Quá trình tiến triển của sơn

Ngày nay như chúng ta biết ngành công nghiệp sơn là một ngành tương đối trẻ. Tuy nhiên, lịch sử nghiên cứu cho thấy rằng sơn có nguồn gốc cách đây nhiều năm. Khi đó nó được sử dụng như là một hình thức trang trí và nghệ thuật.

Ví dụ như vào thời tiền sử, sơn nguyên chất (chưa tinh luyện) được những người nguyên thủy sống trong hang chế tạo ra. Loại sơn này được phết lên trên đá mà chỉ gồm có màu đỏ, màu vàng và màu đen. Các màu này được làm từ đất thô, đất sét và sự đốt cháy Carbon gỗ, có thể trộn lẫn với mỡ động vật. Tàn tích của chúng còn lại trên 25.000 năm là do chúng được bảo vệ sâu trong hang. Tất nhiên là chúng không hề bị tác động của thời tiết bên ngoài.

Quá trình phát triển bắt đầu bằng sự khai hóa sớm và những người Ai Cập cổ xưa đã phát triển thêm màu sắc. Thêm vào màu đỏ và màu son vàng đất, họ cũng đã sử dụng các chất màu xanh lá cây, màu đỏ và màu xanh đậm mà chúng được bắt nguồn từ những khoáng chất khác nhau để hình thành nên bột màu. Các loại màu này được kết lại với nhau là nhờ nhựa tự nhiên lấy từ cây, lòng trắng trứng và sáp ong. Họ dùng cọ bằng lau sậy quét lớp phủ hỗn hợp đất sét và thạch cao lên tường. Đó là loại sơn được nhìn thấy ở các mồ mả Kim Tự Tháp.

Người La Mã cũng tạo ra các chất màu muôn vẻ như: màu chì trắng, màu phấn, màu đất son và màu đỏ tía. Nhưng nguồn gốc của màu đỏ tía là do người Ai Cập chế tạo, đó là một ví dụ về vật liệu nhân tạo có sớm, nó có chứa màu phấn chế từ thuốc nhuộm tự nhiên. Ví thế mà chất màu đỏ có vẻ sáng hơn chất màu của đất.

Màu chì trắng có chứa Carbonate được chế tạo ra như một chất màu trên bề mặt của những tấm chì được ngâm vào trong giấm có chứa Acetic Acid. Nó phản ứng để tạo nên hóa chất sơn khi được trộn với dầu lửa, mà tại đó hiện nay nó được phát hiện ra như là chất kết dính Binder hữu dụng. Loại dầu này là dầu thực vật; ví dụ như hạt gai là loại hạt từ cây lanh, người ta dùng nó để ép lấy tinh của hạt. Loại cây này được trồng rộng rãi để lấy hạt và lấy sợi bông.

Dầu hạt gai thực ra nó vẫn có một thành phần quan trọng trong việc chế tạo ra nhựa Alkyd. Để làm ra một số dầu thực vật khác, người ta cũng dùng đến đậu nành, hạt hướng dương, hoa mềm, hạt cải dầu và hương hải ly, dầu tung, tất cả đều là thực vật. 

Người Hy Lạp cổ xưa, ngay khi họ quen thuộc với các chất màu thì họ chính là những người đầu tiên nhận ra giá trị của việc dùng lớp phủ để bảo vệ (hơn là chỉ để trang trí). Họ đã sử dụng Hắc Ín để làm cho các con tàu gỗ của họ chống thấm nước hơn. Hắc Ín là một dạng của nhựa rải đường hiện đại Bitumen. Nó được lấy từ nhựa thiên nhiên có khắp nơi trên thế giới.

Trong các hình thức kỹ xảo này đã có từ lâu cách đây 1.500 năm, là quá trình sơn được phát triển cao bởi người Nhật Bản và Trung Quốc. Lacquer, bản thân nó có chứa nhựa cây lấy từ cây Varnish (Rhus Vernicifera), được sử dụng trang trí trên đồ gia dụng làm bằng gỗ. Nó được khoác lên từ 30 đến 50 lớp phủ, được khô bằng sự oxy hóa và cực kì khó mòn đi. Ngày nay nó phải được bảo quản cẩn thận trong không khí ẩm. Nó dể dàng bị nứt, nếu để nó ở những nơi có nhiệt độ cao.

Loại Lacquer khác có nguồn gốc từ phương Đông là Shellac. Nó được hình thành từ sự bài tiết cùa các con bọ cánh cứng nhỏ trên các lớp vỏ cứng của cây ở Ấn Độ và Thái Lan. Nó được hòa tan trong Alcohol, có thể sử dụng như một lớp phủ mà được làm khô do sự bay hơi và là loại đầu tiên của quá trình Lacquer hiện đại. Shellac là một vật liệu thô ngày nay vẫn được sử dụng. Ở Pháp, nó được sử dụng để đánh bóng đồ gỗ, bởi do tính không hòa tan được của nó trong HydroCarbon.

Tuy nhiên ở Châu Âu, cho mãi đến thời Trung Đại giá trị của việc sơn dầu khô được đáng giá một cách đầy đủ. Sơn đã phát triển mạnh trong mỹ thuật, dầu lanh và được phát hiện ra như một Binder trong chất màu.

Sơn dầu hội họa được bảo vệ trong bầu khí quyển nhờ lớp phủ Varnish hình thành do sự hòa tan nhựa cây, kiểu khô của dầu như dầu hạt cải, dầu hạt gai hay dầu đậu nành. Rủi thay, các chất này có xu hướng làm tối màu nhanh trong cùng một lúc, cụ thể có thể nhìn thấy ở các bức tranh cổ xưa tồn tại ngày nay.

Vào thế kỷ 18 và 19, Sơn và Varnish đã bắt đầu được sử dụng như một lớp phủ bảo vệ. Các xe có động cơ xe đầu tiên được sản xuất. Công nghệ sơn trên những chiếc xe này được dựa trên các hệ thống véc ni khô tự nhiên trong không khí, loại sơn đã được sử dụng cho đồ nội thất bằng gỗ và chiếc xe ngựa kéo. Lúc này, sơn được thi công bằng cọ và phải sơn nhiều lớp và màu sắc chỉ có màu đen.

Cuộc cách mạng công nghiệp đã mang lại một sự gia tăng về việc sử dụng sắt, thép và nó lại có nhu cầu cần đến lớp khoác của sơn để chống rỉ và sự ăn mòn. Để đương đầu với nhu cầu to lớn đó, các nhà máy đã được thiết lập và công nghiệp sơn bắt đầu. Kỷ thuật hiện đại đã bắt đầu với sự xuất hiện của một vài chất màu nhân tạo. Nguyên liệu làm khô sơn được phát hiện và được cải thiện bằng cách sử dụng hợp chất của các chất cho thêm vào của kim loại như chì, mangan. Việc sử dụng dầu lanh đun sôi được phát hiện để cải thiện nguyên liệu khô.

Chất lượng sơn cũng được cải thiện bằng cách sử dụng nhựa cây mới được nhập khẩu từ châu Phi. Nhựa Copan được sử dụng một cách rộng rãi; loại này là loại nhựa hóa thạch được đào lên từ dưới đất ở thể rắn, vẫn còn tồn tại ở những thực vật hóa thạch. Khi tinh chế thì chúng sẽ chảy ra và được trộn với dầu lanh (được biết như là quá trình nung nấu) và chúng hình thành nên dầu Oleoresinous Varnish.

Chính Varnish đã tạo nên những kỹ xảo trong ngành nghề thủ công, những sản phẩm Varnish trên có thành phần chính là dầu Oleoresinous Varnish. Nó thường được sử dụng rộng rãi vào đầu thế kỷ này và vẫn còn được sử dụng ngày nay, do giá thành thấp và những yếu tố quan trọng như: sự chịu kiềm và nước tốt. Đầu thế kỷ 20, sơn đã bắt đầu tiến triển trong các sản phẩm cùng với các vật liệu hiện đại và trở nên thực sự có thể dùng được.

Đầu năm 1920 sự cải cách sơn khô nhanh ra đời. Loại này dựa vào hóa chất Nitrated Cellulose sử dụng cho chất nổ mà chất nổ này còn thừa lại khi chiến tranh thế giới thứ nhất kết thúc. Hệ thống nitrocellulose giống sơn mài ngày nay cung cấp nhiều lựa chọn màu sắc và có thể được thi công trên xe bằng dụng cụ súng phun. Tuy nhiên, cần phải sơn 3-4 lớp để hoàn thiện và sơn có độ bền hóa học kém.

Năm 1930 Khi ngành công nghiệp sơn mở rộng vị thế đòi hỏi phải có dầu lửa và vì thế ngành công nghiệp dầu phát triển. Một số lượng lớn của chất hòa tan lúc này trở nên hữu dụng đối với những nhà sản xuất sơn. Chất HydroCarbon mới, Ester, Ketone, và Alcohol tất cả góp phần tốt hơn trong việc ứng dụng và khô sơn.

Từ các sản phẩm của dầu thô, hiện nay đã nổi lên các chất màu hữu cơ và thuốc nhuộm như Phthalocyanine Blue, Azo Red có vẻ sáng hơn và màu ổn định tốt hơn.

Titanium Dioxide White trở nên tiện lợi, sử dụng một cách rộng rãi cùng với những tính năng cao và tính độc hại thấp. Nó đã thay thế chất nguy hiểm chì trắng mà đã được sử dụng trong nhiều năm.

Bằng các phương pháp khoa học đã chế tạo ra Resin cứng hơn và Alkyd bền hơn. Đó là việc tạo thành công thức sơn hấp ở nhiệt độ cao. Đây là một bước ngoặc quan trọng trong lịch sử sản xuất sơn do công nghiệp xe hơi và ngành sản xuất kim loại khác yêu cầu.

Từ năm 1950, ngành công nghiệp sơn đã mở rộng ra một cách nhanh chóng hơn bất kỳ thời điểm nào trong lịch sử sơn. Pigment đã tiếp tục cải thiện trong hệ thống chọn lọc màu và độ bền. Việc an toàn của dung môi đang làm giảm sự may rủi trong việc sản xuất và ứng dụng. Luôn luôn cùng với sự cải thiện Alkyd, các sản phẩm Acrylic, vinyl, Polyester và Polyurethane đã tạo nên công thức lớp phủ cho mọi kiểu bề mặt.

Trong số các kỹ thuật áp dụng mới, hiện nay chúng ta có lớp sơn phủ trên các bề mặt kim loại. Lớp sơn lót tĩnh điện và việc phun lớp phủ màu là do Robot thực hiện. Tất cả đã bỏ xa khỏi hình ảnh của các phương pháp sơn truyền thống. Kết cấu kinh doanh của công nghiệp sơn cũng đã là vấn đề thay đổi to lớn trong suốt thế kỷ này.

Ví dụ, sơn ICI đã có nguồn gốc trong sự pha trộn của một số nhà chế tạo ra sơn ở Anh Quốc. Bao gồm Nobel Chemical Finish, Stowmarket là những nhà chế tạo ra lớp sơn phủ trên cùng với Nitro-Cellulose và Naylor Bros, Slough là những người sử dụng lớp dầu bóng đặt lên trên lớp phủ màu  bên dưới. Tất cả những sản phẩm đó đã ăn khớp nhau để cung cấp cho công nghiệp xe hơi đang nở rộ.

Năm 1970, Hệ thống sơn Basecoat - Sơn phủ bóng/ Clearcoat - Dầu bóng lần đầu tiên được giới thiệu. Hệ thống sơn phủ này chia thành 2 lớp riêng biệt: lớp sơn phủ bóng Enamel và lớp dầu bóng Enamel rỏ ràng. Mặc dù rất đắt tiền, xong hệ thống hai lớp có nhiều lợi ích. Nó cho phép lớp dầu bóng bên ngoài bảo vệ lớp màu bên trong không bị oxy hóa và tác động của tia UV để bảo vệ màu sắc không bị phai.

Các công ty hàng đầu trên thế giới đã nắm khoảng 1/3 thị trường và vẫn đang mở rộng. 2/3 còn lại được phân phối cho vài ngàn công ty nhỏ trên khắp thế giới. Những công ty này có liên quan trong việc tạo ra một loạt sản phẩm đơn giản nhằm mục đích trang trí và nghệ thuật. Hoặc việc sản xuất lớp sơn phủ chuyên môn hóa cao chỉ được sử dụng trong số lượng nhỏ có liên quan của những dự án như: sự thám hiểm không gian hay những chương trình phòng thủ mang tính quốc gia.

*************************

Một Công Thức Cũ của Sơn Vào Những Năm 1921 Dựa Trên Nhựa Cây Thiên Nhiên và Các Chất Màu

Công thức Wattin cho varnish vàng, đồng thau

Sticklac                                               150 part wt                              Resin

Gamboge                                            150 part wt                               Resin

Dragon’s Blood                                   150 part wt                               Resin

Annato                                                150 part wt                               Colouring

Saffron                                                32 part wt                                Colouring

Alcohol                                               1000 part wt                             Solvent

********************

Sticklac là Shellac, được lấy từ một loại con trùng ở Đông Nam châu Á.

Gamboge là nhựa gôm từ Thái Lan, Celon và Campuchia.