1. Công nghệ sơn tĩnh điện là gì?
Sơn tĩnh điện là loại sơn được thi công dưới dạng bột khô, chảy tự do. Không giống như các loại sơn lỏng thông thường được phân phối bằng dung môi bay hơi, sơn bột thường được áp dụng tĩnh điện và sau đó được xử lý dưới nhiệt hoặc tia cực tím. Bột có thể là nhựa nhiệt dẻo hoặc polyme nhiệt rắn. Nó thường được sử dụng để tạo ra lớp sơn hoàn thiện cứng và cứng hơn sơn thông thường.
Sơn tĩnh điện chủ yếu được sử dụng để phủ các kim loại, chẳng hạn như đồ gia dụng, cấu hình nhôm, phần cứng trống, ô tô và khung xe đạp. Những tiến bộ trong công nghệ sơn tĩnh điện như sơn tĩnh điện UV cho phép các vật liệu khác như nhựa, vật liệu tổng hợp, sợi carbon và MDF (ván sợi mật độ trung bình) được sơn tĩnh điện với nhiệt độ và thời gian tối thiểu trong lò để xử lý các thành phần này.
Quy trình sơn tĩnh điện được phát minh vào khoảng năm 1945 bởi Daniel Gustin và nhận được bằng sáng chế Hoa Kỳ số 2538562 vào năm 1945.
Quá trình này áp dụng một lớp sơn tĩnh điện cho một vật thể, sau đó được xử lý bằng nhiệt. Lớp sơn hoàn thiện cứng và cứng hơn so với sơn thông thường. Quá trình này rất hữu ích cho lớp phủ trên kim loại được sử dụng trong nhiều thiết bị gia dụng, sản phẩm nhôm và phụ tùng ô tô.
Sơn tĩnh điện là một quy trình hoàn thiện khô đã trở nên cực kỳ phổ biến kể từ khi được giới thiệu ở Bắc Mỹ vào những năm 1960. Chiếm hơn 15% tổng thị trường công nghiệp cuối cùng, bột được sử dụng trên nhiều loại sản phẩm. Ngày càng có nhiều công ty sử dụng sơn tĩnh điện để có chất lượng hoàn thiện cao, bền bỉ, cho phép sản xuất tối đa, nâng cao hiệu quả và đơn giản hóa việc tuân thủ môi trường. Được sử dụng như một lớp hoàn thiện chức năng (bảo vệ) và trang trí, sơn tĩnh điện có sẵn với nhiều màu sắc và kết cấu gần như không giới hạn, và những tiến bộ công nghệ đã mang lại những đặc tính hiệu suất tuyệt vời. .
Công nghệ sơn tĩnh điện có tên tiếng Anh là: “Electrostatic Powder Coating”.
2. Nguyên lý và ứng dụng của công nghệ sơn tĩnh điện:
Bởi vì sơn tĩnh điện không có chất mang chất lỏng nên nó có thể tạo ra lớp phủ dày hơn so với lớp phủ chất lỏng thông thường mà không bị chảy hoặc chảy xệ, và sơn tĩnh điện tạo ra sự khác biệt về hình thức. Hình học tối thiểu giữa các bề mặt được phủ theo chiều ngang và các bề mặt được phủ theo chiều dọc. Vì không có chất lỏng mang nào bay hơi nên quá trình phủ sẽ tạo ra một số hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC).
Sơn tĩnh điện dựa trên hệ thống nhựa polymer, kết hợp với chất kết dính, bột màu, chất làm đều màu, bộ điều chỉnh dòng chảy và các chất phụ gia khác. Những nguyên liệu này được trộn đều, để nguội và nghiền thành bột đồng nhất tương tự như bột bánh. Một quá trình được gọi là lắng đọng phun tĩnh điện (ESD) thường được sử dụng để đạt được ứng dụng sơn tĩnh điện lên bề mặt kim loại. Phương pháp ứng dụng này sử dụng súng phun tạo ra điện tích tĩnh điện cho các hạt bột, sau đó các hạt này sẽ bị hút vào đất. Sau khi sơn tĩnh điện, các bộ phận được đưa vào lò bảo dưỡng, khi nhiệt được thêm vào, lớp phủ sẽ phản ứng hóa học tạo ra chuỗi phân tử dài, dẫn đến mật độ liên kết cao. Những chuỗi phân tử này có khả năng chống đứt rất cao. Loại ứng dụng này là phương pháp phổ biến nhất để áp dụng bột. Sơn tĩnh điện cũng có thể được áp dụng cho các chất nền phi kim loại như nhựa và ván sợi mật độ trung bình (MDF).
Cuối cùng, có thể áp dụng nhiều màu bột trước khi xử lý tất cả lại với nhau, cho phép trộn màu và tạo hiệu ứng đặc biệt trong một lớp duy nhất. Trong khi việc sơn những lớp sơn dày, mịn, không có họa tiết tương đối dễ dàng thì việc sơn những lớp sơn mỏng, mịn không phải là điều dễ dàng như vậy. Khi độ dày màng giảm, màng có kết cấu màu cam hơn do kích thước hạt và nhiệt độ chuyển thủy tinh (Tg) của bột.
Hầu hết các lớp phủ bột có kích thước hạt từ 2 đến 50 μm, nhiệt độ làm mềm Tg khoảng 80 ° C, nhiệt độ nóng chảy khoảng 150 ° C và được xử lý ở khoảng 200 ° C trong bóng tối. ít nhất 10 phút đến 15 phút (nhiệt độ và thời gian chính xác có thể phụ thuộc vào độ dày của vật được phủ). [3] Đối với các lớp phủ bột như vậy, có thể cần phải có lớp phủ màng lớn hơn 50 μm để có được màng mịn chấp nhận được. Kết cấu bề mặt nào được coi là mong muốn hoặc chấp nhận được tùy thuộc vào sản phẩm cuối cùng. Nhiều nhà sản xuất ưa chuộng vỏ cam ở một mức độ nhất định vì nó giúp che giấu các khuyết tật kim loại xảy ra trong quá trình sản xuất và lớp phủ do đó ít bị dấu vân tay hơn.
Có những hoạt động chuyên môn cao sử dụng lớp phủ bột nhỏ hơn 30 µm hoặc với Tg dưới 40 °C để tạo ra các màng mỏng mịn. Một biến thể của quy trình sơn tĩnh điện khô, quy trình Powder Slurry, kết hợp các ưu điểm của sơn tĩnh điện và sơn lỏng bằng cách phân tán bột rất mịn gồm các hạt có kích thước 1-5 µm vào nước, sau đó điều này tạo ra các lớp phủ có độ dày màng thấp, rất mịn . . được sản xuất. Đối với các công việc ở quy mô gara, phun sơn trong các “lon” nhỏ ít tốn kém và phức tạp hơn so với sơn tĩnh điện.
Ở quy mô chuyên nghiệp, chi phí vốn và thời gian cần thiết cho súng bắn bột, buồng và lò sấy tương tự như hệ thống súng phun. Sơn tĩnh điện có ưu điểm lớn là có thể tái chế lượng sơn thừa. Tuy nhiên, nếu phun nhiều màu trong một buồng phun, điều này có thể hạn chế khả năng tái chế lượng keo dư thừa.
3. Ưu điểm so với các quy trình phủ khác:
Sơn tĩnh điện không chứa dung môi và thải ra ít hoặc không có hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC) vào khí quyển. Vì vậy, người hoàn thiện không cần phải mua thiết bị kiểm soát ô nhiễm đắt tiền. Các công ty có thể tuân thủ các quy định của Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ một cách dễ dàng và tiết kiệm hơn.
Sơn tĩnh điện có thể tạo ra lớp phủ dày hơn nhiều so với sơn lỏng thông thường mà không bị chảy hoặc chảy xệ.
Các mặt hàng được sơn tĩnh điện thường có ít sự khác biệt về hình thức hơn so với các mặt hàng được phủ chất lỏng giữa bề mặt được phủ theo chiều ngang và bề mặt được phủ theo chiều dọc.
Có thể dễ dàng đạt được nhiều hiệu ứng đặc biệt khác nhau bằng cách sử dụng sơn tĩnh điện, điều mà các quy trình phủ khác không thể đạt được.
Thời gian xử lý bằng sơn tĩnh điện nhanh hơn đáng kể so với sơn lỏng, đặc biệt khi sử dụng Sơn tĩnh điện được xử lý bằng tia cực tím hoặc bột nhiệt rắn chất lượng cao.
4. Có 3 loại sơn tĩnh điện chính:
Lớp phủ nhiệt, nhựa nhiệt dẻo và bột có thể chữa được bằng tia cực tím. Sơn tĩnh điện kết hợp chất kết dính vào công thức.
Các chất liên kết ngang phổ biến nhất là nhựa epoxy rắn ở dạng bột lai với tỷ lệ trộn 50/50, 60/40 và 70/30 (nhựa polyester/nhựa epoxy) cho các ứng dụng trong nhà và triglycidyl isocyanurate (TGIC) trong 93/7. và chất làm cứng β-hydroxyalkylamide (HAA) theo tỷ lệ 95/5 cho các ứng dụng ngoài trời. Khi bột được nung, nó phản ứng với các nhóm hóa học khác trong bột để tạo thành phản ứng trùng hợp, cải thiện đặc tính hiệu suất.
Liên kết ngang hóa học cho bột lai và bột TGIC – đại diện cho phần lớn nhất của thị trường sơn bột toàn cầu – dựa trên phản ứng của các nhóm axit hữu cơ với chức năng epoxy; Phản ứng carboxy-epoxide này đã được nghiên cứu và hiểu rõ, bằng cách thêm chất xúc tác, quá trình chuyển đổi có thể được tăng tốc và lịch trình xử lý có thể được kích hoạt theo thời gian và/hoặc nhiệt độ. Trong ngành công nghiệp sơn tĩnh điện, người ta thường sử dụng hỗn hợp chất xúc tác trong đó 10-15% thành phần hoạt chất được kết hợp với nhựa mang polyester làm chất nền. Phương pháp này mang lại sự phân tán đồng đều tốt nhất có thể của một lượng nhỏ chất xúc tác trên toàn bộ lượng bột.
Về liên kết ngang của chất thay thế không chứa TGIC dựa trên chất làm cứng HAA, chưa có chất xúc tác nào được biết đến.
Đối với các ứng dụng đặc biệt như lớp phủ cuộn hoặc lớp phủ trong suốt, người ta thường sử dụng este glycidyl làm thành phần làm cứng, liên kết ngang của chúng cũng dựa trên hóa học carboxy-epoxide. Một phản ứng hóa học khác được sử dụng trong cái gọi là bột polyurethane, trong đó nhựa kết dính mang các nhóm chức hydroxyl phản ứng với các nhóm isocyanate của thành phần làm cứng. Các nhóm isocyanate thường được đưa vào dạng bột ở dạng bị chặn trong đó chức năng isocyanate được phản ứng trước với ε-caprolacame như một chất chặn hoặc ở dạng uretdiones, ở nhiệt độ cao (nhiệt độ khử trùng) các nhóm isocyanate tự do được giải phóng. và có sẵn cho phản ứng liên kết ngang với chức năng hydroxyl. Nhìn chung, tất cả các công thức bột nhiệt rắn đều có chứa nhựa kết dính và các chất phụ gia liên kết ngang để hỗ trợ dòng chảy, làm phẳng và khử khí. Người ta thường sử dụng chất kích thích dòng chảy trong đó thành phần hoạt chất – polyacrylate – được hấp phụ trên silica làm chất mang hoặc dưới dạng mẻ chính được phân tán trong nhựa polyester dưới dạng ma trận. Hầu hết các loại bột đều chứa benzoin như một chất khử khí để tránh tạo khoảng trống trong màng bột cuối cùng.
Loại nhựa nhiệt dẻo không gặp bất kỳ tác động bổ sung nào trong quá trình nướng khi nó chảy để tạo thành lớp phủ cuối cùng. Lớp phủ bột có thể chữa được bằng tia cực tím là vật liệu có thể quang hóa có chứa hóa chất quang điện phản ứng ngay lập tức với năng lượng ánh sáng tia cực tím, bắt đầu phản ứng dẫn đến liên kết ngang hoặc đóng rắn. Yếu tố phân biệt quá trình này với các quá trình khác là sự tách biệt giữa giai đoạn tan chảy trước giai đoạn lành vết thương. Bột xử lý bằng tia cực tím sẽ tan chảy trong vòng 60 đến 120 giây sau khi đạt đến nhiệt độ 110 ° C và 130 ° C. Khi lớp phủ nóng chảy nằm trong khoảng nhiệt độ này, nó sẽ khô ngay lập tức khi tiếp xúc với tia UV.
Bạn thấy bài viết Công nghệ sơn tĩnh điện là gì? Nguyên lý và công dụng? có giải quyết đươc vấn đề bạn tìm hiểu không?, nếu không hãy comment góp ý thêm về Công nghệ sơn tĩnh điện là gì? Nguyên lý và công dụng? bên dưới để thpttranhungdao.edu.vn có thể chỉnh sửa & cải thiện nội dung tốt hơn cho độc giả nhé! Cám ơn bạn đã ghé thăm Website Trường THPT Trần Hưng Đạo
Chuyên mục: Kiến thức chung
Nguồn: thpttranhungdao.edu.vn
Trả lời