CÔNG NGHỆ xử lý vật LIỆU (vật LIỆU học và xử lý SLIDE)

CÔNG NGHỆ XỬ
LÝ VẬT LIỆU


C«ng nghƯ xư lý vËt liƯu







Xử lý bề mặt là một khâu quan trọng trong quá trình sản xuất hầu hết các vật dụng
bằng kim loại. Tùy thuộc vào bản chất của việc xử lý, bề mặt kim loại có thể được
hồn thiện theo các cách khác nhau. Nó có thể được cải thiện về độ bền ăn mòn
hoặc bào mịn; có thể có một bề măt có tính xúc tác; hoặc có thể được làm tăng vẻ
đẹp của bề mặt...
Hiện nay trong các nhà máy, xí nghiệp đang rất chú trọng tới mẫu mã cũng như chất
lượng của sản phẩm sau khi gia công. Một trong những phương pháp xử lý bề mặt
đang được xử dụng rộng dãi đó là Sơn Tĩnh Điện.
Hầu hết các nhà khoa học trên thế giới đều cơng nhận rằng: hiếm có một cơng nghệ
hiện đại nào được phát minh và đưa vào sử dụng phục vụ sản xuất, thay thế cho
công nghệ cũ mà cho chất lượng cao, vừa hạ giá thành sản phẩm nhưng chi phí đầu
tư lúc ban đầu lại như cơng nghệ cũ – đó là Sơn Tĩnh Điện.


I. ĐẶT VẤN ĐỀ
1. Thế nào là sơn tĩnh điện?

Sơn tĩnh điện cịn được gọi là sơn khơ vì tính chất phủ ở dạng bột của nó và khi sử
dụng nó sẽ được tích một điện tích (+) khi đi qua một thiết bị được gọi là súng sơn

tĩnh điện, đồng thời vật sơn cũng sẽ được 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 ưu điểm về kinh tế mà cịn đáp ứng được về vấn đề mơi trường cho hiện tại
và tương lai vì tính chất khơng có chất dung mơi của nó. Do đó về vấn đề ơ nhiễm
mơi trường trong khơng khí và trong nước hồn tồn khơng có như ở sơn nước .
2. Lịch sử hình thành.

Nguyên lý phủ sơn bằng hợp chất hữu cơ (organic Polymer) dạng bột được gia
nhiệt và phủ lên bề mặt kim loại được nghiên cứu và đưa vào áp dụng thử tại Châu
Âu bởi nhà khoa học Tiến sĩ Dr. Erwin Gemmer vào đầu thập niên 1950, nhưng mãi
đến khoảng năm 1964 thì qui trình Sơn Tĩnh Điện (Electrostatic Powder Spray) mới
thành cơng và được thương mại hóa rồi được sử dụng rộng rãi cho đến ngày nay.
Qua nhiều thập niên được 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 lượng và mẫu mã tốt hơn .


I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Dưới đây là phần tóm tắt qua nhiều thập niên của Sơn Tĩnh Điện cũng như ảnh
hưởng rộng rãi của nó:
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 Đơng
(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.

I. ĐẶT VẤN ĐỀ

3. Phân loại.
 Công nghệ sơn tĩnh điện (Electro Static Power Coating Technology) là
công nghệ hiện đại được 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 lượng và mẫu mã tốt hơn.


I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Có 2 loại cơng 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 ướt (sử dụng dung môi): Ứng dụng để sơn các sản
phẩm bằng kim loại, nhựa gỗ,...
•
Ứng dụng. Hiện nay cơng 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,… đến các lĩnh vực như sơn trang trí, xây
dựng cơng nghiệp, xây dựng dân dụng, …

4. Ưu, nhược điểm

a. Về kinh tế:

- 99% sơn được sử dụng triệt để (bột sơn dư trong quá trình phun sơn được thu hồi
để sử dụng lại).


- Khơng cần sơn lót

- Làm sạch dễ dàng những khu vực bị ảnh hưởng khi phun sơn hay do phun sơn
khơng đạt u cầu.

- Tiết kiệm thời gian hồn thành sản phẩm.


I. ĐẶT VẤN ĐỀ

b. Về 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 thao tác hoặc các thiết bị
khác mà không cần dùng bất cứ loại dung môi nào như đối với sơn nước.
c. Về chất lượng:
- Tuổi thọ thành phẩm lâu dài
- Độ bóng cao
- Khơng bị ăn mịn bởi hóa chất hoặc bị ảnh hưởng của tác nhân hóa học hay thời
tiết.
- Màu sắc phong phú và có độ chính xác cao…
Và cịn rất nhiều lợi điểm khác nữa mà chính người sử dụng trong q trình ứng
dụng cơng nghệ sơn tĩnh điện sẽ nhận thấy.


II. PHẦN TÌM HIỂU


1. Khái niệm bột sơn tĩnh điện

II. PHẦN TÌM HIỂU

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 ngồi trời.
Điều kiện bảo quản: Như đã nói ở trên, điều kiện để bảo quản bột sơn tĩnh điện
rất an tồn vì khơng 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 tồn và hiệu quả nhất: - Để nơi khơ ráo, thoáng mát - Nhiệt
độ bảo quản dưới 33 0C (rất phù hợp với thời tiết và khí hậu của Việt Nam) - Chỉ
nên chất lên cao tối đa là 5 lớp.


II. PHẦN TÌM HIỂU
2. Quy trình 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 hố chất tẩy dầu mỡ Bể chứa axít
tẩy gỉ sét Bể chứa hố chất định hình bề mặt Bể chứa hoá chất phốt phát hoá bề
mặt Và 3 bể nước dùng để xử lý bề mặt vật liệu được sơn trước khi đưa 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.


II. PHẦN TÌM HIỂU

II. PHẦN TÌM HIỂU

3. 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 như
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 trước khi sơn được chế tạo bằng vật
liệu composite.
Sơ đồ qui trình cơng nghệ sơn tĩnh điện:
- Xử lý bề mặt: Vật sơn phải được xử lý bề mặt trước khi sơn qua các bước sau:
Tẩy dầu, Rửa nước chảy tràn, Tẩy gỉ , Rửa nước chảy tràn, Định hình, Phosphat
kẽm , Rửa nước.
-Xử lý bề mặt, hấp, phun sơn và sấy thành phẩm.
- 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 lượng bột phun ra hoặc điều chỉnh chế độ phun sơn
theo hình dáng vật sơn.


II. PHẦN TÌM HIỂU


II. PHẦN TÌM HIỂU


- Sấy: 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 0C –
200 0C, thời gian sấy 10 - 15 phút).



Máy phun sơn


II. PHẦN TÌM HIỂU



Máy phun tự động


II. PHẦN TÌM HIỂU

Phun sơn
-Cuối cùng là khâu kiểm tra, đóng gói thành phẩm.





II. PHẦN TÌM HIỂU

sản phâm sau khi phun
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 mịn cao dưới
tác động của môi trường.
Màu sắc của sản phẩm sơn tĩnh điện rất đa dạng và phong phú như 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,.



II. PHẦN TÌM HIỂU
4.Q trình phun sơn.
Quy trình cơng nghệ hệ thống sơn tĩnh điện bột gồm 4 bước cơ bản sau: Xử lý
bề mặt (Pre-treatment) Làm khô (Drying) Phun sơn (Spray Painting) Sấy (Paint
Baking) Các bước chi tiết của quy trình:
Bước 1: Xử lý bề mặt sản phẩm trước khi sơn: Sản phẩm (kim loại) trước khi
sơn tĩnh điện phải được xử lý bề mặt. Thông thường sản phẩm được 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 cơng nghiệp (do việc gia cơng cơ khí) 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 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 nước Bể chứa axit tẩy rỉ sét, thông thường
là H2SO4 hoặc HCl. Bể rửa nước. Bể chứa hóa chất định hình bề mặt. Bể chứa hóa
chất Photphat hóa bề mặt. Bể rửa nước. Các bể này được xây và phủ nhựa
Composite, hay làm bằng thép không rỉ. Vật sơn được đựng trong các rọ làm bằng
lưới thép không rỉ, di chuyển nhờ hệ thống balang điện qua các bể theo thứ tự trên.


II. PHẦN TÌM HIỂU
Bước 2: Sấy khơ bề mặt sản phẩm trước khi sơn Sản phẩm sau khi xử lý hóa chất
phải được làm khơ trước khi sơn, lị sấy khơ sản phẩm có chức năng sấy khơ hơi
nước để nhanh chóng đưa sản phẩm vào sơn. Thơng thường lị sấy có dạng hình

khối. Sản phẩm được treo trên xe gịng và đẩy vào lị. Lị có nguồn nhiệt chính bằng
bếp hồng ngoại tuyến hoặc Burner, nguyên liệu đốt là Gas.
Bước 3: Sơn sản phẩm Sản phẩm sau khi xử lý hóa chất và sấy khơ được đưa 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 cịn đóng một vai trò quan trọng là thu hồi lượng bột sơn dư, bột
sơn thu hồi được trộn thêm vào bột sơn mới để tái sử dụng. Phần thu hồi này là đặc
tính kinh tế ưu việt của sơn tĩnh điện.
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 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.


II. PHẦN TÌM HIỂU
Bước 4: Sấy định hình và hồn tất sản phẩm Sau khi phun sơn, sản phẩm được
đưa vào lò sấy. Nhiệt độ sấy: 180 0C – 200 0C trong 10 phút Lị có nguồn nhiệt chính
bằng bếp hồng ngoại tuyến hoặc Burner, nguyên liệu đốt là Gas.
5.Thu hồi bột sơn sau khi sơn.
a. Hệ thống thu hồi: Dùng bể lọc hoặc bình chiết tách.
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.


III. KẾT LUẬN

Xử lý bề mặt kim loại sau khi gia công bằng phương pháp sơn tĩnh điện
làphương pháp rất tối ưu. Nó làm giảm thất nhất mức chi phí cho sản phẩm,
mang lại lợi ích kinh tế cao. Làm tăng tuổi thọ sản phẩm, mẫu mã và màu sắc
cũng được cải thiện.
Ứng dụng của sơn bột tĩnh điện:
Để sơn các sản phẩm cần độ bền cao, chịu nhiệt, không bị ảnh hưởng của
thơi tiết,có độ chính xác cao và có mẫu mã đẹp như vỏ ơ tơ, tàu thuỷ, máy
bay.