Các loại bột màu khác nhau trong sơn là gì

Có rất nhiều loại bột màu được sử dụng trong sơn, với thành phần hóa học và công dụng khác nhau. Hiện chưa có phương pháp phân loại hoàn hảo.

Theo cách phân loại theo thành phần hóa học, bột màu có thể chia thành hai nhóm: bột màu vô cơ và bột màu hữu cơ. Hiện nay, sản lượng bột màu vô cơ ở các nước trên thế giới đều vượt xa bột màu hữu cơ, bất kể là carbon black trung tính, titanium dioxide hay các loại tạo màu, điều này liên quan đến giá bột màu vô cơ tương đối rẻ, quy trình sản xuất đơn giản, độ bền cơ học và độ ổn định nhiệt tốt hơn. Bột màu hữu cơ có thể chế tạo thành nhiều giống loạn nhờ thay đổi cấu trúc phân tử, phổ màu rộng, độ mạnh nhuộm màu cao hơn nhiều so với bột màu vô cơ và không chứa kim loại nặng độc hại.

Nếu phân chia chi tiết theo loại hợp chất chứa trong đó, bột màu vô cơ có thể chia thành oxide, chromate, sulfate, carbonate, silicate, borate, molybdate, phosphate, vanadate, ferrocyanide, hydroxide, sulfide, kim loại, v.v. Bột màu hữu cơ có thể chia thành bột màu azo, bột màu phthalocyanine, antraquinone, indigo và các bột màu đa vòng khác, bột màu arylmethane, v.v. theo cấu trúc hóa học của hợp chất.

Theo chức năng và vai trò trong sơn, chất tạo màu có thể chia thành bột màu tạo màu, bột màu độn (extender), bột màu chống gỉ, bột màu chức năng và bột màu đặc biệt.

Bột màu tạo màu chủ yếu dùng để tạo màu cho sơn, bao gồm titanium dioxide, kẽm trắng, lithopone, carbon black, chì vàng, iron đỏ, chrome xanh lá, v.v.; bột màu độn khác với bột màu tạo màu ở độ màu, độ mạnh nhuộm màu và độ che phủ. Các loại như calcium carbonate, kaolin, bột talc, silica có các khía cạnh này kém hơn, nhưng có thể cải thiện một số tính chất hoặc khắc phục một số nhược điểm của sơn trong ứng dụng, đồng thời giảm chi phí sơn. Bột màu chống gỉ gồm red lead, zinc chrome yellow, v.v.; bột màu ngọc trai, bột màu huỳnh quang được xếp vào nhóm bột màu đặc biệt; các bột màu hợp màu chịu nhiệt cao, bột màu lá thép không gỉ chứa nickel là bột màu chức năng.

Các loại chất tạo màu cho sơn Dưới đây liệt kê một số chất tạo màu phổ biến theo nhóm chức năng. Trước tiên là các bột màu tạo màu với nhiều màu sắc, liệt kê một số bột màu vô cơ và hữu cơ phổ biến, sau đó liệt kê các loại bột màu khác như bột màu độn, bột màu chống gỉ và bột màu kim loại thành nhóm riêng. Trong số bột màu vô cơ, bột màu tạo màu và bột màu độn là phổ biến nhất, chiếm tỷ trọng sử dụng lớn nhất. Bài viết này sẽ tập trung vào bột màu vô cơ.

Bột màu trắng

● Titanium dioxide. Titanium dioxide là bột màu trắng quan trọng nhất, chiếm hơn 70% tổng sản lượng bột màu vô cơ thế giới. Đây là hợp chất màu trắng và ổn định. Titanium dioxide có chất lượng bột màu xuất sắc với các tính chất qu học rất tốt, bao gồm độ bóng, độ trắng, sức tẩy màu và độ che phủ. Nó phát huy hiệu quả tối đa khi kích thước hạt và phân bố kích thước hạt đạt tối ưu.

● Zinc oxide. Zinc oxide, còn gọi là kẽm trắng, là giống bột màu lâu đời. Zinc oxide không tan trong nước nhưng tan trong axit, cũng tan trong sodium hydroxide hoặc ammonia. Độ che phủ của nó thay đổi theo kích thước hạt và phân bố kích thước hạt. Nhìn chung độ che phủ không cao, kém hơn zinc-barium white. Sức tẩy màu cũng thấp hơn zinc-barium white và thấp hơn titanium trắng.

● Zinc-barium white. Còn gọi là lithopone. Lithopone tiêu chuẩn là hỗn hợp cùng phân tử của barium sulfate và zinc sulfide, được tạo ra từ phản ứng giữa dung dịch zinc sulfate và barium sulfide. Zinc-barium có độ trắng tốt và độ che phủ mạnh, có thể sử dụng rộng rãi trong sơn trang trí nội thất. Do thành phẩm không ổn định dưới tác động của khí quyển, dễ bị phân hủy, đổi màu và phấn hóa, không phù hợp sản xuất sơn ngoài trời chất lượng cao. Chủ yếu dùng trong sơn latex gốc nước và sơn gốc dầu.

● Antimony white. Antimony white có thành phần chính là antimony oxide, ngoại quan trắng, tương tự zinc-barium white. Khả năng chịu thời tiết tốt hơn zinc-barium white, ít phấn hóa nên có độ bền ánh sáng và nhiệt tốt. Chất này không độc với con người, chủ yếu dùng trong sơn chống cháy. Tuy nhiên khối lượng riêng tương đối cao và giá thành đắt nên hiếm khi dùng trong sơn thông thường.

Bột màu đen

● Carbon black. Thành phần chính của carbon black là carbon, ngoại quan là bột đen mịn và xốp. Theo các quy trình sản xuất carbon black khác nhau, carbon black được chia thành nhiều loại gồm lamp black, tank black, thermal black, acetylene black và furnace black. Trong ngành sơn, acetylene black — bột màu có sức hút dầu thấp — được sử dụng rộng rãi nhờ độ che phủ tốt và độ bão hòa màu cao.

● Iron oxide black. Iron oxide black là bột màu đen phổ biến với khả năng chịu thời tiết tốt. Iron oxide black có tính từ nhất định nên phù hợp cho sơn lót kim loại, có độ bám dính và khả năng chống gỉ tốt.

● Graphite. Graphite là bột dạng vảy màu đen, bóng, là tinh thể ổn định của carbon. Hệ số giãn nở rất thấp và là chất dẫn nhiệt, dẫn điện tốt. Ngoài ra, độ ổn định hóa học của nó rất nổi bật, có khả năng chống ăn mòn của axit và kiềm mạnh ở nhiệt độ cao hơn. Vì vậy, đây là vật liệu chống ăn mòn hiếm có. Graphite làm bột màu có thể dùng sản xuất sơn, tạo ra các lớp phủ có tính năng chống ẩm và dễ thi công tuyệt vời, như chống ăn mòn, chịu nhiệt, chống thấm, dẫn điện và các đặc tính đặc biệt khác.

Bột màu đỏ

● Iron red. Bột màu iron oxide là bột màu vô cơ tạo màu rất quan trọng, tên hóa học là iron oxide. Nguyên liệu đơn giản, dễ kiếm, giá thấp và độc tính sản phẩm tối thiểu nên được sử dụng rộng rãi. Iron red là bột màu trơ ổn định, có độ bền ánh sáng tốt. Khả năng kháng UV tốt, ổn định với khí quyển và nước, có thể dùng rộng rãi làm chất gia cường trong nhựa, cao su, sợi và làm bột màu chống ăn mòn trong sơn.

Độ che phủ của iron red rất cao, ngoài carbon black không loại nào sánh được. Nhìn chung độ che phủ của iron red tổng hợp dưới 7g/m². Ngoài ra độ mạnh nhuộm màu của iron red cũng tốt; trong cùng quy trình, iron red sáng có độ mạnh nhuộm cao hơn iron red đậm, do đó khi sắc màu khác nhau thì không thể so sánh độ mạnh nhuộm. Cơ chế chống gỉ của iron red là tác dụng vật lý, hoạt động như tấm chắn cho vật được che phủ. Chủ yếu dùng làm sơn lót, sắc màu thường không quan trọng. Iron red cần có muối tan trong nước thấp để tránh gây tan muối làm xấu đi tính chất bịt kín của màng sơn.

● Molybdenum chromium red. Molybdenum red là bột màu vô cơ chứa lead molybdate, lead chromate và lead sulfate, tồn tại nhiều giống từ cam đến đỏ. Màu tươi sáng, độ mạnh nhuộm cao hơn orange chrome yellow, độ che phủ và các chỉ số hiệu năng chính đều xuất sắc. Thành phần hóa học của sản phẩm công nghiệp thông thường là 75%–85% lead phosphate, 10%–15% lead molybdate và 3%–10% lead sulfate. Molybdenum chromium red có thể kết hợp với bột màu chống gỉ trắng để tạo sơn chống gỉ molybdenum chromium red có ngoại quan tương tự red lead. Nó cũng có thể kết hợp với bột màu hữu cơ hiệu năng tốt hơn để tạo sơn nung đỏ tươi, chống dung môi và chịu nhiệt độ nung.

Molybdenum chromium red có nhược điểm tương tự lead chrome yellow trong ứng dụng thực tế, chẳng hạn dạng tinh thể dễ thay đổi gây đổi màu, độ bền ánh sáng và thời tiết chưa lý tưởng. Các sản phẩm cải tiến hiện nay đã được nâng cao đáng kể các chỉ số như độ bền ánh sáng và thời tiết.

Bột màu vàng

● Lead chrome yellow. Màu của bột màu lead chrome yellow có thể từ vàng chanh đến cam, tạo thành phổ vàng liên tục. Để thuận tiện cho sản xuất và sử dụng, nhà sản xuất thường sản xuất năm màu tiêu chuẩn: lemon chrome yellow, light chrome yellow, medium chrome yellow, deep chrome yellow và orange chrome yellow. Bột màu lead chrome yellow được dùng trong sơn và mực in nhờ màu tươi, thuần khiết và độ che phủ mạnh. Tuy nhiên lead chrome yellow có hai nhược điểm lớn: một là các giống có dạng tinh thể chưa đủ ổn định có thể đột nhiên đậm màu hơn khi lưu kho; hai là các giống chưa xử lý bề mặt dễ bị đen sau khi tiếp xúc nắng. Ngoài ra, sơn chứa chì bị cấm do độc tính của chì, nên cần chú ý đầy đủ khi lựa chọn.

● Iron oxide yellow. Iron oxide yellow, còn gọi là hydroxy iron, gọi tắt là iron yellow, là oxide bazơ với tính chất hóa học tương đối ổn định, dạng bột màu vàng. Màu vàng tươi, thuần khiết, có dải sắc từ vàng chanh đến cam. Tính chất bột màu tốt, như độ mạnh nhuộm và độ che phủ cao. Độ mạnh nhuộm gần tương đương lead chrome yellow, độ che phủ không quá 15g/m², độ bền ánh sáng đạt cấp 6–7. Không tan trong kiềm, ít tan trong axit, hoàn toàn tan trong hydrochloric acid đặc. Độ ổn định nhiệt kém; bắt đầu mất nước khi gia nhiệt đến 150–200°C, khi nhiệt độ lên 270–300°C mất nước nhanh và chuyển thành iron red. Bột màu iron oxide yellow được dùng trong ngành xây dựng để trang trí tường, sàn mosaic, đá cẩm thạch nhân tạo và sản phẩm xi măng nhờ khả năng chịu thời tiết và độ che phủ tốt. Cũng có thể dùng làm chất tạo màu cho mực in, cao su, nhựa và sản xuất giấy.

Bột màu xanh dương

● Iron blue. Còn gọi là China blue, Prussian blue hoặc Milori blue, là bột màu xanh đậm. Chống axit nhưng không chống kiềm, không chịu nhiệt, ưa nước và khó phân tán trong môi trường nhựa, thường cần xử lý bằng chất hoạt động bề mặt để cải thiện khả năng phân tán.

Iron blue có độ mạnh nhuộm cao, độ mạnh nhuộm càng cao màu càng tươi. Độ bền ánh sáng của iron blue rất cao; người ta cho rằng hàm lượng kim loại kiềm trong iron blue càng nhiều thì độ bền ánh sáng càng mạnh. Tuy nhiên sau khi pha với bột màu trắng và pha loãng, độ bền ánh sáng giảm. Iron blue đã được sản xuất hơn 200 năm và từng là bột màu xanh chủ đạo. Những năm gần đây nó bị phthalocyanine blue thay thế nên sản lượng giảm dần. Do giá thấp, một số sản phẩm sơn vẫn sử dụng và có thể dùng làm chất điều màu cho mực đen nên vẫn có nhu cầu nhất định.

● Ultramarine. Ultramarine có lịch sử hơn 100 năm. Nguyên liệu sản xuất ultramarine gồm kaolin, soda ash, sulfur, silicate và các chất khử như than gỗ và asphalt. Nguyên liệu rẻ và dồi dào. Các giống có sắc xanh, tím, hồng đào v.v., màu tươi sáng, chống kiềm, nhiệt, ánh sáng và thời tiết, nhưng không chống axit. Về cơ bản không độc, nhưng tiếp xúc axit có thể giải phóng hydrogen sulfide. Mặc dù độ mạnh nhuộm của ultramarine không cao, nó có màu sắc đặc biệt và tính năng độc đáo, có thể dùng tạo màu cho cao su, nhựa, giấy, men sứ, cũng như dùng cho sơn và sơn bột. Đây là bột màu vẽ tuyệt vời.

● Ultramarine. Ultramarine có lịch sử hơn 100 năm. Nguyên liệu sản xuất ultramarine gồm kaolin, soda ash, sulfur, silicate và các chất khử như than gỗ và asphalt. Nguyên liệu rẻ và dồi dào. Các giống có sắc xanh, tím, hồng đào v.v., màu tươi sáng, chống kiềm, nhiệt, ánh sáng và thời tiết, nhưng không chống axit. Về cơ bản không độc, nhưng tiếp xúc axit có thể giải phóng hydrogen sulfide. Mặc dù độ mạnh nhuộm của ultramarine không cao, nó có màu sắc đặc biệt và tính năng độc đáo, có thể dùng tạo màu cho cao su, nhựa, giấy, men sứ, cũng như dùng cho sơn và sơn bột. Đây là bột màu vẽ tuyệt vời.

Lead Chrome Green (Xanh lá chì chrom)

Lead chrome green không phải là giống riêng lẻ mà là bột màu hỗn hợp gồm chrome yellow và iron blue hoặc phthalocyanine blue. Lead chrome green là bột màu xanh vô cơ quan trọng nhờ màu tươi thuần khiết, giá thấp và ứng dụng rộng. Hiệu năng của lead chrome green hoàn toàn phụ thuộc vào hai bột màu cấu thành. Ví dụ, khả năng chống kiềm của iron blue rất kém nên khả năng chống kiềm của lead chrome green cũng rất kém. Nếu độ bền ánh sáng của chrome yellow không tốt, lead chrome green cũng có xu hướng đậm màu khi tiếp xúc nắng. Lead green là bột màu tạo màu chính trong ngành sơn, hầu hết sơn màu xanh lá được phối từ bột màu này. Do thành phần chứa chrome yellow, cần chú ý độc tính chì khi ứng dụng.

Iron Oxide Brown (Nâu iron oxide)

Iron oxide brown thương mại thường được tạo từ iron oxide yellow, iron oxide red và iron oxide black. Do thay đổi tỷ lệ phối màu của các thành phần, iron oxide brown có thể được phối thành nhiều màu khác nhau để đáp ứng nhu cầu người dùng. Sức hút dầu của iron oxide brown trong khoảng 26%–28%, khối lượng riêng 4,70, có độ mạnh nhuộm tốt, độ bền ánh sáng và thời tiết tốt. Do chứa iron oxide yellow nên khả năng chịu nhiệt hơi kém.