Khi màng sơn có hạt, mất bóng hoặc lệch màu giữa các mẻ, lỗi phân tán bột màu thường nằm ở một trong bốn khâu: thấm ướt, nghiền, ổn định hạt và chất phân tán. Năm lỗi hay gặp là hạt trên màng, độ bóng thấp, lệch màu, nổi màu, lắng hoặc tăng độ nhớt. Nhà máy cần đo độ mịn ngay sau nghiền, thử miết màu trên màng ướt và theo dõi độ nhớt của paste khi lưu kho.
Phân tán bột màu là gì và lỗi phân tán ảnh hưởng ra sao đến sơn
Phân tán bột màu là quá trình đưa bột màu khô, vốn là các khối hạt dính vào nhau, về trạng thái hạt phân bố đều trong chất kết dính và dung môi. Quá trình gồm ba giai đoạn nối tiếp, và lỗi ở giai đoạn nào cũng để lại dấu vết riêng trên màng sơn.
Thấm ướt: chất kết dính và dung môi thay không khí trên bề mặt hạt và trong các khe giữa hạt. Hạt chưa được thấm ướt thì lực nghiền không tách chúng ra được.
Nghiền: lực cắt phá các khối kết tụ, tức cụm hạt sơ cấp dính lỏng lẻo với nhau bằng lực hút yếu, thành hạt nhỏ hơn.
Ổn định: chất phân tán bám lên bề mặt hạt, tạo lực đẩy để hạt không dính lại. Lực đẩy yếu thì hạt đã tách sẽ keo tụ (flocculation), nghĩa là hình thành lại cụm hạt ngay trong sơn lỏng hoặc khi màng đang khô.
Hạt không tách đủ hoặc dính lại làm giảm cường độ màu, vì cụm hạt lớn hấp thụ và tán xạ ánh sáng kém hiệu quả hơn hạt đơn. Màng mất bóng do cụm hạt làm bề mặt nhám, độ che phủ thay đổi, và hai mẻ cùng công thức cho màu lệch nhau khi mức tách hạt khác nhau. Với dây chuyền chạy nhiều mẻ mỗi ngày, độ lệch này thường lộ ra khi chỉnh màu hoặc khi ghép hai lô sơn cạnh nhau. Góc nhìn từ thực tế sản xuất có trong bài bột màu phân tán kém trong sơn công nghiệp và cách khắc phục.
4 nguyên nhân gây 5 lỗi phân tán bột màu
Năm lỗi quy về bốn nguyên nhân, mỗi nguyên nhân có dấu hiệu và phép thử riêng để nhà máy loại trừ lần lượt.
Nguyên nhân 1 — Thấm ướt kém (gây lỗi hạt trên màng)
Dấu hiệu: màng sơn có hạt lấm tấm, paste có bọt khí kẹt trong khối bột.
Kiểm tra: đo bằng thước đo độ mịn, thường gọi là thước Hegman. Đây là tấm thép có rãnh sâu dần theo một chiều. Gạt một lớp paste dọc rãnh bằng dao gạt, vị trí hạt hoặc vệt bắt đầu hiện ra cho biết kích thước hạt lớn nhất còn trong paste.
Khắc phục: nạp bột từ từ vào pha lỏng đang khuấy và để đủ thời gian khuấy ướt trước khi chuyển sang nghiền. Bột đổ cùng lúc tạo cục khô bên trong, chất kết dính không len vào được.
Rủi ro: tăng thời gian nghiền để bù khâu thấm ướt làm nóng mẻ, tốn năng lượng mà hạt vẫn còn.
Nguyên nhân 2 — Nghiền không đủ năng lượng hoặc thời gian (gây lỗi độ bóng thấp)
Dấu hiệu: cường độ màu và độ bóng thấp hơn mẫu chuẩn dù công thức không đổi.
Kiểm tra: lấy mẫu theo các mốc thời gian nghiền và theo dõi độ mịn theo thời gian nghiền. Khi đường độ mịn còn đi xuống, năng lượng chưa đủ. Khi đường đã phẳng mà màng vẫn kém bóng, nguyên nhân nằm ở khâu khác.
Khắc phục: điều chỉnh tải bi, tốc độ và độ nhớt nền nghiền. Nền quá loãng truyền lực cắt kém, nền quá đặc làm bi chuyển động chậm và sinh nhiệt. Cách chọn thiết bị và điều kiện nghiền được phân tích trong bài cách chọn phương pháp nghiền bột màu cho sơn công nghiệp.
Rủi ro: nghiền quá mức với một số bột màu làm đổi sắc, nên mốc dừng cần đối chiếu với màu mẫu chuẩn.
Nguyên nhân 3 — Ổn định kém, bột màu bị keo tụ (gây lỗi lệch màu và lỗi nổi màu)
Cơ chế: hạt đã tách dính lại trong sơn lỏng hoặc khi màng khô. Khi hệ có nhiều bột màu, mỗi loại di chuyển với tốc độ khác nhau theo kích thước và mức bám chất phân tán. Một loại dồn lên bề mặt hoặc tách thành vệt, và đó là hiện tượng sơn bị nổi màu. Cùng cơ chế này làm màu khô lệch so với màu ướt hoặc lệch giữa các mẻ.
Kiểm tra: thử miết màu (rub-out). Dùng ngón tay miết một vùng nhỏ trên màng còn ướt, rồi so màu vùng miết với vùng không miết. Vùng miết đậm hoặc đổi sắc cho thấy cụm hạt bị phá ra, tức bột màu đã keo tụ trong sơn.
Khắc phục: xem lại hệ chất phân tán và thứ tự phối màu, vì bột màu nạp sau có thể kéo chất phân tán khỏi hạt nạp trước.
Rủi ro: chỉnh màu bằng cách thêm bột màu chỉ che lỗi tạm thời. Lỗi quay lại ở mẻ sau, kèm chi phí bột màu tăng.
Nguyên nhân 4 — Chất phân tán không phù hợp hoặc sai liều (gây lỗi lắng và tăng độ nhớt)
Dấu hiệu: paste đặc lại sau vài ngày, lắng cứng ở đáy thùng khi lưu kho.
Kiểm tra: đo độ nhớt theo ngày lưu và để một thùng mẫu ở nhiệt độ cao hơn điều kiện kho thường ngày. Độ nhớt tăng dần hoặc lớp lắng không khuấy tơi lại được là dấu hiệu hạt đang kết lại.
Khắc phục: chọn chất phân tán tương thích với hệ nhựa và loại bột màu, xác định liều theo diện tích bề mặt của bột màu. Bột có diện tích bề mặt lớn cần nhiều chất phân tán hơn để phủ kín hạt.
Rủi ro: dư chất phân tán làm giảm độ bền nước và độ bám dính của màng, nên tăng liều không phải cách an toàn để chữa lắng.
Quy trình chẩn đoán nhanh lỗi phân tán bột màu
Khi mẻ sơn có lỗi, chạy bốn bước theo thứ tự dưới đây để khoanh vùng khâu gây lỗi trước khi sửa công thức.
- Đo độ mịn ngay sau nghiền. Dùng thước đo độ mịn trên paste vừa ra khỏi máy. Còn hạt thô thì quay lại khâu thấm ướt và nghiền (nguyên nhân 1 và 2).
- Thử miết màu để phát hiện keo tụ. Miết màu trên màng ướt của sơn đã pha hoàn chỉnh. Màu vùng miết khác vùng không miết cho thấy hạt dính lại sau khi nghiền (nguyên nhân 3).
- So cường độ màu và độ bóng với mẫu chuẩn. Kéo màng cùng độ dày với mẫu chuẩn, so trong cùng điều kiện ánh sáng. Cường độ màu hoặc độ bóng thấp hơn mà độ mịn đạt thì nghi ngờ keo tụ hoặc hệ chất phân tán.
- Theo dõi độ nhớt và lắng sau lưu kho. Đo độ nhớt theo ngày lưu, kiểm tra đáy thùng. Paste đặc lại hoặc lắng cứng chỉ về chất phân tán sai loại hoặc sai liều (nguyên nhân 4).
Ghi kết quả từng bước vào phiếu mẻ. Khi nhiều mẻ cùng lỗi, phiếu này cho thấy lỗi bắt đầu từ khâu nào và có lặp lại theo lô bột màu hay không.
Cách phòng ngừa lỗi phân tán bột màu khi chọn nguyên liệu và vận hành
Phòng ngừa bắt đầu từ việc cố định quy trình, rồi mới đến chọn nguyên liệu.
Chuẩn hóa vận hành. Ghi thành văn bản thứ tự nạp liệu, thời gian khuấy ướt và thông số nghiền cho từng hệ màu. Người vận hành ca khác nhau làm theo cùng một phiếu thì mức phân tán giữa các mẻ ổn định hơn.
Chọn đúng dạng bột màu. Bột màu hữu cơ và vô cơ có bề mặt, độ cứng và mức tương thích với chất phân tán khác nhau, nên cùng một quy trình nghiền không cho cùng kết quả. Hangzhou Zealan Chemical cung cấp bột màu hữu cơ và vô cơ cho sơn. Khi dây chuyền không đủ năng lực nghiền, màu paste đã phân tán sẵn giúp bỏ khâu nghiền bột khô, nhà máy chỉ cần phối màu và kiểm tra độ mịn đầu vào. Nếu dây chuyền cũng làm mực in bao bì, hãy đọc bài nên dùng bột màu hay thuốc nhuộm cho mực in bao bì để chọn loại màu.
Chỉ tiêu cần đọc trên TDS. Số liệu công bố riêng cho từng mã, nên cần đối chiếu đúng mã đang dùng:
- Hấp thụ dầu và diện tích bề mặt: quyết định lượng chất kết dính và chất phân tán cần để thấm ướt và phủ kín hạt.
- Độ bền ánh sáng và độ bền nhiệt: cho biết màu có đổi sắc khi phơi ngoài trời hoặc khi sấy, và có chịu được nhiệt sinh ra lúc nghiền.
- Khuyến nghị hệ nhựa: loại nhựa và dung môi mà nhà cung cấp đã thử cùng bột màu.
Kiểm soát giữa các lô. Đối chiếu COA của từng lô với lô đã duyệt, rồi pha thử và so với mẫu chuẩn màu trước khi đưa vào sản xuất. Lô mới lệch màu hoặc khó phân tán hơn sẽ được phát hiện ở bước này thay vì ở mẻ sơn thành phẩm.
Câu hỏi thường gặp về phân tán bột màu
Làm sao biết bột màu đã phân tán đủ?
Phân tán đủ khi độ mịn trên thước đo không còn đổi qua các mốc lấy mẫu, thử miết màu không cho khác biệt giữa vùng miết và không miết, và màng đạt cường độ màu, độ bóng của mẫu chuẩn. Cần cả ba phép thử, vì mỗi phép chỉ phát hiện một loại lỗi.
Vì sao sơn bị nổi màu sau khi khô?
Nổi màu xảy ra khi các bột màu trong cùng hệ di chuyển với tốc độ khác nhau trong lúc màng khô, nên một loại dồn lên bề mặt hoặc tách thành vệt. Nguyên nhân thường là hạt keo tụ hoặc chất phân tán không giữ đều các loại bột màu. Thử miết màu giúp xác nhận.
Có nên dùng màu paste thay bột màu khô không?
Nên cân nhắc khi dây chuyền thiếu thiết bị nghiền hoặc lỗi hạt lặp lại dù đã chỉnh quy trình. Màu paste bỏ được khâu nghiền bột khô, nhưng cần kiểm tra paste tương thích với hệ nhựa đang dùng và đo độ mịn đầu vào của từng lô.
Nghiền lâu hơn có luôn làm phân tán tốt hơn không?
Không. Khi độ mịn đã ổn định qua các mốc lấy mẫu, nghiền thêm chỉ sinh nhiệt và tốn điện. Với một số bột màu, nghiền quá mức còn làm đổi sắc. Nếu hạt vẫn còn, hãy kiểm tra khâu thấm ướt và nền nghiền trước khi kéo dài thời gian.
Kết luận
Năm lỗi phân tán bột màu gồm hạt trên màng, độ bóng thấp, lệch màu, nổi màu, lắng hoặc tăng độ nhớt đều truy được về bốn khâu của quy trình. Chẩn đoán đúng khâu trước khi chỉnh công thức giúp nhà máy tránh chữa triệu chứng bằng cách thêm bột màu hoặc nghiền thêm.
- 5 lỗi phân tán bột màu quy về 4 khâu: thấm ướt, nghiền, ổn định, chất phân tán.
- Độ mịn, thử miết màu và độ nhớt lưu kho là ba phép thử chính.
- Chọn bột màu theo hệ nhựa và năng lực nghiền của nhà máy.
Gửi ảnh lỗi màng sơn cùng hệ nhựa và thông số nghiền đang dùng để đội kỹ thuật Vichem cùng bạn kiểm tra nguyên nhân.
Vichem là nhà phân phối các sản phẩm phụ gia hóa chất, thiết bị đến từ các thương hiệu lớn như Covestro, Sinopec, TotalEnergies Corbion, Bühler, Tinox,… 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
