Buzz
Sơn là một chất lỏng, có thể làm lỏng, hoặc vật liệu rắn mastic bất kỳ, khi bao phủ một lớp mỏng lên bề mặt, nó sẽ chuyển thành một lớp vỏ cứng. Thường được sử dụng để bảo vệ, làm đẹp hoặc tạo kết cấu cho các vật thể. Sơn có thể được sản xuất hoặc mua với nhiều màu sắc và dạng khác nhau, chẳng hạn như sơn nước hoặc sơn tổng hợp. Sơn thường được lưu trữ, bán và sử dụng dưới dạng chất lỏng, nhưng hầu hết các loại sơn đều khô thành dạng rắn. Hầu hết các loại sơn đều có thành phần dầu hoặc nước và từng loại sơn đều có những đặc tính riêng. Đối với hầu hết các thành phố, việc đổ sơn dầu xuống cống rãnh hoặc rãnh trong nhà là vi phạm pháp luật. Dung môi để làm sạch cũng khác nhau giữa sơn dầu và sơn nước. Sơn dầu và sơn nước sẽ có cách xử lý khác nhau tùy thuộc vào nhiệt độ môi trường bên ngoài của bề mặt được sơn (ví dụ như một ngôi nhà). Thông thường, bề mặt cần được sơn phải có nhiệt độ trên 10 °C (50 °F), mặc dù một số nhà sản xuất sơn / sơn lót bề mặt bên ngoài cho rằng chúng có thể được áp dụng ở nhiệt độ thấp xuống 35 °F (2 °C).
Lịch sử phát triển
Sơn là một trong những phát minh sớm nhất của loài người. Một số bức tranh trong hang động được vẽ bằng đất đỏ, hematit, oxit mangan và than củi có thể đã được tạo ra bởi con người cách đây 40.000 năm. Sơn có thể đã tồn tại từ lâu hơn. Vào năm 2003 và 2004, các nhà khảo cổ Nam Phi đã tìm thấy một hỗn hợp từ đất son trong hang Blombos có niên đại khoảng 100.000 năm trước, có thể dùng làm sơn. Việc khai quật tiếp tục trong cùng hang đã dẫn đến báo cáo năm 2011 về một bộ dụng cụ hoàn chỉnh để mài bột màu và tạo ra chất liệu giống sơn nguyên thủy.
Những bức tường màu cổ ở Dendera, Ai Cập, vẫn giữ nguyên màu sắc rực rỡ sau hàng nghìn năm bị phai mờ, sống động như khi chúng được sơn khoảng 2.000 năm trước. Người Ai Cập đã sử dụng màu sắc của họ bao gồm trắng, đen, xanh, đỏ, vàng và xanh lá cây mà không pha trộn. Họ sơn toàn bộ bề mặt trắng trước, sau đó vẽ hình khung bằng màu đen, để lại những màu sáng làm nền. Họ dùng chất minium (Pb3O4) để làm màu đỏ, thường là màu sậm hơn.
Pliny đã đề cập đến một số tường nhà được sơn trong thời của ông tại thị trấn Ardea, nơi đã sơn trước khi thành lập Rome. Ông thể hiện sự ngạc nhiên và ngưỡng mộ trước sự tươi mới của chúng sau hàng thế kỷ.
Sơn được làm từ lòng đỏ trứng, khiến chất này cứng lại và bám chặt vào bề mặt được sơn. Bột màu được chế từ thực vật, cát và các loại đất khác. Hầu hết các loại sơn dùng dầu hoặc nước làm chất pha loãng (dung môi hoặc phương tiện cho bột màu).
Một ví dụ sống còn về sơn dầu trong nhà thế kỷ 17 là nhà Ham ở Surrey, Anh, nơi đã sử dụng một lớp sơn lót cùng với các lớp phủ dưới và một lớp phủ trang trí phức tạp; bột màu và dầu được nghiền nhuyễn bằng tay. Quá trình này khiến các họa sĩ phải tiếp xúc với chì, chất làm màu trắng.
Năm 1718, Marshall Smith đã phát minh ra 'Máy hoặc động cơ để nghiền bột màu' ở Anh. Chi tiết về cách thức hoạt động của máy này vẫn chưa rõ, nhưng nó đã đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả nghiền bột màu. Không lâu sau đó, công ty Emerton và Manby đã giới thiệu các loại sơn đặc biệt giá rẻ sản xuất bằng công nghệ tiết kiệm lao động:
- Một pound bột màu trong Horse-Mill có thể vẽ được mười hai yard, trong khi bột màu khác không thể làm được nhiều công việc như vậy.
Vào thời điểm bắt đầu cuộc Cách mạng Công nghiệp vào giữa thế kỷ 18, sơn đã được nghiền trong các nhà máy chạy bằng hơi nước, và một loại thay thế cho bột màu chì đã được phát hiện là oxit kẽm, dùng làm màu trắng. Sơn nội thất trong nhà trở nên phổ biến hơn vào thế kỷ 19, không chỉ về mặt trang trí mà còn vì tính hiệu quả trong việc bảo vệ bề mặt tường khỏi độ ẩm. Dầu hạt lanh cũng được sử dụng rộng rãi làm chất kết dính có giá thành rẻ.
Năm 1866, Sherwin-Williams ở Hoa Kỳ đã thành lập như một nhà sản xuất sơn lớn và phát minh ra một loại sơn có thể sử dụng trực tiếp từ hộp mà không cần pha trộn.
Cho đến khi Thế chiến thứ hai gây ra sự thiếu hụt dầu hạt lanh trên thị trường, thì nhựa tổng hợp, hay còn gọi là alkyd, mới được phát minh. Chúng không chỉ rẻ và dễ làm mà còn giữ màu lâu và chống phai mờ tốt.
Thành phần hóa học
Vận chuyển sản phẩm
Thành phần vận chuyển bao gồm chất kết dính, hoặc nếu cần thì có thể được làm loãng bằng dung môi hoặc nước, đây là sự kết hợp của chất kết dính và chất pha loãng. Khi sơn đã khô hoặc đóng rắn, hầu hết dung môi đã bay hơi và chỉ còn lại chất kết dính trên bề mặt sơn. Do đó, một phần quan trọng trong công thức sơn là 'chất rắn vận chuyển', đôi khi được gọi là 'nhựa rắn' trong công thức. Đây là tỷ lệ trọng lượng của lớp sơn ướt được liên kết, tức là phần polyme cứng của lớp sơn sẽ còn lại sau khi đã khô hoặc đóng rắn.
Chất kết dính hoặc chất định hình
Chất kết dính là thành phần chính tạo nên lớp màng của sơn. Đây là thành phần không thể thiếu trong mọi công thức sơn khác nhau. Nếu sử dụng quá nhiều chất kết dính, sơn sẽ quá dày và khó để thi công, vì vậy thường phải làm mỏng lại. Các loại chất mỏng hơn có thể thay đổi tùy thuộc vào loại chất kết dính.
Chất kết dính chịu trách nhiệm truyền đạt các đặc tính như độ bóng, độ bền, tính linh hoạt và độ dẻo dai.
Chất kết dính bao gồm các loại nhựa tổng hợp hoặc tự nhiên như alkyd, acrylic, vinyl-acrylics, vinyl acetate / ethylene (VAE), polyurethan, polyeste, nhựa melamine, epoxy, Silanes hoặc siloxan hoặc dầu.
Chất kết dính có thể được phân loại dựa trên cơ chế hình thành màng. Cơ chế làm khô và kết tụ là các cơ chế nhiệt dẻo. Làm khô liên quan đến việc bay hơi của dung môi hoặc chất pha loãng để tạo thành màng sơn. Coalescence là quá trình các hạt sơn rời rạc hòa lại với nhau sau khi sơn đã khô. Cơ chế tạo màng nhựa nhiệt dẻo được miêu tả sai khi gọi là 'xử lý nhựa nhiệt dẻo', vì không có phản ứng hóa học để đóng rắn màng. Ngược lại, cơ chế nhiệt rắn là quá trình đóng rắn thực sự dựa trên phản ứng hóa học giữa các polyme tạo thành chất kết dính.
Cơ chế nhựa nhiệt dẻo: Một số loại màng sơn được tạo thành bằng cách làm lạnh chất kết dính đơn giản. Ví dụ, sơn encaustic hoặc sáp là chất lỏng khi nóng và cứng lại khi nguội. Trong nhiều trường hợp, chúng có thể trở lại trạng thái mềm hoặc lỏng nếu được nung nóng.
Sơn mài là loại sơn khô bằng cách bay hơi dung môi và chứa chất kết dính rắn tan trong dung môi. Khi dung môi bay hơi, một lớp màng rắn hình thành. Do không có liên kết hóa học chéo, màng có thể tan lại trong dung môi, vì vậy sơn mài không phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu khả năng chống hóa chất. Các loại sơn mài như nitrocellulose cổ điển thuộc loại này, cũng như các chất nhuộm hòa tan trong dung môi mà không có hạt bụi. Hiệu suất thay đổi theo từng công thức, nhưng sơn mài thường có khả năng chống tia cực tím tốt hơn và khả năng chống ăn mòn kém hơn so với các hệ thống tương tự được xử lý bằng cách trùng hợp hoặc liên kết.
Sơn Emulsion ở Anh và Latex ở Hoa Kỳ là sự phân tán trong nước của các hạt polymer có kích thước nhỏ hơn micromet. Thuật ngữ này ở các quốc gia tương ứng bao gồm tất cả các loại sơn sử dụng polyme tổng hợp như acrylic, vinyl acrylic (PVA), styrene acrylic, v.v. làm chất kết dính. Thuật ngữ 'cao su' trong ngữ cảnh sơn ở Hoa Kỳ chỉ đơn giản là chất phân tán trong nước; mủ cao su từ cây cao su không phải là một thành phần. Các chất phân tán này được điều chế bằng phản ứng trùng hợp nhũ tương. Những loại sơn như vậy được xử lý bằng quá trình gọi là kết dính, trong đó nước, sau đó là vết, hoặc dung môi kết dính, bay hơi và hút lại với nhau và làm mềm các hạt chất kết dính và hợp nhất chúng với nhau thành các cấu trúc mạng liên kết không thể đảo ngược, do đó sơn không thể phân hủy lại trong dung môi / nước ban đầu mang nó. Các chất hoạt động bề mặt còn sót lại trong sơn, cũng như tác dụng thủy phân với một số polyme làm cho sơn vẫn dễ bị mềm và theo thời gian sẽ bị phân hủy bởi nước. Thuật ngữ chung của sơn latex thường được sử dụng ở Hoa Kỳ, trong khi thuật ngữ sơn nhũ tương được sử dụng cho các sản phẩm tương tự ở Anh và thuật ngữ sơn latex hoàn toàn không được sử dụng.
Cơ chế đóng rắn nhiệt: Sơn đóng rắn bằng phản ứng trùng hợp nói chung là sơn một hoặc hai gói trùng hợp bằng phản ứng hóa học và đóng rắn thành màng liên kết chéo. Tùy thuộc vào thành phần, chúng có thể cần phải làm khô trước, bằng cách làm bay hơi dung môi. Epoxit hai gói cổ điển hoặc polyuretan thuộc loại này.
'Dầu làm khô', mặc dù ngữ pháp không theo trực giác, thực sự đóng rắn bằng phản ứng liên kết chéo ngay cả khi chúng không được đưa vào lò nướng và dường như chỉ đơn giản là khô trong không khí. Cơ chế hình thành màng của các ví dụ đơn giản nhất liên quan đến sự bay hơi đầu tiên của dung môi sau đó là phản ứng với oxy từ môi trường trong khoảng thời gian vài ngày, vài tuần và thậm chí vài tháng để tạo ra một mạng lưới liên kết chéo. Men alkyd cổ điển sẽ thuộc loại này. Lớp phủ xử lý oxy hóa được xúc tác bởi chất làm khô phức kim loại như coban naphthenat.
Các yêu cầu môi trường gần đây đã hạn chế việc sử dụng các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC), và các phương pháp xử lý thay thế đã được phát triển, thường cho các mục đích công nghiệp. Ví dụ, sơn đóng rắn UV cho phép pha chế với lượng dung môi rất thấp, hoặc thậm chí không có. Điều này có thể đạt được do các monome và oligome được sử dụng trong lớp phủ có trọng lượng phân tử tương đối rất thấp, và do đó có độ nhớt đủ thấp để cho phép chất lỏng chảy tốt mà không cần thêm chất pha loãng. Nếu dung môi có mặt với một lượng đáng kể, nói chung trước hết nó được bay hơi trước và sau đó bắt đầu tạo liên kết chéo bằng tia cực tím. Tương tự, sơn tĩnh điện chứa ít hoặc không chứa dung môi. Sự chảy và đóng rắn được tạo ra bằng cách làm nóng chất nền sau khi áp dụng cơ chế tĩnh điện cho bột khô.
Cơ chế kết hợp: Được gọi là 'sơn mài kích thích' hoặc 'cao su liên kết chéo', lớp phủ này được thiết kế để tạo thành màng bằng cách kết hợp các phương pháp: làm khô cổ điển kết hợp với phản ứng đóng rắn được kích thích bởi chất xúc tác. Có những loại sơn như plastisols / organosols, được tạo ra bằng cách pha trộn các hạt PVC với chất làm dẻo. Chúng tạo thành một hỗn hợp kết hợp đặc biệt.
Nghệ thuật hội họa
Kể từ thời Phục Hưng, sơn dầu (chủ yếu là dầu hạt lanh) là loại sơn phổ biến nhất trong các ứng dụng mỹ thuật và vẫn được sử dụng rộng rãi cho đến ngày nay. Tuy nhiên, trong thế kỷ 20, sơn nước, bao gồm cả sơn màu nước và acrylic, trở nên rất phổ biến với sự phát triển của sơn acrylic và các loại sơn latex khác. Các loại sơn sữa (còn gọi là casein), xuất phát từ nhựa tự nhiên là sữa, được sử dụng rộng rãi vào thế kỷ 19 và vẫn được sử dụng hiện nay. Egg tempera (lấy cảm hứng từ một hỗn hợp lòng đỏ trứng gà pha trộn với dầu) vẫn được sử dụng, như sơn sáp encaustic. Gouache là một loại màu nước đã được sử dụng từ thời Trung Cổ và Phục hưng cho các bức tranh minh họa. Các chất nhuộm thường được làm từ đá mài như lapis lazuli và chất kết dính được làm từ cao su tự nhiên hoặc lòng trắng trứng. Gouache, hay còn gọi là 'màu thiết kế' hoặc 'màu chính', đã được thương mại hóa trong thời đại hiện đại.
