tiểu luận sơn tĩnh điện

Định nghĩa sơn tĩnh điện Là việc phủ một lớp chất dẻo lên bề mặt các chi tiết cần che phủ, sử dụng súng phun, hạt bột sơn và vật cần sơn tích điện trái dấu nhau , nhờ tác động lực đẩy củ

LỜI CẢM ƠN

Kiến thức là hành trang vững chắc nhất để con người bước vào đời, vượt qua những trở

ngại thách thức của cuốc sống, là tiền đề của mọi sự thành công trong xã hội ngày này Kĩ

thuật sản xuất sơn là môn học cung cấp cho nhóm nhiều kiến thức trong quá trình học ở

trường, là tiền đề vững chắc để chúng em tiếp tục thực hiện các đề tài khoa học khác Để tiếp thu được những kiến thức quý giá ngoài sự nổ lực của bản thân, còn có sự đóng góp thầm lặng và giúp đỡ của rất nhiều người

Trước tiên, em xin gửi lời cám ơn chân thành đến giáo viên bộ môn cô Nguyên Hưng Thủy Cô đã đưa ra 1 đề tài rất là thú vị cho nhóm, cô giàu kinh nghiệm, hết lòng truyền đạt những kiến thức vô cùng quý báu cho chúng em Cô thường xuyên động viên, khuyến khích chúng em trong suốt thời gian nghiên cứu là động lực giúp em vượt qua những khó khăn, trở ngại để hoàn thành tốt đề tài

Cuối cùng em cũng không quên gởi lời cám ơn đến quý thầy cô Khoa công nghệ hóa học đã tận tình truyền đạt những kiến thức nền tảng quý báu trong suốt thời gian qua

Xin chân thành cảm ơn!

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1

1.1.Lịch sử hình thành 1

1.2.Định nghĩa sơn tĩnh điện 1

1.3.Phân loại sơn 2

1.4.Lợi ích của công nghệ sơn tĩnh điện 3

1.4.1 Về kinh tế 3

1.4.2 Về đặc tính sử dụng 4

1.4.3 Về chất lượng 4

1.5.Ưu điểm của sơn tĩnh điện 5

1.6.Nhược điểm của phương pháp sơn tĩnh điện 5

1.7.Ứng dụng của công nghệ sơn tĩnh điện 6

CHƯƠNG 2 QUY TRÌNH SẢN XUẤT SƠN TĨNH ĐIỆN 7

2.1 Nguyên liệu 7

2.1.1.Phân loại bột sơn tĩnh điện 7

2.1.2.Điều kiện bảo quản 7

2.2 Quy trình sản xuất 7

2.3 Dây chuyền thiết bị sơn tĩnh điện dạng bột 8

2.4 Thu hồi bột sơn sau khi sơn 11

CHƯƠNG 3 QUY TRÌNH TIẾN HÀNH SƠN 12

3.1 Xử lý bề mặt nền trước khi sơn 12

3.2 Sấy khô bề mặt 12

3.3 Sơn vật nền 13

3.3 Sấy định hình và hoàn tất sản phẩm 13

CHƯƠNG 4 ỨNG DỤNG VÀ VIỆC SẢN XUẤT SƠN TĨNH ĐIỆN Ở VIỆT NAM 14

4.1 Ưu điểm của công nghệ sơn tĩnh điện 14

4.1.1 Về kinh tế 14

4.1.2 Về đặc tính sử dụng 14

4.2 Nhược điểm của công nghệ sơn tĩnh điện 15

4.3 Ứng dụng của công nghệ sơn bột 15

4.3 Sản xuất sơn bột ở Việt Nam 15

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 Lịch sử hình thành

Nguyên lý phủ sơn bằng hợp chất hữu cơ (organic Polymer) dạng bột được gia nhiệt và phủ lên bề mặt kim loại được nghiên cứu và đưa vào áp dụng thử tại Châu Âu bởi nhà khoa học Tiến sĩ Dr Erwin Gemmer vào đầu thập niên 1950, nhưng mãi đến khoảng năm 1964 thì qui trình Sơn Tĩnh Điện (Electrostatic Powder Spray) mới thành công và được thương mại hóa rồi được sử dụng rộng rãi cho đến ngày nay Qua nhiều thập niên được đóng góp, cải tiến bởi các nhà khoa học và các nhà sản xuất về cách chế biến bột sơn đã giúp cho công nghệ Sơn Tĩnh Điện ngày càng hoàn chỉnh về chất lượng và mẫu mã tốt hơn

Dưới đây là phần tóm tắt qua nhiều thập niên của Sơn Tĩnh Điện cũng như ảnh hưởng rộng rãi của nó:

- Năm 1966 – 1973 Bốn loại hóa học khởi điểm là Epoxy, Hybrid, Polyurethane, và TGIC được giới thiệu trên thị trường Một vài loại Melamine và Acrylic vẫn chưa thành công

- Đầu thập niên 1970 Sơn Tĩnh Điện phát triển nhanh và được sử dụng rộng rãi ở Châu Âu

- Đầu thập niên 1980 Phát triển nhanh và được sử dụng rộng rãi ở Bắc Mỹ và Nhật

- Giữa thập niên 1980 Phát triển nhanh và được sử dụng rộng rãi ở Viễn Đông (thềm Lục Địa Thái Bình Dương)

- Năm 1985 – 1993 Những loại bột sơn mới được giới thiệu trên thị trường Có đủ loại Acrylic và hỗn hợp của những loại bột sơn được tung ra

1.2 Định nghĩa sơn tĩnh điện

Là việc phủ một lớp chất dẻo lên bề mặt các chi tiết cần che phủ, sử dụng súng phun, hạt bột sơn và vật cần sơn tích điện trái dấu nhau , 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

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 polyeste)

- 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 Sơn Tĩnh Điện là công nghệ không những cho ta những ưu điểm về kinh tế mà còn đáp ứng được

về vấn đề môi trường cho hiện tại và tương lai vì tính chất không có chất dung môi của nó

Do đó về vấn đề ô nhiễm môi trường trong không khí và trong nước hoàn toàn không có như

ở sơn nước

1.3 Phân loại sơn

Công nghệ sơn tĩnh điện (Electro Static Power Coating Technology) là công nghệ hiện đại được phát minh bởi TS Erwin Gemmer vào đầu thập niên 1950 Qua nhiều cải tiến bởi các nhà khoa học, các nhà sản xuất chế tạo về thiết bị và bột sơn đã giúp cho công nghệ sơn tĩnh điện ngày càng hoàn chỉnh về chất lượng và mẫu mã tốt hơn

Có 2 loại công nghệ sơn tĩnh điện:

- Công nghệ sơn tĩnh điện khô (sơn bột): Ứng dụng để sơn các sản phẩm bằng kim loại:

sắt thép, nhôm, inox

- Công nghệ sơn tĩnh điện ướt (sử dụng dung môi): Ứng dụng để sơn các sản phẩm bằng

kim loại, nhựa gỗ,

Mỗi công nghệ đều có những ưu khuyết điểm khác nhau:

– Đối với công nghệ sơn tĩnh điện ướt thì có khả năng sơn được trên nhiều loại vật liệu hơn, nhưng lượng dung môi không bám vào vật sơn sẽ không thu hồi được để tái sử dụng, có gây ô nhiễm môi trường do lượng dung môi dư, chi phí sơn cao

– Đối với công nghệ sơn khô chỉ sơn được các loại vật liệu bằng kim loại, nhưng bột sơn

môi trường

Hình 1.1 Sơn bột Hình 1.2 Sơn

dung môi

1.4 Lợi ích của công nghệ sơn tĩnh điện

1.4.1 Về kinh tế

- 99% sơn được sử dụng triệt để (bột sơn dư trong quá trình phun sơn được thu hồi để sử dụng lại)

- Không cần 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

Hình 1.3 Lợi ích của sơn tĩnh điện trong công nghệ sản xuất

1.4.2 Về đặc tính sử dụng

- 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 thao tác hoặc các thiết bị khác mà không cần dùng bất cứ loại dung môi nào như đối với sơn nước

1.4.3 Về chất lượng

- Tuổi thọ thành phẩm lâu dài

- Độ bóng cao

- Không bị ăn mòn bởi hóa chất hoặc bị ảnh hưởng của tác nhân hóa học hay thời tiết

- Màu sắc phong phú và có độ chính xác cao…

Và còn rất nhiều lợi điểm khác nữa mà chính người sử dụng trong quá trình ứng dụng công nghệ sơn tĩnh điện sẽ nhận thấy

Sơn Tĩnh Điện dạng bột là phương pháp sơn ít tốn kém nhất trên giá thành sản phẩm mà trong những kỹ thuật sơn ngày nay trên thế giới đang dùng

Bảng 1.1 So sánh sơn tĩnh điện và sơn dầu

YÊU CẦU

KỸ THUẬT

Khả năng chịu nhiệt cao và ít bị ảnh hưởng môi trường (bao gồm nóng và lạnh)

Có khả năng điều chỉnh được độ dày mỏng của sơn

Độ che phủ bề mặt cao

Dễ bị ảnh hưởng của môi trường (trời lạnh thì bề mặt sơn co lại) Khó điều chỉnh độ dày mỏng của sơn

Độ che phủ thấp (không thể sơn những vật có khía cạnh phức tạp)

KINH TẾ Thu hồi và tái sử dụng 99%Độ bám cao (tỉ lệ thất thoát ít)

Thu hồi chỉ vì vấn đề môi trường, chẳng thể tái dùng lại

Độ bám thấp (tỷ lệ thất thoát cao khoảng 60%)

ĐẶC TÍNH

SỬA DỤNG

Không dùng dung môi: không gây ô nhiễm môi trường Ưng dụng được trong nhiều lĩnh vực công nghiệp khác nhau (công nghiệp hàng không, công nghiệp hàng hải, công nghiệp xây dựng…)

Dễ dàng tự động hoá tiết kiệm được chi phí nhân lực

Dễ dàng lưu trữ Không yêu cầu công nhân có tay nghề cao (khi không đạt đề nghị

có thể làm lại dễ dàng)

Phải dùng dung môi: gây ô nhiễm môi trường

Hạn chế vận dụng trong nhiều lĩnh vực

Khó xây dựng hệ thống tự động hóa cần nhiều nhân lực chi phí cao

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

yêu cầu công nhân tay nghề cao

vì chẳng thể sửa đồi nếu vật sơn không đạt yêu cầu

THÀNH

PHẨM

Tạo ra thành phẩm nhanh (khoảng 10 – 15 phút)

Tuổi thọ trung bình của sản phẩm cao (4 – 5 năm)

Có khả năng cách điện

Tạo ra thành phẩm chậm, mất nhiều thời gian (phải phụ thuộc thời tiết)

Tuổi thọ trung bình sản phẩm thấp

Không có khả năng cách điện

1.5 Ưu điểm của sơn tĩnh điện

Hiệu suất cao, không gây lãng phí

Sơn được nhiều chi tiết phức tạp

Thời gian hoàn thành nhanh

Không bị ăn mòn bởi hóa chất hay thời tiết

Tuổi thọ lâu dài, độ bền cao, bóng, đẹp

1.6 Nhược điểm của phương pháp sơn tĩnh điện

Thường xảy ra các khuyết tật như:

 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 sung phun quá gần,di chuyển sung quá chậm hay do áp suất khí nén thấp

sơn, sau đó đánh bóng

 Màng sơn bị 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

 Chú ý thời gian giữa các lần sơn

 Để lớp sơn lót thật khô mới tiến hành sơn lần 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 1 chút

vùng bị loang nhỏ có thể đánh bóng, với vết loang lớn phải đánh nhám và sơn lại

 Mắt cá: trên bề mặt sơn nỏi 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 hết mắt cá và phủ lại lớp sơn mới

1.7 Ứng dụng của công nghệ sơn tĩnh điện

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,… đến các lĩnh vực như sơn trang

xây dựng dân dụng, …

Hình 1.4 Ứng dụng của sơn trong sản xuất ô tô

CHƯƠNG 2 QUY TRÌNH SẢN XUẤT SƠN TĨNH ĐIỆN 2.1 Nguyên liệu

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

2.1.1.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

2.1.2.Điều kiện bảo quản

Như đã nói ở trên, điều kiện để bảo quản bột sơn tĩnh điện rất 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

Hình 2.1 Bột sơn tĩnh điện

2.2 Quy trình sản xuất

Hệ thống thiết bị ứng dụng công nghệ sơn tĩnh điện

Xử lý bề mặt: Bao gồm 4 bể hóa chất: Bể chứa hoá chất tẩy dầu mỡ Bể chứa axít tẩy gỉ

sét Bể chứa hoá chất định hình bề mặt Bể chứa hoá chất phốt phát hoá bề mặt và 3 bể nước dùng để xử lý bề mặt vật liệu được sơn trước khi đưa vào phun sơn, nhằm mục đích tạo hiệu quả bám dính thật cao cho bột sơn

Thiết bị phun sơn: gồm súng sơn và bộ điều khiển

Súng sơn: có 2 loại: - Súng sơn cầm tay - Súng sơn tự động

Bộ điều khiển: gồm - Lò sấy - Buồng phun sơn - Thiết bị thu hồi - M

Hình 2.2 Sơ đồ sản xuất sơn tĩnh điện

2.3 Dây chuyền thiết bị sơn tĩnh điện dạng bột

Thiết bị chính là súng phun và bộ điều khiển tự động , các thiết bị khác như buồng phun sơn và thu hồi bột sơn; buồng hấp bằng tia hồng ngoại tuyến (chế độ hấp điều chỉnh nhiệt độ

và định giờ tự động tắt mở) Máy nén khí ,máy tách ẩm khí nén Các bồn chứa hóa chất để

xử lý bề mặt trước khi sơn được chế tạo bằng vật liệu composite

Sơ đồ qui trình công nghệ sơn tĩnh điện:

Xử lí bề mặt

Kiểm tra, đóng gói

- Xử lý bề mặt: Vật sơn phải được xử lý bề mặt trước khi sơn qua các bước sau: Tẩy dầu,

Rửa nước chảy tràn, Tẩy gỉ , Rửa nước chảy tràn, Định hình, Phosphat kẽm , Rửa nước

Xử lý bề mặt sản phẩm trước khi sơn: Sản phẩm (kim loại) trước khi sơn tĩnh điện phải được xử lý bề mặt Thông thường sản phẩm được sơn tĩnh điện là kim loại Ta xét trên bề mặt sắt: Việc xử lý bề mặt sản phẩm nhằm mang lại các yêu cầu sau: Sản phẩm sạch dầu mỡ công nghiệp (do việc gia công cơ khí) 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 sản phẩm vào các bể hóa chất

Hình 2.3 Hệ thống các bể hóa chất

Bể chứa hóa chất tẩy dầu mỡ Bể rửa nước Bể chứa axit tẩy rỉ sét, thông thường là H2SO4

hoặc HCl Bể rửa nước Bể chứa hóa chất định hình bề mặt Bể chứa hóa chất Photphat hóa

bề mặt Bể rửa nước Các bể này được xây và phủ nhựa Composite, hay làm bằng thép không

rỉ Vật sơn được đựng trong các rọ làm bằng lưới thép không rỉ, di chuyển nhờ hệ thống balang điện qua các bể theo thứ tự trên

- Hấp: Hấp khô vật sơn sau khi xử lý bề mặt.

Sấy khô bề mặt sản phẩm trước khi sơn Sản phẩm sau khi xử lý hóa chất phải được làm khô trước khi sơn, lò sấy khô sản phẩm có chức năng sấy khô hơi nước để nhanh chóng đưa sản phẩm vào 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, nguyên liệu đốt

là Gas

- Phun sơn: Áp dụng hiệu ứng tĩnh trong quá trình phun sơn có bộ điều khiển trên súng, có

thể điều chỉnh lượng bột phun ra hoặc điều chỉnh chế độ phun sơn theo hình dáng vật sơn

Hình 2.4 Phun sơn lên sản phẩm Sơn sản phẩm Sản phẩm sau khi xử lý hóa chất và sấy khô được đưa vào buồng phun và thu hồi sơn Do đặc tính của sơn tĩnh điện bột là dạng sơn bột, nên khả năng bám dính của sơn lên bề mặt kim loại là nhờ lực tĩnh điện, chính vì vậy mà buồng phun sơn còn đóng một vai trò quan trọng là thu hồi lượng bột sơn dư, bột sơn thu hồi được trộn thêm vào bột sơn mới để tái sử dụng Phần thu hồi này là đặc tính kinh tế ưu việt của sơn tĩnh điện

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 phun ở 2 phía

đối diện phun vào 2 mặt của sản phẩm Để sơn và thu hồi bột sơn, ta cần có thiết bị phun sơn tĩnh điện, và một hệ thống cấp khí gồm máy nén khí và máy tách ẩm

- Sấy: Sấy định hình và hoàn tất sản phẩm Sau khi phun sơn, sản phẩm được đưa vào lò sấy.

Nhiệt độ sấy: 180 0C – 200 0C trong 10 phút Lò có nguồn nhiệt chính bằng bếp hồng ngoại tuyến hoặc Burner, nguyên liệu đốt là Gas

2.4 Thu hồi bột sơn sau khi sơn

a Hệ thống thu hồi: Dùng Filter hoặc cyclone.

b Cách sử dụng lại bột thu hồi:

Để có thể sử dụng bột thu hồi một cách hiệu quả nhất ta phải trộn bột thu hồi với bột mới theo tỉ lệ 1:1 Nếu bột có lẫn tạp chất hoặc độ tích điện yếu ta phải sử dụng máy rây bột

Do trong qui trình xử lý bề mặt tốt, qui trình phosphate kẽm bám chắc lên bề mặt kim loại, nên sản phẩm sau khi sơn tĩnh điện có khả năng chống ăn mòn cao dưới tác động của môi trường Màu sắc của sản phẩm sơn tĩnh điện rất đa dạng và phong phú như sơn bóng hay nhám sần, vân búa hay nhũ bạc Vì vậy, sản phẩm sơn tĩnh điện có thể đáp ứng nhu cầu trong nhiều lĩnh vực có độ bền và thẩm mỹ cao, đặc biệt là các mặt hàng dân dụng, trang trí nội thất, thiết bị dụng cụ trong ngành giáo dục, y tế, xây dựng, điện lực,

Hình 2.5 Buồng phun sơn tĩnh điện bột cùng hệ thống thu hồi bột bằng cyclone và bộ lọc