TỔNG QUAN
Sơ lược về thị trường
Thị trường ô tô là một trong những thị trường khắt khe nhất liên quan đến việc bảo vệ và đặc điểm trang trí của lớp phủ Việc thiếu dòng chảy tốt là một điểm yếu bẩm sinh của hệ thống bột và hiệu ứng vỏ cam là một trong những mối quan tâm lớn Các vấn đề khác gặp phải khi sơn bột được sử dụng làm lớp phủ thân xe ô tô là hiệu quả chuyển màu không nhất quán, thời gian chuyển màu, nhiễm màu, khó tiếp cận các khu vực xung quanh cửa ra vào, dưới mui xe và khu vực cốp xe Cùng với độ bảo dưỡng tương đối cao nhiệt độ là những lý do chính khiến sơn tĩnh điện không trở thành đối thủ cạnh tranh thành công của sơn ướt để hoàn thiện thân xe.
Do đó, trong một thời gian dài tất cả các ứng dụng đã được giới hạn ở các thành phần trang trí gầm và nội thất và sau đó là trang trí ngoại thất các bộ phận và bánh xe bằng thép và nhôm và các nhà sản xuất xe hơi vẫn miễn cưỡng sử dụng phấn phủ như một lớp phủ toàn thân.
Trong nhiều năm, lớp phủ trong dành cho ô tô được coi là một lĩnh vực quá khó đối với bột sơn tĩnh điện Nhưng những lợi thế sinh thái và kinh tế mà sơn tĩnh điện mang lại, và cuối cùng nhưng không kém phần quan trọng, thành công đã được chứng minh với lớp sơn lót dạng bột, được khởi xướng công việc nghiên cứu sâu rộng ở cả nhà sản xuất sơn phủ và nhà sản xuất xe hơi General Motors, Ford và Chrysler đã thành lập cái gọi là Hiệp hội Sơn phát thải thấp (LEPC) để cùng phát triển các công nghệ mới để ứng dụng sơn phủ dạng bột trên thân ô tô BMW, Volvo, Audi và Renault đã hoặc nằm trong số các nhà sản xuất xe hơi châu Âu, thử nghiệm với lớp phủ ngoài bằng bột trên lớp nền kim loại.
BMW là nhà sản xuất ô tô đầu tiên trên thế giới sử dụng sơn phủ bột trong tiêu chuẩn sản xuất Cho đến cuối năm 2000 sơn phủ ngoài dạng bột đã được sử dụng thương mại trong Nhà máy của BMW tại Đức với hơn 500.000 xe hơi Từ năm 2007, nhà cung cấp chính của bột clear áo khoác, PPG và BASF, được BMW giao 800 tấn mỗi năm.
Hơn 1000 nhà sản xuất sơn tĩnh điện đang hoạt động trên toàn thế giới, hầu hết trong số họ phục vụ một khu vực địa lý hạn chế Ba công ty lớn nhất chiếm 30% thị trường toàn cầu nếu Trung Quốc bị loại trừ Ba công ty đa quốc gia này là AkzoNobel, DuPont và Rohm và Haas Ở Trung Quốc có khoảng 600 công thức sơn tĩnh điện, nhưng phần lớn trong số đó rất nhỏ.
Hình 1.1 Thị trường sơn tĩnh điện thế giới theo khu vực trong năm 2000 và 2007
Hình 1.2 Thị phần (tính theo%) của các loại sơn tĩnh điện
Sơn tĩnh điện tại Việt Nam
Trong quá trình nghiên cứu, các nhà khoa học cũng đã lựa chọn được loại hệ phụ gia làm nền TiO2 và sử dụng bột CACO3 biến tính bằng parafin sản xuất trong nước thích hợp cho sản xuất sơn bột để giảm giá thành sản phẩm.
Theo PGS TS Đỗ Trường Thiện - chủ nhiệm đề tài nghiên cứu, trong công nghệ sản xuất sơn bột tĩnh điện, yếu tố quan trọng nhất quyết định chất lượng của sơn là công nghệ trộn hợp ở trạng thái chảy nhớt và nghiền siêu mịn Sơn tĩnh điện phải được trộn trên thiết bị trộn trục vít với nhiệt độ thích hợp nhất từ 95 - 1050C và nghiền theo nguyên lý búa văng tốc độ quay của roto hơn 7.000 vòng/phút với nhiệt độ buồng nghiền không quá 500C.
Không chỉ thành công về mặt công nghệ, Việt Nam đã có thể tự chế tạo cả thiết bị để sản xuất sơn bột tĩnh điện gồm: thiết bị trộn khô công suất 40 kg/mẻ, trộn trục vít công suất 1,75 KW với năng suất 10 - 15 kg/h, thiết bị phun sơn tĩnh điện áp
60 - 120KV, buồng phun sơn tĩnh điện có thu hồi theo nguyên lý xyclon và túi lọc buồng sấy bằng gas nhiệt độ cao nhất 2500C.
Trên cơ sở làm chủ công nghệ, nhóm nghiên cứu đã sản xuất hơn 3.000 kg sơn bột các loại mầu đen, trắng, đỏ để sơn hơn 10.000m2 các sản phẩm là các chi tiết vỏ cột bơm xăng, kết cấu khung thép nhà máy mạ Thái Bình, các chi tiết xe máy, vỏ nồi cơm điện, khung bếp gas ; đồng thời cung cấp sản phẩm thử nghiệm cho Liên hiệp khoa học sản xuất vật liệu mới và thiết bị, Công ty TNHH sơn tĩnh điện và chuyển giao công nghệ Nam Thắng, số Xí nghiệp mạ sơn tĩnh điện thuộc Công ty tư vấn phát triển xây dựng cho công trình dân dụng.
Theo đánh giá của giới chuyên môn, mặc dù đây là sản phẩm lần đầu tiên được nghiên cứu và sản xuất thành công ở Việt Nam nhưng có thể bảo đảm chất lượng gần tương đương và giá rẻ hơn so với các sản phẩm sơn bột tĩnh điện nhập ngoại đang có mặt tại thị trường Việt Nam.
Các sản phẩm sơn bột tĩnh điện chưa chính thức có mặt tại thị trường nhưng khả năng ứng dụng là rất lớn TS Thiện cho biết, một nhà máy sản xuất sơn bột tĩnh điện công suất 1.000 tấn/năm đã được nghiên cứu xây dựng đề án Tuy nhiên, để có thể phục vụ nhu cầu thị trường trong nước cần tiếp tục qua dự án sản xuất thử nghiệm để tiếp tục hoàn thiện công nghệ.
Tầm nhìn về công nghệ sơn tĩnh điện 2020:
Quy hoạch của Bộ Công thương đặt mục tiêu cụ thể về: tốc độ tăng trưởng bình quân giá trị sản xuất công nghiệp ngành công nghiệp sơn tĩnh điện (đến năm
2020 đạt 13%; giai đoạn 2021 – 2030 đạt 14%), cụ thể:
– Thời điểm đầu tư 2014-2015: các cơ sở hiện có sẽ thực hiện mở rộng, đổi mới công nghệ, nâng cao chất lượng sản phẩm, nâng công suất các cơ sở sản xuất in, mực in, nguyên liệu nhựa hiện có.
+ Mở rộng các cơ sở sản xuất sơn trang trí-xây dựng, cơ sở sản xuất sơn bột tĩnh điện, cơ sở sản xuất sơn gỗ, cơ sở sản xuất nguyên liệu nhựa hiện có.
+ Xây dựng Nhà máy sản xuất sơn trang trí – xây dựng (tại miền Bắc), Nhà máy sản xuất sơn gỗ (tại miền Bắc hoặc miền Nam), Nhà máy sản xuất mực in chất lượng cao và Nhà máy sản xuất bột màu vô cơ (miền Nam), Nhà máy sản xuất nguyên liệu nhựa (alkyd, acrylic, epoxy, polyurethane… và Nhà máy sản xuất dung môi hữu cơ (miền Trung), …
Dòng sản phẩm với công nghệ mới nhất của thế giới và khu vực là sơn trang trí gốc nước sử dụng bột dioxit titan (TiO2) nano chất lượng cao đã được nhiều hãng sơn tại Việt Nam sản xuất bán ở thị trường hoặc các loại sơn công nghiệp gốc nước từ Epoxy, Polyurethan chất lượng cao cũng đã được sản xuất bán ra thị trường theo xu hướng sản phẩm thân thiện môi trường Tuy nhiên, số lượng yêu cầu sử dụng chưa nhiều do giá sản phẩm còn cao.
Các công ty Sơn tĩnh điện tại Việt Nam: Nhật Minh (TP HCM), Hoàng Hiệp Thành (TP.HCM), Mạnh Hoa (Hà Nội), phần lớn các trang thiết bị được nhập khẩu từ Trung Quốc, Nhật Bản.
CÔNG NGHỆ SƠN TĨNH ĐIỆN
Giới thiệu chung
Sơn tĩnh điện là 1 phương pháp phun sơn ứng dụng nguyên lý tĩnh điện có nghĩa là tích điện cho bột sơn và phun vào bề mặt cũng được tích điện bằng súng phun và tạo ra liên kết mạnh giữa bột sơn và vật cần sơn.
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.
Phủ một lớp chất dẻo lên bề mặt các chi tiết cần che phủ Có 2 loại chất dẻo phổ biến:
Nhựa nhiệt dẻo: là các chất hình thành một lớp phủ mà không cần phải trải qua quá trình biến đổi cấu trúc phân tử (như polyetylen, polypropylene, nylon, polyvinyclorua và nhựa nhiệt dẻo polyyeste)
Nhựa nhiệt rắn: xếp chéo qua nhau tạo ra một lớp màng vĩnh cửu chịu nhiệt và sẽ không bị tan chảy lại (epoxy, hybrit, uretan polyester, acrylic, polyester triglycidyl isoxyanuric (TGIC))
Sơn tĩnh điện còn được gọi là sơn khô vì tính chất phủ ở dạng bột và khi sử dụng nó sẽ được tích một điện tích (+) khi đi qua một thiết bị được gọi là súng sơn tĩnh điện, đồng thời vật sơn cũng sẽ được tích một điện tích (-) để tạo ra hiệu ứng giữa bột sơn và vật sơn
Hiện nay trên thị trường có 2 loại sơn dùng để sơn tĩnh điện: sơn bột và sơn nước.
Hình 2.1 Sơn bột Hình 2.2 Sơn ướt
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.
Cơ chế sơn 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.
Là phương pháp sử dụng truyền thống Bột sơn được tích điện (-), vật sơn được nối đất (+).
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.
Lực hút tĩnh điện tạo ra lớp màng bám trên vật sơn, bột được giữ lại đến khi chảy ra dưới tác động tạo màng trên nền Các hạt bột không được tích điện sẽ thu hồi và tái sử dụng.
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
Hạt sơn đã tích điện di chuyển theo các đường sức từ Với bề mặt nền phức tạp, bên ngoài có mật độ đường sức từ cao nhất, bên trong chứa ít đường sức từ.
Màng sơn không đồng đều về độ dày, còn gọi là hiện tượng Faraday-cage.
2.2 Tích điện do ma sát
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. Điều chỉnh khả năng ma sát bằng cách điều chỉnh các luồng khí nén qua súng cũng như tỉ lệ bột / không khí để có hiệu suất tối ưu 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.
Hình 2.4 Tích điện do ma sát
2.3 So sánh ưu và nhược điểm
Thông số quan trọng Ưu và nhược điểm
Tích điện corona Tích điện ma sát
- Gây khó khăn với màng sơn dày.
- Không xảy ra, kể cả đối với lớp phủ dày.
- 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.
- 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.
2.4 Các lỗi thường gặp và cách khắc phục
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 Do súng phun quá gần, di chuyển chập, áp suất khí nén thấp Khắc phục: Dùng giấy nhám mịn chà xát để bỏ lớp sơn có bọng khí, phủ nhẹ lại lớp sơn, sau đó đánh bóng.
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 Khắc phục: Sau khi rửa cần sấy đủ thời gian thích hợp Xả nước từ máy phun sơn tĩnh điện và máy bơm khí Xả lọc khí của hệ thống cung cấp khí Chú ý thời gian giữa các lần sơn Chọn dung môi thích hợp. Để lớp sơn lót thật khô mới tiến hành sơn lớp cuối.
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 Khắc phục: 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)
Hình 2.5 Lỗi vết loang màu trắng đục
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.
Da cá sấu: trên mặt sơn xuất hiện các vết xù xì, gồ ghề như da cá sấu xảy ra trong quá trình khô 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
Hình 2.6 Lỗi Da cá sấu
CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO BỘT SƠN TĨNH ĐIỆN
Công nghệ trộn hợp ở trạng thái nóng chảy các thành phần để chế tạo sơn bột
Dưới tác dụng của nhiệt, Epoxy và chất đóng rắn bị chảy mềm và chuyển trạng thái từ rắn sang lòng đặc (paste) Trạng thái này thuận lợi để các cấu tử rắn như bột màu, phụ gia, bột độn phân tán đều vào nhựa Epoxy Mức độ phân tán của cả hệ có ảnh hưởng rất lớn tói các tính chất cơ, lý hoá của màng sơn.
Sơ đồ còng nghệ chế tạo sơn bột tĩnh điện
Công nghệ chế tạo sơn bột đã được hình thành gồm các giai đoạn chính như sau: Trộn sơ bộ - Nóng chảy - Nghiền sơ bộ - Nghiền mịn.
Sơ đồ quy trình cồng nghê chế tạo sơn bốt:
Hình 3.1 Sơ đồ quy trình công nghệ chế tạo bột sơn
Trộn hỗn hợp sơ bộ: được tiến hành trên thiết bị trộn thùng cánh quay, nhằm tạo sự đồng nhất vật lý của một thành phần.
Trộn hỗn hợp nóng chảy: Sau khi trộn khô, tổ hợp vật liệu được trộn trên thiết bị trộn trục vít Extruder ờ trạng thái nóng chảy (chảy nhớt) Sau đó, hỗn hợp của quá trình trộn hợp nóng chảy cần được làm mát đến nhiệt độ phòng bằng cách để hỗn hợp đi qua hệ thống cán trục quay (nước làm mát đi trong trục quay) đặt ngay sau thiết bị trộn hợp nóng chảy hoặc cách khác là cho sản phẩm lên băng tải làm mát bằng không khí.
Nghiền sơ bộ: Đây là giai đoạn phá vỡ sản phẩm thành các hạt nhỏ để chuẩn bị cho quá trình nghiền mịn tiếp theo.
Nghiền mịn: Được thực hiện trên thiết bị nghiền siêu mịn theo nguyên lý kiểu búa văng Đây là giai đoạn cuối cùng, kích cỡ của hạt sơn bột được điều chỉnh phù hợp với yêu cầu của sản phẩm.
Một số kết luận rút ra:
Công nghệ trộn hợp tổ hợp vật liệu để chế tạo sơn bột trên cơ sở Epoxy được thực hiện ở trạng thái chảy nhớt với nhiệt độ thích hợp từ 95 -ĩ- 105°c.
Quá trình nghiền mịn sơn bột trên thiết bị nghiền siêu mịn cho tỷ lệ hạt sơn bột tới 96% đối với hạt qua sàng có kích thước lỗ < 0,09mm
Thiết bị nghiền thô tự chế tạo theo mẫu của Nhật cho tỷ lệ hạt sơn qua sàng có kích thước 0.125mm đạt tới 72% Với tỷ lệ này cho thấy có thể tự chế tạo trong nước thiết bị nghiền sơn bột.
Công nghệ chế tạo sơn bột bao gồm các giai đoạn chính sau:
- Trộn hỗn hợp sơ bộ trên thiết bị trộn thùng quay
- Trộn hỗn hợp ở trạng thái chảy nhớt trên thiết bị Extruder
Bột sơn tĩnh điện
Hình 3.2 Bột sơn tĩnh điện
Bột sơn tĩnh điện là nguyên liệu dùng trong công nghệ sơn tĩnh điện , bao gồm 3 thành phần chính là nhựa, bột màu và chất phụ gia.
Phân loại Bột sơn tĩnh điện : Bột sơn tĩnh điện hiện nay gồm 04 loại phổ biến: Bóng (Gloss), Mờ (Matt), Cát (Texture), nhăn (Wrinkle) sử dụng cho hai điều kiện trong nhà và ngoài trời. Điều kiện bảo quản: bảo quản bột sơn tĩnh điện an toàn vì không sợ cháy nổ do nó là dạng bột khô không chứa dung môi và không tốn nhiều chi phí, chỉ cần đáp ứng đầy đủ các điều kiện sau là chúng ta có thể bảo quản bột sơn an toàn và hiệu quả nhất.– Để nơi khô ráo, thoáng mát Nhiệt độ bảo quản dưới 33C (rất phù hợp với thời tiết và khí hậu của Việt Nam) Chỉ nên chất lên cao tối đa là 5 lớp.
DÂY CHUYỀN SƠN TĨNH ĐIỆN
Khái niệm
Dây chuyền sơn tĩnh điện là quá trình thực hiện sơn vật dụng nhưng không cần thực hiện sơn thủ công bằng những vật dụng như sơn nước thông thường Mà được tiến hành sơn bằng bột sơn khô, qua quá trình sử dụng súng sơn tĩnh điện, với công nghệ sơn tĩnh điện tiên tiến nhất hiện nay.
Hình 4.1 Một sản phẩm sử dụng dây chuyền sơn tĩnh điện
Hình 4.2 Dây chuyền sơn tĩnh điện
Với dây chuyền sơn tĩnh điện những vật dụng của bạn luôn bền màu, sử dụng lâu dài ít hư hao, những bột sơn bị rơi vải khi sơn có thể sử dụng trở lại Giúp người dùng tiết kiệm chi phí rất tốt.
Quy trình tiến hành sơn
Hình 4.3 Sơ đồ công nghệ xử lý bề mặt và sơn tĩnh điện
2.1 Xử lý bề mặt nền
Khi sử dụng sơn bột tĩnh điện, trên bề mặt kim loại cần sơn không được sơn một lớp sơn lót nhằm tăng độ bám dính và tăng mức độ chống ăn mòn Đây là một đặc điểm rất quan trọng khi sử dụng sơn bột tĩnh điện và nó có ảnh hường rất lớn tới chất lượng bảo vệ của lớp sơn tĩnh điện đối với bề mặt kim loại nền Vì vậy, việc xử lý bề mặt vật liệu trước khi sơn là một khâu công nghệ rất quan trọng trong toàn bộ quá trình sử dụng sơn bột tĩnh điện Công nghệ xử lý bề mặt kim loại gồm hai quá trình là làm sạch và thụ động hoá bề mặt.
Xử lý bề mặt cần sơn tĩnh điện theo phương pháp phun cát:
Cát được sử dụng phải đảm bảo theo các tiêu chuẩn về chất lượng, cụ thể là cát thạch anh, có kích thước hạt hợp lý từ 0,5mm đến 3,5mm Độ ẩm của cát không vượt quá 3% Thiết bị phun cát có áp suất nén 8- 10kg/cm2 góc nghiêng của vòi phun thích hợp nhất từ 45° * 60° so với mặt phẳng cần xử lý và kích thước đường kính vòi phun có ảnh hưởng rất lớn tới chất lượng bề mặt.
Sau khi phun cát, bề mặt kim loại rất dễ xuất hiện một lớp gỉ mới, do kim loại bị oxi hoá trong điều kiện độ ẩm cao, nhiệt độ, sự có mặt của khí ăn mòn trong không khí (S02; Cl2; N02 ) Thời gian để xuất hiện một lớp gỉ mới trên bề mặt kim loại đã làm sạch phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện môi trường không khí Sau khi phun cát nên thực hiện phốt phát hoá ngay, không nên để quá 4 giờ ở độ ẩm >80% Phun cát để tẩy rửa các chất bẩn, tạo độ nhám bề mặt tốt giúp tăng độ bám dính cho lớp sơn.
Công nghệ xử lý bề mặt kim loạt theo phương pháp thụ động hoá: Để ức chế quá trình oxi hoá xảy ra trên bề mặt kim loại sau khi phun cát, sử dụng công nghệ phốt phát hoá (PPH) bề mặt.
Quá trình tạo màng phốt phát trên bề mặt kim loại có thể thực hiện theo phương pháp PPH nhanh hay PPH chậm và có thể thực hiện trong dung địch PPH ở nhiệt độ cao (dung dịch nóng) hoặc trong dung dịch PPH ở nhiệt độ phòng (dung dịch nguội).
Khi các sản phẩm đã được PPH xong, lấy ra khỏi bể phải lập tức rửa ngay bằng với nước lạnh, sau đó là nước nóng ở 90 + 95°c Thổi không khí có áp lực mạnh, sấy ở nhiệt độ 105 + 120°c Khi sấy ở nhiệt độ cao hơn 120°c, trên bề mặt màng phốt phát hoá xuất hiện một lớp mỏng dễ rửa trôi do khi sấy ở nhiệt độ quá cao làm mất nước kết tinh trong cấu trúc của màng Các sản phẩm đã phốt phát hoá phải được sơn ngay, không để quá 24 giờ sau khi sấy.
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 Bể chứa hóa chất tẩy dầu mỡ Lần lượt qua các bể sau:
Bể chứa axit tẩy rỉ sét (H2SO4/HCl).
Bể chứa hóa chất định hình bề mặt.
Bể chứa hóa chất Photphat hóa bề mặt.
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 (Khí dầu mỏ hóa lỏng)
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.
Kích thước buồng phun mẫu:
- Kích thước: D 4500mm x R 1000mm x C 2000 mm
- Vách tole 1.5 mm (Sơn Tĩnh điện)
- Cửa đứng sơn: 800 mm x 1000 mm
- Filter lọc bột sơn: 4 bộ (D 900mm x f 320mm)
- Quạt thu hồi bột sơn.
- Hệ thống rủ bột khí điện 2 chế độ.
- Tủ điện điều khiển hệ thống điện.
Phần đầu súng: Gồm 5 chi tiết trong đó có 3 chi tiết quan trọng là kim dẫn điện, đầu chia khí và bép phun sơn.
Phần đuôi súng: là phần kết nối giữa dây dẫn khí, dẫn sơn và cáp điện với súng phun.
Bộ điện cao áp: phần này được voi là trái tim của súng tĩnh điện, được nằm trong phần thân súng. Ảnh hưởng của điện áp tới khả năng bám của sơn bột lên nền
Khảo sát điện trường một chiều để tích điện cho các hạt sơn được khống chế từ 60KV-120KV Khoảng cách từ đầu súng phun tới bề mặt cần sơn được giữ trong khoảng 50cm và thời gian phun cho mẫu là 10 giây Kết quả khảo sát sự thay đổi khối lượng của lớp sơn bột được bám lên mẫu theo điện áp được thể hiện ở trên hình
Hình 4.6 Ảnh hưởng của điện áp tới khả năng bám của sơn bột lên nền
Từ hình trên cho thấy rằng: ở điện áp nhỏ hơn 80KV, hạt sơn bám lên bền mật nền rất thấp Trong khoảng điện áp từ 80 + 100KV, lượng sơn bám vào nền tăng vọt và sau đó gần như không tăng khi điện áp > 100KV Khi điện áp cao hơn 110KV còn xuất hiện tượng đánh lửa ở đầu súng phun Vì vậy phun tĩnh điện nên thực hiện ở điện áp trong khoảng 80 + 100KV và tốt nhất ờ điện áp 100KV.
2.5 Sấy định hình và hoàn tất sản phẩm.
Sản phẩm sau khi xử lý trong bể hóa chất, Được treo bên ngoài sao cho nước bên trong chảy hết ra ngoài Sản phẩm phải được làm khô, có thể làm khô bằng quạt, hoặc nắng tự nhiên Hoặc sử dụng lò sấy khô (Sấy tối đa ở nhiệt độ
120 độ C trong 10-15 phút) sẽ giúp sản phẩm được làm khô nhanh chóng trước khi đưa vào sơn tĩnh điện
Phải được để ở nơi khô thoáng, không bị dính nước và hóa chất
Che, đậy gọn gàng các sản phẩm đã được vệ sinh sạch sẽ nhưng chưa được sơn.
Cuối cùng là khâu kiểm tra, đóng gói thành phẩm.
Ưu điểm
99% sơn được sử dụng triệt để (bột sơn dư trong quá trình phun sơn được thu hồi để sử dụng lại) Không cần sử dụng sơn lót Làm sạch dễ dàng những khu vực bị ảnh hưởng khi phun sơn hay do phun sơn không đạt yêu cầu Tiết kiệm thời gian hoàn thành sản phẩm.
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.
Tuổi thọ thành phẩm lâu dài Màng sơn bóng, đẹp, bền lâu Khó bị ăn mòn bởi hóa chất hoặc bị ảnh hưởng của tác nhân hóa học hay thời tiết Màu sắc phong phú và độ chính xác khi sơn cao.
Môi trường 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.
Nhược điểm
Chi phí đầu tư ban đầu cao: Để thực hiện phun sơn tĩnh điện, cần áp dụng công nghệ tiên tiến và máy móc hiện đại Nếu như các loại sơn khác có thể dùng cây lăn sơn thì kỹ thuật sơn tĩnh điện yêu cầu phải có bộ nguồn nén khí và súng phun sơn Vì vậy chi phí đầu tư ban đầu của sơn tĩnh điện đắt hơn rất nhiều so với các loại sơn thông thường
Cần làm nóng vật cần sơn ở nhiệt độ cao (260ºC) để làm nóng chảy bột
Khó điều chỉnh độ dày, khó sơn những chi tiết phức tạp
Khó thay đổi màu sắc: Sơn tĩnh điện bám rất chắc, một khi sơn lên sẽ không thể thay đổi được Vì vậy hầu như không thể pha màu hoặc thay đổi màu sơn sau khi đã phun sơn.
Yêu cầu kỹ thuật cao: Sơn tĩnh điện áp dụng công nghệ cao, nên yêu cầu người thực hiện phải được đào tạo bài bản chứ không phải ai cũng có thể thực hiện được.
Chỉ áp dụng được cho các vật liệu kim loại (đối với công nghệ sơn khô).
So sánh
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.
ỨNG DỤNG
Hiện nay công nghệ sơn tĩnh điện được ứng dụng rộng rãi trong rất nhiều ngành công nghiệp như:
+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.
Hình 6.1 Ứng dụng sơn tĩnh điện