Công nghệ sơn tĩnh điện

Công nghệ sơn tĩnh điện Công nghệ sơn tĩnh điện (Electro Static Power Coating Technology) là công nghệ hiện đại đƣợc 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 lƣợng 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 ƣớt (sử dụng dung môi): Ứng dụng để sơn các sản phẩm bằng kim loại, nhựa gỗ,... Mỗi công nghệ đều có những ƣu khuyết điểm khác nhau: - Đối với công nghệ sơn tĩnh điện ƣớt thì có khả năng sơn đƣợc trên nhiều loại vật liệu hơn, nhƣng lƣợng dung môi không bám vào vật sơn sẽ không thu hồi đƣợc để tái sử dụng, có gây ô nhiễm môi trƣờng do lƣợng dung môi dƣ, chi phí sơn cao. - Đối với công nghệ sơn khô chỉ sơn đƣợc các loại vật liệu bằng kim loại, nhƣng bột sơn không bám vào vật sơn sẽ đƣợc thu hồi (trên 95%) để tái sử dụng, chi phí sơn thấp, ít gây ô nhiễm môi trƣờng. 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 nhƣ 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 trƣớc khi sơn đƣợc chế tạo bằng vật liệu composite. Sơ đồ qui trình công nghệ sơn tĩnh điện: Xử lý bề mặt Hấp Phun sơn Sấy Thành phẩm - Xử lý bề mặt: Vật sơn phải đƣợc xử lý bề mặt trƣớc khi sơn qua các bƣớc sau: Tẩy dầu ,Rửa nƣớc chảy tràn, Tẩy gỉ , Rửa nƣớc chảy tràn, Định hình, Phosphat kẽm , Rửa nƣớc. - Hấp: Hấp khô vật sơn sau khi xử lý bề mặt. - Phun sơn: Áp dụng hiệu ứng tĩnh trong quá trình phun sơn có bộ điều khiển trên súng, có thể điều chỉnh lƣợng bột phun ra hoặc điều chỉnh chế độ phun sơn theo hình dáng vật sơn. - Sấy: Vật sơn sau khi sơn đƣợc đƣa 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 150oC - 200oC, thời gian sấy 10 - 15 phút). - Cuối cùng là khâu kiểm tra, đóng gói thành phẩm. Do trong qui trình xử lý bề mặt tốt, qui trình phosphat kẽm bám chắc lên bề mặt kim loại, nên sản phẩm sau khi sơn tĩnh điện có khả năng chống ăn mòn cao dƣới tác động của môi trƣờng. Màu sắc của sản phẩm sơn tĩnh điện rất đa dạng và phong phú nhƣ sơn bóng hay nhám sần, vân búa hay nhũ bạc... Vì vậy, sản phẩm sơn tĩnh điện có thể đáp ứng cho nhu cầu trong nhiều lĩnh vực có độ bền và thẩm mỹ cao, đặc biệt là đối với các mặt hàng dân dụng, trang trí nội thất, thiết bị dụng cụ trong ngành giáo dục, y tế, xây dựng, điện lực,... THẾ NÀO LÀ BỘT SƠN TĨNH ĐIỆN: Khái niệm về Bột sơn tĩnh điện: 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. 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. Điều kiện bảo quản: Nhƣ 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 dƣới 33C (rất phù hợp với thời tiết và khí hậu của Việt Nam) - Chỉ nên chất lên cao tối đa là 5 lớp THẾ NÀO LÀ CÔNG NGHỆ SƠN TĨNH ĐIỆN? Khái niệm về sơn tĩnh điện: Hầu hết các nhà khoa học trên thế giới đều công nhận rằng: hiếm có một công nghệ hiện đại nào đƣợc phát minh và đƣa vào sử dụng phục vụ sản xuất, thay thế cho công nghệ cũ mà cho chất lƣợng cao, vừa hạ giá thành sản phẩm nhƣng chi phí đầu tƣ lúc ban đầu lại nhƣ công nghệ cũ – đó là Sơn Tĩnh Điện. Sơn tĩnh điện còn đƣợc gọi là sơn khô vì tính chất phủ ở dạng bột của nó và khi sử dụng nó sẽ đƣợc tích một điện tích (+) khi đi qua một thiết bị đƣợc gọi là súng sơn tĩnh điện, đồng thời vật sơn cũng sẽ đƣợc tích một điện tích (-) để tạo ra hiệu ứng bám dính giữa bột sơn và vật sơn. Sơn Tĩnh Điện là công nghệ không những cho ta những ƣu điểm về kinh tế mà còn đáp ứng đƣợc về vấn đề môi trƣờng cho hiện tại và tƣơng lai vì tính chất không có chất dung môi của nó. Do đó về vấn đề ô nhiễm môi trƣờng trong không khí và trong nƣớc hoàn toàn không có nhƣ ở sơn nƣớc. Lịch sử hình thành bột sơn tĩnh điện: Nguyên lý phủ sơn bằng hợp chất hữu cơ (organic Polymer) dạng bột đƣợc gia nhiệt và phủ lên bề mặt kim loại đƣợc nghiên cứu và đƣa vào áp dụng thử tại Châu Âu bởi nhà khoa học Tiến sĩ Dr. Erwin Gemmer vào đầu thập niên 1950, nhƣng mãi đến khoảng năm 1964 thì qui trình Sơn Tĩnh Điện (Electrostatic Powder Spray) mới thành công và đƣợc thƣơng mại hóa rồi đƣợc sử dụng rộng rãi cho đến ngày nay. Qua nhiều thập niên đƣợc 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 lƣợng và mẫu mã tốt hơn . Dƣới đây là phần tóm tắt qua nhiều thập niên của Sơn Tĩnh Điện cũng nhƣ ảnh hƣởng rộng rãi của nó: 1966 – 1973 Bốn loại hóa học khởi điểm- Epoxy, Hybrid, Polyurethane, và TGIC - đƣợc giới thiệu trên thị trƣờng. Một vài loại Melamine và Acrylic vẫn chƣa thành công . Đầu thập niên 1970 Sơn Tĩnh Điện phát triển nhanh và đƣợc sử dụng rộng rãi ở Châu Âu. Đầu thập niên 1980 Phát triển nhanh và đƣợc sử dụng rộng rãi ở Bắc Mỹ và Nhật. Giữa thập niên 1980 Phát triển nhanh và đƣợc sử dụng rộng rãi ở Viễn Đông (thềm Lục Địa Thái Bình Dƣơng). 1985 – 1993 Những loại bột sơn mới đƣợc giới thiệu trên thị trƣờng. Có đủ loại Acrylic và hỗn hợp của những loại bột sơn đƣợc tung ra.

Lợi điểm của công nghệ sơn tĩnh điện: a. Về kinh tế: - 99% sơn đƣợc sử dụng triệt để (bột sơn dƣ trong quá trình phun sơn đƣợc thu hồi để sử dụng lại). - Không cần sơn lót - Làm sạch dễ dàng những khu vực bị ảnh hƣởng khi phun sơn hay do phun sơn không đạt yêu cầu. - Tiết kiệm thời gian hoàn thành sản phẩm b. Về đặc tính sử dụng: - Quy trình sơn có thể đƣợc 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 ngƣời thực hiện thao tác hoặc các thiết bị khác mà không cần dùng bất cứ loại dung môi nào nhƣ đối với sơn nƣớc. c. Về chất lƣợng: - Tuổi thọ thành phẩm lâu dài - Độ bóng cao - Không bị ăn mòn bởi hóa chất hoặc bị ảnh hƣởng của tác nhân hóa học hay thời tiết. - Màu sắc phong phú và có độ chính xác … Và còn rất nhiều lợi điểm khác nữa mà chính ngƣời sử dụng trong quá trình ứng dụng công nghệ sơn tĩnh điện sẽ nhận thấy. Lợi ích giữa sơn tĩnh điện và sơn dầu: Sơn Tĩnh Điện dạng bột là phƣơng pháp sơn ít tốn kém nhất trên giá thành sản phẩm mà trong những kỹ thuật sơn hiện tại trên thế giới đang sử dụng (kể cả sơn tĩnh điện dạng nƣớc). CHỨC NĂNG BỘT SƠN TĨNH ĐIỆN SƠN NƢỚC ,SƠN DẦU YÊU CẦU KỸ THUẬT Khả năng chịu nhiệt cao và ít bị ảnh hƣởng môi trƣờng (bao gồm nóng và lạnh) Có khả năng điều chỉnh đƣợc độ dày mỏng của sơn Độ bao phủ bề mặt cao Dễ bị ảnh hƣởng của môi trƣờng (trời lạnh thì bề mặt sơn co lại) Khó điều chỉnh độ dày mỏng của sơn Độ bao phủ thấp (không thể sơn nhửng vật có góc 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 trƣờng, không thể tái sử dụng lại. Độ bám thấp (tỷ lệ thất thoát cao khoảng 60%) ĐẶC TÍNH SỬ DỤNG Không sử dụng dung môi: không gây ô nhiễm môi trƣờng Ƣng dụng đƣợc 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 đƣợc chi phí nhân công Dễ dàng lƣu trữ Không yêu cầu công nhân có tay nghề cao (khi không đạt yêu cầu có thể làm lại dễ dàng) Phải sử dụng dung môi: gây ô nhiễm môi trƣờng Hạn chế ứng dụng trong nhiều lĩnh vực Khó xây dựng hệ thống tự động hóa cần nhiều nhân công chi phí cao Khó khăn trong việc lƣu kho( có thể xảy ra cháy nổ) Yêu cầu công nhân tay nghề cao vì không 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 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 Qua bảng so sánh trên ta thấy sơn tĩnh điện giúp ta tiết kiệm đƣợc rất nhiều chi phí trong sản xuất, chi phí nhân công và sản phẩm khi sử dụng sơn tĩnh điện gặp nhiều thuận lợi trong việc xuất khẩu hơn so với sơn nƣớc khi qua thị trƣờng Châu Au và Châu Mỹ. ỨNG DỤNG CỦA CÔNG NGHỆ SƠN TĨNH ĐIỆN: Hiện nay công nghệ sơn tĩnh điện đƣợc ứng dụng rộng rãi trong rất nhiều ngành công nghiệp nhƣ: công nghiệp hàng hải, công nghiệp hàng không, công nghiệp chế tạo xe hơi và xe gắn máy,… đến các lĩnh vực nhƣ sơn trang trí, xây dựng công nghiệp, xây dựng dân dụng, … QUI TRÌNH SẢN XUẤT BỘT SƠN TĨNH ĐIỆN: 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 nƣớc dùng để xử lý bề mặt vật liệu đƣợc sơn trƣớc khi đƣa 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 - Máy rây bột QUÁ TRÌNH PHUN SƠN: Quy trình công nghệ hệ thống sơn tĩnh điện bột gồm 4 bƣớc cơ bản sau: Xử lý bề mặt (Pre-treatment) Làm khô (Drying) Phun sơn (Spray Painting) Sấy (Paint Baking) Các bƣớc chi tiết của quy trình: Bƣớc 1: Xử lý bề mặt sản phẩm trƣớc khi sơn: Sản phẩm (kim loại) trƣớc khi sơn tĩnh điện phải đƣợc xử lý bề mặt. Thông thƣờng sản phẩm đƣợc 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 chƣa 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 trƣớc khi sơn thƣờng đƣợc xử lý theo phƣơng pháp nhúng sản phẩm vào các bể hóa chất. Hệ thống các bể hóa chất bao gồm các bể sau: Bể chứa hóa chất tẩy dầu mỡ. Bể rửa nƣớc Bể chứa axit tẩy rỉ sét, thông thƣờng là H2SO4 hoặc HCl. Bể rửa nƣớc. Bể chứa hóa chất định hình bề mặt. Bể chứa hóa chất Photphat hóa bề mặt. Bể rửa nƣớc. Các bể này đƣợc xây và phủ nhựa Composite, hay làm bằng thép không rỉ. Vật sơn đƣợc đựng trong các rọ làm bằng lƣới thép không rỉ, di chuyển nhờ hệ thống balang điện qua các bể theo thứ tự trên. Bƣớc 2: Sấy khô bề mặt sản phẩm trƣớc khi sơn Sản phẩm sau khi xử lý hóa chất phải đƣợc làm khô trƣớc khi sơn, lò sấy khô sản phẩm có chức năng sấy khô hơi nƣớc để nhanh chóng đƣa sản phẩm vào sơn. Thông thƣờng lò sấy có dạng hình khối. Sản phẩm đƣợc 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. Bƣớc 3: Sơn sản phẩm Sản phẩm sau khi xử lý hóa chất và sấy khô đƣợc đƣa 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 lƣợng bột sơn dƣ, bột sơn thu hồi đƣợc trộn thêm vào bột sơn mới để tái sử dụng. Phần thu hồi này là đặc tính kinh tế ƣu việt của sơn tĩnh điện. Buồng phun sơn có 2 loại: Loại 1 súng phun: Sử dụng 1 súng phun, vật sơn đƣợc 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. Bƣớc 4: Sấy định hình và hoàn tất sản phẩm Sau khi phun sơn, sản phẩm đƣợc đƣa vào lò sấy. Nhiệt độ sấy: 1800C – 2000C trong 10 phút Lò có nguồn nhiệt chính bằng bếp hồng ngoại tuyến hoặc Burner, nguyên liệu đốt là Gas. THU HỒI BỘT 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.