PHÂN TÁN BỘT MÀU

QUY TRÌNH THẤM ƯỚT, PHÂN TÁN VÀ ỔN ĐỊNH BỘT MÀU
Quy trình sản xuất sơn màu bao gồm ba phần chính sau: Thấm ướt, Phân tán và Ổn định bột màu trong sơn.

1. Thấm ướt

- Thấm ướt bột màu là quá trình thay thế toàn bộ không khí và các vật chất khác trên bề mặt bột màu bằng hỗn hợp dung môi, nhựa và phụ gia phân tán – thấm ướt. Do đó, phụ gia thấm ướt bề mặt hiệu quả dành cho sơn phải là một chất hoạt động bề mặt, và có sức căng bề mặt thấp hơn sức căng bề mặt của hạt bột màu (tuy nhiên không được thấp hơn sức căng bề mặt của hỗn hợp nhựa, dung môi). Nó hỗ trợ việc thể thay thế không khí, hơi ẩm trên bề mặt bột màu và giúp hỗn hợp dung dịch lan rộng, thâm nhập và trải đều trên về mặt hạt bột màu.

2. Phân tán

- Phân tán là quá trình phá vỡ các tập hợp bột màu ở dạng agglomerates*, aggregates** thành các hạt nhỏ hơn, lí tưởng nhất là thành các hạt đơn.                            

                       Hình 1. Hình ảnh về hiện tượng kết tụ aggregate và agglomerate.

* Hiện tượng kết tụ aggregate: diện tích tiếp xúc giữa các hạt đơn khi bị kết tụ lại với nhau lớn.

** Hiện tượng kết tụ agglomerate: diện tích tiếp xúc giữa các hạt đơn khi bị kết tụ lại với nhau nhỏ.

3. Ổn định

- Đây là quá trình phức tạp nhất, khi hệ sơn màu ổn định kém sẽ xảy ra rất nhiều lỗi. Ổn định các hạt bột màu trong sơn được định nghĩa là khả năng giữ cho tất cả các hạt bột màu cách nhau một khoảng nhất định và ngăn chặn “flocculate” – keo tụ sau thời gian dài lưu trữ.

- Trên thực tế các hạt bột màu sẽ di chuyển xung quanh và va chạm nhau. Bên cạnh đó kích thước các hạt bột màu rất nhỏ nên lực hút giữa các hạt nhỏ này sẽ rất mạnh và để tách chúng ra lại thì phải cần các lực bên ngoài đủ để tách chúng ra, cụ thể là nghiền lại hoặc đánh phân tán tốc độ cao.

- Vì vậy, cách tốt nhất để dừng điều này là ngăn chặn các hạt bột màu tiến đến gần nhau. Để ổn định tốt các hạt bột màu, bắt buộc phải thêm phụ gia phân tán vào và hấp thụ lên bề mặt bột màu.

Điều này có nghĩa là phụ gia này phải có phân tử hoặc nhóm có ái lực với bột màu để liên kết lên bề mặt bột màu bằng các liên kết ionic, liên kết dipole hoặc liên kết hydro. Phụ thuộc vào hệ sơn nước hay dung môi thì các cơ chế ổn định khác nhau.

" Hiện tượng flocculate": Thuật ngữ này dùng để chỉ rằng khi các hạt bột màu phân tán đều trong sơn mà bị keo tụ lại.

Đối với hệ sơn màu, có hai cơ chế ổn định chính:

- Ổn định điện tích (chuyên dùng cho hệ sơn nước)
- Ổn định không gian (chuyên dùng cho hệ sơn dung môi)

3.1 Ổn định điện tích

- Khi nói đến tính ổn định của các hạt bột màu trong sơn nước, ta xét đến lực đẩy và lực hút. Các phân tử phụ gia khi phân ly sẽ hấp thụ lên bề mặt bột màu bằng liên kết anion, còn cation thì chuyển động tự do tạo thành một lớp điện tích kép xung quanh các hạt bột màu. Khi lớp điện tích kép kiên cố, lực đẩy lớn hơn và giúp ổn định bột màu. Nếu lớp điện tích kép bị phá vỡ (ví dụ thêm chất điện phân vào), lúc nào lực hút chiếm ưu thế và sự ổn định dần mất đi.

3.2 Cơ chế ổn định không gian

Ngược lại với sơn nước, sơn dung môi không thể ổn định tĩnh điện. Thay vào đó, hiện tượng keo tụ được ngăn chặn bằng cách ổn định không gian. Chất phân tán được sử dụng ở đây là các polymer có các phân tử hoặc các nhóm có ái lực với bột màu. Các nhóm này tự gắn vào bề mặt bột màu và vì vậy nó đảm bảo sự hấp phụ các phụ gia. Phần còn lại không có ái lực với bột màu sẽ nhô ra xung quanh. Nếu các hạt bột màu tiến lại gần nhau thì các mạch polymer sẽ xen vào nhau, làm tính linh động của chúng bị giảm, do đó làm giảm entropy. Lúc nào các hạt bột màu sẽ di chuyển ra xa nhau để cân bằng lại sự mất entropy này.

                                                                       

Hình 2. Cơ chế ổn định bột màu: Ổn định điện tích (bên trái) và ổn định không gian (bên phải).

 

“Bài viết được lược dịch theo tài liệu The Big Tego, phiên bản tái bản lần thứ 4, năm 2014”

----------------------------------------------------------------------

 Trên thực tế, có rất nhiều loại phụ gia phân tán và thấm ướt để có thể đạt được hiệu quả cho các loại bột màu khác nhau. Vì bản chất hoá học khác nhau của các loại bột màu vô cơ, hữu cơ nên rất cần các loại phụ gia tương ứng phù hợp. Hiểu được đặc tính này, công ty Minh Thanh xin cung cấp đến quý khách hàng đa dạng các loại phụ gia thấm ướt và phân tán sau:

WD.102: Chuyên dùng cho bột màu vô cơ, đặc biệt là bột màu titan dioxide. Có hiệu quả cực kì tốt trong việc phân tán và đặc biệt là ổn định lâu dài, không gây ra các hiện tượng tụ hạt không mong muốn. Công ty chúng tôi đã kiểm tra rất kỹ và theo dõi rất lâu về loại phân tán này. Dưới đây là hỉnh ảnh minh họa về chất lượng của sản phẩm.

WD.041S: Giúp cải thiện đáng kể hiện tượng trôi màu và nổi màu, làm cho quá trình lưu trữ sơn màu ổn định, không bị tách màu khi pha các loại màu với nhau.

WD.085: Chuyên dùng cho hệ sơn alkyd với giá cả phải chăng.

DS.363: Chuyên dùng cho bột màu hữu cơ và carbon đen. Ưu điểm nổi bật của nó là giúp quá trình nghiền diễn ra nhanh hơn, đẩy cao cường độ màu. Bên cạnh đó còn giúp giảm độ nhớt của paste màu, sơn.

DS.376: Với hàm lượng hoạt tính 100%, phụ gia này cũng được chuyên dùng cho bột màu carbon đen 

MT.163: Chuyên dùng cho bột màu hữu cơ và carbon đen. Ưu điểm nổi bật của nó là giúp quá trình nghiền diễn ra nhanh hơn, đẩy cao cường độ màu, giúp giảm độ nhớt của paste màu, sơn. Bên cạnh đó khả năng tương hợp màu cực kì tốt.