Sơn tĩnh điện là gì? Phân loại và nguyên lý sơn tĩnh điện?

1. Sơn tĩnh điện là việc phủ một lớp chất dẻo lên bề mặt các chi tiết cần che phủ. Có 02 loại chất dẻo phổ biến là nhựa nhiệt dẻo và nhựa nhiệt rắn. Các loại nhựa nhiêt 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). Các loại 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 tĩnh điện, đồng thời vật sơn cũng sẽ được tích một điện tích (-) để tạo ra hiệu ứng giữa bột sơn và vật sơn.

2. 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.

3. Phân loại sơn tĩnh điện:

– Sơn tĩnh điện trong nhà.

– Sơn tĩnh điện ngoài nhà.

4. Nguyên lý hoạt động của quy trình công nghệ Sơn tĩnh điện:

– Dây chuyền 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.

– Các vật liệu thích hợp để sơn tĩnh điện là thép, nhôm, thép mạ kẽm, magie, nhôm, kẽm và đồng thau. Sơn tĩnh điện được sử dụng vì mục đích thương mại đối với rất nhiều sản phẩm kim loại từ cỡ nhỏ đến cỡ trung bình, bao gồm những bộ đồ gá đèn chiếu sáng, vỏ thiết bị, các thiết bị ngoài trời, các kệ giá, khung cửa sỏ,…

– Lớp phủ được tạo ra bằng cách phun bột được tích điện nhờ phương pháp tĩnh điện lên bề mặt của chi tiết và đem nung nóng, khi đó bột phủ sẽ chảy và tạo thành lớp bề mặt có liên kết tốt.

– Sơn tĩnh điện thường được áp dụng khi sơn một lớp và đang ngày càng phổ biến vì đây là một công nghệ tạo lớp phủ bề mặt tạo ra phát thải ít hơn so với các công nghệ khác. Xu hướng này xuất phát từ nguyên nhân chi phí tăng lên và thời gian sản xuất kéo dài của các công nghệ khác, cộng với các quy định luật phát về vấn đề môi trường ngày càng khắt khe. Ưu thế chính của phương pháp sơn tĩnh điện là không dùng các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC) và vì thế mà không cần đến các thiết bị phân hủy VOC tốn kém như lò thiêu hoặc các thiết bị hấp thụ carbon.

– Hiệu quả của các hệ thống phun bột cao hơn nhiều so với phun dung môi hoặc nước.

Sau khi phun, lượng bột không bám vào chi tiết có thể được thu hồi và tái sử dụng. So với các kỹ thuật phun ướt, phun tĩnh điện đạt được độ bao phủ lớn hơn vì bột có thể phủ lên tất cả các góc cạnh và bề mặt của chi tiết không trực diện với súng phun.

Trước khi phun bột, bề mặt chi tiết cần phải được làm sạch, sấy khô, và cải thiện chất lượng bề mặt. Việc cải thiện chất lượng bề mặt có thể được thực hiện bằng cách rửa hay súc axit. Các phương pháp gia công đặc biệt trước khi sơn gồm làm sạch bằng

dung môi chuyên dụng, bằng các chất mài mòn, hay bằng hóa chất pha loãng. Việc làm bề mặt có ý nghĩa quan trọng đối với công nghệ sơn tĩnh điện hơn nhiều so với mạ điện vì trong quy trình sơn sẽ không có thêm một bước làm sạch nào khác.

– Có rất nhiều loại nhựa nhiệt dẻo được dùng cho kỹ thuật sơn tĩnh điện như polyetylen, polypropylene, nylon, PVC và nhựa nhiệt dẻo polyester. Các loại nhựa nhiệt dẻo này chủ yếu được sử dụng làm các lớp phủ bảo vệ và thực hiện chức năng nhất định chứ không phải là để thay thế cho các sơn dung môi.

– Các loại nhựa nhiệt rắn sẽ được nghiền thành bột mịn và được tạo thành màng mỏng, do đó bề mặt phủ gần như tương tự như nước sơn. Có 5 họ nhựa nhiệt rắn chủ yếu là: epoxy, hybrit, uretan polyester, acrylic, và tri-glycidyl iso-cyanuric (TGIC) polyester.

– Các nguyên liệu dùng trong sơn tĩnh điện có giá cao hơn khá nhiều so với các nguyên liệu sơn truyền thống khác cho cùng một thể tích. Tuy nhiên, có nhiều trường hợp chi phí sản xuất ra thành phầm lại thấp hơn, đặc biệt là khi cần phải tạo lớp phủ dầy, và có thể bù lại cho khoản chi phí nguyên liệu bột cao.

– Những hạn chế lớn nhất khi áp dụng kỹ thuật sơn tĩnh điện là cần phải làm nóng vật cần sơn ở nhiệt độ cao (2600) để làm nóng chảy bột, vì thế nó chỉ áp dụng được cho những vật phẩm bằng kim loại, kích cỡ của chi tiết cũng cần phải phù hợp đủ để cho vào trong lò và màu sắc các mẻ phải đồng nhất cũng như phải phù hợp màu với các loại sơn thông dụng khác.

BỘT SƠN TĨNH ĐIỆN LÀ GÌ, THẾ NÀO LÀ CÔNG NGHỆ 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: Như 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 dưới 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 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 công nghệ cũ – đó là Sơn Tĩnh Điện. Sơn tĩnh điện còn được gọi là sơn khô 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 còn đáp ứng được về vấn đề môi trường cho hiện tại và tương lai vì tính chất không có chất dung môi của nó. Do đó về vấn đề ô nhiễm môi trường trong không khí và trong nước hoàn toàn không có như ở sơn nước.
Lịch sử hình thành bột sơn tĩnh điện:
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 công 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 .
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 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.

Lợi điểm của công nghệ sơn tĩnh điện:
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).

– Không cần 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
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

– Không bị ăn mòn bởi hóa chất hoặc bị ảnh hưởng 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 người 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 phương 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 nước).

QUY TRÌNH PHUN 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.
– 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.
– 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 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 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,…

CHỨC NĂNG BỘT SƠN TĨNH ĐIỆN SƠN NƯỚC

Khả năng chịu nhiệt cao và ít bị ảnh hưởng môi trường (bao gồm nóng và lạnh).
Có khả năng điều chỉnh được độ dày mỏng của sơn .Độ bao phủ bề mặt cao.
Kinh tế : Thu hồi và tái sử dụng 99% Độ bám cao (tỉ lệ thất thoát ít) .

ĐẶC TÍNH SỬ DỤNG

Không sử dụng dung môi: không gây ô nhiễm môi trường Ưng dụng được 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 được 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)

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
Sơn tĩnh điện giúp ta tiết kiệm được 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 khi qua thị trường Châu Âu và Châu Mỹ.

ỨNG DỤNG CỦA CÔNG NGHỆ SƠN TĨNH ĐIỆN:
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… đến các lĩnh vực như sơn trang trí, xây dựng công nghiệp, xây dựng dân dụng, …