Sơn UV không khô bề mặt (lớp trong đã cứng nhưng mặt sơn còn dính) phần lớn do oxy trong không khí chặn phản ứng đóng rắn ở lớp sát bề mặt, cộng với năng lượng hoặc bước sóng đèn UV không đủ. Cần kiểm tra liều năng lượng đèn, tuổi bóng đèn, tốc độ băng tải và thành phần chất khơi mào quang trong công thức, vì bốn yếu tố này quyết định lớp mặt có đóng rắn hết hay không.
Sơn UV không khô bề mặt và sơn UV không khô toàn màng là hai lỗi khác nhau
Hai lỗi này thường bị gọi chung là "UV không khô", nhưng biểu hiện và cơ chế khác nhau, nên cần phân biệt trước khi chỉnh bất kỳ thông số nào.
Không khô bề mặt: cào móng thấy lớp dưới cứng, chỉ mặt trên còn dính và để lại dấu vân tay khi ấn tay. Màng sơn UV bị dính tay thuộc nhóm này. Phản ứng đã xảy ra ở thân màng, còn lớp sát không khí đóng rắn chưa hoàn toàn.
Không khô toàn màng: cả lớp mềm, bong hoặc bị cạo thành mảng khi dùng móng hay dao cạo. Nguyên nhân thường gặp là màng quá dày khiến tia UV không tới đáy, bột màu che sáng hoặc đèn quá yếu. Phản ứng thiếu ở toàn bộ chiều dày màng.
Hai lỗi có cơ chế và cách sửa khác nhau. Lỗi bề mặt gắn với oxy và phổ bước sóng của đèn. Lỗi toàn màng gắn với khả năng ánh sáng xuyên vào màng: độ dày, độ che sáng của bột màu, công suất đèn. Xử lý nhầm làm mất thời gian và gây hại thêm. Ví dụ, tăng đèn khi lỗi do màng dày sẽ làm màng ố vàng, giòn ở lớp trên mà vẫn không hết dính.
Vì vậy bước đầu tiên của mọi ca xử lý là cào móng trên mẫu lỗi, ghi nhận lớp dưới cứng hay mềm, rồi mới chọn hướng điều tra. Các phép thử cụ thể nằm ở mục xác định nguyên nhân bên dưới.
Vì sao sơn UV không khô bề mặt
Đóng rắn UV là phản ứng trùng hợp gốc tự do. Chất khơi mào quang là thành phần trong công thức, hấp thụ tia UV và phân tách thành các gốc tự do. Gốc tự do tấn công nhóm acrylate trên oligomer và monomer, nối chúng thành mạng ba chiều. Màng sơn rắn lại khi mạng này hình thành đủ dày đặc.
Ức chế oxy là nguyên nhân chính của lớp mặt còn dính. Oxy từ không khí khuếch tán vào lớp mặt và kết hợp với gốc tự do, tạo thành gốc peroxy. Gốc peroxy kém hoạt động, không đủ khả năng kéo dài chuỗi, nên chuỗi polymer dừng lại. Lớp sâu ít oxy và không được bù liên tục từ không khí, nên phản ứng đi hết và lớp này cứng. Kết quả là màng có thân cứng, mặt dính. Khi gốc tự do sinh ra chậm hơn tốc độ oxy bắt gốc, lớp mặt không thể đóng rắn.
Bước sóng của đèn quyết định gốc tự do sinh ra ở đâu. Tia UV bước sóng ngắn được hấp thụ mạnh ngay ở bề mặt, nên cung cấp gốc tự do cho đúng vùng cần thắng oxy. Tia bước sóng dài đi sâu hơn và phục vụ đóng rắn thân màng. Bóng đèn suy giảm theo giờ chạy thường thiếu dần phần bước sóng ngắn, nên bề mặt là nơi lỗi xuất hiện trước. Đèn LED UV phát dải hẹp quanh một bước sóng; nếu dải đó thiếu phần ngắn cho bề mặt hoặc không trùng vùng hấp thụ của chất khơi mào quang, lớp mặt thiếu gốc tự do dù thân màng vẫn cứng. Hai cơ chế cộng lại: phổ đèn thiếu bước sóng ngắn thì gốc tự do ở bề mặt ít, và oxy chiếm ưu thế.
Một số yếu tố phụ làm lỗi nặng hơn. Màng mỏng có tỷ lệ bề mặt trên thể tích lớn hơn. Vùng bị oxy ức chế chỉ nằm ở lớp sát bề mặt, nên màng mỏng chịu ảnh hưởng trên phần lớn chiều dày, còn màng dày chịu ảnh hưởng ở phần nhỏ hơn. Dung môi hoặc ẩm còn sót cản trở phản ứng và làm mặt sơn dính. Nhiệt độ thấp làm phản ứng chậm, gốc tự do càng khó vượt oxy.
Tăng liều đèn giúp lớp mặt, nhưng đi kèm đánh đổi: liều cao làm màng ố vàng, giòn và tăng nhiệt cho nền nhựa, có thể làm nền biến dạng. Do đó cần xác định đúng nguyên nhân trước khi tăng liều.
Cách xác định sơn UV không khô bề mặt do nguyên nhân nào
Mục tiêu là khoanh vùng nguyên nhân bằng các phép thử đơn giản, làm được ngay tại xưởng, trước khi đổi thiết bị hay công thức.
Phép thử lau dung môi và cào móng
Cào móng cho biết lớp dưới cứng hay mềm: lớp dưới cứng và mặt dính chỉ ra lỗi bề mặt; cả lớp mềm chỉ ra lỗi toàn màng. Sau đó lau bằng vải tẩm dung môi theo số lần lau quy định nội bộ của nhà máy rồi so sánh mức đóng rắn giữa các mẫu: mẫu nào mòn hoặc mất bóng sớm hơn có mức đóng rắn thấp hơn. Phép thử cho kết quả so sánh tương đối, nên cần dùng cùng loại vải, cùng lực tay và cùng dung môi cho mọi mẫu.
Thử đổi một biến mỗi lần
Mỗi lần chỉ đổi một biến và ghi lại kết quả.
- Giảm tốc độ băng tải hoặc cho mẫu chạy hai lần qua đèn: hết dính thì nguyên nhân là thiếu liều; vẫn dính thì nghiêng về công thức hoặc bước sóng của đèn.
- Cách ly oxy: phủ một màng trong suốt lên mẫu trước khi chiếu. Mặt sơn hết dính thì xác nhận ức chế oxy là cơ chế chi phối.
Nếu cả hai phép thử đều không cải thiện, xem lại độ dày màng, dung môi còn sót và nhiệt độ môi trường trước khi nghi ngờ công thức.
Dấu hiệu phía thiết bị
Phía thiết bị có ba điểm cần đối chiếu. Thứ nhất là liều năng lượng đo bằng máy đo UV đặt trên băng tải ở đúng tốc độ sản xuất. Thứ hai là giờ chạy của bóng đèn so với tuổi thọ do nhà sản xuất đèn công bố. Thứ ba là tình trạng gương phản xạ: gương bẩn hoặc xuống cấp làm giảm năng lượng tới mặt sơn. Đo liều đều đặn và ghi kèm tốc độ băng tải, khoảng cách đèn sẽ cho biết đèn suy giảm từ thời điểm nào. Máy đo cần phù hợp với dải bước sóng của loại đèn đang dùng.
Cách khắc phục sơn UV không khô bề mặt
Nên xử lý từ thiết bị và quy trình trước, vì chi phí thấp và dễ đảo ngược, rồi mới đến công thức.
Xử lý phía thiết bị và quy trình
- Thay bóng đèn đã quá giờ chạy và vệ sinh gương phản xạ.
- Điều chỉnh tốc độ băng tải và khoảng cách từ đèn tới mặt sơn theo số đo của máy đo UV.
- Dùng khí trơ (nitơ) ở vùng chiếu khi dây chuyền cho phép. Khí trơ đẩy oxy khỏi bề mặt nên gốc tự do không bị bắt.
- Kiểm soát độ dày màng, và để dung môi, ẩm bay hết trước khi mẫu vào đèn.
Mỗi thay đổi nên chạy riêng, rồi kiểm lại bằng cào móng và lau dung môi.
Xử lý phía công thức
Khi thiết bị đã đạt mà bề mặt vẫn dính, cần xem lại công thức, cũng theo từng bước một.
Bổ sung chất khơi mào quang hấp thụ bước sóng ngắn giúp sinh gốc tự do ngay vùng bị oxy ức chế. Chọn nhựa đóng rắn UV có mật độ nhóm acrylate cao hơn, hoặc nhựa oligomer acrylate kém nhạy oxy, cũng cải thiện lớp mặt. Tăng monomer acrylate đa chức đẩy nhanh tốc độ đóng rắn vì mỗi phân tử mang nhiều nhóm phản ứng. Các cách này đều có đánh đổi: độ cứng tăng thì độ dẻo và độ bám dính có thể giảm, nên cần thử mẫu và kiểm tra bám dính sau mỗi lần đổi.
Trước khi đổi, hãy tra trên TDS của mã đang dùng các chỉ tiêu độ nhớt, số nhóm chức, độ phản ứng. Độ nhớt ảnh hưởng thao tác phủ và lượng monomer có thể pha; số nhóm chức cho biết mật độ liên kết ngang; độ phản ứng cho biết tốc độ đóng rắn. Giá trị cụ thể gắn với từng mã, nên cần đọc trên TDS của chính mã đang dùng và thử mẫu so sánh trước khi đưa vào sản xuất.
Câu hỏi thường gặp
Sơn UV bị dính tay sau khi chiếu đèn là do đâu?
Nguyên nhân chính là oxy ức chế đóng rắn ở lớp mặt, nên lớp trong cứng còn mặt sơn vẫn dính. Đèn suy giảm, tốc độ băng tải quá nhanh, màng quá mỏng hoặc còn dung môi cũng làm lớp mặt thiếu gốc tự do. Nên đo liều đèn trước khi chỉnh công thức.
Tăng công suất đèn UV có hết dính bề mặt không?
Có thể hết nếu nguyên nhân là thiếu liều, và không hết nếu nguyên nhân là oxy hoặc phổ bước sóng không phù hợp. Tăng công suất cũng làm màng ố vàng, giòn và nóng nền nhựa. Hãy giảm tốc độ băng tải thử một lần để xác định thiếu liều trước khi tăng công suất cố định.
Đèn LED UV có làm sơn khó khô bề mặt hơn đèn thủy ngân không?
Có thể, khi đèn LED phát một dải bước sóng hẹp thiếu phần bước sóng ngắn mà lớp mặt cần để thắng oxy. Đèn thủy ngân phát phổ rộng hơn. Công thức cần có chất khơi mào quang hấp thụ đúng dải của đèn LED đang dùng; kiểm tra điều này trên TDS.
Sơn UV khô bằng cách nào?
Sơn UV đóng rắn bằng phản ứng trùng hợp gốc tự do: chất khơi mào quang hấp thụ tia UV, tạo gốc tự do, gốc tự do nối các nhóm acrylate của oligomer và monomer thành mạng ba chiều. Màng chuyển từ lỏng sang rắn ngay dưới đèn.
Kết luận
Sơn UV không khô bề mặt là lỗi của lớp mặt: thân màng đã đóng rắn, còn lớp sát không khí dừng phản ứng vì oxy và thiếu gốc tự do. Phép thử cào móng, lau dung môi và cách ly oxy giúp xác định nguyên nhân trước khi can thiệp vào công thức. Hướng xử lý đi từ đèn và quy trình sang công thức, mỗi lần đổi một biến.
- Phân biệt dính bề mặt (lớp dưới cứng) với không khô toàn màng (cả lớp mềm) trước khi sửa.
- Ức chế oxy là nguyên nhân chính của lớp mặt còn dính.
- Kiểm tra đèn, gương phản xạ và tốc độ băng tải trước, công thức sau.
- Đổi một biến mỗi lần để biết biến nào có tác dụng.
- Cân đánh đổi giữa độ cứng, độ dẻo và hiện tượng ố vàng khi tăng liều hoặc đổi công thức.
Vichem là đại lý phân phối chính hãng các sản phẩm phụ gia hóa chất đến từ các thương hiệu lớn như Covestro, Sinopec, Bühler,… tại thị trường Việt Nam.
Để biết thêm về sản phẩm, xin vui lòng liên hệ với chúng tôi thông qua các kênh sau:
- Hotline: 08 1790 1790
- Zalo OA: Vichem JSC
- Email: contact@vichem.vn
- LinkedIn: Vichem JSC
- Website: www.vichem.vn
- Facebook: Vichem JSC
