Khi sơn vừa pha xong đã đục hoặc vón cục, nguyên nhân thường là dung môi pha loãng cho sơn không hòa tan được nhựa nền hoặc phản ứng với thành phần của hệ sơn. Cần kiểm tra hệ nhựa (alkyd, acrylic, epoxy, PU 2 thành phần, nitrocellulose), độ phân cực của dung môi, hàm lượng nước và nhóm hydroxyl (OH) tự do nếu hệ có chất đóng rắn isocyanate. Tốc độ bay hơi chỉ chỉnh sau khi dung môi đã tương thích.
Chọn sai dung môi pha loãng cho sơn thì hỏng ở đâu
Dung môi pha loãng chọn sai làm hỏng sơn theo hai hướng: không hòa tan được nhựa, hoặc phản ứng với chính thành phần trong hệ sơn.
Dung môi yếu so với nhựa. Khả năng hòa tan phụ thuộc vào độ phân cực, tức mức chênh lệch điện tích giữa các phần của phân tử. Khi độ phân cực của dung môi và nhựa lệch xa nhau, chuỗi nhựa co cụm lại thay vì giãn ra trong dung môi. Trên mẻ trộn, bạn thấy sơn đục, có hạt vón, hoặc nhựa kết tủa dưới đáy lọ. Nếu mẻ đó vẫn được phủ, màng sơn mờ, mất bóng và lộ vệt, vì nhựa đã tách một phần khỏi pha lỏng trước khi kịp tạo màng.
Dung môi phản ứng với hệ đóng rắn. Sơn PU 2 thành phần đóng rắn nhờ nhóm isocyanate (NCO) của chất đóng rắn phản ứng với nhóm OH của nhựa. Alcohol, hoặc dung môi lẫn nước, cũng mang OH hoặc nước nên cũng phản ứng với NCO. Isocyanate bị tiêu thụ sai chỗ: nước sinh khí CO₂ làm màng sủi bọt, còn lượng NCO còn lại không đủ nên màng mềm, khô chậm. Đồng thời pot life bị rút ngắn. Pot life là khoảng thời gian sơn đã trộn hai thành phần còn thi công được trước khi độ nhớt tăng và đóng gel. Sơn đặc nhanh trong thùng hoặc trong súng phun là dấu hiệu thường gặp.
Lỗi do tốc độ bay hơi. Chảy sơn, rỗ, da cam do dung môi bay quá nhanh hoặc quá chậm cho triệu chứng khác hẳn và đã có bài riêng về chọn dung môi theo tốc độ bay hơi. Hai nhóm lỗi này dễ lẫn nhau trên màng, nên hãy loại trừ lỗi tương thích trước khi chỉnh tốc độ bay hơi.
4 tiêu chí quyết định khi chọn dung môi pha loãng cho sơn
Tiêu chí 1 — Khả năng hòa tan với nhựa nền
Nguyên lý nền là giống hòa tan giống: dung môi có độ phân cực và lực liên kết gần với nhựa thì hòa tan được nhựa. Đối chiếu theo nhóm dung môi:
- Hydrocarbon béo (phân cực thấp): hợp với alkyd dầu dài, vì mạch dầu cũng ít phân cực.
- Hydrocarbon thơm: hòa tan được nhiều loại nhựa hơn, dùng cho alkyd, acrylic và một số hệ PU, nhưng bị hạn chế ở tiêu chí 4.
- Ester và ketone (phân cực trung bình): hợp với acrylic, PU và nitrocellulose.
- Glycol ether: hòa tan tốt nhựa acrylic và PU. Loại còn OH tự do không dùng cho hệ isocyanate, loại đã ester hóa thì không còn OH.
- Alcohol (phân cực cao): không hòa tan được nhiều nhựa sơn; thường chỉ đóng vai trò dung môi phụ.
Nitrocellulose cần ester hoặc ketone làm dung môi chính, kèm chất pha loãng để giảm chi phí và chỉnh độ nhớt.
Tiêu chí 2 — Không phản ứng với hệ đóng rắn
Hệ isocyanate cần dung môi không có nhóm OH và có hàm lượng nước thấp. Dung môi đạt yêu cầu này thường được gọi là cấp urethane grade. Với dung môi cho sơn PU, đây là tiêu chí loại trừ trước khi xét bất cứ tiêu chí nào khác.
Trên COA của từng lô, đọc hai chỉ tiêu. Thứ nhất là hàm lượng nước: so với mức tối đa mà TDS của sơn hoặc của chất đóng rắn cho phép, và xem phương pháp thử ghi kèm. Thứ hai là số axit: số cao cho thấy dung môi có axit tự do, có thể ảnh hưởng đến phản ứng đóng rắn hoặc chất xúc tác. Thùng đã mở nắp lâu hút ẩm từ không khí, nên COA của lô chỉ đúng với thùng còn kín.
Tiêu chí 3 — Cân bằng dung môi mạnh và dung môi pha (diluent)
Dung môi mạnh (dung môi thật) hòa tan nhựa một mình. Diluent không hòa tan nhựa khi đứng riêng, nhưng chấp nhận được trong hỗn hợp, giúp giảm độ nhớt và chi phí. Mỗi hệ nhựa chịu được một lượng diluent giới hạn.
Pha quá nhiều diluent làm nồng độ dung môi mạnh trong hỗn hợp tụt xuống dưới ngưỡng giữ nhựa ở trạng thái hòa tan. Nhựa bị sốc, kết tủa cục bộ, sơn đục. Vì vậy hãy thêm từ từ, khuấy liên tục, nhất là ở điểm rót. Chỗ rót thường có nồng độ diluent cao nhất trong thùng, nên là nơi nhựa kết tủa trước.
Tiêu chí 4 — Ràng buộc VOC, an toàn và mùi
Dung môi thơm bị hạn chế ở nhiều thị trường xuất khẩu, nên kiểm yêu cầu của nhãn hàng hoặc khách đặt hàng trước khi chốt công thức. Về an toàn, điểm chớp cháy quyết định cách bố trí kho và xưởng: dung môi chớp cháy thấp cần kiểm soát nguồn lửa, thông gió và khu vực chứa. Mùi ảnh hưởng đến điều kiện làm việc ở khu phun và hoàn thiện. Ba thông tin này đọc trên SDS của từng loại dung môi, ở mục tính chất lý hóa và mục phòng cháy chữa cháy.
Cách đối chiếu dung môi pha loãng với hệ sơn của bạn
Bước 1 — Xác định hệ nhựa và cơ chế khô (bay hơi, oxy hóa, phản ứng 2 thành phần) từ TDS sơn hoặc công thức.
Mở TDS của sơn hoặc bảng công thức, ghi ra loại nhựa nền và cơ chế khô. Hệ khô bằng bay hơi (nitrocellulose, một số acrylic) chỉ cần dung môi hòa tan nhựa. Hệ khô bằng oxy hóa (alkyd) cần dung môi không cản trở phản ứng với oxy. Hệ phản ứng 2 thành phần (PU) thêm một ràng buộc: dung môi không có OH và nước thấp.
Bước 2 — Thử tương thích trong lọ
Pha dung môi vào sơn theo tỷ lệ tăng dần trong lọ thủy tinh, quan sát đục hoặc tách lớp ở từng mức. Quét một màng mỏng lên tấm mẫu, xem độ bóng và độ khô so với mẫu đối chứng. Với hệ PU, đo thêm: theo dõi bọt khí và độ nhớt theo thời gian sau khi trộn hai thành phần. Bọt xuất hiện sớm hoặc độ nhớt tăng nhanh hơn mẫu đối chứng cho thấy dung môi mang nước hoặc OH.
Bước 3 — Chọn loại dung môi và yêu cầu chứng từ
Với acrylic và PU, nhóm dung môi ester glycol ether như PMA, EEP thường được dùng; với alkyd, nhóm hydrocarbon. Khi đặt mua dung môi, yêu cầu TDS, SDS và COA theo từng lô. Dùng COA để kiểm hàm lượng nước và độ tinh khiết của lô, rồi đối chiếu với giới hạn mà hệ sơn của bạn chấp nhận.
Lỗi thường gặp khi chọn dung môi pha loãng cho sơn
- Dùng một loại thinner chung cho mọi hệ sơn. Thinner hợp với alkyd có thể làm đục sơn acrylic hoặc nitrocellulose, còn thinner có alcohol dùng cho sơn PU làm sủi bọt màng. Mỗi hệ nhựa cần một dung môi tương thích riêng.
- Chỉ nhìn giá và tốc độ bay hơi, bỏ qua hàm lượng nước với hệ PU. Hai chỉ tiêu này nhìn thấy ngay trên bảng báo giá, còn nước trong dung môi chỉ lộ ra sau vài giờ khi màng đã sủi bọt hoặc sơn đã đặc trong thùng.
- Đổi nguồn dung môi mà không thử lại tương thích. Cùng tên gọi nhưng khác nhà sản xuất có thể khác độ tinh khiết, hàm lượng nước hoặc tạp chất. Mỗi nguồn mới cần thử trong lọ như một nguyên liệu mới, và kiểm COA của lô đầu tiên.
- Thêm dung môi vào thành phần đóng rắn thay vì thành phần nhựa. Chất đóng rắn isocyanate nhạy với nước và OH, nên dung môi lẫn tạp chất sẽ phản ứng trực tiếp với NCO ngay trong can chất đóng rắn. Nếu cần giảm nhớt, pha vào thành phần nhựa trước khi trộn hai thành phần, theo hướng dẫn trong TDS của hệ sơn.
Câu hỏi thường gặp
Thinner for paint có dùng chung cho sơn alkyd và sơn PU được không?
Không nên. Thinner cho alkyd thường là hydrocarbon, hòa tan kém nhựa PU, còn thinner có alcohol hoặc nước làm hỏng sơn PU 2 thành phần. Mỗi hệ cần dung môi hợp với nhựa nền và với cơ chế đóng rắn. Kiểm tra TDS của sơn và thử trong lọ trước khi dùng chung một loại.
Paint thinner pha sơn PU 2 thành phần cần lưu ý gì?
Chọn dung môi không có nhóm OH và có hàm lượng nước thấp, vì cả hai phản ứng với isocyanate. Kiểm COA theo lô, giữ thùng kín và pha vào thành phần nhựa, không pha vào chất đóng rắn. Sau khi trộn, theo dõi bọt khí và độ nhớt để biết sơn còn thi công được bao lâu.
Vì sao pha thinner vào sơn bị đục hoặc vón?
Nguyên nhân thường gặp là dung môi quá yếu so với nhựa hoặc lượng diluent vượt giới hạn mà nhựa chịu được, nên nhựa kết tủa. Rót nhanh vào một điểm cũng làm nhựa sốc cục bộ. Thử pha tăng dần trong lọ, thêm từ từ và khuấy liên tục để tìm ngưỡng đục của hệ sơn đang dùng.
Dung môi pha loãng nào hạn chế VOC cho sơn xuất khẩu?
Mọi dung môi hữu cơ bay hơi đều đóng góp VOC, nên không có loại nào loại bỏ hoàn toàn. Cách giảm thực tế là hạn chế dung môi thơm và tuân theo yêu cầu của thị trường đích hoặc nhãn hàng. Đọc SDS và TDS của dung môi, đồng thời đối chiếu với công thức sơn khi đặt mục tiêu VOC.
Kết luận
Chọn dung môi pha loãng cho sơn bắt đầu từ hệ nhựa: dung môi phải hòa tan được nhựa và không phản ứng với hệ đóng rắn, sau đó mới chỉnh tốc độ bay hơi, VOC và mùi. Với sơn PU, hai chỉ tiêu quyết định là nhóm OH và hàm lượng nước, và cả hai đều kiểm được trên COA của từng lô.
- Hòa tan trước, bay hơi sau.
- Hệ isocyanate cấm dung môi chứa OH và nước.
- Thử tương thích trong lọ trước khi chạy sản xuất, kể cả khi chỉ đổi nguồn dung môi.
- Kiểm COA theo lô, và giữ thùng dung môi kín để nước không xâm nhập.
Gửi hệ nhựa đang dùng, TDS của sơn và điều kiện thi công của dây chuyền để đội kỹ thuật Vichem đề xuất loại dung môi phù hợp.
Vichem là nhà phân phối 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
