3. Kết quả và thảo luận
3.4. Nghiờn cứu cụng nghệ chế tạo sơn polyuretan
Hiện nay trong ngành giao thụng, nhu cầu về sơn bảo vệ chất lượng cao chủ yếu để sơn mới hoặc sửa chữa cỏc cụng trỡnh cầu sắt và cỏc kết cấu thộp nhỏ, do đú nhu cầu về sơn bảo vệ chất lượng cao chỉở mức trung bỡnh. Dựa trờn thực tế sản xuất sơn tại Viện khoa học và Cụng nghệ GTVT và tỡnh hỡnh ứng dụng cỏc loại sơn bảo vệ chất lượng cao của ngành giao thụng, đề tài đó lựa chọn được quy mụ sản xuất cỏc loại sơn chất lượng cao để bảo vệ cỏc kết cấu thộp. Đú là sản xuất ở quy mụ nhỏ với cụng xuất 150 kg/mẻ. Dựa trờn cỏc cụng thức sơn đó được nghiờn cứu tại phũng thớ nghiệm, đề tài đó tiến hành nghiờn cứu quy trỡnh sản xuất sơn phự hợp với hệ thống thiết bị sản xuất với cụng xuất 150 kg/mẻ.
Quy trỡnh nghiền sơn gồm cỏc bước như sau:
a. Phối trộn ban đầu:
Đõy là giai đoạn đầu tiờn và cú ảnh hưởng lớn đến quỏ trỡnh sản xuất sơn. Trong giai đoạn này, chất tạo màng, dung mụi và phụ gia phõn tỏn (cú thể cả phụ gia chống tạo bọt và phụ gia làm đặc)
được hoà tan trộn trước, sau đú bột màu được từ từ cho vào trong khi khuấy. ở giai đoạn này khớ và hơi ẩm trong mao quản của bột màu cần được thay tỏch ra và bột màu được thấm ướt bằng dung dịch chất tạo màng. Sự thấm ướt bột màu càng tốt, quỏ trỡnh phõn tỏn bột màu ở giai đoạn tiếp theo càng cú nhiều thuận lợi. Sự thấm uớt bột màu phụ thuộc nhiều yếu tố, nhưng chủ yếu là độ nhớt của dung dịch chất tạo màng, sức căng bề mặt của chất màng và bột màu, kớch thước cỏc mao quản.
b. Nghiền:
Đõy là giai đoạn quan trọng nhất trong toàn bộ quỏ trỡnh sản xuất sơn. Giai đoạn này chiếm phần lớn thời gian và quyết định chất lượng của hệ sơn. Trong giai đoạn này, cỏc hạt bột màu kết khối bị
phỏ vỡ thành cỏc hạt cơ bản với kớch thước nhỏ hơn rất nhiều. Sau đú cỏc hạt bột màu được bao bọc bởi dung dịch nhựa để trỏnh hiện tượng kết tụ bột màu. Quỏ trỡnh nghiền càng tốt, độ mịn của hệ sơn càng cao và chất lượng của hệ sơn càng tốt. Hiệu quả quỏ trỡnh nghiền được quyết định bởi loại thiết bị, năng lượng nghiền, thời gian nghiền và cỏc thụng số cụng nghệ của quỏ trỡnh.
Phối trộn
ban đầu NghiỦ, ền Pha sphơn thành ẩm Lọc và thựng đúng
Chất tạo màng Bột màu Dung mụi Phụ gia phõn tỏn Chất tạo màng Dung mụi Phụ gia
c. Pha sơn thành phẩm:
Giai đoạn này cú ảnh hưởng ớt đến chất lượng cũng như thời gian sản xuất của hệ sơn. ở giai
đoạn này, chất tạo màng, dung mụi và cỏc loại phụ gia được bổ sung vào hệ sơn đểđạt được cỏc tớnh chất như mong muốn.
d. Lọc và đúng thựng:
Quỏ trỡnh này nhằm loại bỏ cỏc tạp chất, cặn bẩn, bột màu chưa nghiền cú lẫn trong sơn.
Dựa trờn cỏc yờu cầu kỹ thuật đối với từng cụng đoạn trong quỏ trỡnh sản xuất sơn và quy mụ sản xuất nhỏ 150 kg/mẻ, đề tài đó lựa chọn được cỏc thiết bị phự hợp cho quỏ trỡnh sản xuất. Cỏc thiết bị
cơ bản bao gồm:
• Mỏy khuấy tốc độ cao: Tốc độ tối đa: 1500 vũng/phỳt. Mỏy khuấy tốc độ cao phự hợp với việc khuấy trộn cỏc hệ sơn dung mụi cú độ nhớt cao, cú thể ỏp dụng cho khuấy trộn ban đầu lẫn pha sơn thành phẩm. Trong quỏ trỡnh khuấy trộn ban đầu với mỏy khuấy cao tốc, ngoài việc được thấm
ướt bởi dung dịch nhựa, cỏc hạt bột màu kết tụ cũng được phỏ vỡ thành cỏc hạt cú kớch thước nhỏ
hơn. Điều này tạo rất nhiều thuận lợi cho quỏ trỡnh nghiền tiếp theo.
• Mỏy khuấy tốc độ thấp: Dựng để pha sơn dung mụi cú độ nhớt trung bỡnh.
• Mỏy nghiền hạt ngọc kiểu ngang – kớch thước buồng nghiền 20 lớt. Mỏy nghiền hạt ngọc kiểu ngang là loại mỏy nghiền cú hiệu suất nghiền cao và cho sản phẩm sơn cú chất lượng tốt.
• Thựng chứa và pha sơn 200 lớt. Thựng chứa 200 lớt thớch hợp với cỏc cụng đoạn phối trộn ban
đầu và pha sơn thành phẩm trong dõy chuyền sản xuất cú cụng suất 150 kg/mẻ.
Sau khi đó lựa chọn được cỏc thiết bị phự hợp, đề tài tiếp tục tiến hành nghiờn cứu để thiết lập
được cỏc thụng số cụng nghệ phự hợp với việc sản xuất sơn bằng cỏc thiết bị trờn. Đề tài đó lựa chọn hệ sơn phủ bảo vệ cú tuổi thọ lớn hơn và bằng 10 năm ( sơn lút epoxy, sơn trung gian epoxy,sơn phủ polyurethan ) để tiến hành nghiờn cứu. Sơn phủ polyurethan là hệ sơn phủ ngoài cựng, quyết định tớnh chất bề mặt của toàn bộ hệ sơn và cũng bảo vệ cho cỏc lớp sơn bờn trong. Vỡ vậy sơn phủ
polyurethan cần cú độ mịn cao, độ búng cao, màu sắc ổn định, màng sơn đồng nhất, khụng cú cỏc khuyết tật. Điều này được quyết định rất lớn bởi quỏ trỡnh nghiền.
Như vậy qua quỏ trỡnh khảo sỏt, đề tài đó xỏc định được cỏc điều kiện sản xuất đối với mẫu sơn phủ polyurethan. Với quy trỡnh hợp lý kết hợp với việc sử dụng phụ gia phõn tỏn, thời gian sản xuất của hệ sơn phủ polyurthan đó được cải thiện đỏng kể so với hệ sơn chưa được cải tiến.
4. Kết luận
Qua quỏ trỡnh nghiờn cứu, đề tài đó hoàn thiện được cụng nghệ chế tạo bộ sơn bảo vệ chống ăn mũn chất lượng cao (tuổi thọ ≥10 năm) trờn cơ sở sơn lút, sơn trung gian hệ epoxy biến tớnh và sơn phủ hệ polyuretan, đỏp ứng được yờu cầu thực tế cũng như cỏc yờu cầu kỹ thuật của tiờu chuẩn Nghành 22 TCN 235-97 và tiờu chuẩn Quốc tếđối với hệ sơn phủ bảo vệ cỏc kết cấu thộp. Cụ thể :
1- Đề tài đó thiết lập được cụng thức chế tạo hệ sơn lút epoxy trờn cơ sở chất tạo màng sẵn cú trờn thị trường (Epon 01, chất đúng rắn Epikure Epon), phụ gia hoỏ dẻo hoạt tớnh 02 và phụ gia lưu biến Silicafume. Với việc sử dụng cỏc nguyờn liệu này, hệ sơn thu được cú đặc tớnh thi cụng tốt và cú khả
năng bảo vệ chống ăn mũn với hiệu quả lõu dài cho cỏc kết cấu thộp.
2- Đề tài đó lựa chọn được chủng loại và hàm lượng chất pha loóng hoạt thớch hợp để cải thiện tớnh chất của hệ sơn Epoxy cú hàm lượng dung mụi thấp. Khi bổ sung phụ gia nano vào hệ sơn, độ
cứng tương đối của hệ sơn đó được cải thiện đỏng kể. Hàm lượng sử dụng của phụ gia này là 0.5 – 1.0%. Đề tài cũng đó tiến hành xõy dựng quy trỡnh sản xuất phự hợp cho hệ sơn epoxy cú hàm lượng dung mụi thấp. Với cỏc bước cải tiến, khả năng phõn tỏn và tớnh chất của hệ sơn được cải thiện đỏng kể.
3- Bằng cỏch đưa Mica đó được biến đổi bề mặt bằng 3-APTMS vào nhựa epoxy- Pek than đỏ khụng quỏ 20% trọng lượng sơn, màng sơn nghiờn cứu đó cú cỏc tớnh năng bảo vệ tốt hơn, đặc biệt là khả năng che chắn. Hệ sơn này rất thớch hợp trong sử dụng bảo vệ kết cấu thộp, kết cấu bờtụng cốt
4- Đề tài đó tỡm được loại chất tạo màng thớch hợp để chế tạo hệ sơn polyurethan. Với loại chất tạo màng này, màng sơn nghiờn cứu đỏp ứng được cỏc yờu cầu kinh tế, kỹ thuật đối với hệ sơn phủ
bảo vệ cỏc kết cấu thộp. Đề tài cũng đó lựa chọn được phụ gia phõn tỏn bột màu và phụ gia chịu tia tử
ngoại để cải thiện khả năng phõn tỏn và độ bền thời tiết của hệ sơn.
5- Sau khi đó thiết lập được cỏc cụng thức sơn hợp lý, đề tài đó tiến hành nghiờn cứu quy trỡnh sản xuất của cỏc hệ sơn. Dựa trờn việc sử dụng mỏy khuấy tốc độ cao và mỏy nghiền hạt ngọc kiểu nằm ngang, đề tài đó thiết lập được quy trỡnh sản xuất hợp lý đối với cỏc hệ sơn. Với cụng nghệ sản xuất mới, thời gian sản xuất của cỏc hệ sơn giảm đỏng kể, tiết kiệm được chi phớ nhõn cụng và năng lượng tiờu thụ trong khi đú cỏc tớnh chất của hệ sơn cũng phần nào được cải thiện so với cụng nghệ
sản xuất cũ, đặc biệt là độ búng cho hệ sơn phủ.
6-Với cỏc kết quả nghiờn cứu đạt được kể trờn, bộ sơn bảo vệ kết cấu thộp của Viện Chuyờn ngành Vật liệu Xõy dựng và Bảo vệ Cụng trỡnh- Viện Khoa học và Cụng nghệ GTVT đó được sử dụng bảo vệ nhiều cầu thộp trong Ngành, đặc biệt cỏc cầu Đường sắt (Hà nội -Thành phố HCM , Hà Nội - Lim -Phả Lại), cầu Chương Dương -Hà nội, cầu treo Dựng- Thanh Chương - Nghệ An.
Tài liệu tham khảo
[1]. Medina, S. W. (1995). Surfactant Technology for High Performance Coatings, Modern Paint and Coatings.
[2]. Osterhold, M. (2000). “Rheological Behavior of Automotive Paint Systems: Modern Characterization Methods Show good Correlation to Observable Effect”. European Coating Journal, Vol. 4/00, p. 18-33.
[3]. M. Dhanalakshmi, K. Maruthan, P. Jayakrishnan, N.S. Rengaswamy. (1997). “Coatings for Underwater and wet Surface Application”. Anti-Corrosion Methods and Materials, 44, 6 393-399.
[4]. Charles Simpson. (1997). “Improved Corrosion – inhibiting Pigments”. Chemtech, 27 (4), p. 40-42.
[5]. Aamodt, M. (2000). “New Water-borne Products Matching Solvent-borne Coating in Corrosion Protection”. Forum de la Connaissance – Paints and Protection Against Corrosion, Paris , p. 216-231. [6]. Trần Vĩnh Diệu (2001). Tổng quan về nhựa epoxy và chất đúng rắn.
Tuyển tập cụng trỡnh Hội nghị khoa học cụng nghệ và mụi trường năm 2009 Viện Khoa học và Cụng nghệ GTVT
Hà Nội, 30/10/2009
Về vấn đề xõy dựng mặt đường bờ tụng xi măng ở Việt Nam
PGS.TS. Nguyễn Hữu Trớ PGS.TS. VũĐức Chớnh
Viện Khoa học và cụng nghệ GTVT
Túm tắt.Bài bỏo tổng hợp một số kết quả nghiờn cứu, điều tra và đỏnh giỏ thực trạng về thiết kế, thi cụng, nghiệm thu và khai thỏc mặt đường BTXM đó xõy dựng ở nước ta trong thời gian qua
đồng thời cũng cập nhật một số thụng tin về xu thế phỏt triển mặt đường BTXM trờn thế giới và phõn tớch khả năng ỏp dụng mặt đường BTXM trong giai đoạn hiện nay.
Abstract. This paper summarizes some results of research, survey on and assessment of real situations on design, construction, checking, taking over and operation of cement concrete pavements which have been constructed in Vietnam over past years. Also, some updated information on the trend of cement concrete pavement development in the world and analysis of applicability of cement concrete pavement at present are presented herein.