tiểu luận sơn vân búa

Hình 1: Ảnh sơn vân búa Phạm vi ứng dụng: dùng để sơn bề mặt kim loại những dụng cụ máy móc, tủ sắtv.v… Hình 2: Ứng dụng sơn vân búa Thành phần sơn gồm có chất tạo màng khô nhanh nhựa a

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

-o0o -MÔN: KỸ THUẬT SẢN XUẤT SƠN

ĐỀ TÀI: SƠN VÂN BÚA

GVHD: Nguyễn Hưng Thủy Nhóm: 7

1 Đặc điểm của sơn vân búa 3

2 Thành phần cơ bản của sơn vân búa 4

2.1 Nhựa sơn (chất tạo màng sơn) 5

2.2 Bột màu và bột độn 8

2.2.1 Bột màu 8

2.2.2 Bột độn 10

2.3 Dung môi 10

2.4 Các chất phụ gia 11

2.4.1 Phụ gia lưu biến 12

2.4.2 Phụ gia thấm ướt và phân tán 12

2.4.3 Chất làm khô (Drier) và chất chống nhăn màng dung dịch sơn (Antiskin Agent) dùng cho sơn Ankyd dầu 12

3 Công thức sơn vân búa 13

3.1 Lập công thức sơn vân búa 13

3.2 Hướng dẫn sử dụng cho sơn vân búa 14

3.3 Tính năng kỹ thuật 15

3.4 Lưu ý 15

4 Qui trình sản xuất sơn 15

4.1 Chuẩn bị và phân tích nguyên liệu 16

4.2 Phối trộn 16

4.3 Nghiền 17

4.4 Lọc 18

4.5 Pha trộn 18

4.6 Kiểm tra chất lượng 19

5 Phương pháp sơn vân búa 19

5.1 Quá trình thao tác phương pháp phun sơn 19

5.2 Quá trình thao tác để hòa tan vân búa 22

5.3 Những điểm cần chú ý khi sử dụng và bảo quản sơn vân búa 23

5.4 Sửa chửa màng sơn 24

5.4.1 Phương pháp dịch chuyển màng sơn 24

5.4.2 Những sự cố và phương pháp sửa chữa 24

5.4.3 Một số loại sơn vân búa trên thị trường 27

TÀI LIỆU THAM KHẢO 28

SƠN VÂN BÚA

1 Đặc điểm của sơn vân búa

Sơn vân búa là loại sơn mỹ thuật, khi sơn lên bề mặt sản phẩm, có vết hoa như vânbúa

Hình 1: Ảnh sơn vân búa

Phạm vi ứng dụng: dùng để sơn bề mặt kim loại những dụng cụ máy móc, tủ sắtv.v…

Hình 2: Ứng dụng sơn vân búa

Thành phần sơn gồm có chất tạo màng khô nhanh (nhựa amin cho thêm nhựa ankyl)

và bột nhôm

Màu sắc sơn vân búa: màu sơn vân búa, màu cơ bản là màu tro bạc Để sơn có màusắc khác có thể cho thêm các loại bột màu, làm cho sơn có màu khác nhau Nhưng khôngthể cho thêm các chất màu có tỉ trọng lớn, như màu trắng, vàng, đỏ, v.v… nếu không sẽảnh hưởng đến vết hoa.

Yêu cầu màng sơn vân búa

- Trên bề mặt màng sơn, dù vết hoa to hay nhỏ, yêu cầu vết hoa phải đồng đều, rõ

ràng, đường vân chia rõ rệt Chất lượng sơn vân búa quyết định bởi quá trình gia công vàpha chế hợp lí của nhà máy chế tạo sơn

- Phương pháp gia công sơn đóng vai trò quan trọng Yêu cầu lớp sơn có độ che phủ

tốt, độ bóng đồng đều, không chảy, lớp vân hoa đồng đều, vì vậy yêu cầu cao, đòi hỏi phải

có phương pháp gia công đúng kỹ thuật

2 Thành phần cơ bản của sơn vân búa

Thành phần chính:

Chất tạo màng: là thành phần chủ yếu quan trọng nhất quyết định các tính chất củamàng sơn

+ Chất tạo màng bao gồm: dầu thảo mộc, nhựa thiên nhiên, nhựa tổng hợp

+ Nhựa thiên nhiên, nhựa tổng hợp được biến tính để thay đổi tính chất

2.1 Nhựa sơn (chất tạo màng sơn)

Tạo thành màng sơn sau khi thi công (khô tự nhiên hoặc đóng rắn nguội, hoặc đóngrắn nóng)

Nhựa sơn (hoặc hỗn hợp các loại nhựa sơn) quyết định nhiều tính chất của màng sơnkhô như bám dính, độ bền cơ học, chịu thời tiết, chịu hóa chất, nước, nhiệt, xăng dầu, v.v,

… Nhựa sơn bao gồm luôn các chất tăng cường bảo đảm tính chất khô cứng màng sơnnhư chất làm khô cho sơn Alkyd – dầu, hoặc chất đóng rắn ở sơn 2 thành phần gốc epoxy

Nhựa alkyl đi từ AP + glycerin gọi là glyphtal

AP + penta ery thrytric – penta phtal

Màng sơn trên cơ sở nhựa alkyd không biến tính có đặc điểm: bám dính tốt vớinhiều vật liệu, đàn hồi, bóng, bền dưới tác dụng của ánh sáng nhưng lại có nhược điểm làdòn, dễ nứt, hút nước, khó hòa tan trong dung môi do cấu trúc chặt chẽ Do đó trong thực

tế rất ít dùng nhựa alkyd không biến tính để làm sơn

Người ta thường biến tính alkyd bằng acid béo hoặc dầu thực vật

Nguyên liệu: glycerin, AP, acid béo có thể cho vào một lúc hoặc tổng hợpmonoglyceric của acid béo trước.

Monoglyceric + AP tạo ra cấu trúc nhánh:

Biến tính alkyd bằng dầu thực vật

Thành phần: Triglyceric, glycerin, AP

Đối với phương pháp này không thể đưa nguyên liệu vào cùng một lúc vì nAP +glycerin tạo sản phẩm không tan trong dầu

Cấu tạo của nhựa alkyd biến tính bằng dầu thực vật có thể biểu diễn như sau:

Trong thực tế người ta thường dùng cả dầu bán khô và dầu khô Các gốc R này còn

có các nối đôi có khả năng kết hợp với nhau bằng những cầu nối oxy -O- (trong quá trìnhđóng rắn) làm cho polymer có cấu tạo mạng lưới rất thích hợp để làm sơn

- Nhựa alkyd biến tính bằng dầu thực vật có thể pha thêm một ít nhựa thông (hàmlượng nhựa thông không nên vượt quá 10%) để giảm độ nhớt nhưng làm cho màng sơndòn.

- Tính chất của nhựa alkyd biến tính bằng dầu thực vật phụ thuộc chủ yếu vào cácyếu tố như: lượng dầu, độ không no của dầu

+ Hàm lượng nhựa trong dầu được đánh giá bằng % trọng lượng dầu (hay acid béo)trong nhựa Nó thường dao động trong khoảng 30 – 70 % Căn cứ vào hàm lượng dầutrong nhựa alkyd biến tính có thể phân làm 4 loại nhựa:

Bảng 1: Phân loại nhựa alkyd

+ Độ không no (độ khô) của dầu:

Dầu càng khô thì màng sơn càng khô nhanh nhưng nó làm dung dịch nhựa có độnhớt cao, dễ bị keo hóa, màng sơn chóng bị lão hóa Do đó thường dùng kết hợp dầu khô

và bán khô để màng sơn chậm lão hóa và có tác dụng hóa dẻo

Nhựa alkyd biến tính bằng dầu thực vật có độ bóng cao, cứng, bền với nước, ánhsáng và thời tiết, bám dính tốt với kim loại và tương đối co dãn Ngoài ra nó còn có khảnăng phối hợp với nhiều loại nhựa khác nên phạm vi sử dụng khá rộng

2.2 Bột màu và bột độn

Hình 3: Bột màu

Là thành phần chính của sơn nhằm tạo nên màu sắc và độ che phủ của màng sơn.Bột màu và bột độn có ảnh hưởng đến nhiều tính chất cơ học của màng sơn, ví dụ: độ bềnthời tiết, chịu hóa chất, chịu nhiệt, chống rỉ và chống hà,…

Bột màu được định nghĩa là hóa chất có độ phân tán cao, không hòa tan trong môitrường phân tán (ví dụ: nước, dung môi hữu cơ, dung dịch chất tạo màng …) bột màu cónhững tính chất phức tạp về mặt hóa, lý và kỹ thuật khi sử dụng làm các loại sơn bảo vệ

TiO2 có hai dạng thù hình: anatar và rutin Đây là loại bột màu trắng có cường độmàu và lực phủ lớn nhất, trong đó dạng rutin có chỉ số khúc xạ lớn hơn, độ hạt mịn caonên lực phủ cao hơn nên nó được dùng nhiều hơn.

Trong vùng có ánh sáng nhìn thấy cả hai dạng đều có khả năng phản xạ cao nên độtrắng cao Tuy vậy trong vùng sóng ngắn (tím và tử ngoại gần) khả năng phản xạ giảm Ởdạng rutin giảm nhiều (nên không chống tia tử ngoại tốt) do đó dạng rutin vàng hơn TiO2 có tính quang hóa cao Dưới tác dụng của ánh sáng, đặc biệt là vùng sóng ngắn

bề mặt bị tách oxy làm màng sơn bị hóa phấn và có thể làm bạc màu các chất hữu cơ khitiếp xúc với chúng Do vậy TiO2 cao cấp thường có các phụ gia để hạn chế thấp nhất khảnăng quang hóa này

Tạp chất kim loại (Fe, Mn…) làm TiO2 có thể thay đổi màu khi chịu tác động củaánh sáng, nhiệt độ, không khí,…Hiện tượng “vàng hóa” này ở dạng rutin nhạy hơn ở dạnganatar Phụ gia để chống lại hiện tượng này là các chất huỳnh quang hay có khả năng tẩytrắng quang học (tím mangan, xanh biển)

TiO2 bền hóa học: không tan trong nước, chịu được kiềm loãng, axit đặc, chỉ hòa tanhoàn toàn trong hỗn hợp sunfat amon và axit sunfuric đậm đặc, chịu nhiệt cao (1840 +

1000 C mới nóng chảy) không bị đổi màu trước khói công nghiệp

TiO2 được dùng nhiều trong hầu hết các loại sơn màu sơn men dạng dung môi và tantrong nước TiO2 loại có độ mịn cao và tinh khiết được dùng trong mực in

+ Đen và xám: Muội than (88-99,9% cacbon), Bột Grafit, Than đen cao cấp chosơn mỹ thuật có sức phủ và cường độ màu rất cao; Oxit sắt đen Fe3O4,…

+ Vàng, cam và đỏ (các loại thường sử dụng): Fe2O3: đỏ nâu – oxit sắt đỏ, PbMo4:

đỏ cam – Molybdate chì

2.2.2 Bột độn

Thường ở dạng chất bột màu trắng và khi phối với nhựa sơn thường có độ che phủ íthơn nhiều so với bột màu, tuy nhiên thường được dùng chung với bột màu trong sơn

nhằm mục đích chính là giảm bớt giá thành sơn, ngoài ra cũng có một số loại bột đặc biệt

có tác dụng làm tăng tính lưu biến của sơn, giảm độ lắng đáy và tăng thêm độ bền cơ họccủa màng sơn

 Bột đá CaCO 3

Hình 5: Bột CaCO 3

- Dạng Cacbonat (bột đá) phổ biến là CaCO3 có nguồn gốc thiên nhiên.

- Được sử dụng rộng rãi trong ngành sơn, canxi cacbonat được xem như chất độn

chính Độ mịn và phân bố kích thước hạt canxi cacbonat ảnh hưởng đến độ chắn sáng củaquá trình sơn phủ Thêm vào đó canxi cacbonat có độ sáng cao, độ hấp thu dầu thấp, độphân tán tốt, bền trong môi trường, khả năng mài mòn thấp, độ pH ổn định, nâng cao tínhnăng chống ăn mòn môi trường và cải thiện độ nhớt sản phẩm

Công thức hóa học: C6H4(CH3)2

Xylene là hỗn hợp dung môi có ba đồng phân: ortho, meta và para xylene Xylene làmột chất lỏng trong suốt, không màu, độ bay hơi vừa Nó có thể hoà tan với cồn, ether,dầu thực vật và hầu hết các dung môi hữu cơ khác nhưng không tan trong nước

Sản xuất sơn và nhựa: Dùng Xylene làm dung môi cho sơn bề mặt vì nó có tốc độbay hơi chậm hơn Toluene và khả năng hoà tan tốt Nó được dùng trong tráng men, sơnmài, sơn tàu biển, các loại sơn bảo vệ khác và dùng trong sản xuất nhựa tổng hợp

Dung môi pha sơn có thể dùng xilen, hỗn hợp dung môi pha sơn, nếu có chất hỗnhợp dung môi chuyên dùng thì càng tốt

Bảng 2: Ảnh hưởng của xilen và hỗn hợp dung môi như sau:

Có màu trắngĐen trắng đụcNhanh

NgắnKém

2.4.1 Phụ gia lưu biến

Chất phụ gia lưu biến cho sơn gốc dung môi còn gọi là các chất Thixotropic ngoàitác dụng làm ổn định độ nhớt theo yêu cầu thi công sơn còn đáp ứng yêu cầu chống loangchảy cho màng sơn

Ví dụ: Bụi Silica, bentonite biến tính, polyester, dẫn xuất dầu thầu dầu,…

2.4.2 Phụ gia thấm ướt và phân tán

Chất phụ gia thấm ướt bột màu được đưa vào sơn nhằm làm giảm sức căng bề mặtphân cách giữa bột màu và nhựa, đảm bảo bột màu thấm vào nhựa tạo thuận lợi cho giaiđoạn nghiền sơn

Ví dụ: các muối (trung hòa điện tích) của axit Cacbonic (H2CO3) hoặc polycacbonicđược trung hòa với các amin mạch dài, các polymer non - ionic có gắn nhiều nhóm amine

và các chuỗi mạch dài tan trong dung môi

2.4.3 Chất làm khô (Drier) và chất chống nhăn màng dung dịch sơn (Antiskin

Agent) dùng cho sơn Ankyd dầu.

Để tăng nhanh quá trình đóng rắn màng sơn người ta đưa vào sơn một chất gọi làchất làm khô hoặc chất đóng rắn

Chất làm khô giữ vai trò làm khô cứng màng sơn gốc dầu, dầu nhựa, sơn gốc tổnghợp biến tính dầu (sơn alkyd, epoxy,…)

Yêu cầu rất quan trọng đối với chất làm khô là phải duy trì độ hòa tan tốt và ổn địnhtrong dung dịch, kết hợp với chất tạo màng

Một số loại chất làm khô: lino leat, resinat, tallat, naphtenat, octoat,…

3 Công thức sơn vân búa

3.1 Lập công thức sơn vân búa

Bảng 3: Công thức sơn

3.2 Hướng dẫn sử dụng cho sơn vân búa

Bề mặt vật liệu mới phải sạch, không dính bụi bẩn, dầu mỡ, gỉ sắt, độ ẩm < 6%

Thùng sơn phải được khuấy đều trước khi sử dụng

Pha một một lớp sơn lót, với dung môi hữu cơ (hoặc xăng, dầu) tỷ lệ pha 15 - 20 %

Để sơn lớp kế tiếp lớp sơn lót phải được để khô thấu sau 12 giờ nếu không lớp sơn phủ

sẽ làm mềm lớp sơn lót, dẫn tới lớp sơn phủ sẽ bị yếu chân

Sau đó pha lớp sơn phủ vân búa (theo tỷ lệ dung môi như trên), sơn tiếp lần 2

Độ dày màng sơn ướt

Độ dày màng sơn khô

Thời gian khô bề mặt

Thời gian khô cứng

Màu ánh bạc

62 ± 5%

1,09 ± 0,05 g/ml

1011 m2/kg/lớpTùy thuộc vào điều kiện bề mặt80m

Sau 15-30 phútSau 24 giờ

3.3 Tính năng kỹ thuật

Sơn vân búa một thành phần, khô tự nhiên, dễ dàng sử dụng Ngoài ra còn điều chỉnh

độ vân búa to, nhỏ

Màng sơn khô nhanh trong 5 đến 10 phút, độ bóng cao, bám dính tốt, bền dầu, bền

nước, bền kiềm, bền nhiệt độ, chịu va đập cao

4 Qui trình sản xuất sơn

Để sản xuất sơn vân búa thì phải qua các công đoạn sản xuất sau:

Hình 6: Sơ đồ qui trình sản xuất sơn vân búa

4.1 Chuẩn bị và phân tích nguyên liệu

Trước khi đưa các nguyên liệu vào sử dụng phải kiểm tra lại chất lượng

Ví dụ: đối với chất tạo màng phải kiểm tra lại các chỉ số như: TLPT, độ nhớt, độ hòatan,…

Chuẩn bị và

phân tích

nguyên liệu

Phối trộn Nghiền mịn Lọc TrộnPha Sơn Đóng gói

Kiểm tra

Lino leat, bụi Silica Bột Al, TiO2, CaCO3 xilen

Nhựa alkyd Phụ gia

Cách phối trộn: dùng thiết bị có cánh khuấy hoặc dùng phương pháp khuấy tay.Trong thực tế không đưa hoàn toàn chất tạo màng vào ở giai đoạn phối trộn mà chỉ đưamột phần để đạt đến độ đặc thích hợp với từng phương pháp nghiền.

Hình 7: Sơ đồ qui trình phối trộn sơn

4.3 Nghiền

Để tạo độ phân tán đồng nhất trong phân tích sơn

- Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả nghiền:

+ Khoảng cách giữa 2 trục

+ Vận tốc và tỉ tốc của các trục

+ Độ nhớt của past (past quá đặc hoặc quá lỏng cho hiệu quả kém)

Máy nghiền 3 trục

- Đặc điểm của máy nghiền 3 trục:

+ Ô nhiễm môi trường, độc hại

+ Thao tác nặng nhọc

Kiểm traLọc

+ Khoảng cách giữa 2 trục dễ bị thay đổi trong quá trình làm việc Do đó, độ mịn của sơn thay đổi.

+ Năng suất cao hơn máy nghiền bi

Máy nghiền bi :

- Khi sử dụng máy nghiền bi thì phải chú ý tới vận tốc quay tới hạn.

- Vận tốc quay tới hạn (Vth): là vận tốc mà trong đó lực li tâm bằng lực hướng tâm

(có nghĩa là bi sẽ bị dính lên thành thiết bị)

- Đại lượng (vòng/ phút) D: đường kính thiết bị.

- Vận tốc của máy nghiền bi bằng = 50 ( 60% Vth sẽ cho hiệu quả nghiền cao nhất).

- Hiện quả nghiền phụ thuộc vào:

+ Vận tốc quay

+ Độ nhớt: lớn, bé: mòn bi

+ Tỷ trọng của máy nghiền bi thép d = 1,6cm, bi sứ d = 3,7cm

- Ưu điểm của thiết bị này là không cần theo dõi.

4.6 Kiểm tra chất lượng

Kiểm tra lần cuối các thông số kỹ thuật cần thiết trước khi đóng gói sản phẩm nhằm đảm bảo độ an toàn về chất lượng cho sản phẩm khi đưa ra thị trường

5 Phương pháp sơn vân búa

Có hai phương pháp sơn vân búa: phương pháp phun, phương pháp phun hòa tan Đặc điểm khác nhau và phạm vi sử dụng của hai phương pháp như sau:

- Phương pháp phun để gia công những chi tiết nhỏ, có mỹ quan bình thường Nếu

yêu cầu vết hoa không lớn, dùng súng phun loại đối nhau vết hoa rộng 2 – 4 mm, dùngsúng phun khác vết hoa rộng 4 - 8 mm Đặc điểm phương pháp phun sơn này thao tácgiản đơn, giá thành thấp, khuyết điểm là vết hoa hiện ra không đồng đều

- Đặc điểm của phương pháp phun hòa tan, độ rộng vết hoa đạt đến 10 - 20 mm, vết

hoa đồng đều, dễ thao tác Do tác dụng sự hòa tan, lớp hoa hiện ra rõ rệt, đường phân giới

rõ ràng Phương pháp này dùng để gia công những chi tiết lớn, yêu cầu mỹ quan đẹp.Khuyết điểm của nó là quá trình thao tác tương đối phức tạp giá thành cao

5.1 Quá trình thao tác phương pháp phun sơn

Phương pháp phun gồm hai bước, bước thứ nhất là phun lớp nền, bước thứ hai phunlớp hiện lên vết hoa Độ to nhỏ vết hoa liên quan đến khoảng cách giữa vòi phun và sảnphẩm, đường kính vòi phun, độ nhớt sơn và áp suất phun Vì thế cần phải chú ý cả haibước này, yêu cầu cụ thể như sau (khi dùng súng phun vòi đối nhau)

Bảng 5: Yêu cầu thao tác phun sơn

Số bước Áp suất Đường kính vòi phun

Cự li giữa súng phun và vòi phun

Độ nhớt (số 4)

Khi dùng súng phun khác áp suất và độ nhớt có thể giảm đi

Nếu không có dụng cụ đo độ nhớt, có thế cho 10 - 25% dung môi (theo trọnglượng).

Khi đã sơn lớp sơn lót hoàn chỉnh, phun bước một sơn vân búa Yêu cầu lớp sơn phủđều, để ở nhiệt độ thường, thời gian 10 - 15 phút

Thời gian này khống chế bởi độ dày của lớp sơn

Thời gian bước một quá dài, ảnh hưởng lớp sơn thứ hai, sinh ra vết điểm, vân hoakhông đẹp

Thời gian bước một quá ngắn, ảnh hưởng đến lớp sơn thứ hai, hiện lên vết hoanhanh, vết hoa này không ổn định, sau 2 - 3 phút, màng sơn, có hiện tượng đen Sau khi

để yên lớp sơn thứ nhất, cho dung môi bay hơi, dùng ngón tay chạm vào không dính, sau

đó mới phun lớp thứ hai

Những chi tiết có hình dáng khác nhau dùng các phương pháp phun khác nhau.Những chi tiết hình hộp, tốt nhất đặt nằm ngang phun từ trên xuống, trước tiên phunmột mặt, sau khi hoa văn ổn định (khoảng 2 - 3 phút) mới lật lại phun mặt khác Phun từtrên xuống mặt nằm ngang, làm cho bột nhôm kết tủa tốt, vết hoa hiện lên rõ rệt, đườngphân giới rõ ràng

Hình 8: Giá để sơn sản phẩm

Nếu như chi tiết nặng, không thế đặt nằm ngang, có thể nghiêng góc 45o để phun.Phun như vậy cũng được hiệu quả tốt