Đề tài Tìm hiểu về công nghệ sơn tĩnh điện

BÁO CÁO TIỂU LUẬN : CÔNG NGHỆ SƠN- VECNIĐỀ TÀI: Tìm hiểu về công nghệ sơn tĩnh điện ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA HOÁ GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: KS. NGUYỄN MINH HOÀNG SINH VIÊN THỰC HIỆN: TRẦN VĂN PHƯỢNG HUỲNH TẤN LUÂN LÊ VIẾT VIỆT NHÂN PHẠM NGỌC HẬU VÕ TRUNG ĐỊNH Công Nghệ Vật Liệu Polymer * NỘI DUNG * GIỚI THIỆU CƠ CHẾ SƠN TĨNH ĐIỆN HỆ THỐNG CÁC THIẾT BỊ QUY TRÌNH TIẾN HÀNH SƠN ỨNG DỤNG GIỚI THIỆU * Công nghệ sơn tĩnh điện (ElectroStatic Power Coating Technology) được phát minh bởi TS.Erwin Gemmer vào đầu những năm 1950 Đến năm 1964 thì quy trình sơn tĩnh điện được ứng dụng thành công và đưa vào thương mại hóa. GIỚI THIỆU * Qua nhiều cải tiến bởi các nhà khoa học và các nhà sản xuất đã tạo ra nhiều loại sơn và thiết bị phun sơn khác nhau, giúp cho công nghệ sơn tĩnh điện ngày càng phát triển phong phú và đa dạng. GIỚI THIỆU * Quá trình sơn tĩnh điện là quá trình phủ một lớp chất dẻo hữu cơ lên bề mặt các vật liệu nền cần phủ. Sử dụng súng phun, hạt bột sơn và vật cần sơn tích điện trái dấu nhau. GIỚI THIỆU * 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. GIỚI THIỆU * Hiện nay trên thị trường có 2 loại sơn dùng để sơn tĩnh điện: Sơn bột Sơn ướt GIỚI THIỆU * 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. GIỚI THIỆU * công nghệ sơn tĩnh điện đang được ứng dụng rộng rãi GIỚI THIỆU * Hiệu suất cao, không gây lãng phí Sơn được nhiều chi tiết phức tạp Tuổi thọ lâu dài, độ bền cao, bóng, đẹp. Thời gian hoàn thành nhanh Không bị ăn mòn bởi hóa chất hay thời tiết. Ưu điểm CƠ CHẾ SƠN TĨNH ĐIỆN * * Nhựa nhiệt dẻo Nhựa nhiệt rắn PE, PP, PVC, Nylon, Polyester…  Epoxy, hybrit, urethane polyester, acrylic, polyester triglycidyl isocyanuric (TGIC). CƠ CHẾ SƠN TĨNH ĐIỆN CƠ CHẾ * Cơ chế 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. CƠ CHẾ SƠN TĨNH ĐIỆN CƠ CHẾ * 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. CƠ CHẾ SƠN TĨNH ĐIỆN Tích điện corona CƠ CHẾ * 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. Tích điện corona CƠ CHẾ SƠN TĨNH ĐIỆN CƠ CHẾ * 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. Tích điện corona CƠ CHẾ SƠN TĨNH ĐIỆN CƠ CHẾ * 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. Tích điện corona CƠ CHẾ SƠN TĨNH ĐIỆN CƠ CHẾ * 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. Tích điện ma sát CƠ CHẾ SƠN TĨNH ĐIỆN CƠ CHẾ * 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. Tích điện ma sát CƠ CHẾ SƠN TĨNH ĐIỆN CƠ CHẾ * CƠ CHẾ SƠN TĨNH ĐIỆN 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 Súng phun quá gần Di chuyển súng quá chậm 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 CÁC KHUYẾT TẬT THƯỜNG GẶP * 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 . 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. CÁC KHUYẾT TẬT THƯỜNG GẶP * 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. 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) Khắc phục: CÁC KHUYẾT TẬT THƯỜNG GẶP * 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. CÁC KHUYẾT TẬT THƯỜNG GẶP * 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 CÁC KHUYẾT TẬT THƯỜNG GẶP * Xử lý bề mặt CÁC THIẾT BỊ TRONG DÂY CHUYỀN * Bể ngâm dung dịch * CÁC THIẾT BỊ TRONG DÂY CHUYỀN Buồng hấp * CÁC THIẾT BỊ TRONG DÂY CHUYỀN Thiết bị phun sơn * CÁC THIẾT BỊ TRONG DÂY CHUYỀN Thiết bị phun sơn * CÁC THIẾT BỊ TRONG DÂY CHUYỀN Lò sấy * CÁC THIẾT BỊ TRONG DÂY CHUYỀN * QUY TRÌNH TIẾN HÀNH SƠN Các bước thực hiện * QUY TRÌNH TIẾN HÀNH SƠN 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.   * Xử lý bề mặt nền QUY TRÌNH TIẾN HÀNH SƠN 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 * Xử lý bề mặt nền QUY TRÌNH TIẾN HÀNH SƠN Bể chứa hóa chất tẩy dầu mỡ. 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. * Xử lý bề mặt nền QUY TRÌNH TIẾN HÀNH SƠN 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 * Sấy khô bề mặt QUY TRÌNH TIẾN HÀNH SƠN 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. * Sơn vật nền QUY TRÌNH TIẾN HÀNH 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. * Buồng sơn QUY TRÌNH TIẾN HÀNH SƠN * Buồng sơn QUY TRÌNH TIẾN HÀNH SƠN * Súng sơn QUY TRÌNH TIẾN HÀNH SƠN * Súng sơn QUY TRÌNH TIẾN HÀNH SƠN * QUY TRÌNH TIẾN HÀNH SƠN 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 150oC - 200oC, thời gian sấy 10 - 15 phút).  Cuối cùng là khâu kiểm tra, đóng gói thành phẩm. * Sấy định hình và hoàn tất sản phẩm QUY TRÌNH TIẾN HÀNH SƠN * 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. * ƯU ĐIỂM 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. * ƯU ĐIỂM Đặc tính sử dụng 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. * ƯU ĐIỂM Chất lượng 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 * ƯU ĐIỂM Môi trường * ƯU ĐIỂM * ƯU ĐIỂM Cần làm nóng vật cần sơn ở nhiệt độ cao (260oC) để làm nóng chảy bột. Chỉ áp dụng được cho các vật liệu kim loại (đối với công nghệ sơn khô). Khó điều chỉnh độ dày, khó sơn những chi tiết phức tạp. * NHƯỢC ĐIỂM 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. * ỨNG DỤNG Ứng dụng Vật liệu nhà Ô tô, xe máy Cơ khí Các ứng dụng khác * Thiết bị điện, điện tử * Tài liệu tham khảo [1]. Bài giảng công nghệ sơn –vecni, Nguyễn Minh Hoàng-ĐHBKĐN. [2]. Coating handbook. [3]. Cẩm nang sơn và các vấn đề liên quan. [4]. electrostatics phenomena in powder coating, Sergey Guskov- Powder Systems Group, Nordson Corporation.