Mục Lục |16 CÔNG NGHỆ SƠN TĨNH ĐIỆN Lịch sử hình thành phát triển Sơn tĩnh điện thường sử dụng nguyên lý phủ sơn dạng bột gia nhiệt phủ hợp chất hữu cơ, công nghệ áp dụng thử Châu Âu Tiến sĩ Dr Erwin Gemmer thực vào đầu thập niên 1950, nhiên năm 60 quy trình sơn tĩnh điện chứng thực thành công, tiến hành thương mại hóa hiệu rộng rãi 1966 – 1973 Bốn loại hóa học khởi điểm- Epoxy, Hybrid, Polyurethane, TGIC - giới thiệu thị trường Một vài loại Melamine Acrylic chưa thành công Đầu thập niên 1970, Sơn Tĩnh Điện phát triển nhanh sử dụng rộng rãi Châu Âu Đầu thập niên 1980, Phát triển nhanh sử dụng rộng rãi Bắc Mỹ Nhật Giữa thập niên 1980, Phát triển nhanh sử dụng rộng rãi Viễn Đông (thềm Lục Địa Thái Bình Dương) 1985 – 1993, Những loại bột sơn giới thiệu thị trường Có đủ loại Acrylic hỗn hợp loại bột sơn tung |16 Công nghệ sơn tĩnh điện 2.1 Giới thiệu chung Sơn tĩnh điện phương pháp phun sơn ứng dụng nguyên lý tĩnh điện có nghĩa tích điện cho bột sơn phun vào bề mặt tích điện súng phun tạo liên kết mạnh bột sơn vật cần sơn Nhờ tác động lực đẩy khí nén lực hút ion trái dấu làm phân tử sơn bám chặt lên bề mặt vật liệu cần sơn Phủ lớp chất dẻo lên bề mặt chi tiết cần che phủ Có loại chất dẻo phổ biến : • Nhựa nhiệt dẻo: chất hình thành lớp phủ mà không cần phải trải qua trình biến đổi cấu trúc phân tử (như polyetylen, polypropylene, nylon, polyvinyclorua nhựa nhiệt dẻo polyyeste) • Nhựa nhiệt rắn: xếp chéo qua tạo lớp màng vĩnh cửu chịu nhiệt không bị tan chảy lại (epoxy, hybrit, uretan polyester, acrylic, polyester triglycidyl isoxyanuric (TGIC)) Sơn tĩnh điện gọi sơn khô tính chất phủ dạng bột sử dụng tích điện tích (+) qua thiết bị gọi súng sơn |16 tĩnh điện, đồng thời vật sơn tích điện tích (-) để tạo hiệu ứng bột sơn vật sơn Hiện thị trường có loại sơn dùng để sơn tĩnh điện: sơn bột sơn nước Sơn bột: Dùng để sơn sản phẩm kim loại, sắt thép, hiệu suất sử dụng bột sơn lên đến 95% Sơn ướt: dùng để sơn vật liệu khác nhau: sản phẩm kim loại, nhựa, gỗ 2.2 Cơ chế sơn tĩnh điện Bột sơn tích điện tích qua súng sơn tĩnh điện Vật cần sơn tích điện tích (trái dấu với bột sơn) Bột sơn vật sơn đặt điện trường súng phun vật sơn Khi phun sơn áp lực nén, hạt sơn bay điện trường bám dính vào vật sơn lực hút tĩnh điện Cơ chế tĩnh điện gồm có chế: Tích điện corona, tích điện ma sát |16 2.2.1 Tích điện corona Là phương pháp sử dụng truyền thống Bột sơn tích điện (-), vật sơn nối đất (+) Dưới điện áp 40-100kV, vòi phun xảy ion hóa không khí Các ion tự tích điện (-) cho bột sơn theo tỉ lệ định trước phun vào Lực hút tĩnh điện tạo lớp màng bám vật sơn, bột giữ lại đến chảy tác động tạo màng Các hạt bột không tích điện thu hồi tái sử dụng Các ion (-) tự thừa nhanh chóng di chuyển đến (+) Tùy vào điện áp ban đầu, vật sơn trung hòa điện, lượng ion (-) (+) lớn xảy ion hóa ngược |16 Hạt sơn tích điện di chuyển theo đường sức từ Với bề mặt phức tạp, bên có mật độ đường sức từ cao nhất, bên chứa đường sức từ Màng sơn không đồng độ dày, gọi tượng Faraday-cage |16 2.2.2 Tích điện ma sát Sự tích điện (+) xảy ma sát hạt chuyển động nòng súng phun Không cần điện áp cao, tạo ion tự tạo điện trường Hiệu ma sát phụ thuộc vào cọ xát hạt vào nòng súng phun Điều chỉnh khả ma sát cách điều chỉnh luồng khí nén qua súng tỉ lệ bột / không khí để có hiệu suất tối ưu Tích điện ma sát tạo điện trường với phân bố đường sức từ đồng Màng sơn đồng độ dày |16 2.2.3 So sánh ưu nhược điểm Thông số quan trọng Hiệu ứng FaradayCage Ion hóa ngược Kỹ thuật sơn Ưu nhược điểm Tích điện corona Tích điện ma sát - Tồn đáng kể - Gây khó khăn với màng sơn dày - Không xảy ra, kể lớp phủ dày - tồn ion tự nhiều - Ảnh hưởng xấu đến tính chất dòng chảy - Ít xảy Đặc tính dòng chảy tốt - Dễ dàng phủ lớp mỏng với dòng chảy tốt - Khối lượng bột súng phun lớn, điện áp sử dụng cao - Ít phụ thuộc điều kiện sản xuất Ứng dụng Có thể sử dụng cho tất loại bột - Lượng bột dùng súng phun hơn, điện áp sử dụng thấp - Phụ thuộc nhiều vào điều kiện sản xuất Yêu cầu loại bột phù hợp 2.2.4 Các lỗi thường gặp cách khắc phục Bẫy không khí: bọt khí không thoát sơn ướt, chúng di chuyển nằm lại gần sát bề mặt màng sơn Do súng phun 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 đánh bóng Màng sơn phồng dộp: có tượng bị dộp, sần sùi, bong bóng bề mặt Thường xuất tháng sau sơn Khắc phục: Sau rửa cần sấy đủ thời gian thích hợp Xả nước từ máy phun sơn tĩnh điện máy bơm khí Xả lọc khí hệ thống cung cấp khí Chú ý thời gian lần sơn Chọn dung môi thích hợp Để lớp sơn lót thật khô tiến hành sơn lớp cuối |16 Vết loang màu trắng đục: vệt đám mây màu trắng đục sữa bề mặt sau sơn muộn chút Khắc phục: Sấy cục khu vực bị loang, sơn phủ thêm lớp Trường hợp sơn khô với vùng bị loang nhỏ đánh bóng, với vết loang lớn phải đánh nhám sơn lại Dùng dung môi tốt Có thể thêm chất làm chậm trình khô sơn (chỉ sơn môi trường ẩm cao) Mắt cá: mặt sơn lên vết giống mắt cá, phun sơn lên bề mặt dính dầu mỡ, wax, silicone… Khắc phục: Khi sơn ướt dùng dung môi bỏ lớp sơn đi, làm phủ lại Nếu sơn khô, làm nhám hết mắt cá phủ lại lớp sơn Làm bề mặt thật cẩn thận trước sơn, máy nén khí phải có lọc, phải thay làm thường xuyên Da cá sấu: mặt sơn xuất vết xù xì, gồ ghề da cá sấu xảy trình khô Do dung môi sơn tác dụng lên sơn cũ, phủ thêm lớp sơn lên lớp sơn cũ Khắc phục: Nhám sơn phủ lại, với lớp sơn cuối không nên phủ dày, chúng khô thật tiến hành sơn phủ hay sửa chữa bề mặt chúng Ngoài nên tránh sơn lớp cuối ướt |16 2.3 Bột sơn tĩnh điện: Bột sơn tĩnh điện nguyên liệu dùng công nghệ sơn tĩnh điện , bao gồm thành phần nhựa, bột màu chất phụ gia Phân loại Bột sơn tĩnh điện : Bột sơn tĩnh điện gồm 04 loại phổ biến: Bóng (Gloss), Mờ (Matt), Cát (Texture), nhăn (Wrinkle) sử dụng cho hai điều kiện nhà trời Điều kiện bảo quản: bảo quản bột sơn tĩnh điện an toàn không sợ cháy nổ dạng bột khô không chứa dung môi không tốn nhiều chi phí, cần đáp ứng đầy đủ điều kiện sau bảo quản bột sơn an toàn hiệu nhất.– Để nơi khô ráo, thoáng mát Nhiệt độ bảo quản 33C (rất phù hợp với thời tiết khí hậu Việt Nam) Chỉ nên chất lên cao tối đa lớp 10 |16 • Phần đầu súng: Gồm chi tiết có chi tiết quan trọng kim dẫn điện, đầu chia khí bép phun sơn • Phần thân súng • Phần báng súng • Phần đuôi súng: phần kết nối dây dẫn khí, dẫn sơn cáp điện với súng phun • Bộ điện cao áp: phần voi trái tim súng tĩnh điện, nằm phần thân súng 2.4 Dây chuyền sơn tĩnh điện 2.4.1 Khái niệm Dây chuyền sơn tĩnh điện trình thực sơn vật dụng không cần thực sơn thủ công vật dụng sơn nước thông thường Mà tiến hành sơn bột sơn khô, qua trình sử dụng súng sơn tĩnh điện, với công nghệ sơn tĩnh điện tiên tiến 11 |16 Một sản phẩm sử dụng dây chuyền sơn tĩnh điện Với dây chuyền sơn tĩnh điện vật dụng bạn bền màu, sử dụng lâu dài hư hao, bột sơn bị rơi vải sơn sử dụng trở lại Giúp người dùng tiết kiệm chi phí tốt 2.4.2 Quy trình tiến hành sơn 12 |16 2.4.2.1 Xử lý bề mặt Các vật liệu thích hợp để sơn tĩnh điện thép, nhôm, thép mạ kẽm, magie, kẽm đồng thau  Mục đích: Sản phẩm dầu mỡ công nghiệp Sản phẩm rỉ sét Sản phẩm không rỉ sét trở lại thời gian chưa sơn Tạo lớp bao phủ tốt cho việc bám dính lớp màng sơn kim loại Do yêu cầu mà việc xử lý bề mặt kim loại trước sơn thường xử lý theo phương pháp nhúng vật sơn vào bể hóa chất Vật sơn đựng rọ làm thép không rỉ, di chuyển nhờ hệ thống balang điện qua bể Các bể chứa hóa chất xử lý xây bê tông, thép inox phải tráng nhựa composite Bể chứa hóa chất tẩy dầu mỡ Lần lượt qua bể sau:  Bể rửa nước  Bể chứa axit tẩy rỉ sét (H2SO4/HCl)  Bể rửa nước  Bể chứa hóa chất định hình bề mặt  Bể chứa hóa chất Photphat hóa bề mặt  Bể rửa nước Sấy khô bề mặt trước sơn Sản phẩm sau xử lý hóa chất phải làm khô trước sơn Thông thường lò sấy có dạng hình khối Sản phẩm treo xe gòng đẩy vào lò Lò có nguồn nhiệt bếp hồng ngoại tuyến Burner, nhiên liệu đốt LPG 13 |16 14 |16 2.4.2.2 Sơn vật Sản phẩm sau xử lý hóa chất sấy khô đưa vào buồng phun thu hồi sơn.Buồng phun sơn có loại:  Loại súng phun: Sử dụng súng phun, vật sơn treo, móc tay vào buồng phun  Loại súng phun: Vật sơn di chuyển băng tải vào buồng phun, súng phía đối diện phun vào mặt sản phẩm 2.4.2.3 Buồng sơn 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: (D 900mm x f 320mm) - Quạt thu hồi bột sơn - Hệ thống rủ bột khí điện chế độ - Đáy sàn inax 201 - Tủ điện điều khiển hệ thống điện - đèn chiếu sáng 15 |16 2.4.2.4 Súng sơn 16 |16 17 |16 18 |16 2.4.2.5 Sấy định hình hoàn tất sản phẩm Vật sơn sau sơn đưa vào buồng sấy Tùy theo chủng loại thông số kỹ thuật bột sơn mà đặt chế độ sấy tự động thích hợp (nhiệt độ sấy 150 oC 200oC, thời gian sấy 10 - 15 phút) Cuối khâu kiểm tra, đóng gói thành phẩm Ưu nhược điểm 3.1 Ưu điểm • Tính kinh tế 99% sơn sử dụng triệt để (bột sơn dư trình phun sơn thu hồi để sử dụng lại) Không cần sử dụng sơn lót Làm dễ dàng khu vực bị ảnh hưởng phun sơn hay phun sơn không đạt yêu cầu Tiết kiệm thời gian hoàn thành sản phẩm • Đặc tính sử dụng Quy trình sơn thực tự động hóa dễ dàng (dùng hệ thống phun sơn súng tự động) Dễ dàng vệ sinh bột sơn bám lên người thực thiết bị khác mà không cần dùng loại dung môi sơn nước • Chất lượng Tuổi thọ thành phẩm lâu dài Màng sơn bóng, đẹp, bền lâu Khó bị ăn mòn hóa chất bị ảnh hưởng tác nhân hóa học hay thời tiết Màu sắc phong phú độ xác sơn cao 19 |16 • Môi trường Ưu phương pháp sơn tĩnh điện không dùng hợp chất hữu dễ bay (VOC), không cần đến thiết bị phân hủy VOC tốn lò thiêu thiết bị hấp thụ carbon Phát sinh khí gây ô nhiễm môi trường Đây công nghệ sơn an toàn, đạt tiêu chuẩn tốt cho môi trường 3.2 Nhược điểm Cần làm nóng vật cần sơn nhiệt độ cao (260 oC) để làm nóng chảy bột Khó điều chỉnh độ dày, khó sơn chi tiết phức tạp Chỉ áp dụng cho vật liệu kim loại (đối với công nghệ sơn khô) 3.3 So sánh Sơn tĩnh điện - 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 làm lại dễ dàng) - Tạo thành phẩm nhanh (khoảng 10 – 15 phút) - Tuổi thọ trung bình sản phẩm cao (4 – năm) - Có khả cách điện Sơn nước/ Sơn dầu - Phải sử dụng dung môi, gây ô nhiễm môi trường, chi phí cao - Khó khăn việc lưu kho ( xảy cháy nổ) - Yêu cầu công nhân tay nghề cao, sửa đồi vật sơn không đạt yêu cầu - Tạo thành phẩm chậm, nhiều thời gian (phụ thuộc thời tiết) - Tuổi thọ trung bình sản phẩm thấp - Không có khả cách điện Ứng dụng 20 |16 Hiện công nghệ sơn tĩnh điện ứng dụng rộng rãi nhiều ngành công nghiệp như: Công nghiệp hàng hải Công nghiệp hàng không Công nghiệp chế tạo xe xe gắn máy Cơ khí,viễn thông… Đặc biệt lĩnh vực nhôm kính, hệ thống nhôm sử dụng bên công trình, đảm bảo chất lượng, bền đẹp theo thời gian 21 |16 Tài liệu tham khảo • • • • Nguyễn Minh Hoàng, Bài giảng công nghệ sơn –vecni, ĐHBKĐN Coating handbook Cẩm nang sơn vấn đề liên quan electrostatics phenomena in powder coating, Sergey Guskov- Powder Systems Group, Nordson Corporation • Dương Quốc Chánh Tín, năm 2015, Giáo trình điện học 22 |16 [...]... 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 11 |16 Một sản phẩm sử dụng 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... dẫn điện, đầu chia khí và bép phun sơn • Phần thân súng • Phần báng súng • 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 2.4 Dây chuyền sơn tĩnh điện 2.4.1 Khái niệm Dây chuyền sơn tĩnh điện là quá trình thực hiện sơn vật dụng nhưng không cần thực hiện sơn thủ công. .. 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 3.2 Nhược điểm Cần làm nóng vật cần sơn ở nhiệt độ cao (260 oC) để làm nóng chảy bột Khó điều chỉnh độ dày, khó sơn những chi tiết phức tạp Chỉ áp dụng được cho các vật liệu kim loại (đối với công nghệ sơn khô) 3.3 So sánh Sơn tĩnh điện - Không sử dụng dung môi, không gây ô nhiễm môi... nhân tay nghề cao, không thể sửa đồi khi vật sơn không đạt yêu cầu - Tạo ra thành phẩm chậm, mất nhiều thời gian (phụ thuộc thời tiết) - Tuổi thọ trung bình sản phẩm thấp - Không có khả năng cách điện 4 Ứng dụng 20 |16 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 Cơ... 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 2.4.2.3 Buồng sơn 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 -... 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 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 • 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... trình tiến hành sơn 12 |16 2.4.2.1 Xử lý bề mặt nền Các vật liệu thích hợp để sơn tĩnh điện là thép, nhôm, thép mạ kẽm, magie, kẽm và đồng thau  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... (D 900mm x f 320mm) - Quạt thu hồi bột sơn - Hệ thống rủ bột khí điện 2 chế độ - Đáy sàn bằng inax 201 - Tủ điện điều khiển hệ thống điện - 2 bộ đèn chiếu sáng 15 |16 2.4.2.4 Súng sơn 16 |16 17 |16 18 |16 2.4.2.5 Sấy định hình và hoàn tất sản phẩm Vật sơn sau khi sơn được đưa vào buồng sấy Tùy theo chủng loại thông số kỹ thuật của bột sơn mà đặt chế độ sấy tự động thích hợp (nhiệt độ sấy 150 oC 200oC,... 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) - Tạo ra thành phẩm nhanh (khoảng 10 – 15 phút) - Tuổi thọ trung bình sản phẩm cao (4 – 5 năm) - Có khả năng cách điện Sơn nước/ Sơn dầu - 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... thiết bị khác mà không cần dùng bất cứ loại dung môi nào như đối với sơn nước • Chất lượng 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 19 |16 • 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