Sau hơn hai mươi lăm năm làm việc tại các nhà máy sản xuất sơn và chất phủ, tôi đã chứng kiến bọt khí biến một đợt sản xuất lẽ ra đơn giản thành một ngày dài đầy sản phẩm lỗi và phải làm lại. Dù hệ thống phân tán bột màu hay hệ thống nhựa có tốt đến đâu đi chăng nữa — nếu bọt khí vẫn tồn tại trong sơn thành phẩm, bạn sẽ phải đối mặt với các lỗ kim, vết lõm, độ chảy kém và khách hàng không hài lòng. Chất khử bọt là các chất phụ gia giúp ngăn chặn hầu hết các vấn đề này một cách thầm lặng, nhưng chỉ khi bạn chọn đúng loại và sử dụng đúng cách.
Bọt hình thành khi không khí được hòa trộn vào chất lỏng trong quá trình trộn với lực cắt cao, bơm hoặc chiết rót, và các bọt khí được ổn định bởi chính các chất hoạt động bề mặt và chất phân tán cần thiết cho công thức. Trong các hệ thống gốc nước, vấn đề này thường nghiêm trọng hơn do hàm lượng chất hoạt động bề mặt cao hơn. Một chất khử bọt tốt hoạt động nhờ có sức căng bề mặt rất thấp, do đó nó lan tỏa nhanh chóng trên bề mặt bọt, đẩy lùi lớp màng ổn định và làm cho thành bọt mỏng đi và vỡ ra. Nhiều sản phẩm hiện đại cũng chứa các hạt kỵ nước nhỏ giúp xuyên thủng lớp màng từ bên trong.
Có ba nhóm sản phẩm chính mà tôi thường xuyên sử dụng. Chất khử bọt gốc dầu khoáng có hiệu quả cao và tiết kiệm chi phí, đặc biệt trong các loại sơn công nghiệp và sơn bảo dưỡng. Các sản phẩm gốc silicone, thường là polydimethylsiloxane biến tính, mang lại hiệu quả khử bọt nhanh chóng ngay cả ở liều lượng rất thấp và được sử dụng rộng rãi trong sơn kiến trúc và sơn nước có độ bóng cao. Các lựa chọn dựa trên polymer hoặc không chứa silicone đã trở nên phổ biến hơn ở những nơi mà các quy định hoặc vấn đề tương thích loại trừ việc sử dụng silicone truyền thống.
Tôi vẫn còn nhớ một dự án sơn men acrylic công nghiệp gốc nước cách đây vài năm, dự án đó đã cho thấy những khác biệt thực sự. Chúng tôi đang phân tán TiO₂ và các chất màu hữu cơ ở nồng độ 32 % PVC trong một chất phân tán acrylic. Không có chất khử bọt nào, hỗn hợp cơ bản tạo bọt rất nhiều. Sau mười phút phân tán tốc độ cao trong một ống đo 250 ml, chiều cao bọt đạt 175 mm và duy trì ở mức đó. Sơn thành phẩm cho thấy trung bình 14 lỗ kim trên 10 cm² khi kéo sơn, độ bóng ở góc 60° chỉ đạt 64 đơn vị, và các tấm sơn phun có các vết lõm rõ rệt.
Sau đó, chúng tôi đã tiến hành thí nghiệm với công thức cơ bản tương tự, bổ sung ba loại chất khử bọt khác nhau với hàm lượng 0,3% hoạt chất % trong giai đoạn pha loãng:
- Một chất khử bọt dầu khoáng tiêu chuẩn đã làm giảm chiều cao bọt xuống còn 70 mm. Số lỗ nhỏ giảm xuống còn khoảng 5 lỗ trên 10 cm², nhưng màng khô có hiện tượng mờ nhẹ và độ bóng chỉ đạt 71 đơn vị. Sau hai tuần ở nhiệt độ 50 °C, chúng tôi quan sát thấy hiện tượng tách lớp bề mặt nhẹ.
- Một loại nhũ tương silicone thông thường đã giúp giảm độ dày lớp bọt xuống còn 18 mm và loại bỏ các lỗ nhỏ li ti trên cả các tấm được quét và phun. Độ bóng được cải thiện lên 82 đơn vị. Tính ổn định khi bảo quản là tốt, tuy nhiên chúng tôi nhận thấy độ trơn trượt tăng nhẹ, điều này sau đó đã gây ra một số vấn đề nhỏ khi khách hàng muốn sơn lại.
- Một loại silicone biến tính polyether cho chiều cao bọt là 15 mm, không có lỗ kim và độ bóng cao nhất là 86 đơn vị. Loại này cũng thể hiện độ ổn định lâu dài tốt nhất — không bị tách lớp hay thay đổi độ nhớt sau 30 ngày ở nhiệt độ phòng. Điểm hạn chế duy nhất là độ trơn bề mặt tăng nhẹ, nhưng chúng tôi đã khắc phục được bằng cách điều chỉnh liều lượng xuống còn 0,25 %.
Phiên bản silicone đã được điều chỉnh đã trở thành tiêu chuẩn cho dòng sản phẩm đó vì nó tạo ra lớp màng trong suốt nhất mà không gây ra các khuyết tật mới. Chúng tôi chia lượng chất phụ gia ra làm hai phần — một nửa cho vào giai đoạn nghiền và một nửa cho vào giai đoạn pha loãng — điều này mang lại độ bền cao hơn một chút so với việc cho toàn bộ lượng chất phụ gia vào cùng một lúc.
Thử nghiệm đó đã củng cố những bài học mà tôi đã chứng kiến lặp lại tại nhiều nhà máy. Liều lượng là yếu tố then chốt khi sử dụng silicone; 0,1–0,4 % thường là đủ. Nếu tăng liều lượng quá cao thường gây ra hiện tượng “mắt cá” hoặc các vết lõm, đặc biệt trong các hệ thống có độ bóng cao hoặc có thể sơn lại. Thời điểm thêm silicone vào cũng rất quan trọng. Việc cho toàn bộ liều lượng vào quá trình nghiền đôi khi có thể làm giảm hiệu quả sau này do lực cắt. Việc kiểm tra tính tương thích trên chất nền thực tế và với công thức hoàn chỉnh là không thể thiếu — một sản phẩm hoạt động hoàn hảo trong một loại acrylic có thể tạo ra các vết lõm nghiêm trọng trong một loại khác khi có sự hiện diện của một số chất làm ướt nhất định.
Theo kinh nghiệm, các nhà máy ít gặp vấn đề về bọt nhất coi việc lựa chọn chất khử bọt là một công đoạn quan trọng trong quá trình pha chế, chứ không phải là việc làm thêm vào sau cùng. Họ tiến hành các thử nghiệm so sánh đúng quy trình, đo chiều cao bọt ngay lập tức và sau 24 giờ, kiểm tra màng khô dưới ánh sáng tốt, và luôn xác minh độ ổn định khi bảo quản cũng như hiệu suất sơn lại. Họ cũng lưu giữ hồ sơ về các loại chất khử bọt nào hoạt động tốt nhất với các kết hợp cụ thể của bột màu và nhựa của họ.
Không có chất khử bọt nào có thể giải quyết mọi vấn đề. Các loại dầu khoáng có thể gây ra hiện tượng mờ trên lớp sơn bóng. Một số loại silicone ảnh hưởng đến độ bám dính giữa các lớp sơn. Các sản phẩm dựa trên polymer đôi khi cần liều lượng cao hơn. Kỹ năng thực sự nằm ở việc lựa chọn thành phần hóa học phù hợp với nguồn bọt, phương pháp thi công và yêu cầu về lớp màng cuối cùng, sau đó xác nhận lựa chọn thông qua thử nghiệm thực tế thay vì chỉ dựa vào bảng dữ liệu.
Khi sử dụng chất khử bọt phù hợp với liều lượng thích hợp và thêm vào đúng giai đoạn, hầu hết mọi người thậm chí còn không nhận ra sự hiện diện của nó. Quá trình sản xuất diễn ra trơn tru hơn, tỷ lệ sản phẩm lỗi giảm xuống, và lớp phủ hoàn thiện trông đúng như mong đợi. Chính sự đáng tin cậy thầm lặng đó là lý do tại sao, sau bao nhiêu năm, tôi vẫn coi việc lựa chọn chất khử bọt là một trong những quyết định có tác động lớn nhất trong bất kỳ công thức nào.