Công nghệ sơn tĩnh điện

Mục Lục

1 |16


CÔNG NGHỆ SƠN TĨNH ĐIỆN
1. Lịch sử hình thành và phát triển.
Sơn tĩnh điện thường được sử dụng trên những nguyên lý phủ sơn dạng bột
được gia nhiệt và phủ bằng những hợp chất hữu cơ, công nghệ này được áp dụng
thử đầu tiên tại Châu Âu do Tiến sĩ Dr. Erwin Gemmer thực hiện vào đầu thập niên
1950, tuy nhiên cho tới những năm 60 thì quy trình sơn tĩnh điện này mới được
chứng thực thành công, được tiến hành thương mại hóa hiệu quả và rộng rãi.
1966 – 1973 Bốn loại hóa học khởi điểm- Epoxy, Hybrid, Polyurethane, và
TGIC - được giới thiệu trên thị trường. Một vài loại Melamine và Acrylic vẫn chưa
thành công . Đầu thập niên 1970, Sơn Tĩnh Điện phát triển nhanh và được sử dụng
rộng rãi ở Châu Âu. Đầu thập niên 1980, Phát triển nhanh và được sử dụng rộng
rãi ở Bắc Mỹ và Nhật. Giữa thập niên 1980, Phát triển nhanh và được sử dụng rộng
rãi ở Viễn Đông (thềm Lục Địa Thái Bình Dương).
1985 – 1993, Những loại bột sơn mới được giới thiệu trên thị trường. Có đủ
loại Acrylic và hỗn hợp của những loại bột sơn được tung ra.

2 |16


2. Công nghệ sơn tĩnh điện.
2.1. Giới thiệu chung.

Sơn tĩnh điện là 1 phương pháp phun sơn ứng dụng nguyên lý tĩnh điện có
nghĩa là tích điện cho bột sơn và phun vào bề mặt cũng được tích điện bằng súng
phun và tạo ra liên kết mạnh giữa bột sơn và vật cần sơn.
Nhờ tác động lực đẩy của khí nén và lực hút của các ion trái dấu làm phân tử

sơn bám chặt hơn lên bề mặt vật liệu nền cần sơn.
Phủ một lớp chất dẻo lên bề mặt các chi tiết cần che phủ. Có 2 loại chất dẻo
phổ biến :
• Nhựa nhiệt dẻo: là các chất hình thành một lớp phủ mà không cần phải trải
qua quá trình biến đổi cấu trúc phân tử (như polyetylen, polypropylene,
nylon, polyvinyclorua và nhựa nhiệt dẻo polyyeste).
• Nhựa nhiệt rắn: xếp chéo qua nhau tạo ra một lớp màng vĩnh cửu chịu nhiệt
và sẽ không bị tan chảy lại (epoxy, hybrit, uretan polyester, acrylic, polyester
triglycidyl isoxyanuric (TGIC))
.
Sơn tĩnh điện còn được gọi là sơn khô vì tính chất phủ ở dạng bột và khi sử
dụng nó sẽ được tích một điện tích (+) khi đi qua một thiết bị được gọi là súng sơn
3 |16


tĩnh điện, đồng thời vật sơn cũng sẽ được tích một điện tích (-) để tạo ra hiệu ứng
giữa bột sơn và vật sơn.

Hiện nay trên thị trường có 2
loại sơn dùng để sơn tĩnh điện: sơn bột và sơn nước.

Sơn bột: Dùng để sơn các sản phẩm bằng kim loại, sắt thép, hiệu suất sử
dụng bột sơn lên đến 95%.
Sơn ướt: dùng để sơn các vật liệu nền khác nhau: sản phẩm bằng kim loại,
nhựa, gỗ.

2.2. Cơ chế sơn tĩnh điện.
Bột sơn sẽ được tích một điện tích khi đi qua súng sơn tĩnh điện. Vật cần sơn
cũng được tích một điện tích (trái dấu với bột sơn). Bột sơn và vật sơn đặt trong
một điện trường giữa súng phun và vật sơn. Khi phun sơn dưới một áp lực nén, hạt

sơn bay trong điện trường bám dính vào vật sơn do lực hút tĩnh điện.
Cơ chế tĩnh điện gồm có 2 cơ chế: Tích điện corona, tích điện ma sát.

4 |16


2.2.1.

Tích điện
corona.
Là phương pháp sử dụng truyền thống. Bột sơn được tích điện (-), vật sơn
được nối đất (+). Dưới điện áp 40-100kV, tại vòi phun xảy ra sự ion hóa không khí.
Các ion tự do sẽ tích điện (-) cho bột sơn theo tỉ lệ nhất định trước khi phun vào
nền.
Lực hút tĩnh điện tạo ra lớp màng bám trên vật sơn, bột được giữ lại đến khi
chảy ra dưới tác động tạo màng trên nền. Các hạt bột không được tích điện sẽ thu
hồi và tái sử dụng.

Các ion (-) tự do thừa nhanh chóng di chuyển đến nền (+). Tùy vào điện áp
ban đầu, vật sơn sẽ trung hòa điện, nếu lượng ion (-) ở nền (+) quá lớn sẽ xảy ra sự
ion hóa ngược.

5 |16


Hạt sơn đã tích điện di chuyển theo các đường sức từ. Với bề mặt nền phức
tạp, bên ngoài có mật độ đường sức từ cao nhất, bên trong chứa ít đường sức từ.
Màng sơn không đồng đều về độ dày, còn gọi là hiện tượng Faraday-cage.

6 |16

2.2.2.

Tích
điện do ma sát.

Sự tích điện (+) xảy ra do ma sát của các hạt khi chuyển động trong nòng
súng phun. Không cần điện áp cao, có thể tạo ra các ion tự do hoặc tạo ra điện
trường. Hiệu quả ma sát phụ thuộc vào sự cọ xát của hạt vào nòng súng phun.
Điều chỉnh khả năng ma sát bằng cách điều chỉnh các luồng khí nén qua
súng cũng như tỉ lệ bột / không khí để có hiệu suất tối ưu. Tích điện ma sát tạo ra
điện trường với sự phân bố các đường sức từ đồng đều hơn. Màng sơn đồng đều về
độ dày hơn.

7 |16


2.2.3. So sánh ưu và nhược điểm.
Thông số
quan
trọng
Hiệu ứng
FaradayCage
Ion hóa
ngược

Kỹ thuật
sơn

Ưu và nhược điểm
Tích điện corona

Tích điện ma sát

- Tồn tại đáng kể.
- Gây khó khăn với
màng sơn dày.

- Không xảy ra, kể cả đối
với lớp phủ dày.

- tồn tại các ion tự do
nhiều.
- Ảnh hưởng xấu đến
tính chất dòng chảy.

- Ít xảy ra. Đặc tính dòng
chảy tốt hơn.
- Dễ dàng phủ một lớp
mỏng với dòng chảy tốt.

- Khối lượng bột ở
súng phun lớn, điện
áp sử dụng cao.
- Ít phụ thuộc điều kiện
sản xuất.

Ứng dụng Có thể sử dụng cho tất cả
các loại bột

- Lượng bột dùng ở súng
phun ít hơn, điện áp sử
dụng thấp hơn.
- Phụ thuộc nhiều vào
điều kiện sản xuất.
Yêu cầu các loại bột phù hợp.

2.2.4. Các lỗi thường gặp và cách khắc phục.
Bẫy không khí: do bọt khí không thoát ra được khi sơn còn ướt, chúng di
chuyển và nằm lại gần sát bề mặt màng sơn. Do súng phun quá 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 đó đánh bóng.
Màng sơn phồng dộp: có hiện tượng bị dộp, sần sùi, nổi bong bóng trên bề
mặt. Thường xuất hiện 1 tháng sau khi sơn. Khắc phục: Sau khi rửa cần sấy đủ thời
gian thích hợp. Xả nước từ máy phun sơn tĩnh điện và máy bơm khí. Xả lọc khí
của hệ thống cung cấp khí. Chú ý thời gian giữa các lần sơn. Chọn dung môi thích
hợp. Để lớp sơn lót thật khô mới tiến hành sơn lớp cuối.

8 |16


Vết loang màu trắng đục: các vệt đám mây màu trắng đục như sữa trên bề
mặt ngay sau khi sơn hoặc muộn hơn một chút. Khắc phục: Sấy cục bộ khu vực bị
loang, sơn phủ thêm một lớp nữa. Trường hợp sơn đã khô với vùng bị loang nhỏ có
thể đánh bóng, với vết loang lớn hơn phải đánh nhám và sơn lại. Dùng dung môi
tốt. Có thể thêm chất làm chậm quá trình khô của sơn (chỉ khi sơn trong môi
trường ẩm cao).
Mắt cá: trên mặt sơn
nổi lên các vết giống như mắt cá, do phun sơn lên bề mặt dính dầu mỡ, wax,

silicone… Khắc phục: Khi sơn còn ướt dùng dung môi bỏ lớp sơn đi, làm sạch và
phủ lại .Nếu sơn đã khô, làm nhám cho đến khi hết
mắt cá và phủ lại lớp sơn mới. Làm sạch bề mặt
thật cẩn thận trước khi sơn, máy nén khí phải có bộ
lọc, phải được thay và làm sạch thường xuyên.
Da cá sấu: trên mặt sơn xuất hiện các vết xù xì, gồ ghề như da cá sấu xảy ra
trong quá trình khô. Do dung môi của sơn mới tác dụng lên sơn cũ, khi phủ thêm
một lớp sơn lên lớp sơn cũ. Khắc phục: Nhám và sơn phủ lại, với lớp sơn cuối
không nên phủ quá dày, để cho chúng khô thật sự mới tiến hành sơn phủ hay sửa
chữa trên bề mặt chúng. Ngoài ra nên tránh sơn lớp cuối quá ướt.

9 |16


2.3.
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: bảo quản bột sơn tĩnh điện 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 dưới 33C (rất phù
hợp với thời tiết và khí hậu của Việt Nam). Chỉ nên chất lên cao tối đa là 5 lớp.

10 |16

• Phần đầu súng: Gồm 5 chi tiết trong đó có 3 chi tiết quan trọng là kim
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 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 dùng tiết kiệm chi phí rất tốt.

2.4.2. Quy 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 xử lý theo phương pháp
nhúng vật sơn vào các bể hóa chất. Vật sơn được đựng trong các rọ làm
bằng thép không rỉ, di chuyển nhờ hệ thống balang điện qua các bể. Các bể
chứa hóa chất xử lý có thể được xây bằng bê tông, thép hoặc bằng inox và
phải được tráng nhựa composite. Bể chứa hóa chất tẩy dầu mỡ. Lần lượt qua
các 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 nền trước khi sơn. Sản phẩm sau khi xử lý hóa chất phải
được làm khô trước khi sơn. Thông thường lò sấy có dạng hình khối. Sản phẩm
được treo trên xe gòng và đẩy vào lò. Lò có nguồn nhiệt chính bằng bếp hồng
ngoại tuyến hoặc Burner, nhiên liệu đốt là LPG

13 |16


14 |16


2.4.2.2. Sơn vật nền.
Sản phẩm sau khi xử lý hóa chất và sấy khô được đưa vào buồng phun và

thu hồi sơn.Buồng phun sơn có 2 loại:
 Loại 1 súng phun: Sử dụng 1 súng 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.
- 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, thời gian sấy 10 - 15 phút). Cuối cùng là khâu kiểm tra, đóng gói thành
phẩm.

3. Ưu nhược điểm.
3.1. Ưu điểm.
• Tính kinh 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 lên người thực hiện
hoặc các 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 đến các thiết bị phân hủy VOC tốn
kém như lò thiêu hoặc các thiết bị hấp thụ carbon. 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
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 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 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
khí,viễn thông… Đặc biệt trong lĩnh vực nhôm kính, hệ thống nhôm sử dụng bên
ngoài công trình, đảm bảo được chất lượng, bền đẹp theo thời gian.

21 |16


5. Tài liệu tham khảo.
•
•

•
•

Nguyễn Minh Hoàng, Bài giảng công nghệ sơn –vecni, ĐHBKĐN.
Coating handbook.
Cẩm nang sơn và các 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 1.

22 |16