Nghiên cứu một số yếu tố công nghệ trang sức vật liệu gỗ bằng sơn alkyd

Ảnh hưởng của độ nhớt chất tạo màng sơn Alkyd đến thời gian khô bề mặt của màng sơn phủ trên ván ghép thanh .... NGHIÊN CỨU VÀ SỬ DỤNG SƠN ALKYD TRÊN THẾ GIỚI Sơn là một hỗn hợp đồng nh

I

Lời cảm ơn

Nghiên cứu khoa học là một trong những nhiệm vụ quan trọng của chương trình đào tạo cao học ngành Lâm nghiệp Sau khi hoàn thành chương trình học giai đoạn 2014 – 2016; được sự đồng ý của Trường Đại học Lâm Nghiệp, Khoa Sau đại học, và được sự giúp đỡ của TS Nguyễn Thị Vĩnh Khánh, tôi đã tiến hành thực

hiện đề tài tốt nghiệp “Nghiên cứu một số yếu tố công nghệ trang sức Vật liệu gỗ bằng sơn Alkyd”

Nhân dịp hoàn thành luận văn tốt nghiệp, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc

đến các thầy giáo, cô giáo và các cán bộ công nhân viên Trường ĐH Lâm Nghiệp, Trường ĐH Lâm Nghiệp Cơ Sở 2, Công ty TNHH Tiến Triển, cùng toàn thể các bạn bè đồng nghiệp đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện đề tài

Đặc biệt, tôi xin chân thành cảm ơn tới TS Nguyễn Thị Vĩnh Khánh, người

đã trực tiếp hướng dẫn tôi về phương pháp nghiên cứu cũng như chuyên môn trong suốt thời gian tiến hành đề tài

Tôi vô cùng biết ơn những người thân trong gia đình tôi luôn tạo điều kiện, động viên tôi hoàn thành tốt bản luận văn này

Mặc dù đã nỗ lực tìm tòi học hỏi nghiên cứu, nhưng do thời gian thực hiện

Đề tài còn nhiều hạn chế, khối lượng nghiên cứu lớn, nên Đề tài không tránh khỏi những thiếu sót nhất định Tác giả rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến xây dựng của các nhà khoa học, bạn bè, đồng nghiệp để bài luận văn được hoàn thiện hơn

Xin chân thành cảm ơn!

Đồng Nai, ngày tháng năm 2016

Sinh viên

Nguyễn Thị Kim Loan

II

MỤC LỤC

Đặt vấn đề 1

Chương 1: tổng quan vấn đề nghiên cứu 3

1.1 Nghiên cứu và sử dụng sơn alkyd trên thế giới 3

1.2 Nghiên cứu và sử dụng sơn alkyd ở việt nam 6

Chương 2: những vấn đề chung 10

2.1 Mục tiêu nghiên cứu 10

2.2 Đối tượng nghiên cứu 10

2.3 Phạm vi nghiên cứu 10

2.3 Nội dung nghiên cứu 10

2.4 Phương pháp nghiên cứu 11

2.4.1 Phương pháp kế thừa 11

2.4.2 Phương pháp thực nghiệm 14

2.4.3 Phương pháp kiểm tra tính chất màng sơn 15

2.5 Phương pháp xử lý số liệu 22

2.6 Ý nghĩa của luận văn 23

2.6.1 Ý nghĩa khoa học 23

2.6.2 Ý nghĩa thực tiễn 23

Chương 3: cơ sở lý thuyết 24

3.1 Cơ sở lý thuyết tạo màng sơn 24

3.2 Khái quát chung về sơn alkyd 31

3.2.1 Cơ chế khô của màng sơn alkyd 32

3.2.2 Những nguyên tắc cần thiết khi xây dựng công thức chế tạo sơn. 33

3.3 Lý thuyết về sự bám dính 35

3.3.1 Thuyết về nguyên nhân dính kết 36

3.3.2 Hiện tượng thấm ướt 37

3.3.3 Hiện tượng hấp thụ 38

3.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng màng trang sức 42

Chương 4: kêt quả nghiên cứu và thảo luận 45

III

4.1 Xác định ảnh hưởng của độ nhớt đến chất lượng màng sơn alkd trên ván

ghép thanh 45

4.1.1 Xác định ảnh hưởng của độ nhớt đến tính chất cơ học của màng sơn 45 4.1.2 Xác định ảnh hưởng của độ nhớt đến tính chất vật lý của màng sơn 49

4.2 Xác định ảnh hưởng của áp suất phun đến chất lượng màng sơn alkyd trên ván ghép thanh 53

4.2.1 Xác định ảnh hưởng của áp lực phun sơn alkyde đến tính chất cơ học của màng sơn 54

4.2.2 Xác định ảnh hưởng của áp lực phun sơn alkyde đến tính chất vật lý của màng sơn 58

Chương 5: kết luận và đề xuất 63

5.1 Kết luận 63

5.2 kiến nghị 64

Tài liệu tham khảo 65

Phục lục 69

Phụ lục 1 Ảnh hưởng của độ nhớt đến độ bám dính 69

Phụ lục 2 Ảnh hưởng của độ nhớt đến độ cứng bề mặt 69

Phụ lục 3 Ảnh hưởng của độ nhớt đến độ bền uốn 69

Phụ lục 4 Ảnh hưởng của độ nhớt đến độ bóng 69

Phụ lục 5 Ảnh hưởng của độ nhớt đến thời gian khô bề mặt 69

Phụ lục 6 Ảnh hưởng của độ nhớt đến thời gian khô hoàn toàn 70

Phụ lục 7 Ảnh hưởng của độ nhớt đến khả năng chịu axit 70

Phụ lục 8 Ảnh hưởng của độ nhớt đến khả năng chịu bazo 70

Phụ lục 9 Ảnh hưởng của áp suất đến độ bám dính 70

Phụ lục 10 Ảnh hưởng của độ nhớt đến độ cứng 70

Phụ lục 11 Ảnh hưởng của áp suất đến độ bền uốn 71

Phụ lục 12 Ảnh hưởng của áp suất đến độ bóng 71

Phụ lục 13 Ảnh hưởng của áp suất đến thời gian khô bề mặt 71

V

DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ

Hình 3.1 Sự bám dính chất lỏng trên bề mặt vật rắn 37

Hình 3.2 Hình dáng của giọt chất lỏng 37

Hình 3.3 Ảnh hưởng của vị trí nguyên tử đến lực liên kết 41

Hình 3.4 Lý thuyết tĩnh điện 40

Hình 3.5 Lý thuyết khuếch tán 41

Hình 3.5 Liên kết hóa học 41

Hình 3.7 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng màng sơn 42

Hình 4.1 Ảnh hưởng của độ nhớt sơn Alkyd đến độ bền dán dính của màng sơn 45

Hình 4.2 Ảnh hưởng của độ nhớt sơn Alkyd đến độ cứng của màng sơn 46

Hình 4.3 Ảnh hưởng của độ nhớt sơn Alkyd đến độ bền uốn của màng sơn 48

Hình 4.4 Ảnh hưởng của độ nhớt sơn Alkyd đến độ bóng của màng sơn phủ trên ván ghép thanh 49

Hình 4.5 Ảnh hưởng của độ nhớt chất tạo màng sơn Alkyd đến thời gian khô bề mặt của màng sơn phủ trên ván ghép thanh 50

Hình 4.6 Ảnh hưởng của độ nhớt chất tạo màng sơn Alkyd đến thời gian khô hoàn toàn của màng sơn phủ trên ván ghép thanh 51

Hình 4.7 Ảnh hưởng của độ nhớt sơn Alkyd đến khả năng chịu axit của màng sơn phủ trên ván ghép thanh 52

Hình 4.8 Ảnh hưởng của độ nhớt sơn Alkyd đến khả năng chịu bazo của màng sơn phủ trên ván ghép thanh 53

Hình 4.9 Ảnh hưởng của áp lực phun sơn Alkyd đến độ bền dán dính của màng sơn 54

Hình 4.10 Ảnh hưởng của áp lực phun sơn Alkyd đến độ cứng của màng sơn 56

Hình 4.11 Ảnh hưởng của áp lực phun sơn Alkyd đến độ cứng của màng sơn 57

Hình 4.12 Ảnh hưởng của áp suất phun sơn Alkyd đến độ bóng của màng sơn phủ trên ván ghép thanh 58

VI

Hình 4.13 Ảnh hưởng của áp suất phun sơn Alkyd đến thời gian khô bề mặt của màng sơn phủ trên ván ghép thanh 59 Hình 4.14 Ảnh hưởng của áp suất phun sơn Alkyd đến thời gian khô bề mặt và thời gian khô hoàn toàn của màng sơn phủ trên ván ghép thanh 60 Hình 4.15 Ảnh hưởng của áp suất phun sơn Alkyd đến khả năng chịu axit của màng sơn phủ trên ván ghép thanh 61 Hình 4.16 Ảnh hưởng của áp suất phun sơn Alkyd đến khả năng bazo của màng sơn phủ trên ván ghép thanh 62

1

ĐẶT VẤN ĐỀ

Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của công nghiệp, đô thị hóa phát triển Tính chất sản xuất đã được xã hội hóa cao hơn thì đòi hỏi các sản phẩm mộc cũng luôn gắn bó chặt chẽ với những thay đổi của kỹ thuật và đời sống xã hội, con người Đối với sản phẩm mộc thì sự sáng tạo, tính nghệ thuật, tính nhân văn phải đặc lên hàng đầu phải nằm trong mối quan hệ gắn bó hài hòa Nhằm mục đích tạo cho môi trường sống phù hợp với sự phát triển của con người

Ngoài ra, gỗ là nguồn nguyên liệu có tính truyền thống, có tính chất quý so với các loại nguyên liệu khác như bền, vân thớ, màu sắc đẹp, nhẹ, ít chịu mài mòn gỗ cũng là một trong những loại nguyên liệu được con người biết đến và sử dụng

từ rất lâu Cho đến ngày nay gỗ vẫn được con người yêu thích và nhu cầu về các đồ dùng gỗ cũng ngày càng gia tăng Ngày nay, nhu cầu tiêu thụ và sử dụng các sản phẩm làm từ nguyên liệu gỗ ngày càng nhiều, đặc biệt là các loại gỗ quý có giá trị cao Nhưng hiện nay các loại gỗ quý tập trung ở rừng tự nhiên không còn nữa thay vào đó là các loại gỗ rừng trồng có giá trị thấp và mang nhiều khuyết tật

Trang sức bề mặt sản phẩm đồ mộc có một ý nghĩa rất quan trọng, nó đóng góp một vai trò đáng kề vào việc nâng cao giá trị cho sản phẩm đồ mộc không chỉ

về màu sắc bên ngoài mà còn giúp nâng cao chất lượng của sản phẩm, cải thiện một phần những khuyết tật của gỗ Việc lựa chọn loại sơn phủ để trang sức bề mặt gỗ là hết sức cần thiết

Trong những năm gần đây Sơn Alkyd được sử dụng rất phổ biến tại Việt Nam, nó được sử dụng nhiều để trang sức cho đồ gỗ nội thất, sơn Alkyd có nhiều

ưu điểm như: Màu sắc đẹp, dễ pha chế sử dụng, chịu ẩm tốt

Sơn Alkyde được tạo ra từ nhựa Alkyde gốc dầu 6501-80 có đặc tính: Sơn khô tự nhiên, sử dụng dễ dàng, màng sơn bóng, màu sắc đa dạng, bền thời tiết Màng sơn khô nhanh, cứng, bám dính tốt, khô lớp mặt 2 - 3giờ Bền uốn, bền màu, bền va đập Tuy nhiên trong quá trình trang sức chất lượng của màng sơn phủ lên vật liệu gỗ phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như chất lượng sơn, yếu tố công nghệ sơn, vật liệu nền Cho đến nay những nghiên cứu nâng cao hiệu quả sử dụng sơn

Trong những năm qua, đã có nhiều công trình nghiên cứu về trang sức bề mặt vật liệu gỗ tại Trường Đại học Lâm nghiệp và nhiều cơ sở đã áp dụng các kết quả nghiên cứu vào sản xuất Tuy nhiên việc lựa chọn thông số công nghệ trang sức vật liệu gỗ sẽ ảnh hưởng lớn đến tính chất của gỗ và giá thành của sản phẩm

Để nâng cao chất lượng màng trang sức Alkyde sơn phủ lên bề mặt gỗ chúng tôi tiến hành nghiên cứu: “Nghiên cứu một số yếu tố công nghệ trang sức Vật liệu gỗ bằng sơn Alkyd”

3

Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 NGHIÊN CỨU VÀ SỬ DỤNG SƠN ALKYD TRÊN THẾ GIỚI

Sơn là một hỗn hợp đồng nhất, trong đó chất tạo màng liên kết với các chất màu tạo màng liên tục bám trên bề mặt vất chất Sơn là một hỗn hợp đồng nhất, trong đó chất tạo màng liên kết với các chất màu tạo màng liên tục bám trên bề mặt vất chất Hỗn hợp được điều chỉnh với một lượng phụ gia và dung môi tùy theo theo tính chất của mỗi loại sản phẩm

Chức năng của sơn: Trang trí, bảo vệ, chức năng đặc biệt

Thành phần chính của sơn:

+ Nhựa (40% - 60%): Alkyd, Acrylic, Epoxy, Polyurethane, Fluorocarbon Tạo liên kết các thành phần của sơn Tạo độ kế dính cho sơn Tạo độ bền cho màn sơn

+ Bột màu (7% - 40%): bột màu gốc, bột màu bổ sung, bột chống gỉ

Tạo màu sơn Tạo độ bền và độ cứng của màng sơn 3 Phụ gia (0% - 5%): là các chất tăng độ bền cho sơn bao gồm độ bền màu sắc, khả năng chịu thời tiết, tăng

độ bóng cứng và độ phủ cho sơn, tăng thời gian bảo quản của sơn, một số tính chất đặc biệt khác

Chất làm khô tạo sức căng bề mặt Chất chóng nấm mốc 4 Dung môi (10% - 30%): hòa tan nhựa và bột màu

Sơn được dùng để trang trí mỹ thuật hoặc bảo vệ các bề mặt vật liệu cần sơn Sơn đã được loài người cổ xưa chế biến từ các vật liệu thiên nhiên sẵn có để tạo các bức tranh trên nền đá ở nhiều hang động nhằm ghi lại hình ảnh sinh hoạt cuộc sống thường ngày mà ngành khảo cổ học thế giới đã xác định được niên đại cách đây khoảng 25.000 năm

Ai Cập đã biết chế tạo sơn mỹ thuật từ năm 3000 – 600 trước công nguyên

Hy Lạp và La Mã đã chế tạo sơn dầu béo vừa cò tác dụng trang trí vừa có tính chất bảo vệ các bề mặt cần sơn trong thời kỳ năm 600 trước công nguyên đến năm 400 sau công nguyên và mãi đến thế kỷ 13 sau công nguyên các nước khác của Châu Âu

vì nguyên liệu chế tạo sơn đi từ các loại dầu nhựa thiên nhiên và các loại bột màu

vô cơ có chất lượng thấp

Ngành công nghiệp sơn chỉ có thể phát triển nhảy vọt khi xuất hiện trên thị trường các loại nhựa tổng hợp tạo màng sơn cùng với các loại bột màu hữu cơ chất lượng cao và nhất là sự xuất hiện của sản phẩm bột màu trắng đioxit titan (TiO2) là loại bột màu chủ đạo, phản ánh sự phát triển của công nghiệp sơn màu

Các mốc phát triển công nghiệp sơn (được khởi đầu từ thế kỷ 20 đến cuối thế

kỷ 20) có thể được phản ánh như sau: [19][23],[29],[32]

- Năm 1923: nhựa Nitrocellulose, alkyd

- Năm 1924: Bột màu TiO2

- Năm 1928: Nhựa Phenol tan trong dầu béo

- Năm 1930: Nhựa Amino Urea Formaldehyde

- Năm 1933: Nhựa Vinyl Clorua đồng trùng hợp

- Năm 1934: Nhựa nhũ tương trong gốc dầu

- Năm 1936: Nhựa Acrylic nhiệt rắn

- Năm 1937: Nhựa Polyurethan

- Năm 1939: Nhựa Amino melamin Formaldehyde

- Năm 1944: Sơn gốc Silicone

- Năm 1947: Nhựa Epoxy

- Năm 1950: Nhựa PVA và Acrylic laquer

- Năm 1955: Sơn bột tĩnh điện

- Năm 1958: Sơn gốc Acrylic laquer Sơn nhà gốc nhựa latex

- Năm 1960: Sơn công nghiệp gốc nước

- Năm 1962: Sơn điện di kiểu Anode

5

- Năm 1963: Sơn đóng rắn bằng tia EB và UV

- Năm 1971: Sơn điện di kiểu catode Các công trình nghiên cứu trên thế giới:

Ching-Song Jwo; Lung-Yue Jeng; Ho Cheng; Sih-Li Chen, Trung Quốc,

2008, đã có nghiên cứu biến tính dung dịch sơn PU bằng nano làm tăng độ cách nhiệt màng sơn Kết quả nghiên cứu cho thấy thêm 8% SiO2 khả năng cách nhiệt của màng sơn tăng 24,4 % Với hiệu quả như vậy tác giả cho thấy có thể sử dụng cho ô tô, mũ bảo hiểm, ô, áo khoác, và sử dụng sơn phủ bên ngoài của tường nhà, chất phủ điều hòa không khí [19]

Luis G Fernando, Research Director, Kemwerke, Incorporated- RMT Industrial Complex, Bo Tunasan, Muntinlupa City, Philippines, Nghiên cứu sử dụng sơn PU trên cơ sở dầu dừa để bảo quản và làm chất phủ cho công nghiệp, tàu biển Kết quả chỉ ra sử dụng loại chất phủ này màng chất phủ cho độ bền hóa chất,

độ cứng bề mặt, cho độ bền màu tốt, khả năng bám dính tốt tương đối tốt.[26]

Đối với sơn phủ bề mặt gỗ, ván nhân tạo ra, các nhà khoa học trên thế giới hiện nay rất quan tâm đến việc nghiên cứu công nghệ biến tính nâng cao chất lượng của sơn phủ, đặc biệt là nâng cao các đặc tính của màng sơn như khả năng bám dính, khả năng chịu mài mòn, khả năng chịu tia cực tím,

Zhou jianhua (2010) đã tiến hành nghiên cứu biến tính sơn phủ bề mặt gỗ bằng vật liệu nano SiO2, kết quả cho thấy khi được biến tính bằng nano thì khả năng chịu mài mòn và khả năng chịu tia cực tím của màng sơn đã tăng lên khoảng 30-40% so với đối chứng, điều này rất phù hợp cho những sản phẩm đồ gỗ sử dụng ở môi trường ngoài trời.[41]

Seki, MasakoSugimoto, HiroyukiMiki, TsunehisaKanayama (2013) đã nghiên cứu xác định được sự ảnh hưởng của đặc tính sơn nguyên liệu đến quá trình phun áp lực cao khi sơn phủ lên bề mặt vật liệu gỗ.[36]

Feliu Sempere; VicenteMartnez-Soria;Josep-Manuel Penya-rojaMarta Izquierdo;Jordi Palau ; Carmen Gabaldon (2010) đã nghiên cứu về các yếu tố ảnh hưởng của quá trình lọc sơn đến chất lượng của sơn phủ cho đồ gỗ và ván nhân tạo,

6

nghiên cứu đã thực nghiệm với các phương pháp lọc sinh học, vừa có tác dụng loại

bỏ tạp chất đồng thời cũng giảm thiểu những tác động đến môi trường.[38]

Othman, Sulaiman Rokiah, Hashim Razak, Wa hab (2008) đã nghiên cứu về đặc tính của loại sơn gỗ từ nguồn gốc thực vật (dầu cọ), kết quả đã tạo ra được loại sơn phủ cho đồ gỗ từ nguồn gốc dầu cọ có chất lượng đáp ứng yêu cầu cho sản phẩm nội thất, đồng thời sản phẩm này khá thân thiện với môi trường

William C Feist (1996) cũng đã tiến hành nghiên cứu biến tính một số loại sơn lớp lót dùng cho đồ gỗ và ván nhân tạo, những loại sơn được biến tính có khả năng liên kết, bám dính tốt hơn với ván nền đồng thời lại phát huy được tác dụng liên kết tốt với lớp sơn tiếp theo trên bề mặt gỗ hay ván nhân tạo.[35]

1.2 NGHIÊN CỨU VÀ SỬ DỤNG SƠN ALKYD Ở VIỆT NAM

[1],[3],[16],[9],[10],[11]

Ở Việt Nam, cha ông ta từ gần 400 năm trước đã biết dùng sơn ta từ cây sơn mọc tự nhiên chế biến thành sơn trang trí và bảo vệ cho chất lượng gỗ của các pho tượng thờ, các tấm hoành phi câu đối “sơn son thiếc vàng”, lớp sơn bảo vệ này chất lượng hầu như không thay đổi sau hàng trăm năm sử dụng, sơn ta đến nay vẫn được coi là nguyên liệu chất lượng cao dùng cho ngành tranh sơn mài được ưa chuộng cả trong và ngoài nước hoặc một số loại dầu béo như: dầu chẩu và dầu lai hoặc nhựa thông từ cây thông ba lá mọc tự nhiên tại Việt Nam, từ lâu đã được người dân chế biến thành dầu bóng (clear – varnish) gọi là “quang dầu” dùng trang trí và bảo vệ cho “nón lá” hoặc “đồ gỗ”, nội ngoại thất.[3]

Các loại sơn Alkyd đồ gỗ phổ biến hiện nay: Sơn Alkyd có nhiều loại, dùng

để sơn đồ gỗ có 2 loại, sơn Alkyd màu và sơn Alkyd trong suốt

Sơn Alkyd C01-1: Thành phần chủ yếu của sơn gồm nhựa pentaerythriol độ dầu trung bình, chất xúc tác, dung môi số 200 hoặc hỗn hợp dung môi dầu tùng hương với xylen, có màu vàng, hơi vàng, màng sơn bám chắc, bền ở nhiệt độ thường, thời gian khô bề mặt khoảng 6 giờ Sơn dùng để làm bóng mặt gỗ trong nhà hoặc ngoài trời lượng dùng 40-60 g/m2 Gia công sơn bằng phương pháp phun hoặc quét, khi gia công sơn có thể điều chỉnh độ nhớt của sơn bằng dung môi Sơn có độ

7

bóng cao, khả năng tạo độ phẳng tốt, nhưng sơn mềm, trên lớp sơn Alkyd không thể sơn lớp sơn có dung môi mạnh như sơn acrylac, sơn polyurethan 2 thành phần, nếu không màng sơn bị lộ nền, nứt.[1]

Sơn Alkyd C01-5: Thành phần sơn gồn nhựa Alkyd biến tính vinyl phenyl, xilen và chất làm khô Đặc điểm của sơn khô nhanh, độ cứng cao, độ bóng tốt, chịu nước nhưng mềm So với loại sơn trên thì sơn C01-5 dễ biến vàng, dùng làm sơn bóng trên bề mặt gỗ ở trong nhà và ngoài trời

Sơn Alkyd màu: Sơn Alkyd màu có nhiều loại Thành phần sơn có nhựa Alkyd biến tính, bột màu, chất làm khô, dung môi 200, dầu thông xilen Màng sơn

có độ bóng, độ bền tốt, chịu khí hậu, thời gian khô bề mặt là 5 giờ, khô bên trong là

15 giờ Chất nhuộm màu, màu vàng dùng PbCrO4, xanh da trời FeK(CN)6+TiO2, màu trắng dùng TiO2+ Na8Al6Si6S2O24, màu tro dùng TiO2+C, màu đen dùng C, màu xanh lục Cr2O3, màu đỏ dùng Fe2O3

Những năm gần đây đã công trình nghiên cứu về sơn phát triển rất phong phú và dạng, với nhiều mục tiêu khác nhau, có thể kể đến:

Đinh Văn Nam, Hoàng Văn Hoan, Đinh Văn Kha, Dương Thị Hằng, Viện Hóa học Công nghiệp Việt Nam 2009, Nghiên cứu tổng hợp nhựa Alkyd từ dầu đỗ tương làm nguyên liệu sản xuất sơn Đề tài đã nghiên cứu xây dựng và hoàn thiện quy trình công nghệ sản xuất nhựa alkyd từ dầu đỗ tương theo phương pháp ancol phân quy mô phòng thí nghiệm Nghiên cứu chỉ ra chọn dầu đỗ tương, Alcol đa chức là pentaerythritol, Axit đa chức là anhdritphtalic Đã nghiên cứu lựa chọn được xúc tác cho quá trình alcol phân là LiOH với hàm lượng 0,035- 0,04 % khối lượng thay thế xúc tác truyền thống là PbO.Đã xác lập được đơn phối liệu và quy trình công nghệ với quy mô 50 lít/mẻ để sản xuất nhựa alkyd đỗ tương có hàm lượng dầu từ 55-65% khối lượng để tạo ra sản phẩm có chỉ tiêu kỹ thuật phù hợp cho từng lĩnh vực ứng dụng cụ thể.[9]

Nghiên cứu của Nguyễn Văn Nghĩa, Cơ sở sản xuất sơn chấu Á, nghiên cứu đổi mới công nghệ nâng cao chất lượng sơn Alkyd Tác giả đã nghiên cứu cải thiện màu sơn trắng sao cho không bị ngã sang màu vàng để phục vụ cho các lĩnh vực

8

giao thông, xây dựng đóng ghe thuyền, tăng độ bền sản phẩm, phá bỏ lớp màng hình thành trong thùng sơn khi dùng dở dang Để tạo sự ổn định màu sơn trắng tác giả sử dụng bù màu với tỷ lệ Alkyd (65%); TiO2 (20%); ZnO, Stearat Zn (7%); Mineral Spirit (5%); các phụ gia (2,65%); Phụ gia hấp thụ U.V (0,2%); hỗn hợp bù màu (0,15%)(so sánh với công thức sản xuất trước đây: Alkyd (65%); TiO2 (15%); các nguyên liệu phụ gốc hữu cơ (7%); Mineral Spirit (10%); các phụ gia (3%) và thay đổi nguyên liệu: Nhựa Alkyd được thay bằng loại có gốc dầu hướng dương (thay cho dầu lanh) ít đổi màu dưới tác động ánh sáng Để phá bỏ lớp màng phủ trên

bề mặt sơn, tác giả chọn được hợp chất MEK làm tác nhân ức chế quá trình tạo màng này.[11]

Nguyễn Xuân Quan, Trường ĐH Nông Lâm Tp HCM 2009, Khảo sát quy trình trang sức sản phẩm ngoài trời tại Công ty Rubico – Bình Dương Tác giả đã khảo sát các đặc điểm, tính chất, thành phần của 5 loại sơn dầu trang sức bề mặt sản phẩm mộc, xác định các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt sản phẩm Tác giả

đã nghiên cứu sự ảnh hưởng của loại sơn và khuyết tật ảnh hưởng đến chất lượng trang sức sản phẩm gỗ.[12]

Nguyễn Duy Toàn, Trường ĐH Quốc Gia Hà Nội 2011, Chế tạo và khảo sát một số tính chất của chất tạo màng, trên cơ sở nhựa Epoxy thu được từ quá trình tái chế Polycarbonate phế thải Tác giả đã khảo sát tìm ra được quy trình khép kín và điều kiện tối ưu để tổng hợp nhựa epoxy từ polycarbonate, chế tạo và khảo sát một

số tính chất của chất tạo màng trên cơ sở nhựa epoxy thu được từ quá trình tái chế.[16]

Trong những năm gần đây, trường đại học Lâm nghiệp Việt Nam đã có những chuyên đề nghiên cứu về các phương pháp trang sức và ảnh hưởng của các phương pháp trang sức tới chất lượng sản phẩm như:

- Nguyễn Văn Chiến (2003): “Tìm hiểu, đánh giá một số chất nhuộm màu và giải pháp nhuộm màu sản phẩm mộc trên địa bàn Hà Nội, Nam Định, Hà Tây” Chuyên đề đã tìm hiểu được nhiều chất nhuộm màu, đưa ra được tính năng kĩ thuật, phương pháp sơn, nhưng chưa áp dụng cho loại gỗ nào cụ thể

9

- Nguyễn Hải Hoàn (2011): “ Nghiên cứu tìm hiểu một số qui trình trang sức

đồ gỗ tại nhà máy Tiến Động”; Chuyên đề cấp bộ môn Chuyên đề chỉ dừng lại ở mức tìm hiểu phương pháp sơn và khuyến cáo sử dụng sơn

Tuy nhiên, nhiều doanh nghiệp chế biến gỗ lại tự thực nghiệm và tự tạo ra cho mình những công thức điều chế những loại sơn phủ riêng, phù hợp với những loại sản phẩm đặc thù của doanh nghiệp và tất nhiên đây đều được coi là những bí quyết của doanh nghiệp, không được công bố

Một số công ty khác của Việt Nam chuyên sản xuất về sơn như: Công ty TNHH SXTM Toàn Châu, Công ty TNHHSXTMDV Xuyên Việt, Công ty TNHH sơn Thiên Phú, Công ty TNHH TM Xuân Anh, Công ty cổ phần sơn tổng hợp Hà Nội, Xí nghiệp hóa chất – sơn cao cấp Như Ý, Nhưng nhiều trong số đó là nhập những loại sơn gốc khác nhau về sau đó phối trộn để tạo ra những sản phẩm sơn mới

để bán chứ không phải là sản xuất ra những loại sơn khác nhau

Nguyễn Thiện Ái, Công ty Sơn tổng hợp Hà Nội 2003, Nghiên cứu sản xuất nhựa alkyd gầy biên tính dầu cám, dầu dừa [1]

Từ kết quả của những nghiên cứu trên cho thấy chưa có công trình nào nghiên cứu về những ảnh hưởng của độ nhớt, áp suất phun sơn Alkyde đến chất lượng màng trang sức trên sản phẩm gỗ (ván ghép thanh) Vì vậy, để nâng cao chất lượng màng trang sức Alkyde, lựa chọn thông số về độ nhớt và áp suất phun sơn, đưa ra các thông số công nghệ hợp lý, việc chúng tôi nghiên cứu ảnh hưởng của độ nhớt, áp suất phun sơn Alkyde là cần thiết, mới và không trùng lặp

10

Chương 2 NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG

2.1 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Nghiên cứu được ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ trang sức như độ nhớt sơn, áp suất phun sơn Alkyde QA 16 đến chất lượng màng trang sức trên sản phẩm gỗ (ván ghép thanh) từ đó tìm được chế độ công nghệ sơn hợp lý nhất

2.2 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

- Vật liệu Sơn Alkyde đã được tạo ra từ nhựa Alkyde gốc dầu 6501-80 làm

sơn phủ ván nhân tạo, tên gọi QA 16

- Thông số công nghệ trang sức như độ nhớt sơn, áp suất phun dùng cho loại sơn Alkyde đã chọn trên

2.3 PHẠM VI NGHIÊN CỨU

- Trong đề tài này chúng tôi sử dụng sơn tạo ra từ nhựa Alkyde gốc dầu 6501-80 tên gọi QA 16 làm sơn phủ ván nhân tạo Việc tạo ra sơn chúng tôi kế thừa

từ nghiên cứu tạo ra sơn Alkyde đã có

- Chúng tôi chỉ nghiên cứu ảnh hưởng của độ nhớt và áp suất phun sơn Alkyde đã chọn đến chất lượng màng trang sức

- Vật liệu nền là ván ghép thanh từ gỗ Keo lá tràm (Acacia auriculiformis)

- Phương pháp trang sức: Phun khí nén

- Khoảng cách phun từ đầu mũi phun đến bề mặt: Cố định 25 cm

- Tốc độ di chuyển súng phun: Cố định 3 m/s

- Phương pháp sấy: Khô tự nhiên

2.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

- Tìm hiểu chung về sơn Alkyde sử dụng cho nghiên cứu

- Nghiên cứu ảnh hưởng của độ nhớt đến chât lượng của màng sơn

- Nghiên cứu ảnh hưởng của áp suất phun đến chất lượng của màng sơn;

- Lựa chọn thông số công nghệ trang sức, độ nhớt, áp suất phun hợp lý nhất đảm bảo chất lượng màng trang sức

Kế thừa từ những nghiên cứu trước về vùng độ nhớt và áp suất phun sơn để lựa chọn khoảng thông số thay đổi của độ nhớt và áp suất

Kế thừa vật liệu và công nghệ tạo sơn Alkyde thí nghiệm:

Sơn thành phẩm

12

Nguyên liệu tạo sơn Alkyde QA 16

(1) Nhựa: Sử dụng nhựa Alkyde gốc dầu 6501-80

Tên thương mại Beckosol 6501-80

Thông số kỹ thuật: Gốc dầu: Dầu đậu nành; Độ dài dầu: 64%; Hàm lượng PA: 25%; Độ màu (Gardner): Max 6; Chỉ số acid (mgKOH/g rắn: 3.9 – 9.0; Hàm lượng chất rắn: 79-81%; Độ nhớt: (Gardner-Holdt, 25 deg C): Z6-Z8 (30 % White spirit)

Khả năng hòa tan: Rượu: Không tan; Methyl ethyl Ketone: Tan; Ester: Tan; Aromatic: Tan; Aliphatic: Tan; Xylen Tan; Butyl acetate: tan; White spirit: tan Tính tương hợp: Nhựa alkyd béo: Tương thích hoàn toàn; Nhựa alkyd gốc dầu trung bình: Có giới hạn; MF: Có giới hạn; Nhựa alkyd biên tính pheonol: không hoàn toàn

(2) Chất rắn:

Bột Oxit titan R: Độ tinh khiết của bột 97.8%, hàm lượng chất bay hơi 0.26

%; Hàm lượng chất tan trong nước 0.3 %; Lượng chất mất khi nung ở nhiệt độ 100

0C là 0.46 %; Độ mịn của hạt chủ yếu < 0.063 mm Khối lượng thể tích đổ đống là 4.03 g/cm3

Bột Lithopone: Công thức phân tử: ZnS.BaSO4 Khối lượng phân tử:

330.80g/mol.Lithopone có khối lượng thể tích 4.06 g/cm3, Hàm lượng chất bay hơi

ở 1050C là 0.36 %, Hàm lượng mất đi khi nung ở 100 0C là 0.5 %, độ che phủ của bột là 98g/cm2, độ mịn của hạt bột là 0.045 mm

Bột đá CaCO3, độ tinh khiết bột 97.53%, hàm lượng chất bay hơi ở 1050C là 0.06 %, chất tan trong nước 0.06 %, hàm lượng chất mất đi khi nung ở nhiệt độ

13

(3) Dung môi: là hỗn hợp dung môi Ethylen acetate, Toluen, Kentone

(4) Phụ gia khác:

Bao gồm:

Phụ gia Chống tạo bọt Polyglycol BYK 0,24; 0,4%

Phụ gia hỗ trợ tạo màng Disper BYK 2150 0,4%

Phụ gia làm láng bề mặt BYK 333 0,2%

Phụ gia chống lắng CERATIX 8466 0,5%

Tỷ lệ phối trộn nguyên liệu

Tỷ lệ nhựa: 45 % tổng khối lượng đầu vào

Tỷ lệ chất rắn: 20% tổng khối lượng đầu vào

TiO2 R-Titaniumdi oxide: 25% tỷ lệ chất rắn

Chất làm khô bề mặt (Phụ gia hỗ trợ tốc độ khô): chiếm 1% tỷ lệ chất rắn Trong đó:

14

Phụ gia chống lắng CERATIX 8466 0,5%: tỷ lệ 1% tổng khối lượng đầu vào

Tỷ lệ dung môi: Chiếm 32 % tổng khối lượng đầu vào

Thành phần dung môi:

Ethylen acetate: 35% tổng khối lượng dung môi

Toluen: 25% tổng khối lượng dung môi

Kentone: 40% tổng khối lượng dung môi

2.4.2 Phương pháp thực nghiệm

Thực nghiệm đơn yếu tố xác định ảnh hưởng của áp suất phun, độ nhớt dung dịch đến tính chất cơ học, vật lý, hóa học của màng sơn: độ bám dính bề mặt, độ cứng, độ bền uốn, thời gian khô bề mặt, độ bóng màng sơn

15

Yêu cầu chất lượng đạt được: Bề mặt phẳng không gợn sóng, không xù lông

gỗ, sạch bụi và đạt độ nhẵn 8 (Rmax≤ 60µm),

Phun sơn: Công nghệ phun sơn, thông số thay đổi: độ nhớt và áp suất phun

- Độ nhớt thay đổi 15, 18, 21 giây

- Áp suất phun thay đổi 2 KG/cm2, 3,5 KG/cm2, 5 KG/cm2

Các thông số khác không đổi:

- Khoảng cách phun từ đầu mũi phun đến bề mặt: Cố định 25 cm

Thay đổi áp suất của súng phun, điều chỉnh trên máy phun

2.4.3 Phương pháp kiểm tra tính chất màng sơn

Tiêu chuẩn kiểm tra tính chất màng sơn như sau:

Độ bền dán dính TCVN 2097 – 1993, Độ cứng của màng sơn TCVN 2098 -

1993, Độ bền uốn TCVN 2100 – 1993, Thời gian khô TCVN 2094 – 1993, Độ bền hóa chất ( axít, bazơ ) TCVN 2099 – 1993, Độ bóng TCVN 2101: 2008

16

2.4.3.1 Phương pháp kiểm tra Độ bền dán dính

Độ bám dính của màng sơn được kiểm tra theo phương pháp rạch kẻ ô;

2.4.3.2 Phương pháp kiểm tra Độ cứng của màng sơn

Độ cứng của màng sơn được kiểm tra bằng phương pháp đo độ cứng bút chì

- Kích thước mẫu kiểm tra:

150x100x20mm

- Số lượng mẫu: 1÷3 mẫu

- Thiết bị và dụng cụ: Máy đo độ cứng, 14 bút chì có độ cứng tăng dần từ 6B đến 6H, gọt bút chì, giấy nhám (400 grade)

- Các bước thử:

+ Kiểm tra độ cứng của bút chì, gọt và mài các đầu bút chì (hình 2.2) + Đặt bút chì vào máy với góc cố định 450 (góc giữa bút chì và bề mặt vật liệu phủ là 450Cnhư hình 2.3)

+ Đặt áp lực lên đầu bút chì: 7.5N + Tiến hành trượt bút chì với tốc độ là 1mm/s lên bề mặt màng sơn

- Kết quả kiểm tra được đánh giá như sau:

+ Khi bề mặt lớp phủ cứng hơn bút chì thì bút sẽ trượt dài trên bề mặt

mà không gây hư hỏng;

17

+ Khi bề mặt lớp phủ cứng ngang với độ cứng bút chì thì bề mặt lớp phủ sẽ bị xước nhẹ;

+ Khi bề mặt lớp phủ cứng không bằng độ cứng bút chì thì bề mặt lớp phủ sẽ bị hư hỏng nặng tùy thuộc độ cứng bút chì đến đâu

2.4.3.3 Phương pháp kiểm tra Độ bền uốn màng sơn

- Tiêu chuẩn kiểm tra TCVN 2099 – 1993 hoặc TCVN 2099:2007;

- Dụng cụ kiểm tra 2: 1 bộ gồm 5 bản kim loại có bề mặt 30 x 40 mm và chiều dày khác nhau 1 - 2 - 3 - 4 - 5 mm Ở một phía cạnh dọc của mỗi bản có nửa hình trụ, bán kính phần hình trụ bằng nửa chiều dày của mỗi bản tương ứng (r = 0,5; 1; 1,5; 2; 2,5 mm) Mỗi bản này có thể gá lắp vào rãnh của một khung kẹp bằng kim loại

- Tiến hành thử:

+ Nhiệt độ phòng thí nghiệm phải là 25 ± 20C trong cả quá trình kiểm tra; + Mẫu gỗ đã sơn phải được khô hoàn toàn và ổ định mẫu (7 ngày);

18

+ Đặt mẫu gỗ lên bản kim loại, bề mặt sơn quay ra phía ốc xiết, cạnh tròn của bản kim loại quay lên trên Ép mặt sơn cần thử vào bản kim loại và lá kép của khung Vặn ốc để xiết chặt tấm mẫu với bản kim loại vào nẹp chắn

+ Dùng tay uốn mẫu gỗ đã sơn cần thử lượn tròn theo bản kim loại và uốn một cách đều đặn trong 1-2s

- Đánh giá tấm mẫu sau khi kiểm tra:

+ Đánh giá tấm mẫu ngay tức khắc sau khi uốn mà không cần lấy tấm mẫu ra khỏi dụng cụ Có thể dùng kính phóng đại Nếu không thấy xuất hiện các vết nứt, tróc thì tiếp tục thử tấm mẫu khác trên trục nhỏ hơn (đối với dụng cụ 1) hoặc bản kim loại có độ dày nhở hơn (đối với dụng cụ 2) Cứ làm như thế cho đến khi phát hiện được vết nứt và vết tróc cảu màng qua kính lúp

+ Độ bền uốn của màng được biểu diễn bằng đường kính của trục nhỏ nhất hoặc chiều dày nhỏ nhất của bản kim loại, mà trên đó màng sơn chưa bị biến dạng, nhắc lại phép thử có cùng kích thước trục (và độ dày của bản kim loại) này 3 lần trên các tấm mẫu mới Kết quả cuối cùng là trung bình cộng của 3 phép thử

2.4.3.4 Phương pháp kiểm tra thời gian khô bề mặt và khô hoàn toàn của màng sơn

Định nghĩa :

- Khô bề mặt: Màng sơn được coi như đạt độ khô bề mặt khi các hạt cát thạch anh có thể được quét nhẹ khỏi bề mặt màng mà không để lại khuyết tật trên

đó

- Thời gian khô: Khoảng thời gian từ khi gia công màng theo TCVN 2094 -

1993 lên tấm mẫu đến thời điểm màng đạt độ khô bề mặt gọi là thời gian khô bề mặt

19

- Lấy mẫu theo điều 4.1

- Chuẩn bị tấm nền chuẩn theo điều 4.2.a của tiêu chuẩn này

Tiến hành thử

Để khô tấm mẫu

Để tấm mẫu đã sơn ở vị trí đứng trong phòng sạch bụi không có gió lùa và ánh nắng chiếu thẳng, ở nhiệt độ 23  20C và độ ẩm tương đối (60  5)%

Đánh giá trạng thái khô bề mặt

- Sau thời gian qui định đặt tấm mẫu cần kiểm tra theo phương nằm ngang

- Rót khoảng 0,5g cát lên bề mặt màng từ độ cao trong khoảng 100 - 150

mm Có thể dùng ống nghiệm đường kính 25 mm và chiều dài phù hợp rắc cát để tránh sự tràn ra quá mức của các hạt cát

- Sau 10 giây, giữ tấm mẫu ở góc 200 theo phương nằm ngang và quét nhẹ cát đi bằng chổi lông mềm

- Màng được coi là đạt độ khô bề mặt nếu tất cả các hạt cát được quét đi không để lại khuyết tật trên bề mặt màng

Xác định thời gian khô bề mặt

Tại các khoảng thời gian phù hợp, ngay trước khi màng được dự kiến là đã khô bề mặt, thực hiện việc kiểm tra như mục 4.5.4.2 cho đến khi màng đạt độ khô

bề mặt và ghi lại thời gian

2.4.3.5 Phương pháp kiểm tra khả năng chịu axit bazo

Độ bền hóa chất của màng sơn được kiểm tra theo tiêu chuẩn TCVN

+ Thùng chứa được làm bằng thủy tinh có nắp đậy;

+ Cân điện tử với độ chính xác 0.001g;

+ Thiết bị đo độ bóng;

20

+ Dung dịch axít sulfuric ở nồng độ 50 g/l;

Ghi chú: Sử dụng nước khử ion để pha chế dung dịch

- Tiến hành thử:

+ Bước 1: Phủ sơn lên 2 mặt của mẫu gỗ và sấy khô hoàn toàn, sau đó phủ kín parafin lên các cạnh mẫu

+ Bước 1: Đo độ bóng các mẫu gỗ sau khi sơn khô hoàn toàn;

+ Bước 2: Ngâm mẫu vào trong dung dịch axít sulfuric nồng độ 50 g/l ở nhiệt độ 20oC±1 trong 168h;

+ Bước 3: Lấy mẫu ra, dùng nước rửa nhẹ nhàng bề mặt màng sơn và để yên trong 2h;

+ Bước 4: Đo độ bóng của màng sơn và quan sát bề mặt màng sơn

Tỷ số lưu độ bóng được tính theo công thức:

GR=G1/Gox100

Trong đó: GR: Tỷ số lưu giữ độ bóng, %;

Go: Độ bóng của mẫu trước khi ngâm trong axít;

G1: Độ bóng của mẫu sau khi ngâm trong axít

+ Đánh giá kết quả: Nếu tỷ số lưu giữ độ bóng của màng sơn ngâm trong dung dịch axít trên 2 mẫu thử là 90% hoặc cao hơn, nếu quan sát bằng mắt thường không thấy phồng rộp, nứt, bong tróc và lỗ rỗ trên màng sơn và thấy mức độ thay đổi màu sắc không lớn so với màu sắc của mẫu đối chứng thì kết luận màng sơn đạt yêu cầu về độ bền axít

* Kiểm tra khả năng chịu bazơ của màng sơn

- Kích thước mẫu: 150 x 100 x t; mm (t≥3mm)

- Số lượng mẫu: 9 mẫu/ chế độ

- Thiết bị, dụng cụ, hóa chất:

+ Thùng chứa được làm bằng thủy tinh có nắp đậy;

+ Cân điện tử với độ chính xác 0.001g;

+ Thiết bị đo độ bóng;

+ Dung dịch natri hydroxit ở nồng độ 50 g/l;

+ Bước 1: Đo độ bóng các mẫu gỗ sau khi sấy khô hoàn toàn;

+ Bước 2: Ngâm mẫu vào trong dung dịch natri hydroxit nồng độ 50 g/l ở nhiệt độ 20oC±1 trong 168h;

+ Bước 3: Lấy mẫu ra, dùng nước rửa nhẹ nhàng bề mặt màng sơn và để yên trong 2h;

+ Bước 4: Đo độ bóng phản quang của màng sơn và quan sát bằng mắt bề mặt màng sơn

Tỷ số lưu độ bóng được tính theo công thức:

GR=G1/Gox100

Trong đó: GR: Tỷ số lưu giữ độ bóng, %;

Go: Độ bóng của mẫu trước khi ngâm trong dung dịch kiềm;

G1: Độ bóng của mẫu sau khi ngâm trong dung dịch kiềm

+ Đánh giá kết quả: Nếu tỷ số lưu giữ độ bóng của màng sơn ngâm trong dung dịch kiềm trên 2 mẫu thử là 90% hoặc cao hơn, nếu quan sát bằng mắt thường không thấy phồng rộp, nứt, bong tróc và lỗ rỗ trên màng sơn và thấy mức độ thay đổi màu sắc không lớn so với màu sắc của mẫu đối chứng thì kết luận màng sơn đạt yêu cầu về độ bền kiềm

2.4.3.6 Phương pháp kiểm tra độ bóng màng sơn

22

+ Khi đo độ bóng, trục quang học của hệ thống chiếu sáng và máy thu ảnh phải ở dưới một góc bằng nhau (e1 = e2, góc này có thể là 20 ± 0,50, 60 ± 0,50 tùy theo độ bóng của màng sơn yêu cầu)

- Tiến hành thử:

+ Điều kiện thử: Sau khi màng sơn khô hoàn toàn, để tấm mẫu nằm ngang trong môi trường không có bụi, ở nhiệt độ 25 ± 20C và độ ẩm tương đối 70 ± 5% ít nhất trong 16h ở chỗ có luồng không khí lưu chuyển tự do và không có nguồn ánh sáng trực tiếp của mặt trời

+ Các bước kiểm tra:

+) Trước tiên kiểm tra máy đo độ bóng bằng tấm kính tiêu chuẩn, đọc trực tiếp một cách chính xác giá trị độ bóng của tấm kính chuẩn đo ở 3 vị trí khác nhau trên tấm kính chuẩn sao cho các giá trị không chêng lệch nhau 1 đơn vị độ bóng Nếu không đạt thì phải chỉnh lại máy đo

+) Sau khi đã lấy được giá trị độ bóng của tấm kính chuẩn, đo 3 giá trị độ bóng của tấm mẫu phải kiểm tra ở 3 vị trí khác nhau, và nếu kết quả của các độ bóng không chênh lệch nhau 2 đơn vị thì coi như kết quả thử là đúng

n: số mẫu quan sát 𝑥̅ : trị số trung bình mẫu

b Độ lệch chuẩn

Được xác định theo công thức:

23

𝑆 = ±√∑ (𝑥𝑛𝑖 𝑖 − 𝑥̅)2

𝑛−1Trong đó: S: độ lệch chuẩn

xi: giá trị của các phân tử 𝑥̅ : trung bình cộng của các giá trị xi

n: số mẫu quan sát

2.6 Ý nghĩa của luận văn

2.6.1 Ý nghĩa khoa học

Luận văn có ý nghĩa khoa học, nghiên cứu được ảnh hưởng của độ nhớt và

áp suất phun sơn Alkyde đến chất lượng màng trang sức, từ đó xác lập được căn cứ khoa học để chọn lựa được thông số công nghệ áp suất và độ nhớt hợp lý nhất với sơn đã lựa chọn, cho chất lượng màng trang sức đạt yêu cầu

2.6.2 Ý nghĩa thực tiễn

Luận văn có ý nghĩa thực tiễn, xác lập được thông số độ nhớt và áp suất phun hợp lý nhất cho sơn alkyde QA 16 cho ván ghép thanh, từ đó giúp sử dụng hiệu quả sơn QA 16, nâng cao chất lượng bề mặt trang sức vật liệu gỗ nhân tạo

24

Chương 3

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

3.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT TẠO MÀNG SƠN [3],[11],[12],[13]

Sơn là hệ phân tán gồm nhiều thành phần (chất tạo màng, chất màu, trong môi trường phân tán) Sau khi phủ lên bề mặt vật liệu nền nó tạo thành lớp màng đều đặn, bám chắc bảo vệ và trang trí bề mặt vật liệu cần sơn

Như vậy chức năng chính của màng sơn là trang trí và bảo vệ vật liệu nềnnhằm mục đích làm tăng tính thẩm mỹ và tuổi thọ của sản phẩm

Thành phần cơ bản của sơn

Sơn là một loại dung dịch keo phủ trên bề mặt sản phẩm, sau một thời gian tạo thành màng rắn bám chắc lên bề mặt, trang trí và bảo vệ sản phẩm Vì vậy màng sơn phải có độ bám dính tốt, khô nhanh, tính đàn hồi tốt, có độ bóng và năng lực che phủ tốt Hiện nay có rất nhiều loại sơn có tính chất và thành phần khác nhau, nhưng nhìn chung tất cả loại sơn có thành phần chính sau:

+ Chất tạo màng: là thành phần chủ yếu quang trọng nhất quyết định các tính chất của màng sơn

+ Chất màu (bột màu, bột độn)

+ Môi trường phân tán ( dung môi)

+ Chất phụ gia: Ngoài 3 thành phần chính của sơn là chất tạo màng, dung môi và bột màu, trong sơn còn chứa một số nguyên liệu khác với tỉ lệ rất nhỏ (thường ≤ 1%) gọi là các chất phụ gia cho sơn Các chất phụ gia này có ảnh hưởng tích cực đến chất lượng màng sơn.[3]

Chất tạo màng:

Là thành phần chính trong sơn, có tác dụng là liên kết các thành phần trong sơn với nhau, qua đó tạo cho sơn một độ bám dính của màng sơn lên bề mặt vật liệu

Tạo những đặc tính của màng sơn: cơ lý, hoá học, chịu thời tiết, chống rỉ, chịu nhiệt Nguồn gốc của chất tạo màng bao gồm từ thiên nhiên, từ tổng hợp mà ra.[17]

25

Nhựa thiên nhiên: dầu lanh, dầu chuẩn, dầu đỗ tương…

Nhựa tổng hợp: nhựa alkyd, epoxy, PU

Chất tạo màng có nhiều loại khác nhau:[24],[27]

+ Loại nhiệt dẻo (khô vật lí): Là loại mà khi quá trình khô xảy ra thì dung môi sẽ bị bay hơi ra khỏi màng sơn Và khi màng sơn khô thì không có sự biến đổi

về mặt hoá học và có thể hoà tan trở lại

Ví dụ như: Nhựa Cellulose, Vinyl, cao su clo hoá…

+ Loại nhiệt rắn (khô hoá học): Là loại mà khi quá trình khô xảy ra thì có phản ứng hoá học xảy ra trong màng sơn, các phản ứng xảy ra có thể là phản ứng oxy hoá, phản ứng trùng hợp, hay là một số tương tác hoá học…Khi màng sơn khô không hoà tan trở lại

Ví dụ như: Nhựa Epoxy, Ankyd, Polyurethan…

Yêu cầu kĩ thuật và nâng cao chất lượng

Yêu cầu: Sơn tạo thành phải đạt được những yêu cầu tối thiểu như:

- Tạo được màng mỏng trên bề mặt vật liệu

- Dễ thi công khi pha thành dung dịch

- Sức căng bề mặt nhỏ để màng sơn dễ dàn đều

Mục đích: nâng cao tính năng của nhựa tạo màng

Phương pháp tạo biến tính chất màng có hai phương pháp chính đó là biến tính vật lí và hoá học

- Biến tính vật lí là phương pháp phối trộn thêm một số thành phần khác để tăng tính năng của nhựa

Chất pha loãng[11]:

Chất pha loãng không thể hoà tan nitrocellulose, Là loại chất cho vào làm loãng sơn để đạt đến độ nhớt sử dụng, có tác dụng hoà tan nhựa Nguyên nhân chủ yếu là do giá thành rẻ hơn dung môi nhiều Chất pha loãng ngoài việc làm loãng sơn đến độ nhớt nhất định, tôc độ bay hơi của nó phải nhanh hơn dung môi, nếu như tốc

độ bay hơn của nó chậm hơn dung môi chất tạo màng sẽ tách ra tạo nên màng sơn đóng rắn cục, biến trắng do nitrocellulose không hoà tan trong chất pha loãng.[11]

Ví dụ sơn alkyd chất pha loãng dầu thông Xăng, xilen, cũng có thể dùng cho sơn alkyde, cũng có thể dùng cho sơn dầu

Giữa chất pha loãng và dung môi không có giới hạn phân biệt rõ, một chất dung môi cũng có thể làm chất pha loãng, trên thực tế pha loãng là hỗn hợp của mấy loại dung môi

Phân biệt giữa chất làm loãng và dung môi căn cứ vào năng lực hoà tan, tốc

độ bay hơi ảnh hưởng đến việc tạo màng

Đặc tính và tác dụng dung môi

Dung môi có rất nhiều ứng dụng quan trong trong công nghệ sản xuất sơn

Nó có một số đặc điểm quan trọng mà ta cần phải chú ý:

- Là chất lỏng hữu cơ dễ bay hơi

- Có nhiệt độ sôi nằm trong khoảng từ 60 đến 200oC

- Rất dễ bị cháy, nổ

- Có khả năng hoà tan tốt chất tạo màng và điều chỉnh độ nhớt của sơn

Yêu cầu về dung môi

Loại rượu: chứa nhóm –OH: Methanol, butanol…

Loại ete: PGMO

Loại este: butyl axetat, ethyl axetat …

Loại tạp chức: Ethyl cellosove, Butyl cellosove…

An toàn khi sử dụng

Trong quá trình tiếp xúc với dung môi ta cần phải chú ý các điểm sau:

- Tránh tiếp xúc trực tiếp lên da và mắt

- Không mở nắp thùng phuy đựng các dung môi bằng các dụng cụ kim loại

- Đeo khẩu trang làm việc với dung môi

- Cấm lửa tuyệt đối khi làm việc với dung môi

- Tuân thủ quy trình công nghệ khi sản xuất

Chất phụ gia

Trong sản xuất sơn thường phân loại các chất phụ gia thành nhóm như sau: Các chất phụ gia thông dụng được sử dụng phổ biến trong hầu hết các loại sơn, đó là:

- Chất thấm ướt và phân tán (Wetting & Dispersing)

Các chất phụ gia chuyên dụng, chỉ dùng cho một số sơn theo yêu cầu, ví dụnhư:

- Phụ gia tăng cường tính chống rỉ cho bột màu

sử dụng theo yêu cầu:

- Bột màu phải có màu sắc phải bền đẹp;

- Không bị hoà tan trong nước và trong một số dung môi khác;

- Có độ phủ độ mịn cao, độ thấm dầu thích hợp;

- Có cấu tạo phù hợp và có khả năng phân tán tốt trong CTM, không có tác dụng phụ

Bột màu có các tác dụng làm cho màng sơn có tính chất:

- Vẻ đẹp trang trí: có màu sắc, độ che phủ kín hoặc trong suốt và các hiệu ứng đặc biệt(như phản quang, màu xà cừ, v.v )

- Bảo vệ bề mặt cần sơn bền với thời tiết, ánh sang nhiệt độ, hóa chất,v.v…

- Các tính chất khác như: chịu lực, cứng, chống cháy, chống ăn mòn, chống

hà tàu biển,chống trơn trượt bề mặt

Phân loại bột màu:

29

- Bột màu vô cơ: (INORGANIC PIGMENTS) gồm các bột màu và bột độn

có nguồngốc từ thiên nhiên hoặc tổng hợp nhân tạo;

- Bột màu hữu cơ: (ORGANIC PIGMENTS) thường là các bột màu có nguồn gốc tổnghợp nhân tạo

So sánh các tính chất tổng quát giữa hai loại bột màu vô cơ và hữu cơ

Thấp hơn Tốt Rất khác nhau Tốt

Tốt Không đắt tiền

Sáng màu Tương đối tốt Cao hơn

Từ xấu đến tốt Rất khác nhau Rất khác nhau Rất khác nhau Thường đắt tiền

Các tính chất cần thiết của bột màu sử dụng trong sơn:

(1) Tính phân tán

Tính phân tán của bột màu là tính chất các bột màu sử dụng không được kết

tụ vớinhau trong chất tạo màng Qúa trình phân tán bột màu trong chất tạo màng giúp bột màu phân tán đều trong chất tạo màng và không bị kết tụ trở lại trong quá trình lưu kho và sử dụng sơn

Bột màu hữu cơ thường khó phân tán trong chất tạo màng hơn bột màu vô

cơ

Quá trình phân tán bột màu gồm có 4 bước thực hiện là:

- Sự thấm ướt (wetting) bề mặt bột màu;

- Sự phá vỡ các tập hợp liên kết các hạt bột màu;

- Sự phân bố đều các hạt bột màu trong chất tạo màng;

- Sự làm ổn định (làm bền) dạng phân tán bột màu

(2) Độ bền ánh sáng

độ bền màu theo tiêu chuẩn Greyscale DIN 54001 và ISO Greyscale R105 A02

(4) Độ bền nhiệt (Heat Stability)

- Bột màu dùng chế tạo sơn yêu cầu phải có tính bền nhiệt để không bị biến màu trong các trường hợp sau:

Khi phân tán hoặc nghiền bi ở tốc độ cao

Khi cần sấy ở nhiệt độ cao

Khi sử dụng bề mặt sơn ở gần khu vực nhiệt độ cao

(5) Độ bền hóa chất (axit và kiềm)

Màng sơn màu khi thi công sau khi khô tại các công trình xây dựng có khí quyển công nghiệp cần có độ bền axit do khí thải ngưng tụ với hơi nước tạo ra axit bám trên bề mặt sơn, hoặc sơn lên bề mặt vật liệu silicat, bê tông, xi măng có tính kiềm, hoặc mực in màu lên bao bì, chứa các chất tẩy rửa có tính kiềm Vì vậy bột màu sử dụng trong sơn - mực in cần có tính bền với axit – kiềm

(6) Độ bền dung môi

Độ bền dung môi là một yêu cầu quan trọng đối với bột màu dùng cho sơn và mực in trong quá trình sản xuất, sử dụng Yêu cầu chung là chọn loại bột màu không tan trong dung môi hữu cơ là tốt nhất

(7) Cường độ màu (Colour strength)

Cường độ màu là một thông số rất quan trọng để xác minh màu sắc cuối cùng của màng sơn cần có theo yêu cầu

31

3.2 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ SƠN ALKYD [1],[4],[5],[10],[11],[16]

Nhựa Alkyd được tạo thành do phản ứng este hóa giữa rượu nhiều bậc, axit nhiều bậc với các loại dầu thực vật Màng sơn được làm khô nhờ không khí hoặc nhiệt Đây là loại sơn được dùng rộng rãi trong công nghiệp sơn phủ như gỗ, kim loại…

Sơn Alkyd bao gồm nhựa Alkyd khô, dầu béo họăc dầu trung bình, bột màu, chất làm khô, chất chống đông kết, xăng hoặc nước tùng hương

Vật liệu thô để chế tạo sơn Alkyd gồm:

Những monome sơn Alkyd thường dùng: Vilyl acetate, Styren, Methyl methacrylate, Butyl methacrylate, Acrylonitrile,…

32

Tổng hợp các nghiên cứu cũng chỉ ra, sơn Alkyd có ưu điểm: Màng sơn bám chắc tốt, chịu khí hậu, bóng, cường độ cơ học cao, nhưng màng sơn mềm, qua nghiên cứu cho thấy độ cứng là 0.3-0.4, chịu nước, chịu kiềm yếu, khô chậm Thời gian khô bề mặt > 4 giờ, khô bên trong >15 giờ Để giải thích lý do này do sơn Alkyd có nhiều nhóm –OH và –COOH nên màng sơn chịu nước kém Để hạn chế nhược điểm này, có nhiều nghiên cứu sử dụng nhựa tùng hương, nhựa phenol forrmaldehyde và kết quả cho thấy có thể nâng cao độ cứng, chịu nước, chịu tác động hóa chất, nâng cao khả năng bám dính của màng sơn Ngoài ra có thể dùng nhựa acrylic, nhựa isocyanate, nhựa silic hữu cơ, nhựa styren biến tính để nâng cao tính chịu nước, chịu khí hậu và tính bền hóa học

Một số nghiên cứu cho thấy, sơn Alkyd biến tính phenol formaldehyde có độ bền chịu nước tốt Sơn Alkyd biến tính styren có độ khô và chịu nước rất tốt nhưng chịu dung môi kém Sơn sơn Alkyd biến tính acrylic chịu khí hậu tốt, khô nhanh

3.2.1 Cơ chế khô của màng sơn Alkyd [4]

Cơ chế khô của nhựa Alkyd được quyết định bởi cơ chế khô của loại dầu béo (dầu khô và dầu bán khô) Nhìn chung, quá trình khô của màng sơn Alkyd khô tự nhiên và dầu béo có nối đôi liên hợp gồm 2 giai đoạn:

- Giai đoạn 1: Bay hơi dung môi;

- Giai đoạn 2: Xảy ra phản ứng hóa học (oxy hóa và trùng

hợp hóa) của các chất làm khô và oxi không khí

Phản ứng hóa học làm khô màng này xảy ra qua 4 giai đoạn chủ yếu:

+ Thời gian thâm nhập của O2 vào màng sơn

+ Giai đoạn tạo thành các peroxide

+ Giai đoạn phân hủy các peroxide

+ Giai đoạn kết hợp 3 chiều Giai đoạn này làm màng sơn khô cứng hoàn toàn có thể xảy ra trong vài ngày đến vài tuần lễ tùy thuộc vào bản chất chất tạo màng

Sắc tố hay chất màu: Tạo màu sắc và sự che phủ

Chất kết dính: Giữ cho các hạt của chất tạo màu gom lại với nhau và tạo ra sự kết

dính

Chất lỏng: Có tác dụng như một chất mang đối với chất tạo màu và chất kết dính Phụ gia: Gia tăng một số đặc tính như dễ cọ rửa và chống nấm mốc…

Thành phần chất rắn trong sơn bao gồm: chất kết dính, chất màu và nhiều chất

phụ gia khác nhau; phần chất lỏng có thể là nước trong trường hợp sơn latex, hoặc

là cồn khoáng chất hay dung môi khác trong trường hợp sơn dầu Trong một chất phủ, các chất lỏng thường được xem như là các thành phần bay hơi, các chất rắn được xem là các thành phần không bay hơi