Yêu cầu về thời gian sản xuất nhanh hơn và tốc độ ứng dụng cho các lớp phủ tiếp tục phát triển. Những áp lực này làm gia tăng một vấn đề cố hữu đối với các công thức sơn – tạo bọt!

Ngày nay, một số loại chất kiểm soát bọt khác nhau được sử dụng để phá vỡ bọt. Tuy nhiên, việc lựa chọn loại thích hợp, mức độ sử dụng và phương pháp kết hợp cho một loại sơn hoặc công thức mực cụ thể có thể là một công việc khá khó khăn.

Ngoài việc kiểm soát bọt hiệu quả, tính tương thích của chất chống tạo bọt trong công thức sơn phải được cân bằng để tránh bất kỳ khuyết tật bề mặt nào.

Nắm vững công việc kinh doanh tinh tế này trong việc tìm kiếm chất khử bọt phù hợp nhất cho công thức của bạn để đáp ứng các yêu cầu sử dụng cuối cùng. Nhận các mẹo lựa chọn, hiểu các chiến lược thử nghiệm và khắc phục sự cố về hiệu suất trong hướng dẫn độc quyền này.

Nguyên nhân tạo bọt & các loại phụ gia phá bọt

Bọt là sự phân tán ổn định của một chất khí trong môi trường lỏng, kết quả là khi một lớp chất hoạt động bề mặt hình thành xung quanh các bọt khí và cuốn chúng vào bên trong nó. Không khí có thể được kết hợp vào một lớp phủ bằng cách:

• Trộn trong quá trình nghiền
• Bơm trong quá trình đóng gói sản phẩm
• Hình thành trong quá trình thi công

Trong công nghiệp sản xuất sơn , phụ gia phá bọt là không thể thiếu trong sơn nước cũng như sơn dung môi.

• Trong sơn gốc nước, chất khử bọt đóng một vai trò quan trọng trong quá trình sản xuất cũng như ứng dụng.
• Đối với sơn dung môi, chúng chủ yếu được sử dụng để tránh tạo bọt trong quá trình thi công cũng như các miệng núi lửa & sự xuất hiện bọt trong màng khô.

Sơn gốc nước, chẳng hạn như sơn tường, là phân khúc lớn nhất. Cần có chất khử bọt để tránh tạo bọt trong quá trình sản xuất cũng như thi công. Sơn nước có xu hướng ổn định bọt, chủ yếu là do sự hiện diện của chất hoạt động bề mặt và chất làm ướt (phụ gia thấm ướt).

Để tìm một chất khử bọt hoặc chất chống tạo bọt hiệu quả cho công thức sơn của bạn, bạn phải hiểu điều gì tạo nên bọt trong sản phẩm của bạn. Điểm lại những điều cơ bản về sự hình thành bọt trong lớp phủ và hiểu nguyên nhân gốc rễ của bọt để hỗ trợ bạn tìm kiếm một sản phẩm phù hợp.

Các nguyên nhân tạo bọt bao gồm:

• Tăng độ nhớt và mất sức cắt cơ học trong quá trình nghiền (dẫn đến kích thước mẻ nhỏ hơn và phân tán sắc tố / polyme kém).
• Tăng hàm lượng, tăng dung tích trong quá trình letdown và trộn.
• Trong quá trình đóng gói (do bơm không hiệu quả).
• Kết hợp không khí trong quá trình vận chuyển và xếp dỡ.
• Tốc độ in chậm hơn hoặc áp suất thấp hơn trong quá trình phun.
• Các khuyết tật bề mặt trên bề mặt được phủ dẫn đến hình thức kém, giảm độ bóng giảm khả năng bảo vệ bề mặt.

Bọt sinh ra khi có mặt các chất hoạt động bề mặt, tạo thành một lớp bề mặt xung quanh các bọt khí bị cuốn vào trong môi trường phủ. Ngoài ra, các giai đoạn phân tán và trộn lẫn trong quá trình sản xuất gây ra sự cuốn vào của không khí. Nếu không thể thay đổi các điều kiện vật lý và hóa học gây ra bọt, thì việc bổ sung các phụ gia phá bọt là lựa chọn tốt nhất hiện có cho các công thức sơn.

Những lưu ý khi chọn phụ gia phá bọt cho sơn

Phụ gia phá bọt có thể được phân loại là chất chống tạo bọt hoặc chất khử bọt . Mặc dù hai thuật ngữ này thường được sử dụng thay thế cho nhau, nhưng nói một cách chính xác, chất chống tạo bọt ngăn chặn sự hình thành các bọt ổn định, trong khi chất khử bọt hoạt động bằng cách làm mất ổn định các bọt đã tồn tại (phá vỡ). Các loại phụ gia phá bọt hoạt động bằng nhiều cơ chế khác nhau để ngăn chặn hoặc làm vỡ bọt. Hiệu quả kiểm soát bọt riêng lẻ được xác định bởi ba yếu tố chính:

• Sự không hòa tan của chất kiểm soát bọt trong môi trường tạo bọt,
• Sức căng bề mặt thấp, để nó có thể được phân tán đồng đều trong suốt công thức, và
• Khả năng xuyên qua vách xốp (hoặc màng xốp).

Chất chống tạo bọt hoặc chất khử bọt phải không hòa tan trong môi trường tạo bọt. Chúng hoạt động bằng cách hoạt động bề mặt nhiều hơn chất hoạt động bề mặt ổn định bọt để chúng có thể xâm nhập vào các lớp bề mặt của chất lỏng có khả năng tạo bọt và dịch chuyển nó khỏi bề mặt phân cách khí / lỏng.

Các lớp chất hoạt động bề mặt hỗn hợp bây giờ ngăn cản sự liên kết chặt chẽ của các phân tử và thể hiện tính đàn hồi thấp. Sự hiện diện của các phân tử ngẫu nhiên, có hoạt tính bề mặt cao, không hòa tan trong màng bề mặt làm gián đoạn quá trình ổn định bọt thông qua hiệu ứng Marangoni, và do đó sự tạo bọt bị ngăn chặn .

Dưới đây là một số lưu ý chính mà bạn nên chú ý khi lựa chọn chất khử bọt của chất chống tạo bọt cho hệ thống của mình.

Chất khử bọt dựa trên các hóa chất khác nhau và được tinh chỉnh. Một lựa chọn thành công là một lựa chọn đã phát triển dựa trên các kỹ thuật tổng hợp, công thức và thử nghiệm đã được kiểm chứng qua thời gian.

Khi nào bạn nên thêm chất khử bọt?

Cũng cần lưu ý rằng liều lượng cần thiết hoặc hiệu quả của chất khử bọt phụ thuộc vào công thức. Loại và độ ổn định của chất kết dính, mức độ sắc tố, cũng như thành phần và tính chất của các chất hoạt động bề mặt được sử dụng để làm ướt sắc tố và chất nền có ảnh hưởng đặc biệt mạnh mẽ.

Cùng với những yếu tố này, thời gian, thời gian và phương pháp kết hợp (lực cắt) cũng xác định việc lựa chọn chất kiểm soát bọt . Tất cả các thông số này có ảnh hưởng đến sự phân bố và do đó đến kích thước giọt của chất khử bọt trong công thức lớp phủ.

Giai đoạn nghiền

Cần mài cắt cao, xay xát và trộn để phân tán bột màu và chất kéo dài. Lực cắt cao này hút không khí vào trong lô phải được giải phóng nhanh chóng, nếu không thời gian xử lý sẽ lâu. Trong những trường hợp cực đoan, độ nghiền yêu cầu sẽ không bao giờ đạt được do hàm lượng không khí cao.

Trong giai đoạn cường độ cao này, một bộ khử bọt có thể được thêm vào cùng một lúc hoặc sử dụng khi cần thiết. Thường cần có các chất khử bọt mạnh nhất và phải được sử dụng một cách tiết kiệm. Việc sử dụng quá mức có thể dẫn đến lỗi màng trong lớp phủ cuối cùng được áp dụng. Trong quá trình nghiền, các chất khử bọt mạnh được kết hợp dưới lực cắt cao đến mức đạt được sự tương hợp cần thiết .

Những người khử bọt trong giai đoạn xay phải nhanh chóng hành động để có hiệu quả. Ở đây, bọt được tạo ra rất nhanh nên chất khử bọt, để có hiệu quả, phải cho phép các bọt khí cuốn theo va chạm hiệu quả, tức là va chạm dẫn đến bong bóng kết tụ lại để tạo thành các bong bóng lớn và do đó rất nổi. Những bong bóng này sẽ thực hiện thành công chuyến đi đến giao diện không khí-lỏng và vỡ ra. Việc rải có thể là một phần của chế độ hoạt động của chất khử bọt trong quá trình trộn tốc độ cao. Việc lựa chọn chất khử bọt và mức độ tối ưu của nó trong quá trình nghiền sẽ thường xuyên ảnh hưởng đến loại và việc sử dụng chất khử bọt cần thiết cho các hoạt động trộn và chiết rót cũng như sơn.

Hoạt động trộn & chiết rót

Trong các hoạt động trộn và làm đầy, chất khử bọt được sử dụng trước đây để nghiền và thi công có thể là đủ.

Nếu cần thêm chất kiểm soát bọt thì phải xem xét tính tương thích. Nếu được yêu cầu, có thể sử dụng mức độ sử dụng rất thấp của các trình khử bọt mạnh hơn. Những chất khử bọt này có chất rắn kỵ nước và có hiệu quả trong quá trình xay xát và làm đầy. Trong một số trường hợp, bọt trong quá trình xay hoặc trong ứng dụng không gây ra vấn đề gì và cần có chất khử bọt cụ thể cho các hoạt động trộn và làm đầy.

Ứng dụng

Các phương pháp tiêu chuẩn để thi công lớp phủ bằng con lăn, chổi quét, miếng đệm, nhúng, lớp phủ rèm và phun đủ mạnh để gây ra các vấn đề về bọt .

Con lăn, chổi quét và miếng đệm đều quy định địa hình của chúng cho lớp phim được áp dụng. Kết quả là có nhiều không khí bị cuốn vào. Bộ khử bọt thành công sẽ hoạt động nhanh chóng và cho phép các bong bóng vĩ mô này kết hợp lại rất nhanh và dẫn đến các bong bóng lớn nổi lên nhanh chóng và vỡ ra. Các chất khử bọt thành công thường cung cấp một loại lớp hấp phụ rất cụ thể tại giao diện bọt khí-chất lỏng. Lớp hấp phụ này tạo ra ít lực cản cho bong bóng khí đang bay lên và ít độ kết dính trong phiến xốp, do đó bong bóng có thể bị vỡ khi chạm đến bề mặt.

Ứng dụng phun tạo ra không khí bị cuốn theo do lực cắt lớn trong quá trình nguyên tử hóa. Không khí bị cuốn theo này có thể rất khó loại bỏ. Các chất khử bọt được khuyến nghị đặc biệt thành công trong việc tạo bọt dạng phun . Ở đây, bộ khử bọt lại phải cho phép tốc độ tăng nhanh của bọt khí.

Làm thế nào để Đánh giá Hiệu quả của một phụ gia phá bọt?

Có một số phương pháp thử nghiệm để giúp người pha sơn chọn chất khử bọt tốt nhất có thể và biết chính xác lượng cần thiết để pha chế. Với giao thức và kỹ thuật thử nghiệm thích hợp, tác nhân kiểm soát dạng mong muốn có thể được xác định để sử dụng ở những nơi có vấn đề về bọt. Việc lựa chọn một phương pháp kiểm tra để xác định hiệu suất của trình khử bọt phụ thuộc vào:

• Diện tích / bề mặt sử dụng (xốp, không xốp …)
• Phương pháp ứng dụng (chải, lăn, phun, in …)

Trong nhiều phương pháp thử nghiệm, quy trình tạo bọt đã được phát triển như một mô phỏng ứng dụng thực tế và cả phương pháp thủ công và tự động đều được sử dụng để thực hiện điều này.

Một số phương pháp thử phổ biến được sử dụng để xác định hiệu suất của chất khử bọt bao gồm:

Kiểm tra khuấy / Kiểm tra mật độ – Công thức hoàn chỉnh (có / không có chất khử bọt) được khuấy với chất hòa tan theo các thông số xác định (thời gian, tốc độ quay…). Sau bước khuấy, đo trực tiếp tỷ trọng bằng bình tỷ trọng. Hiệu quả tốt nhất là sản phẩm có mật độ cao nhất.

Bài kiểm tra tính tương thích– Trong sự tương thích của chất khử bọt trong bất kỳ hệ phủ nhất định nào có thể dẫn đến việc hình thành các khuyết tật của màng, chẳng hạn như vỏ cam, mắt cá, miệng núi lửa, v.v. Trong thử nghiệm này, sơn (với chất khử bọt) được phủ bằng một lưỡi dao bác sĩ trên kính. Sau khi sơn khô, việc so sánh trực quan với mẫu trắng (không có chất khử bọt) được thực hiện để đo ảnh hưởng của chất khử bọt lên độ bóng, sương mù và độ san bằng.

Kiểm tra bằng con lăn bọt biển – Sơn (lượng xác định, có chất khử bọt) được dùng con lăn bọt biển quét lên bề mặt để mô phỏng ứng dụng sơn trên tường. Micro- và macrofoam có thể được đánh giá trên màng sơn đã khô để đánh giá hiệu quả của chất khử bọt.

Phương pháp bình lắc– Phương pháp thử bình lắc liên quan đến việc thêm một lượng chất lỏng tạo bọt nhất định vào ống đong có phích cắm, mỗi lần dưới cùng một số bình lắc, quan sát tĩnh về chiều cao bọt và thời gian khử bọt.

Các phương pháp thử nghiệm khác – Ngoài ra, tùy thuộc vào hệ thống lớp phủ và yêu cầu của ứng dụng cuối, các thử nghiệm khác như đo độ bóng, thử nghiệm thể tích, thử nghiệm bọt tuần hoàn, v.v. có thể được sử dụng để đánh giá hiệu quả khử bọt.

ASTM D1173 – Phương pháp thử tiêu chuẩn đối với tính chất tạo bọt của các tác nhân hoạt động trên bề mặt [phương pháp Ross-Miles ban đầu]
Phương pháp thử này bao gồm việc xác định đặc tính tạo bọt của các chất hoạt động bề mặt như được định nghĩa trong Thuật ngữ D 459. Phương pháp thử này có thể áp dụng trong các điều kiện hạn chế và có kiểm soát nhưng không nhất thiết phải mang lại thông tin liên quan đến các mục đích sử dụng cuối cùng cụ thể. Phương pháp Ross-Miles được sử dụng để đo khả năng tạo bọt của dung dịch chất hoạt động bề mặt và độ ổn định của bọt được tạo ra, dựa trên phép đo chiều cao.

Lưu ý: Có một số phương pháp khác để xác định hành vi tạo bọt, nhưng tất cả chúng đều không được thảo luận ở đây Có một số phương pháp thử nghiệm nội bộ đang được các nhà cung cấp vật liệu sử dụng để thu được kết quả định tính và định lượng của chất khử bọt.

Kết quả thu được từ các phương pháp thử đã đề cập ở trên cùng với phân tích sức căng bề mặt cũng sẽ giúp người pha sơn chọn chất khử bọt tốt nhất có thể và biết chính xác lượng cần thiết để pha chế.