Chương 1 MỞ ĐẰU - CÁC ĐỊNH NGHĨA - PHÂN LOẠI SƠN 1. CÁC XU HƯỚNG PHÁT TRIẾN NGÀNH SƠN TRÊN THÉ GIỚI. CÔNG NGHIỆP SƠN Ở VIỆT NAM Năm Ĩ996 sản lượng sơn của thế giới vào khoảng 51 tỷ pao (Ipound « 450g), cũng bằng mức của năm 1995. Theo thống kê, Châu Âu có sản lượng sơn cao nhất, chiếm 34% trong tổng số (17,4 tỷ pao).
Sau đo là Bắc Mỹ: 28% và Nhật Bản 9%. Khoảng 7% lượng spn tiêu thụ trên toàn cầu được sử dụng ở các nước công nghiệp, nơi mà các qùy định bảo vệ môi trường ngày càng trở nên nghiêm ngặt hơn. Kỹ thuật sơn dung môi truyền thống hiện chiếm hơn một nửa lượng sơn công nghiệp ở Tây Âu và Bắc Mỹ, và hơn 80% ở Nhật Bàn. Các áp lực về môi trường chưa đủ mạnh để bắt các nhà sàn xuất chuyển sang loại sơn bột, sơn nước, sơn dung môi với hàm lượng các chất hữu cơ dễ bay hơi (volatile organic chemicals - VOC) thấp (hoặc không có VOC) hay sơn đóng rắn bằng bức xạ.
Công nghệ sạch - sản xuất lượng chất rắn cao và sơn đóng rắn bằng bức xạ - đã xuất hiện từ những năm 60 của thế kỷ XX. Các công nghệ đó chỉ có thể phát triển nếu các đặc tính của sơn và các yếu tố chi phí - lãi, được cải thiện. Các loại sơn dùng dung môi thông thường được sử dụng trong công nghiệp và làm sơn bảo quản trong nhà máy chiếm 57% thị trường sơn Châu Âu và 55% thị trường sơn Mỹ, còn ở Nhật Bản con số đó là 83%. Các chuyên gia dự đoán rằng, sơn nước sẽ có sự đột phá trong thị trường sơn công nghiệp, đặc biệt là ờ Tây Âu.
Người ta đã dự đoán rằng ở Tây Âu vào năm 2006 sơn nước sẽ chiếm 56% lượng sơn công nghiệp, tăng so với con số 12% vào năm 1996. Ngoài ra, công nghiệp còn tâng cường sử dụng sơn có hàm lượng chất rắn cao và các loại sơn phun hai thành phần. Trong công nghiệp, sơn sử dụng dung môi vẫn chiếm ưu the (số liệu năm 1996). Các cơ quan bảo vệ môi trường đang đòi hỏi hạn chế sử dụng các voc và các chất gây ô nhiễm không khí.
Vì vậy xu hướng chuyển sản xuất từ loại sơn dung môi có hàm lượng voc cao sang loại sơn có hàm lượng chất rắn cao (lượng dung 5 ầ môi thấp), sơn nước, sơn bột hoặc sơn lỏng đóng rắn nhờ bức xạ. Nhờ những tiến bộ trong việc sản xuất nguyên liệu sơn, mà các nhà pha chế từng có thời coi sơn dung môi là loại bền tốt cho công tác bảo dưỡng trong công nghiệp, thi nay đang chào bán những sản phẩm sơn nước và sơn có hàm lượng chất rắn cao (hàm lượng dung môi thấp). Theo dự đoán của các chuyên gia, trị giá cùa các loại sơn tiêu thụ hằng năm ở Mỹ là 18 tỷ đôla Mỹ, trong đó sơn dung môi chiếm một nửa, sơn nước tiêu thụ trị giá khoảng 7 tỷ đôla Mỹ, chiếm 39% thị phần; sơn bột đạt 1 tỷ đôla Mỹ hoặc 6% thị phần; sơn kết tủa đạt 500 triệu đôla Mỹ - 3% thị phần và sơn đóng rắn nhờ bức xạ đạt 300 triệu đôla Mỹ - gần 2% thị phần. Nỗ lực tìm kiếm nguyên liệu mới và pha chế những loại sơn mới để theo được các quy định chặt chẽ về môi trường không chi làm tăng sự cạnh tranh trong thị trường sơn mà còn thúc đẩy các nhà sản xuất phải tự hợp nhất.
Sự hợp nhất không phải chi diễn ra ở Mỹ mà còn cà trên the giới. Hiện nay sơn bột cũng đang phát triển với mức tăng 10% hằng năm. Trong sơn bột có tới 90% thành phần nhựa nhiệt rắn (gốc epoxy, polyuretan, epoxy polyeste V. Sơn bột có triển vọng sử dụng để sơn kim loại dạng tấm và cuộn.
Các công ty của Mỹ như PPG và ICL có thế mạnh trong lĩnh vực sơn bột. Các công ty đó chú ý phát triển loại sơn bột có nhiệt độ sấy thấp, thuận lợi để sơn gỗ và sơn chất dẻo. Họ cũng phát triển loại sơn có thành phần bột và đóng rắn bằng tia cực tím. Những loại sơn huyền phù nước - silicon cũng được phát triển trong ngành xây dựng.
Theo đánh giá của các chuyên gia, thị trường sơn bột toàn cầu năm 1999 đạt khoảng 700.000 tấn, trong đỏ Châu Âu chiếm 300. Tính chung toàn cầu, tỷ lệ sơn bột trong sơn công nghiệp là 6%, trong khi ở Châu Âu tỷ lệ đó là 9%, Italia - 15%, riêng Bắc Mỹ khoảng 5%. Năm công ty sản xuất sơn bột hàng đầu thế giới là Dupont, Akzo Nobel, Morton Powder, Ferro và Jotun chiếm 50% sản lượng sơn bột thế giới. Sơn bột còn nhiều tiềm năng lớn.
Các chuyên gia hy vọng vào năm 2008, sơn bột sẽ chiếm 10% thị trường sơn công nghiệp, trong khi đó tốc độ tăng trường hằng năm ở Bắc Mỹ sẽ là 8-9%, Châu Âu: 5-6%, Châu Á: 6-7%. Cần phải chú ý rằng, trong những năm gần đây sơn latex được sử dụng nhiều đê chông ăn mòn trong công nghiệp. Sơn latex cũng được sử dụng nhiều trong công nghiệp ôtô. Trong ngành công nghiệp này sơn latex dùng dung môi nước chiếm 26% tổng lượng sơn sử dụng và mức tăng trưởng hằng năm lên tới 10%, mà chủ yếu để tạo ra lớp sơn nền.
Các lớp sơn nền kết hợp với lớp sơn hoàn thiện làm độ bóng vỏ ôtô lớn hơn. Kỹ thuật sơn lót sử dụng sơn dung môi nước và được sơn bằng phương pháp điện di có nhiều ứng dụng rộng rãi. Theo các thống kê, sơn điện di chiếm tới 7% tổng lượng sơn thân thiện môi trường. Sơn điện di tạo ra được các lớp sơn đồng đều, sơn được các chi tiết phức tạp và dễ tự động hoá trong quá trinh sơn.
Cơ sở cho lớp sơn lót, sơn theo phương pháp điện di là các sản phẩm tổng hợp của epoxyamin trong đó các axit của mono - và polycacbonat biến tính. Sơn khô nhờ bức xạ (không chửa các chất VOC), là loại có tốc độ đóng rắn nhanh và được sử dụng có hiệu quả. Theo các số liệu thống kê, vào năm 1994 nhu cầu sơn khô nhờ bức xạ ở Mỹ là 42.000 tấn, còn ở Tây Âu là 70.000 tấn, ứong số đó có 90% là loại sơn khô nhờ tia cực tím. Sự phát triển của sơn thân thiện môi trường làm nhu cầu sử dụng sơn dung môi giảm đi.
Từ đầu nhũng năm 90 của thế kỷ XX, nhu cầu thị trường về dung môi cho sơn mỗi năm giảm 1%. Các dung môi hydrocacbon giảm nhiều nhất (4,8%/năm), đặc biệt là các dung môi hydrocacbon clo hoá (8,5%). Tình trạng ở Mỹ cũng tương tự. Tại đây, cho tới năm 2000 nhu cầu các dung môi hydrocacbon clo hoá giảm 9,8%/năm, còn các hydrocacbon thơm và mạch thẳng sẽ giảm 5,7%/năm.
♦ CÔNG NGHIỆP SƠN Ở VIỆT NAM Ở Việt Nam từ rất lâu đời, ông cha ta đã biết khai thác và sử dụng sơn ta trong việc trang trí mỹ thuật cũng như bảo vệ vật liệu gỗ và kim loại. Nhiều pho tượng, nhiều bức hoành phi câu đối bằng gỗ, sơn son thiếp vàng đã trải qua ba bốn thế kỷ, ngày nay trông vẫn còn đẹp; điều đó nói lên kỹ thuật che biến và sử dụng sơn của ông cha ta trước đây đã đạt được những thành tựu đáng kể. Vào năm 1913-1914 ở nước ta mới xuất hiện một xưởng sản xuất sơn dầu ở Hải Phòng mang nhãn hiệu Testudo do hai kỹ sư Pháp sản xuất và kinh doanh. Khoảng năm 1920 một số người Việt Nam đi sâu vào nghiên cứu cách chế tạo sơn đầu, tìm kiếm nguyên liệu ở trong nước rồi cùng nhau hùn vốn mở xưởng sản xuất.
Trong số đó đáng chú ý là Công ty sơn Nguyễn Sơn Hà, sản xuất theo kiểu thủ công, hằng tháng chỉ được 2-3 tạ. Đen năm 1939 mới có một số ít máy móc, nhờ đó đà thành lập được các xưởng nhỏ thu hút hằng trăm công nhân, sau đỏ phát triển dần thành một hãng lớn nhất ợ Việt Nam lúc bấy giờ, triển khai tại Hải Phòng, mang nhàn hiệu Resistance, sản lượng hằng năm được hơn 100 tấn, có bán khắp thị trường Đông Dương và xuất khẩu sang Thái Lan, Pháp. Sau đó ở Hà Nội có Hãng sơn Thăng Long, sơn Gecko; nhưng do sự kìm hãm của chế độ thực dân và sự cạnh tranh cùa tư bản Pháp nên ngành sản xuất sơn của ta không phát triển được. 7 Á Trong những năm kháng chiến chống Pháp (1946-1954), mặc dù chiến tranh diễn ra ác liệt, chúng ta dã có một số cơ sở sản xuất sơn ờ vùng tự do; ở vùng tạm chiếm tiếp tục kinh doanh sơn nhưng cũng không phát triển được bàng thời kỳ trước cách mạng.
Hoà bình lập lại, các cơ sở sản xuất được duy trì và khuyến khích phát triển như cơ sở .Công tư hợp doanh sàn xuất sơn Phủ Hà ở Hài Phòng, Tô Châu ở Hà Nội. Đầu những năm 60 của thế kỷ XX, sản lượng sơn ở miền Bắc nước ta khoảng 700 - 800 tấn, so với thời kỳ Pháp thuộc thi sàn lượng tăng gấp bội. Tuy vậy phẩm chất sơn chưa tốt nên không thoả mãn được của các ngành kinh tế quốc dân. Đầu những năm 70 của thế kỷ XX ở miền Bắc nước ta có năm cơ sở sàn xuất sơn chính: Nhà máy sơn Thái Bình (Hà Nội), sàn lượng khoảng 1500 tấn/năm, Sơn Phủ Hà (Hải Phòng) - 1000 tẩn/năm, Nhà máy sơn của quân đội (ở Phú Thuỵ, Gia Lâm) - 400 - 500 tấn/năm, Sơn cầu Diễn, Sơn Tổng hợp (Hà Nội).
Năm 1970 Tồng cục Hoá chất cho xây dựng Nhà máy Sơn Tổng hợp đầu tiên ở nước ta; năm 1975 sản xuất gần 1000 tấn sơn alkyt các loại. Năm 1975, miền Nam có 25 cơ sở sản xuất sơn như Sơn Á Đông, Bạch Tuyết, Đồng Nai. hằng năm sản xuất 5000 - 6000 tấn, chủ yếu là sơn dầu, sơn nitroxenluloza, sơn nước. Sàn lượng của hãng sơn lớn nhất là 1200 tấn/năm, còn các cơ sở khác chỉ vào khoảng một vài trăm tấn/năm.
Khi đó công suất tối đa của các xưởng sơn miền Nam và Bắc là 26.000 tấn/năm, nhưng thực tế chỉ sàn xuất được 4000 - 5000 tấn/năm. Trước đây, sơn dầu chiếm ưu thế trong công nghiệp sàn xuất sơn, nhưng từ năm 1967, do ngành hoá chất phát triển mạnh mẽ, nguồn nhựa tổng hợp ngày càng dồi dào, phong phủ, nên sơn tổng hợp đã tiến lên chiếm hàng đầu trong các chủng loại sơn. Ở Việt Nam, hiện chưa có số liệu chính xác, nhưng chắc chắn, do điều kiện khí hậu của nước ta, sự tổn thất do ăn mòn kim loại có thể tới 3,5% GDP, thì hằng năm thiệt hại do ăn mòn hơn 700 triệu đôla Mỹ.