tìm hiểu tổng quan công nghệ sơn tĩnh điện

GIỚI THIỆU4  Qua nhiều cải tiến bởi các nhà khoa học và các nhà sản xuất đã tạo ra nhiều loại sơn và thiết bị phun sơn khác nhau, giúp cho công nghệ sơn tĩnh điện ngày càng phát triển

BÁO CÁO TIỂU LUẬN : CÔNG NGHỆ SƠN- VECNI

ĐỀ TÀI: Tìm hiểu về công nghệ sơn tĩnh điện

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA HOÁ

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: KS NGUYỄN MINH HOÀNG

SINH VIÊN THỰC HIỆN: TRẦN VĂN PHƯỢNG

GIỚI THIỆU

3

 Công nghệ sơn tĩnh điện (ElectroStatic Power Coating

Technology) được phát minh bởi TS.Erwin Gemmer

vào đầu những năm 1950

 Đến năm 1964 thì quy trình sơn tĩnh điện được ứng

dụng thành công và đưa vào thương mại hóa

GIỚI THIỆU

4

 Qua nhiều cải tiến bởi các nhà khoa học và các

nhà sản xuất đã tạo ra nhiều loại sơn và thiết bị phun sơn khác nhau, giúp cho công nghệ sơn tĩnh điện ngày càng phát triển phong phú và đa dạng.

GIỚI THIỆU

5

 Quá trình sơn tĩnh điện là quá trình

phủ một lớp chất dẻo hữu cơ lên bề

mặt các vật liệu nền cần phủ.

 Sử dụng súng phun, hạt bột sơn và

vật cần sơn tích điện trái dấu nhau.

GIỚI THIỆU

6

 Nhờ tác động lực đẩy của

khí nén và lực hút của các

ion trái dấu làm phân tử

sơn bám chặt hơn lên bề

mặt vật liệu nền cần sơn.

GIỚI THIỆU

8

Sơn bột: Dùng để sơn các sản phẩm bằng kim loại,

sắt thép, hiệu suất sử dụng bột sơn lên đến 95%.

Sơn ướt: dùng để sơn các vật liệu nền khác nhau:

sản phẩm bằng kim loại, nhựa, gỗ

GIỚI THIỆU

9

công nghệ sơn tĩnh điện đang được ứng

dụng rộng rãi

CƠ CHẾ SƠN TĨNH ĐIỆN

11

 Sơn bột khô, không dùng dung môi.

 Chỉ sơn được sản phẩm kim loại.

 Thu hồi hơn 95% bột sơn thừa.

 Chi phí thấp, ít gây ô nhiễm.

 Có sử dụng dung môi

 Sơn được nhiều vật liệu: gỗ,

nhựa, kim loại…

 Ô nhiễm môi trường, khó thu

hồi dung môi.

Sơn tĩnh

điện ướt

Sơn tĩnh điện khô

PE, PP, PVC, Nylon, Polyester…

Epoxy, hybrit, urethane polyester, acrylic,

polyester triglycidyl isocyanuric (TGIC).

 Cơ chế hình thành màng sơn.

 Sơn ướt: cơ chế dung môi bay

hơi có phản ứng hóa học (hoặc không).

 Sơn khô: cơ chế chuyển trạng

thái.

CƠ CHẾ SƠN TĨNH ĐIỆN

CƠ CHẾ

13

 Cơ chế tĩnh điện

• Bột sơn sẽ được tích một điện tích khi đi qua súng sơn tĩnh điện

• Vật cần sơn cũng được tích một điện tích (trái dấu với bột sơn)

• Bột sơn và vật sơn đặt trong một điện trường giữa súng phun và vật sơn

• Khi phun sơn dưới một áp lực nén, hạt sơn bay trong điện trường bám dính vào vật sơn do lực hút tĩnh điện

• Cơ chế tĩnh điện gồm có 2 cơ chế:

 Tích điện corona

 Tích điện ma sát

CƠ CHẾ SƠN TĨNH ĐIỆN

• Dưới điện áp 40-100kV, tại vòi phun xảy ra

sự ion hóa không khí

• Các ion tự do sẽ tích điện (-) cho bột sơn

theo tỉ lệ nhất định trước khi phun vào nền

CƠ CHẾ SƠN TĨNH ĐIỆN

 Tích điện corona

• Các hạt bột không được tích điện

sẽ thu hồi và tái sử dụng

 Tích điện corona

CƠ CHẾ SƠN TĨNH ĐIỆN

CƠ CHẾ

16

• Các ion (-) tự do thừa nhanh

chóng di chuyển đến nền (+)

• Tùy vào điện áp ban đầu, vật sơn

sẽ trung hòa điện, nếu lượng ion (-) ở nền (+) quá lớn sẽ xảy ra sự ion hóa ngược

 Tích điện corona

CƠ CHẾ SƠN TĨNH ĐIỆN

Màng sơn không đồng đều về độ dày, còn gọi là hiện tượng Faraday-cage.

 Tích điện corona

CƠ CHẾ SƠN TĨNH ĐIỆN

CƠ CHẾ

18

• Sự tích điện (+) xảy ra do ma sát của

các hạt khi chuyển động trong nòng

súng phun

• Không cần điện áp cao, có thể tạo ra

các ion tự do hoặc tạo ra điện trường

• Hiệu quả ma sát phụ thuộc vào sự cọ

xát của hạt vào nòng súng phun

 Tích điện ma sát

CƠ CHẾ SƠN TĨNH ĐIỆN

• Tích điện ma sát tạo ra điện trường với sự

phân bố các đường sức từ đồng đều hơn

Màng sơn đồng đều về độ dày hơn

Màng sơn đồng đều về độ dày hơn

 Tích điện ma sát

CƠ CHẾ SƠN TĨNH ĐIỆN

CƠ CHẾ

20

Thông số quan

trọng

CÁC ƯU VÀ NHƯỢC ĐIỂM

Tích điện corona Tích điện ma sát

Hiệu ứng

Faraday-Cage

- Tồn tại đáng kể.

- Gây khó khăn với màng sơn dày. - Không xảy ra, kể cả đối với lớp phủ dày.

Ion hóa ngược - tồn tại các ion tự do nhiều.

- Ảnh hưởng xấu đến tính chất dòng chảy.

- Ít xảy ra Đặc tính dòng chảy tốt hơn.

- Dễ dàng phủ một lớp mỏng với dòng chảy tốt.

Kỹ thuật sơn

- Khối lượng bột ở súng phun lớn, điện áp sử dụng cao.

- Ít phụ thuộc điều kiện sản xuất.

- Lượng bột dùng ở súng phun ít hơn, điện áp sử dụng thấp hơn.

- Phụ thuộc nhiều vào điều kiện sản xuất.

Ứng dụng - Có thể sử dụng cho tất cả các loại bột - Yêu cầu các loại bột phù hợp.

CƠ CHẾ SƠN TĨNH ĐIỆN

 Bẫy không khí: do bọt khí không thoát ra được khi sơn còn ướt, chúng

di chuyển và nằm lại gần sát bề mặt màng sơn

 Màng sơn phồng dộp: có hiện tượng bị dộp, sần sùi, nổi bong bóng

trên bề mặt Thường xuất hiện 1 tháng sau khi sơn

 Sau khi rửa cần sấy đủ thời gian thích hợp

 Xả nước từ máy phun sơn tĩnh điện và máy bơm khí

 Vết loang màu trắng đục: các vệt đám mây màu trắng đục như sữa

trên bề mặt ngay sau khi sơn hoặc muộn hơn một chút

 Sấy cục bộ khu vực bị loang, sơn phủ thêm một lớp nữa.Trường hợp sơn đã khô với vùng bị loang nhỏ có thể đánh bóng, với vết loang lớn hơn phải đánh nhám và sơn lại

 Dùng dung môi tốt Có thể thêm chất làm chậm quá trình khô của sơn (chỉ khi sơn trong môi trường ẩm cao)

http://sontinhdiennguyenkhang.blogspot.com/2013/05/nhung-loi-thuong-gap-tren-san-pham-son.html

Khắc phục:

CÁC KHUYẾT TẬT THƯỜNG GẶP

23

 Mắt cá: trên mặt sơn nổi lên các vết giống như mắt cá, do phun sơn

lên bề mặt dính dầu mỡ, wax, silicone…

 Khắc phục: Khi sơn còn ướt dùng dung môi bỏ lớp sơn đi, làm sạch

và phủ lại Nếu sơn đã khô, làm nhám cho đến khi hết mắt cá và phủ lại lớp sơn mới

Làm sạch bề mặt thật cẩn thận trước khi sơn, máy nén khí phải có bộ lọc, phải được thay và làm sạch thường xuyên

http://sontinhdiennguyenkhang.blogspot.com/2013/05/nhung-loi-thuong-gap-tren-san-pham-son.html

CÁC KHUYẾT TẬT THƯỜNG GẶP

24

 Da cá sấu: trên mặt sơn xuất hiện các vết xù xì, gồ ghề như da cá sấu

xảy ra trong quá trình khô

http://sontinhdiennguyenkhang.blogspot.com/2013/05/nhung-loi-thuong-gap-tren-san-pham-son.html

Do dung môi của sơn mới tác dụng lên sơn cũ, khi phủ thêm một lớp sơn lên lớp sơn cũ

 Khắc phục: Nhám và sơn phủ lại, với lớp sơn cuối không nên phủ quá

dày, để cho chúng khô thật sự mới tiến hành sơn phủ hay sửa chữa trên

bề mặt chúng Ngoài ra nên tránh sơn lớp cuối quá ướt

CÁC KHUYẾT TẬT THƯỜNG GẶP

25

Vật sơn Xử lý bề mặt Hấp khô Phun sơn Sấy tạo màng sơn

 Xử lý bề mặt

CÁC THIẾT BỊ TRONG DÂY CHUYỀN

26

 Bể ngâm dung dịch

27

CÁC THIẾT BỊ TRONG DÂY CHUYỀN

 Buồng hấp

28

CÁC THIẾT BỊ TRONG DÂY CHUYỀN

 Thiết bị phun sơn

29

CÁC THIẾT BỊ TRONG DÂY CHUYỀN

 Thiết bị phun sơn

30

CÁC THIẾT BỊ TRONG DÂY CHUYỀN

 Lò sấy

31

CÁC THIẾT BỊ TRONG DÂY CHUYỀN

32 QUY TRÌNH TIẾN HÀNH SƠN

Các vật liệu thích hợp để sơn tĩnh điện là thép, nhôm, thép mạ kẽm, magie, kẽm và đồng thau.

Mục đích:

Sản phẩm sạch dầu mỡ công nghiệp

Sản phẩm sạch rỉ sét

Sản phẩm không rỉ sét trở lại trong thời gian chưa sơn

Tạo lớp bao phủ tốt cho việc bám dính giữa lớp màng sơn và kim loại

- Do các yêu cầu trên mà việc xử lý bề mặt kim loại trước khi

sơn thường được xử lý theo phương pháp nhúng vật sơn vào các bể hóa chất.

- Vật sơn được đựng trong các rọ làm bằng thép không rỉ, di

chuyển nhờ hệ thống balang điện qua các bể.

- Các bể chứa hóa chất xử lý có thể được xây bằng bê tông,

thép hoặc bằng inox và phải được tráng nhựa composite

35

 Xử lý bề mặt nền

QUY TRÌNH TIẾN HÀNH SƠN

 Bể chứa hóa chất tẩy dầu mỡ.

- Sấy khô bề mặt nền trước khi sơn Sản phẩm sau khi

xử lý hóa chất phải được làm khô trước khi sơn.

- Thông thường lò sấy có dạng hình khối Sản phẩm

được treo trên xe gòng và đẩy vào lò.

- Lò có nguồn nhiệt chính bằng bếp hồng ngoại tuyến

hoặc Burner, nhiên liệu đốt là LPG

37

 Sấy khô bề mặt

QUY TRÌNH TIẾN HÀNH SƠN

- Sản phẩm sau khi xử lý hóa chất và sấy khô được đưa vào buồng

phun và thu hồi sơn.

- Buồng phun sơn có 2 loại:

 Loại 1 súng phun: Sử dụng 1 súng phun, vật sơn được treo, móc bằng tay vào buồng phun.

 Loại 2 súng phun: Vật sơn di chuyển trên băng tải vào buồng phun,

2 súng ở 2 phía đối diện phun vào 2 mặt của sản phẩm.

38

 Sơn vật nền

QUY TRÌNH TIẾN HÀNH SƠN

Kích thước buồng phun mẫu:

 Buồng sơn

QUY TRÌNH TIẾN HÀNH SƠN

 Súng sơn

QUY TRÌNH TIẾN HÀNH SƠN

 Súng sơn

QUY TRÌNH TIẾN HÀNH SƠN

43 QUY TRÌNH TIẾN HÀNH SƠN

- Vật sơn sau khi sơn được đưa vào buồng sấy.

- Tùy theo chủng loại thông số kỹ thuật của bột sơn

mà đặt chế độ sấy tự động thích hợp (nhiệt độ sấy

150oC - 200oC, thời gian sấy 10 - 15 phút)

- Cuối cùng là khâu kiểm tra, đóng gói thành phẩm.

44

 Sấy định hình và hoàn tất sản phẩm

QUY TRÌNH TIẾN HÀNH SƠN

- Quy trình sơn có thể được thực hiện tự động hóa

dễ dàng (dùng hệ thống phun sơn bằng súng tự

động).

- Dễ dàng vệ sinh khi bột sơn bám lên người thực

hiện hoặc các thiết bị khác mà không cần dùng bất

cứ loại dung môi nào như đối với sơn nước.

47

ƯU ĐIỂM

 Đặc tính sử dụng

- Tuổi thọ thành phẩm lâu dài.

Ưu thế chính của phương pháp sơn tĩnh điện là không dùng các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC), do đó không cần đến các thiết bị phân hủy VOC tốn kém như lò thiêu hoặc các thiết bị hấp thụ carbon.

Phát sinh rất ít khí gây ô nhiễm môi trường

Đây là công nghệ sơn an toàn, sạch sẽ và đạt tiêu

chuẩn tốt cho môi trường

Đây là công nghệ sơn an toàn, sạch sẽ và đạt tiêu

chuẩn tốt cho môi trường

49

ƯU ĐIỂM

 Môi trường

Sơn tĩnh điện Sơn nước/ Sơn dầu

- Khả năng chịu nhiệt cao và ít bị ảnh

hưởng môi trường

- Có khả năng điều chỉnh được độ dày

50

ƯU ĐIỂM

Sơn tĩnh điện Sơn nước/ Sơn dầu

- Không sử dụng dung môi, không gây ô

nhiễm môi trường…

- Dễ dàng tự động hoá, tiết kiệm chi phí

nhân công

- Dễ dàng lưu trữ, không yêu cầu công

nhân có tay nghề cao (khi không đạt

yêu cầu có thể làm lại dễ dàng)

- Phải sử dụng dung môi, gây ô nhiễm môi trường, chi phí cao

- Khó khăn trong việc lưu kho( có thể xảy ra cháy nổ)

- Yêu cầu công nhân tay nghề cao, không thể sửa đồi khi vật sơn không đạt yêu cầu

- Tạo ra thành phẩm nhanh (khoảng 10

- Tuổi thọ trung bình sản phẩm thấp

- Không có khả năng cách điện

51

ƯU ĐIỂM

Cần làm nóng vật cần sơn ở nhiệt độ cao (260oC)

để làm nóng chảy bột.

để làm nóng chảy bột.

Chỉ áp dụng được cho các vật liệu kim loại (đối

với công nghệ sơn khô).

Chỉ áp dụng được cho các vật liệu kim loại (đối

với công nghệ sơn khô).

Khó điều chỉnh độ dày, khó sơn những chi tiết

phức tạp.

Khó điều chỉnh độ dày, khó sơn những chi tiết

phức tạp.

52 NHƯỢC ĐIỂM

• Hiện nay công nghệ sơn tĩnh điện được ứng dụng rộng rãi trong rất nhiều ngành công nghiệp như:

- Công nghiệp hàng hải.

- Công nghiệp hàng không.

- Công nghiệp chế tạo xe hơi và xe gắn máy.

- Cơ khí,viễn thông…

- Đặc biệt trong lĩnh vực nhôm kính, hệ thống nhôm sử dụng bên ngoài công trình, đảm bảo được chất lượng, bền đẹp theo thời gian.

53 ỨNG DỤNG

Thiết bị

điện, điện

tử

Tài liệu tham khảo

[1] Bài giảng công nghệ sơn –vecni, Nguyễn Minh Hoàng-ĐHBKĐN

[2] Coating handbook

[3] Cẩm nang sơn và các vấn đề liên quan

[4] electrostatics phenomena in powder coating, Sergey Guskov- Powder

Systems Group, Nordson Corporation

http://sontinhdiennguyenkhang.blogspot.com/2013/05/nhung-loi-thuong-gap-t

ren-san-pham-son.html

http://muason.com/bvct/thi-cong-son-son-nuoc-son-dau-son-epoxy-son-giao-thong-son-tinh-dien-ppg-son-cong-nghiep-chong-tham-/42/tim-hieu-ve-cong-nghe-son-tinh-dien.html