhờ sự đầm đặc biệt của chất pha màu được nghiên cứu.

Trị số PVC khó đo trực tiếp; trái lại, nó dễ dàng được tính toán theo thành phần trọng lượng của sơn và tỷ trọng của từng yếu tố cấu thành.

Trị số CPVC có thể tính được, nhimg nó luôn được xác định rất dễ, nhanh và chắc chắn bằng hàng loạt các màng PVC tăng trưởng mà người ta đo được các đặc ữưng của chúng.

Đồng thời với việc tính toán PVC, cũng dễ tính tỷ số giữa thể tích màng khô và thể tích sơn khởi điểm: điều này sẽ cho trị sổ khả năng lên tuyết của sản phẩm. Khả năng lên tuyết này là một dữ kiện rất quan trọng.

1.3. PHÂN LOẠI

Có nhiều cách phân loại sơn và vecni: phân loại thông thường, phân loại theo tiêu chuẩn AFNOR và phân loại cổ điển.

1.3.1. Phân loại thông thường

Các sản phẩm sơn có thề được phân loại theo các tiêu chuẩn cho trước tuỳ theo nhu cầu.

Theo chức năng:

- sản phẩm móc nối hay màu nền;

- sản phẩm gia công bề mặt: matit để lấp các lỗ lớn, chất trát rất lỏng để làm bằng phẳng hoàn toàn bề mặt, dùng dao ừát; hồ, có cùng vai trò nhưng dùng chổi quét hay súng phun;

- sản phẩm hoàn thành: sơn bóng, sơn mịn bóng, sơn mờ (xỉn), sơn vẽ ghi màu;

Theo vai trò của giá đỡ:

- sơn cho hệ thống mặt ngoài,

- sơn cho vách ngăn bên trong, - sơn trần nhà,

- sơn sàn, - vecni sàn;

Theo bủn chất của giả đỡ: - sơn gỗ,

- sơn ximăng, - sơn chống ăn mòn; Theo chức năng thành phẩm:

- sơn cho xưởng sản xuất sữa, - sơn chịu axit hay chịu kiềm , - sơn cho các xưởng hoá chất; Theo sử dụng đặc biệt:

- sơn phòng lửa.

Cuối cùng, người ta phân chia sơn pha loãng trong dung môi và sơn pha loãng trong nước.

1.3.2. Phân loại theo tiêu chuẩn AFNOR

Hiện nay nhiều hãng sơn sử dụng cách phân loại này, nêu rõ được bản chất từng loại son. Tiêu chuẩn này có ký hiệu NF T 30.003 từ tháng 7 năm 1980: Phân

loại sơn, vecnỉ và các sàn phâm có Ịiên quan.

Các sản phẩm được chia thành năm họ được đánh dấu bằng những chữ số La Mã, mỗi họ lại được chia thành nhiều loại , chính những loại này lại được chia nhỏ thành hàng thứ nhất và hàng thứ hai. Các họ được thiết lập theo chức năng và dạng của sản phẩm, đó là:

I Sơn và vecni

II Lớp phủ bề dày bàng chất dẻo III Chất trát bên trong của sơn IV Matit và các chất phủ (trát) khác V Sản phẩm bitum.

Các loại có chức năng bản chất hoá học của chất kết dính. Chúng được đánh dấu bằng những chữ số Ả Rập - những phân nhóm của hàng thứ nhất - bằng chữ thường, những phân nhóm của hàng thứ hai bằng một chữ số. Ta liệt kê dưới đây sự phân loại các sản phẩm hay gặp trong sơn xây dựng và sơn thồng dụng:

Loại p Sơn pha loãng trong nước 11 a sơn (quét) vôi và sơn hồ (keo) 1 1 b sơn silicat

Loại 2 Sơn dầu và vecni béo

1 2 a dầu

Loại 3 Bán sản phẩm nghiền dùng cho sơn Loại 4 Alkyt (glyxerophtalic)

1 4 a glyxerophtalic sấy trong không khí Loại 5 Xenluloza

Loại 6 Polyeste và polyete I 6 a polyuretan

1 6 b epoxydic

I 6 d polyeste không bão hoà

Loại 7 Vinylic, acrylic và copolyme (đồng trùng hợp) I 7 a 1 vinylic ở pha dung môi

I 7 a 2 vinylic ở pha nước

1 7 b 1 acrylic và copolyme ở pha dung môi I 7 b 2 acrylic và copolyme ở pha nước Loại 8 Elastome (thể đàn hồi)

I 8 a caosu clo hoá

I 8 b caosu vòng (hay đồng phân hoá) I 8 c polyetylen clo hoá và các thứ khác Loại 9 Các chất kết đính khác

1 9 b silicat

1 9 b 1 silicat khoáng 1 9 b 2 silicat etyl 1 9 c nhựa silicon

1 9 d aminoplat (chất dẻo amin) 1 9 e phenoplat (chất dẻo phenol) 1 9 g este epoxyđic

Họ II Lớp phủ bề dày bàng chất dẻo Loại 1 Vinylic

II 1 a vinylic ở pha dung môi II 1 b vinylic ở pha nước Loại 2 Acrylic và copolyme II 2 a ở pha dung môi II 2 b ở pha nước Loại 3 Các chất khác

Họ III Các chất trát bên trong của sơn

Loại 1 Các chất trát ở pha dung môi Loại 2 Các chất trát ở pha nước

Họ IV- Matit và các chất trát khác

Loại 1 Matit (kính) dầu và vecni béo Loại 2 Các loại matit kính khác

Loại 3 Matit và các chất trát cồng nghiệp Loại 4 Các chất trát bên ngoài sơn IV 4 a ờ pha dung môi

IV 4 b ở pha nước Các sản phẩm bitum Loại 1 Vecni

V 1 a dựa trên cơ sở bitum thiên nhiên

V l b dựa trên cơ sở hắc in than đá (vecni nhựa hắc ín) V 1 c dựa trên cơ sở bitum dầu hoả

V 1 d dựa trên cơ sở hắc ín biến tính thành nhựa tổng hợp Loại 2 Sơn, chất trát và matit có thể dùng lạnh

V 2 a dựa trên cơ sở bitum thiên nhiên

V 2 b dựa trên cơ sở hắc in than đá (vecni nhựa hắc ín) V 2 c dựa trên cơ sở bitum dầu hoả

V 2 d dựa trên cơ sở hắc ín biến tính thành nhựa tồng hợp Loại 3 Các chất trát, matit và các sản phẩm khác có thể dùng nóng V 3 a dựa trên cơ sở bitum thiên nhiên

V 3 b dựa trên cơ sở hắc in than đá (vecni nhựa hắc ín) V 3 c dựa trên cơ sở bitum dầu hoả

V 3 d dựa trên cơ sở hắc ín biến tính thành nhựa tổng họp

1.3.3. Bảng phân loại cổ điển sơn, vecni và các sản phẩm có liên quan

(tiêu Chuẩn NF T 30.003, 6-1966)

Họ Chỉ định họ Bản chất chất kết dính trong nhóm ứng dụng chính I Sơn dầu

II Vecni béo và sơn có vecni béo

III Vecni hoặc sơn dùng nhựa alkyt

IV Vecni hoặc sơn nitroxen- luloza

V Vecni hoặc sơn axetoxenluloza

VI Vecni hoặc sơn dùng dung dịch nhựa trong rượu VII Vecni hoặc sơn không

phân loại trong các họ khác ở trên hoặc dưới đây

Dầu béo mau khô Dầu béo + nhựa Nhựa oleoglyxerophtalic Nitroxenluloza

Axetoxenluloza

Nhựa hoặc gôm thiên nhiên hay nhân tạo

1 A Aldehydophenolic, aminoplat 1 B Polyeste (trừ glyxerophtalic), polyuretan, nhựa epoxy v.v.

Nhà, cửa hàng thuốc Nhà, cửa hàng thuốc ở bờ biển, cách điện Công nghiệp, thùng xe nhà, cửa hàng thuốc Thùng xe, đồ gỗ Hàng không, vật liệu điện, đồ chơi Gỗ, yên cương, đồ gỗ, giấy Dùng trong mọi lĩnh vực từ những thứ thông thường đến những loại đặc biệt

Họ Chỉ định họ Bản chất chất kết đính trong nhóm ứng dụng chính

VIII Sản phẩm nghiền

IX Sản phẩm bitum

X Vecni hoặc sơn dạng nhũ tương hoặc phân tán XI Sản phẩm hoà tan vào nước, ngoài các họ trong X và XI

XI) Vecni hoặc sơn tan trong nước với chất kết dính khoáng

XIII Matit

XIV Các chất trát

1 c Vinylic, styrenic, acrylic, cumaron-inden

1 D Silicon

2. Elastome: caosu clo hoá, đồng phân hoá, polyisobutenic

3. Sơn có chất phản ứng sơ cấp Dầu hoặc chất kết dính đả nghiền

Hắc in than đá, nhựa hắc in, bitum thiên nhiên

1.Dầu

2. Nhựa alkyt

3. Vinylic, acrylic, styrenic v.v. Tinh bột, gôm Ả Rập, alginat, cadein, este silicic, ximãng v.v. Silicat kiềm tluosilicat

1. Matit kính 2. Các matit khác (trừ bitum) 1. Không rò và phơi nắng không bitum 2. Các chất trát từ sơn (gia công bề mặt) 3.Các chất trát khác (trừ bitum) Bột nhão cỏ nồng độ cực đại về chất màu hoặc đôi khi về chất tải; dùng đẻ hoàn chỉnh tại chỗ với chất kết dinh, dung môi, chất làm khô Chất trát kẻ cả matit bitum, sản phẩm không rò, bảo vệ đối với nước Nhà, cửa hàng thuốc

Màu thanh, các màu khác nhau Nhả Nhà, công nghiệp Việc công chính 1.4. MỘT SỐ SƠN THÔNG THƯỜNG VÀ SƠN ĐẶC BIỆT 1.4.1. Sơn thông thường

1. Sơtĩ dầu thuần tĩỉý, trong đó chủ yếu là dầu thảo mộc, hiện nay có cho thêm thành phân nhựa ơe tăng độ cứng của màng sơn, loại này ít dùng vì chất lượng màng sơn thấp, không bền.

2. Sơn dâu cỏ nhựa (như sơn đâu tùng hương) là loại sơn mà trong thành phân chât tạo màng có cả dâu thảo mộc và nhựa thiên nhiên, nhựa nhân tạo; tuỳ theo lượng đầu nhiều hay ít mà sơn dầu có nhựa loại béo, loại trung binh hay loại

gầy, trong ngành kỹ thuật cùng như đời sống ít dùng. Nhưng dầu tùng hương được biến tính thành este tùng hương lại là chất rất thông dụng trong côníỉ nghiệp sơn, dùng làm chất hoá dẻo cho nhựa tổng hợp, đặc biệt cho nitroxenluloza, khi phối hợp với rượu đơn chức như etylic, benzilic là những este nhót như dầu.

3. Sơn tông hợp là loại sơn mà chất tạo màng là nhựa tông hợp hay este xenluloza. Thông thường, căn cứ vào loại nhựa tổng hợp hay este xenluloza mả gọi luôn tên của sơn, ví dụ sơn perclovinyl, sơn epoxy, sơn nitroxenluloza. Trong sơn này không có dầu thảo mộc và nhựa thiên nhiên. Hiện nay trên thế giới và ở nước ta sản xuất loại sơn này là chính.

4. Sơn màu là các loại sơn như đã kể trên pha trộn thêm với bột màu. Sơn màu có thể đi từ sơn dầu, có thể đi từ sơn tổng họp. Sơn màu đi từ sơn tồng hợp gọi là sơn men để phân biệt với sơn màu đi từ sơn dầu.

5. Sơn nhựa đường gồm có nhựa đường phối họp với dầu thảo mộc hay nhựa thiên nhiên, thường dùng sơn bên trong các ống cống ngầm.

6. Sơn ta một loại sơn đặc biệt tốt của nước ta lấy từ nhựa cây sơn trồng ở miền trung du, hiện chỉ dùng ở nông thôn trung du như sơn thuyền gỗ, nan, đồ gỗ trong nhà.

1.4.2. Sơn đặc biệt

1.4.2.1. Sơn ximăng

Sơn ximăng (SXM) có lúc bị coi là loại sơn thường, rẻ tiền và kém chất lượng nhưng thực tế lại hoàn toàn ngược lại. Loại sơn này được dùng phổ biến ở Án Độ. Hơn nữa trong thế kỷ qua, với tên gọi là sơn cùa những người xây ciịmg nó đã không ngừng được cải tiến để phù hợp với điều kiện thời tiết ở Án Độ, chịu được sự thay đổi của nhiệt độ, ánh sáng, mưa... SXM có tác dụng trang trí và bảo vệ, ịại rẻ vừa tiện lợi nên càng ngày càng được ưa chuộng.

SXM được sản xuất từ ximăng Porlanđ kết hợp với bột màu, chất độn, chất xúc tiến, chất thấm ướt, chất làm phân tán, chất khử bọt...

Loại sơn này được bán ra trên thị trường dưới dạng bột và trộn với nước trước khi sử dụng. Muốn có son màu sáng thì người ta sử dụng xi măng Porland trắng, còn ngược lại thì sử dụng ximăng* Porland thường. Titan dioxyt bột màu khác được dùng làm cho SXM có màu trắng đục đẹp hơn. Còn canxi stearat hay nhôm stearat và một vài chất khác dùng để làm tăng khả năng chống thấm của lóp sơn mặt ngoài nhà và việc trộn thêm chất phụ gia xúc tiến (thường là CaCl2 ) để đảm bảo son đông kết lại trước khi khô.

A

SXM bột được sản xuất theo tiêu chuẩn quốc gia của Án Độ. Theo những tiêu chuẩn này thì sản phẩm nhất thiết phải có ximăng Porland, bột màu và chất độn. Chất độ thường là bột đá vôi (đá phấn), nguyên liệu chứa si lie hay vôi tôi.

SXM phù hợp với nhừng nguyên liệu xây dựng dạng xốp trong các công trình bằng gạch, đá bêtông, vữa lót ximăng nhưng không được dùng cho các sản phẩm bằng gỗ, bằng kim !oạỉ, tường hay trần quét thạch cao.

14.2.2. Sơn chống cháy

Các đầu tư nghiên cứu trong lĩnh vực vật lí học của quá trình cháy cùng với sự đổi mới của ngành hoá học đã tạo điều kiện để phát triển các loại sơn phồng nở do nhiệt độ có tác dụng làm giảm nhẹ các thiệt hại về vật chất và bảo vệ an toàn tính mạng của con người khi gặp hoả hoạn.

Sơn phồng nở được chế tạo trên nguyên tắc của quá trình "phồng nở". Có một số hoạt chất được đưa vào sen, chúng sẽ phản ứng khi nhiệt độ tăng lên, than hoá và phát ra khí. Đầu tiên các khí này sẽ làm cho sơn sủi lên, sau đó tạo ra nhiều bọt và cuối cùng sơn nở gấp 80 - 90 lần so với thể tích ban đầu. Quá trình giãn nở của loại sơn này sẽ tạo ra một lớp cách ly làm cho bề mặt chất nền không bị nung nóng nhanh. Loại than tạo ra chỉ cháy hoàn toàn ở nhiệt độ cao hơn 700° c và để lại một lớp gốm.

Thành phần của loại sơn phồng nở bao gồm:

- Chất xúc tác là loại vật liệu có chứa phospho tỷ lệ cao và bị phân huỷ dưới tác dụng của nhiệt để tạo ra axit phosphoric. Đó là các vật liệu như amoni polyphosphat, urephosphat, melamin phosphat và diamoni phosphat.

Trong tất cả các chất này thì polyphosphat có chứa phần trăm phopho hoạt tính cao nhất.

- Chất cacbon hoá: là một hợp chất hoá học khi phản ứng với axit sinh ra nhờ xúc tác sẽ tạo thanh một lượng lớn cacbon. Loại than dạng bọt này sẽ tạo ra một lớp cách ly không bắt cháy. Các vật liệu dùng cho mục đích này là di- và tripentacrytitol, đường và tinh bột.

- Chất tạo khí: chất này khi phân huỷ sẽ tạo ra một lượng lớn khí. Các chất như vậy là cloparaíĩn hoặc melamin tinh thể.

- Nhựa kết dính: là những thành phần khác của SOT1 được đưa vào, dưới tác dụng của nhiệt ỉửa nó sẽ chảy ra và cho phép phản ứng phồng nở xảy ra ở trong pha lỏng. Các chât kêt dính đã được sử dụng là caosu clo hoá, latex polyvinyl axetat, latex etylen vinyl axetat, acrylonitril vinyl, latex axetat v.v.

- Các chất phụ gia: được đưa vào trong sơn để nâng cao tính năng và tính ồn định của lớp bọt cách ly, có thể đưa vào sơn các chất như kẽm borat, nhôm hydroxyt, antimon oxyt. Thành phần kẽm trong kẽm borat góp phần tạo ra cấu trúc lỗ nhỏ ở trong than. Các lỗ nhỏ này tạo ra sự cách nhiệt tốt hơn và có hiệu quả để giữ được tính nguyên vẹn của than.

Borat có tác dụng là chất trợ dung. Cùng với kẽm borat, antimon oxyt hoặc nhôm hydroxyt cũng được sử dụng kết hợp để tăng khả năng chống cháy. Tại nhiệt độ 550°c, kẽm borat và nhôm hydroxyt kết hợp với nhau và tạo thành một chất giống như gốm.

Ngoài các thành phần trên, sơn còn được tạo màu bằng titan dioxyt (rutil), molipden oxyt hoặc zirconi oxyt.

Cơ chế của quá trình phồng nở xảy ra theo các bước sau đây:

* Chất xúc tác phân huỷ tại nhiệt độ trên 150°c và tạo ra axit phosphoric; * Axit được tạo ra sẽ phản ứng với chất cacbon hoá tại nhiệt độ cao hơn; * Phản ứng của axit phosphoric với chất cacbon hoá tạo ra một lớp than cách ly chống cháy để bảo vệ cho nền;

* Quá trình mềm ra của nhựa kết dính sẽ tạo ra một lớp vỏ giãn nở trên toàn bộ lớp than. Do đó khí sinh ra nhờ chất tạo khí sẽ không bị thoát ra ngoài;

* Các chất tạo khí tại nhiệt độ 300°c phát ra các khí không bắt lửa làm cho cacbon bọt trở thành một lớp phủ dạng rỗ tổ ong có hiệu quả cách nhiệt cao.

Một loạt các thử nghiệm đã được đưa ra để đánh giá và xây dựng các tiêu chuẩn đặc trưng cho loại sơn này.

1.4.2.3, Sơn chịu nhiệt

Sơn chịu nhiệt là loại sơn đặc biệt. Các loại sơn thường không chịu được nhiệt độ cao, ở nhiệt độ cao sơn bị lão hoá, nứt, mất đi tác dụng đàn hồi, độ bám chắc, tính bền ăn mòn; trái lại sơn chịu nhiệt có thể sử dụng lâu dài ở nhiệt độ cao, có tác dụng báo vệ tốt. Vì vậy sơn chịu nhiệt được sử dụng rộng rãi để sơn ống khói, lò nung, tủ sấy, đường ổng hơi, máy phát điện và các thiết bị chịu nhiệt khác.

* Tỉnh năng của các loại sơn chịu nhiệt

a. Sơn chịu nhiệt silicon có 5% nhôm: loại son này có thể khô ở nhiệt độ thường trong 2 giờ, chịu nhiệt độ 300 - 350° c , chịu nước, chịu xăng tốt.

b. Sơn chịu nhiệt silicon các màu: sơn chịu nhiệt silicon pha thêm bột màu tạo thành son các màu. Sơn có thể khô ở nhiệt độ thường, thời gian 2 giờ, chịu

nhiệt độ 300° c.