Nghiên cứu công nghệ sản xuất sơn cao cấp có khả năng cách nhiệt, cách âm, tiết kiệm năng lượng

BỘ CƠNG THƯƠNG VIỆN HĨA HỌC CƠNG NGHIỆP VIỆT NAM NGHIÊN CỨU CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT SƠN CAO CẤP CĨ KHẢ NĂNG CÁCH NHIỆT, CÁCH ÂM, TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG Chủ nhiệm đề tài : PGS TS PHẠM THẾ TRINH 9013 Hà Nội-2011 VIỆN HĨA HỌC CƠNG NGHIỆP VIỆT NAM NGHIÊN CỨU CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT SƠN CAO CẤP CĨ KHẢ NĂNG CÁCH NHIỆT, CÁCH ÂM, TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG Thực theo Hợp đồng số:187.11.RDHD-KHCN ngày tháng năm 2011 Bộ Cơng Thương Viện Hóa Học Công nghiệp Việt Nam Chủ nhiệm đề tài Cơ quan chủ trì: PGS.TS PHẠM THẾ TRINH VIỆN HĨA HỌC CƠNG NGHIỆP VIỆT NAM Những người tham gia phối hợp: PGS.TS Mai Ngọc Chúc TS Mai Văn Tiến ThS Lê Thị Thu Hà ThS Nguyễn Hường Hảo CN Hà Đại Phong CN Đoàn Thị Tư Hà Nội - 2011 KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT TRONG BÀI ASTM Tiêu chuẩn Mỹ BĐ Bột độn BTT Bột thủy tinh CFE Cacdarnol- formaldehyt-epoxy CSV Cao su vòng CTA Cát thạch anh CTM Chất tạo màng DBP Đibutylphtalat DOP O-dioctylphtalat DTH Dầu trùng hợp EP YD-128 Nhựa epoxy 128 ISO Tiêu chuẩn quốc tế PEPA Polyetylen polyamin PU Polyuretan SBTT Sơn bột thủy tinh SCN-CTA Sơn nâu đỏ - cát thạch anh SCN-CTA-BTT Sơn nâu đỏ- cát thạch anh bột thủy tinh SCN-GS Sơn cách nhiệt ghi sáng SCN-NĐ Sơn cách nhiệt nâu đỏ SCN-O Sơn nâu đỏ khơng có phụ gia cách nhiệt SCTA Sơn cách nhiệt - cát thạch anh TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TÓM TẮT NHIỆM VỤ Với mục tiêu tạo cơng nghệ sản xuất sơn cao cấp có khả cách nhiệt, chống nóng vv để sơn phủ mái nhà cơng trình xây dựng cơng nghiệp dân dụng, năm qua đề tài thu kết sau: - Trong số chất tạo màng thực nghiệm cho thấy chất tạo màng sở nhựa Cardanol – formaldehyt – epoxy (CFE) có tính cơ, lý, hóa tốt nhất, thích hợp dùng làm chất tạo màng để sản xuất sơn cao cấp: cách nhiệt, chống nóng - Đề tài tập trung nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng chất phụ gia cách nhiệt, cát thạch anh, bột thủy tinh hình cầu, hàm lượng bột màu, hàm lượng chất độn loại phụ gia khác đến tính chất cơ, lý, hóa khả cách nhiệt màng sơn Với hàm lượng nhựa CFE 40%, cát thạch anh 10%, Bột thủy tinh hình cầu 15%, bột màu 8% bột độn 10% ( theo tổng lượng) màng sơn đạt độ bám dính 92%, độ uốn cấp 1, độ cứng cấp 1, độ va đập đạt 50KGcm, hệ số già hóa 100oC qua 72 0,91 - Sơn cách nhiệt chế tạo VHHCN VN (số lượng 40kg) sơn phủ mái nhà xưởng Công ty TNHH Tekco Vietnam Sau tháng theo dõi cho thấy màng sơn ổn định, khơng bị rạn nứt khơng bị bong tróc Chất lượng sơn cách nhiệt chế tạo tương đương với sơn Insu – Max có mặt thị trường MỤC LỤC MỞ ĐẦU……………………………………………………………………… PHẦN 1-TỔNG QUAN…………………………………………………………3 1.1 Giới thiệu chung sơn cách nhiệt………………………………………….3 1.2.Tình hình nghiên cứu sản xuất sơn cách nhiệt giới………………….5 1.3 Tình hình nghiên cứu sản xuất sơn cách nhiệt Việt Nam…………… 1.4 Nguyên liệu sản xuất sơn cách nhiệt, cách âm… …………………… 1.4.1 Chất tạo màng cho sơn cách nhiệt cách âm ………………………………7 1.4.2 Bột màu chất độn dùng cho sơn cách nhiệt, cách âm …………… 10 1.4.3 Các chất phụ gia cho sơn cách nhiệt, cách âm ……………………… 14 1.4.4 Dung môi chế tạo sơn cách nhiệt, cách âm …………………………… 18 1.5 Giới thiệu chất tạo màng sở dầu vỏ hạt điều……………………….20 1.6 Sơ đồ công nghệ chế tạo sơn……………………………………………….20 1.7 Ứng dụng sơn cách nhiệt……… 24 PHẦN 2: THỰC NGHIỆM………………………………………………… 26 2.1 Nguyên liệu, hóa chất………………………………………………………24 2.2 Thiết bị nghiên cứu……………………………………………………… 27 2.3.Phương pháp nghiên cứu……………………………………………………27 2.3.1 Lựa chọn chất tạo màng………………………………………………….27 2.3.2 Phương pháp chế tạo sơn cách nhiệt, chống nóng……………………….27 2.3.3 Các phương pháp phân tích tính chất cơ, lý nhiệt màng…………… 29 PHẦN - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN………………………………………32 3.1 Nghiên cứu chế tạo sơn cách nhiệt, chống nóng – Lựa chọn nguyên liệu…32 3.1.1 Lựa chọn chất tạo màng………………………………………………….30 3.1.2 Phụ gia cách nhiệt……………………………………………………… 35 3.1.3 Bột màu, chất độn……………………………………………………… 35 3.1.4 Các loại phụ gia khác…………………………………………………….36 3.2 Xây dựng phối liệu chế tạo sơn…………………………………………….36 3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất cơ, lý nhiệt màng sơn…………… 37 3.3.1 Ảnh hưởng hàm lượng cát thạch anh đến tính chất lý khả cách nhiệt màng sơn…………………………………………… 37 3.3.2 Ảnh hưởng hàm lượng bột thủy tinh hình cầu đến tính chất cơ, lý khả cách nhiệt màng sơn………………………………………39 3.3.3 Vai trò phụ gia cách nhiệt đến khả cách nhiệt màng sơn….40 3.3.4 Ảnh hưởng hàm lượng bột màu đến tính chất cơ, lý, nhiệt màng sơn 41 3.3.5 Ảnh hưởng hàm lượng bột độn đến tính chất cơ, lý khả cách nhiệt màng sơn………………………………………………… 42 3.3.6 Sự phụ thuộc khả cách nhiệt vào độ dày màng sơn……….43 3.3.7 Đề xuất đơn phối liệu chế tạo sơn cách nhiệt…………………………….44 3.4 Tính chất loại sơn cách nhiệt, cách âm………………………… 46 3.5 So sánh tính chất cơ, lý, hóa khả cách nhiệt với số loại sơn có thị trường………………………………………….……………… 48 3.6 Sơ đồ cơng nghệ sản xuất sơn cách nhiệt, chống nóng…………………….49 3.7 Chế tạo sản phẩm ứng dụng thực tế… 50 3.8 Phân tích đánh giá sơ khả tiết kiệm lượng việc sử dụng sơn cách âm, cách nhiệt……………………………………………….52 3.9 Dự kiến giá thành sản phẩm…………………………………………… 52 3.10 Đề xuất phương án hợp tác sản xuất mở rộng ứng dụng………………53 KẾT LUẬN…………………………………………………………………….55 TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………………….57 MỞ ĐẦU Việt Nam nằm vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, nóng lắm, mưa nhiều, độ ẩm khơng khí ln mức 80 ÷ 90% Tại thành phố lớn, mật độ dân số ngày tăng, điều kiện nhà ngày khó khăn nhu cầu nhà thiết Cùng với nhịp độ phát triển kinh tế xã hội không số lượng mà chất lượng cần quan tâm Đáp ứng mục tiêu cơng nghiệp hóa, đại hóa địi hỏi cơng trình xây dựng nhà cần có chất lượng cao Ngoài yêu cầu kết cấu bền vững, nhà phải thiết kế có cấu trúc hợp lý, đại Sử dụng vật liệu xây dựng phải tốt, bền đẹp đáp ứng nhiều yêu cầu khác bớt nóng vào mùa hè đỡ lạnh vào mùa đông Hiện nay, yêu cầu khu nhà cao tầng, nhà xưởng công nghiệp việc sử dụng vật liệu cách nhiệt, cách âm, chống nóng cần thiết Do nhu cầu vật liệu ngày lớn Theo thống kê thị trường năm nước ta cần khoảng 100.000 tấn/năm vật liệu chống nóng 200.000 tấn/năm sơn cách nhiệt, cách âm cho xây dựng cải tạo Có nhiều loại vật liệu cách nhiệt, cách âm, chống nóng nước giới vào thị trường Việt Nam như: tôn ép dính lớp polyuretan (PU) xốp cách nhiệt, cách âm, hay sử dụng vật liệu thủy tinh cho việc chống nóng, chống ồn ,….Trong số sản phẩm nói phải kể tới loại sơn cách nhiệt, cách âm nhiều hãng sản xuất như: Nippon, Dulux, Maxillite, Litex phát triển tiêu thụ mạnh [1] Tuy nhiên, sản phẩm chống nóng có giá thành cao Vì vậy, việc “Nghiên cứu cơng nghệ sản xuất sơn cao cấp có khả cách nhiệt, cách âm, tiết kiệm lượng” cần thiết, có ý nghĩa kinh tế, góp phần tiết kiệm lượng Mục tiêu đề tài là: Tạo công nghệ sản xuất sơn cao cấp có khả phản nhiệt, … để sơn phủ mái nhà cơng trình xây dựng cơng nghiệp dân dụng, tiến tới sản xuất công nghiệp ứng dụng nước, giảm nhập khẩu, tiết kiệm ngoại tệ Trên sở nội dung nghiên cứu đề tài là: - Nghiên cứu chế tạo sơn đặc chủng có khả cách nhiệt, cách âm - Lựa chọn đơn phối liệu, pha chế mẫu sơn có tỷ lệ thành phần thay đổi, thử tính lý - Nghiên cứu lựa chọn sử dụng hợp lý nguồn nguyên liệu sẵn có nước - Nghiên cứu pha chế sơn cao cấp - Phân tích chất sản phẩm sơn - Thử nghiệm sơn thử mái nhà xưởng cần chống nóng với diện tích mái 100m2 (có đối chứng) - Đề xuất phương án hợp tác sản xuất mở rộng ứng dụng PHẦN - TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung sơn cách nhiệt, cách âm Có nhiều vật dụng, chi tiết, nhà cửa, cơng trình vv… sơn phủ Tác dụng sơn nói chung phải kể đến có khả bảo vệ cho bề mặt vật dụng cần sơn khỏi tác dụng xấu từ môi trường, nâng cao tuổi thọ cho sản phẩm Thứ hai mặt mỹ thuật, tạo cho sản phẩm có mầu sắc đẹp người ta phân loại chi tiết khác nhờ lớp sơn phủ màu sắc bên chúng [2] Đối với sơn có khả cách âm, cách nhiệt ngồi tác dụng chúng cịn có tính chất đặc chủng khả cách nhiệt, cách âm, phản nhiệt, nên vào mùa hè nóng có tác dụng làm giảm nhiệt độ nhà, mùa đơng lại có tác dụng làm giảm thất nhiệt phịng, tiết kiệm lượng, chi phí dùng điều hịa hay sử dụng lượng để sưởi ấm [3] Hình 1.1: Cấu tạo tác dụng sơn cách nhiệt,cách âm sơn phủ bề mặt mái tôn + Về cấu tạo: Sơn cách nhiệt, cách âm, tạo nên từ hỗn hợp bao gồm: chất tạo màng, loại phụ gia cách nhiệt, cách âm loại phụ gia khác… Hình 1.1 mơ tả cấu tạo tác dụng hệ sơn cách nhiệt, cách âm, chống nóng sơn phủ lên bề mặt tôn Sau hoàn thiện hệ sơn cách nhiệt, cách âm tạo thành lớp bề mặt lớp khác có tác dụng phản xạ, tán xạ, ngăn cản hạn chế truyền nhiệt từ bên ngồi vào phía tơn, có tác dụng cách âm, cách nhiệt, chống nóng, chống ồn Để tạo hệ sơn có khả cách nhiệt, cách âm với mục đích dùng cho việc chống nóng mái tơn nhà xưởng, nhà dân dụng, cơng trình xây dựng cơng nghiệp…hệ sơn cách nhiệt, cách âm phải có yêu cầu sau: - Có khả cách nhiệt, cách âm cao, chống nóng hiệu - Bảo vệ mái tơn khỏi rêu mốc, rỉ sét thời tiết, khí hậu - Có độ bám dính tốt - Đơn giản dễ sử dụng - Thi công nhanh, không ảnh hưởng đến sản xuất bên - Chi phí thấp tương đương so với phương pháp chống nóng khác sử dụng vật liệu cách nhiệt, cách âm (là trần cách nhiệt, cách âm… làm từ vật liệu xốp như: PU, PE, PS…) + Về nguyên lý tác dụng: Trong tôn sơn phủ sơn thơng thường lớp sơn có tác dụng làm chậm tốc độ truyền nhiệt, lượng lượng nhiệt truyền qua, với tôn sơn phủ sơn cách nhiệt, cách âm nguyên lý tác dụng lại hoàn toàn khác: tia xạ, lượng nhiệt tới bề mặt sơn, tác dụng loại phụ gia cách âm, cách nhiệt hầu hết tia xạ lượng nhiệt phản xạ trở lại lượng nhỏ lượng nhiệt truyền qua Chính chúng có tác dụng cách nhiệt cách âm lớn, khả chênh lệch nhiệt độ ngồi trời với phịng nhà xưởng sơn loại sơn thể lên đến 15 -20oC [4,5] Hình Độ giảm cường độ âm [dB] ∆T [oC] 15 75 70 65 Sơn GS 10 60 SCN -NĐ 100 200 300 400 500 Độ dày màng sơn [µm] Hình 3.2 Sự chênh lệch nhiệt độ, suy giảm cường độ âm phụ thuộc vào độ dày màng sơn Kết hình 3.2 cho thấy: Với độ dày màng sơn SCN-GS tăng lên, khả cách nhiệt sơn tăng lên rõ rệt từ 10oC độ dày 100µn lên 14-16oC độ dày 400µn Độ suy giảm cường độ âm giảm từ 75dB xuống 65dB (tương đương % cường độ âm giảm suy tăng từ 20% lên 32%) Nguyên nhân do: độ dày lớp sơn tăng lên, có nghĩa lớp cát thạch anh lớp bột thủy tinh hình cầu tăng theo, loại phụ gia có khả cách nhiệt, cách âm Vì lớp cách nhiệt, cách âm dày, khả cách nhiệt, cách âm lớn Kết tương tự xảy sơn nâu đỏ Tuy nhiên trường hợp sơn ghi sáng có độ cách nhiệt cao sơn màu nâu đỏ độ dày tương ứng Nguyên nhân sơn ghi sáng có tham gia oxyt titan chất tạo màu sáng, có khả phản xạ nhiệt tốt 44 3.3.7 Đề xuất đơn phối liệu chế tạo sơn cách nhiệt, cách âm Trên sở phân tích 3.3.1, kết nghiên cứu từ 3.3.1 3.3.6, đề xuất đơn phối liệu hợp lý để chế tạo sơn cách nhiệt, cách âm, chống nóng sau: a) Đơn phối liệu – sơn nâu đỏ: Bảng 3.7: Đơn phối liệu chế tạo sơn cách nhiệt, cách âm (màu nâu đỏ) Số TT Nguyên liệu Nhựa CFE Phần trọng lượng Tỷ lệ 40 34,7 5-10µm 10 8,7 100-150µm 15 13,0 Quy cách Hàm lượng gốc khô [%] (cardanol fomaldehyt epoxy) Bột cát thạch anh Bột thủy tinh hình cầu Litopon 98% 10 8,7 Benton 98% 0,2 0,17 Skino 98% 0,1 0,08 Xylen Kỹ thuật 14 12,2 Fe3O4 96% 6,0 5,2 Bột đỏ-1251 98% 2,0 1,7 10 Butanol Kỹ thuật 14 12,2 11 Chất làm khô Co 0,05 0,04 12 PEPA Kỹ thuật 3,47 115,35 100,16 Tổng: Chất tạo màng CFE tính 40% hàm lượng tính theo hàm khơ, bột cát thạch anh chọn loại bột mịn 5-10 µm chiếm 10%, bột thủy tinh hình cầu kích thước 100-150µm, chiếm 15%; cịn lại loại bột màu, bột độn, phụ gia dung môi Đây loại sơn khơ tự nhiên, song lượng chất đóng rắn đưa vào nhằm đóng rắn triệt để nhóm epoxy có hệ tạo màng 45 b) Đơn phối liệu chế tạo sơn cách nhiệt, cách âm – màu ghi sáng: Từ kết thí nghiệm tương tự nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ thành phần tham gia cấu thành sơn ( Chất tạo màng, lượng phụ gia cách nhiệt, cách âm: cát thạch anh, bột thủy tinh hình cầu, hàm lượng bột màu, hàm lượng bột độn, dung môi, vv…) đến tính chất cơ, lý, nhiệt màng sơn, chúng tơi đề xuất đơn phối liệu chế tạo sơn cách nhiệt, cách âm – màu ghi sáng, trình bày bảng 3.8 Bảng 3.8: Đơn phối liệu chế tạo sơn cách nhiệt, cách âm (màu ghi sáng) Phần trọng Tỷ lệ Số Nguyên liệu Quy cách lượng [%] TT Nhựa CFE (cardanol fomaldehyt epoxy) 40 34,6 5-10µm 10 8,6 100-150µm 15 12,9 Hàm lượng gốc khơ Bột cát thạch anh Bột thủy tinh hình cầu Litopon 98% 10 8,6 Benton 98% 0,2 0,17 Skino 98% 0,1 0,08 Xylen Kỹ thuật 14 12,1 TiO2 96% 8,0 6,9 Muội than 98% 0,1 0,08 10 Butanol Kỹ thuật 14 12,1 11 Chất làm khô Co 0,05 0,04 12 PEPA Kỹ thuật 3,46 115,45 101,25 Tổng: 3.4 Tính chất loại sơn cách nhiệt, cách âm Sơn cách nhiệt, cách âm màu nâu đỏ sơn cách nhiệt, cách âm màu ghi sáng chế tạo dựa theo đơn trình bày bảng 3.7 3.8 46 Để khẳng định độ lặp lại sơn, dãy mẫu sơn pha chế tạo mẫu giống (10 mẫu) Để thử tính chất cơ, lý hóa, nhiệt màng sơn, mẫu gia công theo tiêu chuẩn Mỗi tiêu đo lần, sau lấy giá trị trung bình Kết đo tính chất màng sơn trình bày bảng 3.9 Bảng 3.9: So sánh tính chất loại sơn STT Chỉ tiêu SCN- SCN- GS-03 ĐN-05 Đỏ nâu ASTM-D1500 Màu sắc Hàm lượng gốc khô [%] 64,3 65,8 Khối lượng riêng [g/cm3] 1,34 1,31 Độ nhớt (VZ-4, 25oC] 114 117 Thời gian khô bụi [giờ] 2 TCVN 2096:1993 Thời gian khô triệt để [giờ] 50 52 ISO 1917-90 Độ bám dính [%] 92 94 TCVN 2097:1993 Độ cứng [cấp] 1 ISO 1522-92 Độ uốn [cấp] 1 10 Độ bền va đập [KGcm] 50 50 11 Độ co giãn [%] 152 150 12 Phơi mẫu tự nhiên ( 90 ngày) KP KP 13 Chênh lệch nhệt độ sau 16 15 14 Độ suy giảm cường độ âm [%] 25 25 15 Độ bền dd H2SO4 10% + + 16 Độ bền kiềm NaOH 10% + + 17 Độ bền dung xylen 10% + + 0,91 0,91 18 Hệ số già hóa 100oC (bền xạ) Ghi sáng Tiêu chuẩn 47 ASTM-D1298 ISO 6272-1-2002 TCVN 6436:1999 TCVN-2229-77 Kết bảng 3.9 nhận thấy rằng: hai loại sơn này, nhiều tính chất cơ, lý hóa, giống nhau, khác màu sắc, nguyên nhân chúng tạo từ loại chất tạo màng, nhựa CFE Một chút khác độ nhớt, thời gian khơ, độ bám dính, chênh lệch nhiệt độ điều kiện vv…Nguyên nhân ảnh hưởng lượng bột màu khác nhau, đồng thời tính phản nhiệt, phản xạ ánh sáng hai loại bột màu khác 3.5 So sánh tính chất cơ, lý, hóa khả cách nhiệt với số loại sơn có thị trường Thí nghiệm thực với 04 mẫu sơn 02 mẫu sơn Viện Hóa học Cơng nghiệp Việt Nam (mẫu sơn ký hiệu SCN-GS-03; SCN-ĐN-05); 01 mẫu hãng ICI (Anh) Litex; 01 mẫu hãng NIPPON (Insu-Max) Các mẫu sơn gia công theo phương pháp tiêu chuẩn nhau, theo mục 2.3.3 Kết phép đo trình bày bảng 3.10 Bảng 3.10: So sánh tính chất cơ, lý khả cách nhiệt, cách âm với số loại sơn có mặt thị trường Số Chỉ tiêu TT Litex Insu-Max (ICI) (NIPPON) Đỏ nâu Ghi sáng Xanh ngọc SCN-GS-03 SCN-ĐN-05 Ghi sáng Màu sắc Hàm lượng gốc khô [%] 64,3 65,8 65 66 Khối lượng riêng [g/cm3] 1,34 1,31 1,28 1,36 Độ nhớt (VZ-4, 250C) 114 117 116 119 Thời gian khô bụi [giờ] 2 2 Thời gian khô triệt để [giờ] 50 52 54 52 Độ bám dính [%] 92 94 92 95 Độ cứng [cấp] 1 Độ uốn [cấp] 1 1 10 Độ bền va đập [KG.cm] 50 50 50 50 48 11 12 13 14 15 Độ co giãn [%] Phơi mẫu tự nhiên (90 ngày) Chênh lệch nhiệt độ ∆T sau [0C] Độ suy giảm cường độ âm [%] Hệ số già hóa (độ bền xạ, tia tử ngoại) 152 150 150 155 Không rạn Không rạn Không rạn Không rạn 16 15 11 16 25 25 - - 0,91 0,91 0,88 0,91 Kết bảng 3.10 cho thấy: tiêu chất lượng 02 mẫu sơn chế tạo Viện Hóa học Cơng nghiệp Việt Nam đạt tương đương với tiêu sơn Anh sơn NIPPON (Nhật) có mặt thị trường Đặc biệt sơn nhãn hiệu SCN-ĐN-05 đạt tiêu tương tự sơn Insu-Max NIPPON (Nhật); tốt sơn Anh số tiêu, độ cứng khả cách nhiệt, cách âm Ngoài ra, khả cách nhiệt, cách âm hai loại sơn SCN-GS-03 SCN-ĐN-05 chế tạo Viện cịn có khả cách nhiệt, cách âm tốt sơn Litex ICI (Anh) Sơn có hệ số già hóa sau 72 thử đạt giá trị cao (0,91; 0,92) cho thấy hệ sơn bền thời tiết, xạ, nhiệt tác động tia tử ngoại 3.6 Sơ đồ công nghệ sản xuất sơn cách nhiệt, cách âm, chống nóng Trên sở kết nghiên cứu từ 3.1 đến 3.5, kết hợp với kinh nghiệm tham gia q trình sản xuất sơn, chúng tơi xây dựng quy trình cơng nghệ chế tạo sơn cách nhiệt, cách âm theo sơ đồ trình bày hình 3.3 sau: 49 Hình 3.3: Sơ đồ cơng nghệ chế tạo sơn cách nhiệt, cách âm, chống nóng *) Mơ tả quy trình: Một nửa chất tạo màng CFE (theo đơn phối liệu dự kiến sản xuất) (bảng 3.7 3.8) với bột màu, bột độn, bột thủy tinh, bột cát thạch anh khoảng ½ lượng dung môi đưa vào thùng khuấy trộn, đảo kỹ 15÷20 phút Hỗn hợp dạng past, sau ủ muối qua 24 Tiếp theo, past sơn chuyển qua máy nghiền sơn, nghiền qua 72 nhiệt độ phòng Past sau nghiền xong chuyển sang thùng pha chế thành phẩm sản phẩm Tại đây, lượng nhựa (chất tạo màng lại) đưa nốt vào, lượng dung mơi cịn lại (theo tính tốn) đưa vào thùng pha chế, đảo khuấy kỹ 30 – 60 phút Tiếp theo, ta đưa chất phụ gia, chất chống lắng, chất chống thối, chất nhũ hóa, chất làm khơ v.v…vào dung dịch sơn, khuấy đảo kỹ 30 phút Tiếp theo công đoạn hiệu chỉnh sơn, bao gồm: điều chỉnh độ nhớt, đưa chất ổn định sơn, cuối cơng đoạn đóng thùng bảo quản Chất đóng rắn để hộp riêng 3.7 Chế tạo sản phẩm ứng dụng thực tế Sau nghiên cứu thử nghiệm vật liệu polyme compozit mẫu sơn mẫu có tính cơ, lý tốt đảm bảo u cầu khả cách nhiệt, cách 50 âm tốt, nhóm đề tài tiến hành tổ chức chế tạo mẫu lớn ứng dụng vào thực tế Trên sở nhu cầu đặt hàng công ty TNHH TEKCO VIETNAM, Viện Hóa học Cơng nghiệp Việt Nam ký hợp đồng triển khai ứng dụng khoa học công nghệ với công ty với nội dung sau (phụ lục 1) - Hai bên hợp tác sơn thử: 100m2 mái nhà xưởng thuộc phân xưởng pha chế hóa chất - Thời gian triển khai: từ 2/6/2011 đến 30/6/2011 *Từ ngày 10/6/2011 đến 20/6/2011, nhóm đề tài phối hợp với cơng ty TEKCO VIETNAM tổ chức: - Sử dụng 40 kg sơn cách nhiệt, cách âm sản xuất VHHCN VN tiến hành sơn phủ cho 110 m2 mái nhà xưởng thuộc phân xưởng pha chế Hóa chất Cơng ty *Sau 04 tháng thử nghiệm theo dõi, kết thu sau: - Sơn khơng bị bong tróc, không đổi màu, không bị rạn nứt, màng sơn ổn định - Nhiệt độ mái nhà là: 360C, nhiệt độ mái 270C (chênh lệch 90C) (xem phụ lục 2) *Nhận xét: - Sơn cách nhiệt, cách âm đề tài tạo bước đầu đảm bảo yêu cầu kỹ thuật tính cơ, lý khả cách nhiệt, cách âm - Tuy nhiên, khả cách nhiệt, cách âm chưa cao so với mẫu thử nghiệm phịng thí nghiệm Ngun nhân điều kiện thử nghiệm thực tế nhiệt độ ngồi trời khó lên đến 39 - 400C vào tháng 10 hàng năm, sơn cách nhiệt, cách âm, chống nóng chưa bộc lộ hết khả cách nhiệt, cách âm, chống nóng chúng Những kết thử nghiệm bước đầu mở khả ứng dụng chủng loại sơn này, đặc biệt cho phân xưởng có axit, xút, có chứa dung mơi, nơi pha chế hóa chất… cơng ty sản xuất hóa chất cơng trình xây dựng ven biển, có tác động tác nhân ăn mịn kim loại Tại cơng ty TNHH TEKCO VIETNAM: kết thử nghiệm bước đầu công ty đánh giá tốt, vật liệu sơn cách nhiệt, cách âm có độ bền cơ, lý cao, có 51 khả cách nhiệt, giảm tiếng ồn, sản phẩm bền với môi trường hóa chất Với kết thử nghiệm tháng 10 năm 2011, công ty đề nghị Viện tiếp tục cung cấp sơn cách nhiệt, cách âm để chống nóng cho phân xưởng khác năm tới (xem phụ lục 3) 3.8 Phân tích đánh giá sơ khả tiết kiệm lượng việc sử dụng sơn cách âm, cách nhiệt Tiết kiệm nói chung tiết kiệm lượng nói riêng vấn đề quốc sách Để tiết kiệm lượng có nhiều giải pháp áp dụng Như sử dụng hợp lý có hiệu tiết kiệm nguồn lượng, cải thiện môi trường làm việc, sử dụng vật liệu có khả cách âm, cách nhiệt… Việc sử dụng lượng dùng cho điều hòa nhiệt độ, để làm mát môi trường làm việc nghỉ ngơi vào mùa hè, hay sưởi ấm vào mùa đông chiếm tỉ lệ lớn đời sống hàng ngày sản xuất Theo thống kê tăng nhiệt độ làm mát phịng lên 1oC tiết kiệm khoảng 7% lượng điện mày điều hịa Điều có nghĩa nhiệt độ phịng thấp lượng sử dụng để làm mát cho thiết bị điều hịa Thơng thường nhiệt độ chêch lệch ngồi trời phòng làm việc thường giao động khoảng 5oC việc sử dụng vật liệu thông thường Các kết thu từ việc thử nghiệm thực tế đề tài công ty TNHH TEKCO VIETNAM cho thấy việc sử dụng sơn cách âm, cách nhiệt làm giảm đáng kể tiếng ồn mái tôn nhà xưởng, đồng thời làm giảm đáng kể chêch lệch nhiệt độ nhà xưởng với bên ( 9oC) làm giảm chêch lệch nhiệt độ xuống 4oC Điều đồng nghĩa với việc tiết kiệm khoảng (7x4 ≈28% ) lượng điện tiêu thụ thiết bị điều hòa dùng để làm mát nhà xưởng phòng làm việc 3.9 Dự kiến giá thành sản phẩm Sau đợt sản xuất sơn cách nhiệt, cách âm mẻ lớn đề tài dự kiến giá thành cho sản phẩm nghiên cứu: - Giá thành dự kiến cho sơn cách nhiệt, cách âm sở nhựa CFE có chứa phụ gia cách nhiệt, cách âm (bảng 3.11) 52 Bảng 3.11: Giá thành dự kiến cho sơn cách nhiệt, cách âm (màu nâu đỏ) Chi phí phân xưởng a Nguyên liệu Nhựa CFE 400 kg x 50.000đ/kg 20.000.000 Litopon 100kg x 8.000đ/kg 800.000 Bột cát thạch anh 100kg x 20.000đ/kg 2.000.000 Bột thủy tinh hình cầu 150kg x 30.000đ/kg 4.500.000 Fe3O4 60 kg x 15.000đ/kg 900.000 Bột đỏ 1251 20 kg x 95.000đ/kg 1.900.000 Benton kg x 60.000đ/kg 120.000 Skino kg x 70.000đ/kg 70.000 Xylen 140 kg x 25.000đ/kg 3.500.000 Butanol 140 kg x 30.000đ/kg 4.200.000 Chất làm khô Co 0,5 kg x 90.000đ/kg 45.000 Polyetylenpolyamin 40 kg x 40.000đ/kg 1.600.000 b Công lao động 1.000.000 c Vật liệu mau hỏng + bao bì 500.000 d Khấu hao thiết bị 300.000 e Điện, nước 100.000 f Khấu hao nhà xưởng 397.350 Tổng chi phí phân xưởng Quản lý phí 5% 40.132.350 2.006.617 Cộng Thuế VAT 5% 42.138.967 2.106.948 Giá thành có thuế 44.245.915 Dự kiến giá bán 50.000.000 Lợi nhuận 5.754.000 ( Giá bán thị trường tại: 80.000đ/kg sơn Insu –Max- Nhật) 3.10 Đề xuất phương án hợp tác sản xuất mở rộng ứng dụng Sản phẩm sơn cách nhiệt, cách âm đề tài tạo ra, bước đầu đạt số tiêu quan trọng độ bền lý, khả cách nhiệt, cách âm, hệ số 53 già hóa …Để tiếp tục tổ chức sản xuất loại sơn quy mô pilot mở rộng ứng dụng để sơn phủ cơng trình xây dựng lớn, đề tài đề xuất phương án hợp tác sau: (1) Về ngun liệu: - Phía Viện hóa học Cơng nghiệp Việt Nam chuẩn bị chất tạo màng từ nguyên liệu dầu vỏ hạt điều tách từ lượng vỏ hạt điều lớn sẵn có nước, thực tổng hợp nhựa cacdarnol formaldehyt thiết bị đa tụ Viện, sau biến tính với nhựa epoxy, ổn định sản phẩm theo quy định Đồng thời, Viện chuẩn bị số lượng loại phụ gia cách nhiệt, cách âm: cát thạch anh, bột thủy tinh hình cầu…và loại phụ gia khác bột màu có sẵn thị trường để phối trộn chế tạo sơn theo sản lượng mà thực tế yêu cầu - Phía chuyên gia Nhật Bản tiếp tục tư vấn sử dụng nguyên vật liệu pha chế phối liệu sơn tư vấn nguồn nguyên liệu tương đương khai thác thị trường Việt Nam Phía Nhật Bản cung cấp bán thành phẩm (dạng past) có chứa hạt cườm cách nhiệt, cách âm với số phụ gia đặc biệt (2) Về tổ chức thực hiện: - Chất tạo màng dạng CFE tổ chức sản xuất xưởng thực nghiệm Cầu Diễn-VHHCNVN, cơng suất thiết bị đạt từ 40kg đến tấn/ ngày - Quá trình phối liệu, nghiền sơn pha chế sơn: tiến hành xưởng thực nghiệm Cầu Diễn – VHHCNVN Khả sản xuất đạt từ 50kg đến tấn/ngày - Chuyên gia Nhật Bản phối hợp với cán Viện tổ chức sản xuất sơn kiểm tra chất lượng sản phẩm tham gia tư vấn công nghệ sản xuất (3) Về việc triển khai mở rộng ứng dụng: - VHHCNVN lựa chọn số địa điểm triển khai quy mô lớn ( nhà xưởng số cơng ty hóa chất, nhà xưởng khu công nghiệp lớn Hà Nội TPHCM) - Phối hợp với doanh nghiệp tổ chức sơn phủ cho cơng trình theo quy trình, quy phạm - Kiểm tra, đánh giá chất lượng sơn cách nhiệt, cách âm - Tính hiệu kinh tế cho cơng trình sử dụng loại sơn 54 KẾT LUẬN Sau năm tập trung nghiên cứu, với tư vấn có hiệu chuyên gia Nhật Bản, với nỗ lực cán khoa học Viện Hóa học Cơng nghiệp Việt Nam, nhóm đề tài đạt số kết rút kết luận sau: Chất tạo màng sở CFE có tính chất cơ, lý, hóa tốt số chất tạo màng thử nghiệm: Độ bám dính đạt 92%, độ uốn đạt cấp 1, độ bền va đập đạt 50KGcm, độ cứng đạt cấp Đặc biệt chất tạo màng có hệ số già hóa 100oC, sau 72 0,96 Vì vậy, chất tạo màng CFE loại thích hợp để chế tạo sơn cách nhiệt, cách âm Sơn cách nhiệt, cách âm, chống nóng sở nhựa CFE với phụ gia cách nhiệt, cách âm hiệu cao: bột thủy tinh hình cầu cát thạch anh Kết cho thấy, với việc sử dụng 10% cát thạch anh 15% bột thủy tinh màng sơn giữ tính chất cơ, lý tốt có khả cách nhiệt cao (∆T đạt 15 – 16oC) độ suy giảm cường độ âm vào khoảng 25% Sơn có hệ số lão hóa cao (0,91) khả bền xạ nhiệt tử ngoại Sử dụng sơn cách nhiệt tiết kiệm 28% lượng Bột màu bột độn đóng vai trò cải thiện khả cách nhiệt màng sơn, đặc biệt sử dụng bột TiO2 Hàm lượng bột màu sử dụng sơn với cỡ 8% ( tổng lượng) hợp lý Bột độn có tác dụng làm tăng độ cứng màng sơn Ngồi bột độn cịn góp phần làm giảm giá thành sản phẩm Lượng bột độn sử dụng cỡ 10% (tổng lượng) thích hợp Sơn cách nhiệt, cách âm có độ bám dính 92-94%, độ cứng cấp 1, độ bền uốn cấp 1, độ bền va đập 50KGcm Đặc biệt sơn có hệ số già hóa mức cao (0,91), đáp ứng u cầu sơn ngồi trời Sơn có khả bền axit H2SO4 10%, bền kiềm NaOH 10% dung môi loại, ứng dụng sơn phủ cơng trình có ảnh hưởng tác động ăn mịn Chất lượng sơn chế tạo tương đương với sơn Insu-Max (Nippon) có mặt thị trường Độ chênh lệch nhiệt độ hai khoang có mẫu sơn 16oC sau 55 Ứng dụng sơn phủ 110m2 mái tơn nhà xưởng phân xưởng pha chế hóa chất Công ty TNHH TEKCO VIETNAM ( sử dụng 40kg sơn cách nhiệt, cách âm chế tạo VHHCN VN) Sau 04 tháng sử dụng, màng sơn ổn định, khơng rạn nứt, khơng bong tróc Đã xây dựng 01 quy trình cơng nghệ chế tạo sơn cách nhiệt, cách âm, chống nóng sở nhựa CFE loại phụ gia, sơ phân tích đánh giá khả tiết kiệm lượng đồng thời xây dựng giá thành sản phẩm dự kiến cho sơn cách nhiệt, cách âm, chống nóng ( Sơn màu đỏ nâu) Giá bán tương đương ≈60% giá sơn Insu – Max Nhật Kiến nghị: Sơn cách nhiệt, cách âm, chống nóng nhu cầu cần thiết thị trường nước Đề nghị Bộ Cơng Thương tiếp tục ủng hộ nhóm đề tài việc triển khai ứng dụng kết nghiên cứu vào thực tế đặc biệt cơng ty hóa chất, nhằm góp phần chống nóng cho nhà xưởng sản xuất, bảo vệ sức khỏe công nhân lao động, góp phần tăng suất lao động cơng ty 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO Báo Lao Động “Phong phú thị trường vật liệu cách nhiệt, cách âm” 24/5/2011 R.Lambourne and T.A.Striven “Paint and surface coastings Theory and Practice” Woodhead Publishing Limited Cambridge England, (1998) Tomohiko Ihara Energy Conservation and Urban Heat Island Mitigation Efects by Solar Reflective Coating to an Automobile International Workshop on Countermeasures to Urban Heat Island, 2006 A.Synnefa, M Santamouris and I.Livada A comparative study of the thermal performance of reflective coatings of the urban environment International Conference “Passive and Low Energy Cooling for the Built Environment”, 2005, Greece, p.101-108 Santamouris, M (Ed.) Energy and climate in the urban built environment James and James Science Publishers, London, 2001 AkozoNobel Solar heat reflective coasting AkzoNobel Aerospace Coasting 2009 Akridge, J.M., 1998 High-albedo roof coating-Impact on energy consumption ASHRAE Transactions Vol.104, Pt.1b: pp 957-962 Insuladd Product and Technology Review Energydeas Clearinghouse.2007 The National Academy of Science Coatings for high temperature structural Materials: Trends and Opportunities, USA, 1996 10 Brodin.H, Jinnestrand M., Johansson.S Thermal barrier coating fatigue life assessment Siemens AG, 2006 11 Ram D., Michael J., Kevin.H, Christoph.L and Yutaka.K Thermal barrier coasting II Engineering conferences international, Germany, 2007 12 Donging Zhu and Robert A.Miller Thermal conductivity and elastic modulus evolution of thermal barrier coating under high heat flux condition NASA center for Aerospace Information, 1999 13 Võ Phiên cộng “ Sơn cách điện polyurethane sở cardanol” Tạp chí Khoa học Kỹ thuật tập XXV, tr 25-27, 1987 14 Công ty TNHH SX – TM – DV Oai Phong, “Sơn cách nhiệt, cách âm Chống nóng – Chống thấm InsuMax”, 2010 ctyoaiphong@gmail.com 57 15 Phạm Thế Trinh cộng sự” Nghiên cứu công nghệ chiết tách cardanol từ dầu vỏ hạt điều ứng dụng để sản xuất sơn tàu biển vật liệu kết dính chất lượng cao” Báo cáo đề tài Bộ Công Thương, 2008 16 Nguyễn Văn Lộc Kỹ thuật sơn Nhà xuất Giáo Dục, 2005 17 United states,”Stayfkex® corrosion control and thermal insulation system”, Guide speciffication, February, 2011 18 Ayman M Atta, Sayed I Elnagdy, Manar E Abdel-Raouf , Shimaa M Elsaeed and Ab A Abdel-Azim “Compressive Properties and Curing Behaviour of Unsaturated Polyester Resins in the Presence of Vinyl Ester Resins” Journal of Polymer Research (2005) 12: 373–383 19 Holophane Paint finishes and prismatect Illumineering, Volume Issue2, 1997 20 Ashwini K Bendiganavale and Vinod C Malshe Infrared Reflective Inorganic Pigments Recent Patents on Chemical Engineering, 2008, 1, 67-79 21 White JP Complex inorganic color pigment: Durable pigment for demanding application Paint Coat Ind , 16 (3), 2000, p.54-56 22 Johan Bieleman Additives for Coastings Wiley-VCH, Weinheim, Germary, 2000 23 Derek D.Hass, B.Durga Prasad, David E.Glass, and Karl E.Wiedemann Reflective coating on Fibrous Insulation for Reduced Heat Transfer 24 Kingery.W.D, Bowen.H.K, and Uhlmann.D.R Introduction to Ceramics Wiley, NewYork, (1996), p.662 25 Malse VC, Sikchi MA Basics of Paint Technology UICT, Mumbai, 2002 26 Zeno W, Wicks J.R, S.Peter Pappas, Frank N, Jones Organic Coatings: Science and Technology Wiley-Interscience, NewYork, 1999 58 ... nhiên, sản phẩm chống nóng có giá thành cao Vì vậy, việc ? ?Nghiên cứu cơng nghệ sản xuất sơn cao cấp có khả cách nhiệt, cách âm, tiết kiệm lượng? ?? cần thiết, có ý nghĩa kinh tế, góp phần tiết kiệm lượng. .. có khả cách âm, cách nhiệt, tiết kiệm lượng được ý Những cơng trình nghiên cứu sơn cách nhiệt, cách âm nghiên cứu từ năm 60 kỷ trước Ngày sơn cách nhiệt, cách âm đạt nhiều thành tựu lớn với khả. ..VIỆN HĨA HỌC CƠNG NGHIỆP VIỆT NAM NGHIÊN CỨU CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT SƠN CAO CẤP CÓ KHẢ NĂNG CÁCH NHIỆT, CÁCH ÂM, TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG Thực theo Hợp đồng số:187.11.RDHD-KHCN ngày tháng