Một số cải tiến trong công nghệ sơn đóng rắn bằng tia UV
Sơn đóng rắn bằng tia cực tím (UV) có nhiều ưu điểm vượt trội so với các hệ sơn epoxy và polyuretan truyền thống, cả về mặt áp dụng và hiệu quả sử dụng trên tất cả các chất nền cần sơn. Trong thời gian qua, những cải thiện cả trong công nghệ thiết bị đóng rắn cầm tay cũng như công nghệ nhựa kết dính đang thúc đẩy sự chấp nhận sơn đóng rắn bằng tia UV trong tất cả các ứng dụng sơn trực tiếp tại chỗ trên các diện tích bề mặt lớn. Gần đây, một số loại nhựa kết dính mới đã được đưa ra thị trường, chúng có khả năng đổi màu để chỉ báo độ dày và tình trạng đóng rắn của lớp sơn, đồng thời cho phép tiến hành sơn dễ dàng hơn với hiệu quả cao hơn, trong khi đó giảm chi phí sản xuất và giá thành sản phẩm. Với những loại nhựa này, các nhà sản xuất đã đưa ra thị trường nhiều loại sơn đóng rắn bằng tia UV, có thể sơn trực tiếp ngoài thực địa, sử dụng cho vật liệu gỗ, vinyl composit và xi măng.
Ưu điểm của sơn đóng rắn bằng tia UV
Cho dù sơn lên gỗ, xi măng, hoặc composit, các loại sơn đóng rắn bằng tia UV có ưu điểm rõ rệt so với sơn truyền thống, ví dụ nhanh khô để có thể sử dụng ngay và giảm phát thải các chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC). Hơn nữa, sơn đóng rắn bằng tia UV có khả năng bám dính tốt hơn, bền hơn, đạt hiệu quả chống xước, chống mài mòn cao, chịu hóa chất và dung môi tốt hơn so với sơn truyền thống. Những tính chất này có thể được tùy chỉnh cho các ứng dụng cụ thể bằng cách điều chỉnh liên kết ngang của polyme thông qua việc lựa chọn loại nhựa kết dính và các thành phần khác của sơn.
Khi tiến hành sơn tại thực địa, sơn đóng rắn bằng tia UV có ưu điểm quan trọng nhất là đóng rắn ngay sau khi chiếu đèn UV. Đồng thời, loại sơn này cũng đạt được những tính năng cao ngay sau khi đóng rắn. Do đó, người ta có thể tiến hành sơn lại lớp sơn mới hoặc sử dụng bề mặt sơn hay thiết bị đã sơn ngay sau khi tiến hành công đoạn đóng rắn. Ở các hệ sơn truyền thống, quá trình đóng rắn và phát triển các tính năng thích hợp của màng sơn thường mất nhiều giờ cho đến nhiều ngày, điều đó gây khó khăn cho các cơ sở công nghiệp khi không thể đóng cửa trong thời gian dài để sơn lại những bề mặt có diện tích lớn. Ở sơn đóng rắn bằng tia UV, khả năng khô nhanh của thiết bị sau khi sơn cùng với độ bền cao và yêu cầu bảo dưỡng thấp đã giúp tăng hiệu quả và tiết kiệm chi phí cho người vận hành thiết bị.
Ngoài ra, sơn đóng rắn bằng tia UV (kể cả sơn bột và sơn nước) còn mang lại những lợi ích lớn về mặt môi trường. Trước tiên, chúng giúp giảm hàm lượng VOC (nhìn chung thấp hơn 5%) và giảm mùi so với các loại sơn truyền thống. Sơn đóng rắn bằng tia UV cũng giúp giảm đáng kể các rủi ro ô nhiễm môi trường và rủi ro cháy nổ do các hệ sơn này thường không sử dụng dung môi.
Trong khi đó, các bước chuẩn bị khi tiến hành sơn các bề mặt lớn bằng sơn truyền thống hoặc sơn đóng rắn bằng tia UV đều như nhau, phương pháp và kỹ thuật sơn trên thực địa (phun sơn, sử dụng trục lăn, chổi sơn) đối với sơn đóng rắn bằng tia UV hoặc sơn truyền thống cũng tương tự như nhau.
Khi sử dụng cho các bề mặt bê tông, sơn đóng rắn bằng tia UV thường là các hệ sơn một thành phần, khác với các loại sơn epoxy hoặc polyuretan thông thường, nhờ đó tuổi thọ của lớp sơn cao hơn. Hơn nữa, việc đóng rắn ở nhiệt độ rất thấp thường không thích hợp đối với sơn truyền thống nhưng lại hoàn toàn không gây trở ngại cho sơn đóng rắn bằng tia UV. Đối với các loại bề mặt gỗ, ưu điểm lớn nhất của sơn đóng rắn bằng tia UV là diện tích đã sơn rất nhanh khô và có thể sử dụng được ngay.
Những cải tiến về mặt ứng dụng trên thực địa
Trước đây, những khác biệt giữa các quá trình đóng rắn khi tiến hành sơn tại nhà máy và sơn ngoài thực địa là những thách thức lớn đối với các hệ sơn đóng rắn bằng tia UV. Ngày nay, những tiến bộ cả về mặt thiết bị đóng rắn và công nghệ nhựa kết dính đã giúp giải quyết những vấn đề đó. Trước tiên, khác với khi tiến hành sơn ở nhà máy, chất lượng lớp sơn khi sơn trực tiếp ngoài thực địa có thể chịu ảnh hưởng của sự thay đổi thành phần bề mặt sơn, ảnh hưởng của chất lượng xử lý bề mặt, độ nháp, độ xốp và sự có mặt của các tạp chất rắn bẩn. Hơn nữa, các diện tích cần sơn thường lớn hơn nhiều so với bề mặt của đèn chiếu tia UV, do đó ánh sáng UV có thể thoát ra ở hai bên mép đèn, gây ra hiện tượng đóng rắn quá sớm lớp sơn ở các mép của đường chiếu đèn, qua đó gây ra những thay đổi ở chất lượng bề mặt sơn. Ngoài ra, những bề mặt sàn cần sơn trên thực địa thường không có hình dạng đồng đều, có thể có những phần góc tròn hoặc nhỏ mà đèn UV không thể tiếp cận. Nếu dùng trục lăn hoặc chổi lăn để sơn thì độ dày lớp sơn cũng thường không đều. Trong khi đó, khi đóng rắn các tia UV cần phải thâm nhập toàn bộ chiều sâu của lớp sơn để đạt kết quả đóng rắn hoàn toàn. Đây có thể là trở ngại ở những lớp sơn rất dày hoặc có nhiều chất tạo màu. Hơn nữa, do đèn UV là dụng cụ cầm tay nên cả khoảng cách từ đèn đến lớp sơn và tốc độ di chuyển của dụng cụ này đều có thể thay đổi trong quá trình đóng rắn.
Những cải tiến về thiết kế đèn UV trong những năm gần đây đã giúp giải quyết một số vấn đề trong các vấn đề trên. Ngoài ra, trên thị trường hiện đã có bán những loại đèn UV cầm tay loại nhỏ để sử dụng cho những diện tích sơn mà trước đây không thể sử dụng với những loại đèn lớn. Tuy vậy, yếu tố then chốt để vượt qua nhiều thách thức trong việc sơn các bề mặt lớn khi sử dụng sơn đóng rắn bằng tia UV nằm ở việc phát triển các loại sơn rất bền và các công nghệ nhựa thích hợp cho sản phẩm sơn.
Cải tiến về thành phần sơn
Ngoài những thay đổi dao động về tính chất, diện tích lớn của bề mặt cần sơn cũng đặt ra thách thức lớn đối với sơn đóng rắn bằng tia UV. Dung dịch các loại sơn này thường rất trong, khiến cho rất khó xác định độ dày của lớp sơn đã phun hoặc phân biệt giữa các diện tích đã đóng rắn và chưa đóng rắn trên bề mặt. Việc sử dụng các phụ gia tạo màu (chúng sẽ trở nên trong suốt khi chịu tác động của tia UV) là một trong những cách giải quyết cho vấn đề này. Nhưng phụ gia cần phải được phối trộn vào sơn và điều này thường khiến cho lớp sơn không có màu đồng đều.
Giải pháp tốt nhất cho thách thức nói trên là kết hợp chất chỉ thị màu vào thành phần nhựa của sơn đóng rắn bằng tia UV. Công ty sản xuất sơn đa quốc gia Allnex với trụ sở chính tại Bruxell (Bỉ) đã áp dụng giải pháp này và hiện đang chào bán hai loại nhựa màu xanh để sử dụng cho các loại sơn đóng rắn bằng tia UV khi sơn trực tiếp lên các mặt sàn diện tích lớn. Trong số đó, một loại nhựa là huyền phù nước của polyuretan acrylat hóa và một loại khác là nhựa polyeste acrylat 100% chất rắn, độ nhớt thấp.
Khi sử dụng hai loại nhựa trên, lúc đầu sơn đóng rắn bằng tia UV sẽ có màu xanh, nhưng sau đó lại trở thành không màu khi chịu tác động của tia UV. Nhờ đó, có thể dễ dàng bảo đảm là khi sơn những bề mặt có diện tích lớn thì toàn bộ bề mặt sẽ được sơn đều mà không có những dao động về độ dày lớp sơn. Ngoài ra, sự thay đổi màu khi chịu tác động của tia UV tạo thành phương tiện trực quan để xác định những phần diện tích sơn đã đóng rắn trên bề mặt sơn.
Kết quả thử nghiệm trên thực tế cho thấy, việc sử dụng nhựa màu xanh nói trên giúp tạo ra dễ dàng những lớp sơn đồng đều, giảm thời gian xử lý hoàn thiện và loại trừ khả năng bỏ sót những phần diện tích chưa đóng rắn, vì vậy tạo ra những lớp sơn có tính chất tối ưu, tăng tính năng của lớp sơn và giảm chi phí sơn.
Trong khi đó, nhựa màu xanh của Công ty Allnex chính là dạng cải tiến của nhựa đóng rắn bằng tia UV, với những tính năng xuất sắc đã được chứng minh trong thực tế sử dụng. Huyền phù nhựa polyuretan acrylat hóa có khả năng tự tạo màu bóng mờ và có những tính chất tối ưu đối với gỗ hoặc vật liệu vinyl composit, như cân bằng tốt giữa độ dẻo và độ cứng, nên đảm bảo sự bám dính tốt, chống xước, rất bền đối với dung môi và hóa chất. Huyền phù này được phát triển để có thể tạo ra các loại sơn với độ bóng thấp mà không sử dụng oxit silic hoặc các loại hạt khác. Nhờ đó, sơn sử dụng nhựa màu xanh nói trên sẽ không bị lắng cặn nên có tuổi thọ cao hơn.
Nhựa polyeste acrylic 100% chất rắn được phát triển để sử dụng đặc biệt trong sơn dùng cho các vật liệu như bê tông, vinyl và polyuretan acrylat, nó tạo ra những lớp phủ có khả năng chịu thời tiết tốt, có độ bóng cao, độ bám dính rất tốt, bền, chống xước và chịu được hóa chất cũng như dung môi. Nó cũng không bị ngả vàng khi đóng rắn và trong quá trình sử dụng.
Những loại nhựa màu xanh mới như trên đã được chế tạo với sự góp ý của các nhà sản xuất sơn, các nhà sản xuất dụng cụ thi công sơn và các thợ sơn, kết quả là chúng đáp ứng những nhu cầu về việc áp dụng dễ dàng trên thực tế cũng như có các tính năng hiệu quả cao.
TN, Theo Paint and Coatings Industry 3-2015