Trong công thức sơn nước, chất tạo đặc (thickener/rheology modifier) không đơn thuần chỉ được sử dụng để “tăng độ nhớt”. Một hệ tạo đặc phù hợp phải giúp nhà sản xuất cân bằng nhiều đặc tính cùng lúc: độ ổn định trong thùng, khả năng thi công, chống chảy xệ, độ trải màng, leveling và hạn chế bắn tóe khi lăn.
Trong số các nhóm rheology modifier phổ biến, ASE, HASE và HEUR là ba hệ được sử dụng rộng rãi trong sơn nước.
1. ASE, HASE và HEUR là gì?
ASE – Alkali Swellable Emulsion
ASE là polymer acrylic dạng nhũ tương, có chứa các nhóm axit carboxylic. Ở trạng thái ban đầu, các polymer tồn tại dưới dạng hạt polymer co lại.
Khi tăng pH bằng chất trung hòa, các nhóm axit chuyển thành nhóm carboxylate mang điện tích âm. Các điện tích âm này đẩy nhau, khiến polymer trương nở và mở rộng trong nước.
Khi polymer trương nở, kích thước và thể tích của polymer trong nước tăng lên, làm các phân tử chuyển động khó hơn và từ đó làm tăng độ nhớt của sơn.
ASE về cơ bản là chất tạo đặc không liên kết (non-associative thickener). Nghĩa là khả năng tạo đặc chủ yếu đến từ sự trương nở của polymer trong nước, chứ không phải do polymer tạo liên kết với hạt latex hoặc các thành phần khác trong sơn.
2. HASE – Hydrophobically Modified Alkali-Swellable Emulsion
HASE có nền tảng tương tự ASE nhưng được gắn thêm các nhóm hydrophobic.
Sau khi trung hòa bằng kiềm, polymer HASE vừa trương nở nhờ ion hóa các nhóm carboxylate, vừa có khả năng liên kết thông qua các nhóm hydrophobic.
Các nhóm hydrophobic có thể tập hợp với nhau và tương tác với những thành phần hydrophobic khác trong hệ, tạo nên một mạng lưới liên kết vật lý. Cơ chế này giúp HASE có khả năng tạo ra rheology phức tạp hơn ASE.
Đây là điểm quan trọng khiến HASE có thể tạo sự cân bằng tốt giữa độ nhớt, độ dàn trải và khả năng chống chảy xệ.
3. HEUR – Hydrophobically Modified Ethoxylated Urethane
Khác với ASE và HASE, HEUR không cần cơ chế alkali swelling để tạo đặc.
HEUR là polymer có phần backbone hydrophilic, thường dựa trên poly(ethylene oxide), cùng với các nhóm hydrophobic ở đầu mạch.
Trong môi trường nước, các nhóm hydrophobic có xu hướng tập hợp lại tạo thành các “micelle”. Các chuỗi polymer có thể kết nối những vùng hydrophobic này với nhau, đồng thời tương tác với các hạt latex hoặc thành phần hydrophobic trong hệ sơn. Kết quả là hình thành một mạng lưới liên kết vật lý động.
CHẤT TẠO ĐẶC ẢNH HƯỞNG NHƯ THẾ NÀO ĐẾN KHẢ NĂNG CHỐNG CHẢY XỆ, LEVELING & CHỐNG BẮN TÓE KHI THI CÔNG?
1. Khả năng chống chảy xệ (Sag resistance)
Khi sơn được thi công trên bề mặt đứng, trọng lực có xu hướng kéo màng sơn chảy xuống. Khả năng chống chảy xệ phụ thuộc nhiều vào độ nhớt ở tốc độ cắt thấp (low-shear viscosity) và khả năng phục hồi cấu trúc sau khi thi công.
Nếu cấu trúc của sơn quá yếu hoặc phục hồi quá chậm sau khi lăn, quét, màng sơn dễ bị chảy xệ.
ASE và HASE thường tạo tốt độ nhớt và cấu trúc ở trạng thái shear thấp, giúp sơn giữ được độ dày trên bề mặt đứng. Trong khi đó, HEUR tạo độ nhớt thông qua các tương tác liên kết tạm thời. Mạng lưới này có thể thay đổi khi chịu lực cắt và hình thành lại khi lực cắt giảm, từ đó hỗ trợ cân bằng giữa khả năng thi công và chống chảy xệ.
2. Flow & Leveling – Khả năng chảy và tự san phẳng
Leveling là khả năng màng sơn tự trải đều sau khi thi công, giúp làm giảm vết cọ (brush mark), vết rulô (roller mark) và các khuyết tật trên bề mặt.
HEUR thường được sử dụng trong các hệ sơn yêu cầu flow & leveling tốt. Nhờ cơ chế tạo mạng lưới liên kết tạm thời, HEUR có thể giúp sơn thay đổi độ nhớt theo điều kiện thi công: dễ chảy khi chịu lực cắt nhưng có khả năng phục hồi cấu trúc sau khi thi công.
3. Chống bắn tóe khi lăn (Roller spatter)
Spatter là hiện tượng sơn bị bắn thành các giọt nhỏ trong quá trình thi công bằng rulô.
Khi rulô quay, màng sơn liên tục bị kéo giãn, biến dạng và phá vỡ thành các giọt nhỏ. Vì vậy, hiện tượng bắn tóe không chỉ phụ thuộc vào độ nhớt mà còn liên quan đến độ đàn hồi (elasticity) và cách cấu trúc của sơn phản ứng khi chịu lực cắt.
Các chất tạo đặc associative như HASE và HEUR có thể được lựa chọn và tối ưu để kiểm soát rheology của sơn, từ đó góp phần giảm hiện tượng bắn tóe trong quá trình lăn.
KẾT LUẬN
HEUR, HASE và ASE đều có thể được sử dụng để tạo độ nhớt cho sơn nước, nhưng mỗi loại hoạt động theo một cơ chế khác nhau và tạo ra profile rheology khác nhau.
• ASE: tạo độ nhớt chủ yếu thông qua cơ chế polymer trương nở trong môi trường kiềm (alkali swelling), phù hợp khi cần xây dựng cấu trúc ở trạng thái shear thấp và hỗ trợ chống chảy xệ.
• HASE: cũng dựa trên cơ chế trương nở trong môi trường kiềm nhưng có thêm tương tác liên kết (associative interaction), giúp điều chỉnh cân bằng giữa viscosity, khả năng chống chảy xệ và khả năng thi công.
• HEUR: tạo độ nhớt thông qua liên kết giữa các phần kỵ nước (hydrophobic association), thường được quan tâm khi yêu cầu cao về flow, leveling và cảm giác thi công.
