Sơn Tĩnh Điện là gì? Tìm hiểu về công nghệ sơn tĩnh điện

Sơn Tĩnh Điện là gì?  Tìm hiểu về công nghệ sơn tĩnh điện

Sơn tĩnh điện là loại sơn được phủ dưới dạng bột khô, chảy tự do. Không giống như sơn lỏng thông thường được phân phối thông qua dung môi bay hơi, sơn tĩnh điện thường được sơn tĩnh điện và sau đó đóng rắn dưới nhiệt hoặc bằng tia cực tím. Bột có thể là chất dẻo nhiệt dẻo hoặc polyme nhiệt rắn. Nó thường được sử dụng để tạo lớp sơn hoàn thiện cứng và cứng hơn sơn thông thường. Sơn tĩnh điện chủ yếu được sử dụng để phủ kim loại, chẳng hạn như thiết bị gia dụng, nhôm định hình, phần cứng trống, ô tô và xe đạp khung. Những tiến bộ trong công nghệ sơn tĩnh điện như sơn tĩnh điện có thể xử lý được bằng tia cực tím 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 do nhiệt tối thiểu và thời gian nằm trong lò cần thiết để xử lý các thành phần này.

Lịch sử và sử dụng chung:

Quy trình sơn tĩnh điện được phát minh vào khoảng năm 1945 bởi Daniel Gustin và nhận được Bằng sáng chế Hoa Kỳ 2538562 vào năm 1945. Quy trình này phủ một lớp sơn tĩnh điện lên vật phẩm, sau đó được xử lý bằng nhiệt. Lớp sơn hoàn thiện cứng và cứng hơn sơn thông thường. Quá trình này rất hữu ích cho các lớp phủ trên kim loại được sử dụng trong nhiều thiết bị gia dụng, sản phẩm nhôm và các bộ phận ô tô.

Tính chất của sơn tĩnh điện:

Bởi vì sơn tĩnh điện không có chất mang chất lỏng, nó có thể tạo ra các lớp phủ dày hơn so với các lớp phủ lỏng thông thường mà không bị chảy hoặc chảy xệ, và sơn tĩnh điện tạo ra sự khác biệt về ngoại hình tối thiểu giữa bề mặt được phủ theo chiều ngang và bề mặt được phủ theo chiều dọc. Bởi vì không có chất lỏng mang nào bay hơi đi, quá trình phủ tạo ra một số hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC). Cuối cùng, một số màu bột có thể được áp dụng trước khi đóng rắn tất cả lại với nhau, cho phép trộn màu và tạo hiệu ứng đặc biệt trong một lớp duy nhất.

 

Mặc dù việc sơn lớp phủ dày để sơn mịn, không có kết cấu là tương đối dễ dàng, nhưng việc thi công lớp màng mỏng mịn lại không dễ dàng như vậy. Khi độ dày của màng giảm xuống, màng càng trở nên sần sùi màu da cam do kích thước hạt và nhiệt độ chuyển thủy tinh (Tg) của bột.

 

Hầu hết các loại sơn tĩnh điện có kích thước hạt trong khoảng từ 2 đến 50 μ (Microns), nhiệt độ hóa mềm Tg khoảng 80 ° C, nhiệt độ nóng chảy khoảng 150 ° C và được bảo dưỡng ở khoảng 200 ° C trong tối thiểu 10 phút đến 15 phút (nhiệt độ và thời gian chính xác có thể phụ thuộc vào độ dày của vật phẩm được phủ). Đối với các loại sơn tĩnh điện như vậy, có thể cần lượng màng tích tụ lớn hơn 50 μ (Microns) để có được màng mịn có thể chấp nhận được. Kết cấu bề mặt được coi là mong muốn hoặc chấp nhận được phụ thuộc vào sản phẩm cuối cùng. Nhiều nhà sản xuất thích có một mức độ vỏ cam nhất định vì nó giúp che đi các khuyết tật kim loại đã xảy ra trong quá trình sản xuất và lớp phủ do đó ít bị lộ dấu vân tay hơn.

Nhôm định hình được sơn tĩnh điện

Có những hoạt động rất chuyên biệt khi sử dụng các lớp sơn tĩnh điện có kích thước nhỏ hơn 30 micromet 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 những ưu điểm của sơn tĩnh điện và chất phủ lỏng bằng cách phân tán bột rất mịn của các hạt có kích thước 1–5 micromet vào nước, sau đó cho phép các lớp phủ rất mịn, độ dày màng thấp được sản xuất.

Đối với các công việc quy mô nhà để xe, sơn phun dạng “lọ 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 một súng bột áo, buồng và lò sấy tương tự như một hệ thống súng phun. Sơn tĩnh điện có một lợi thế lớn trong đó các overspray thể được tái chế. Tuy nhiên, nếu nhiều màu được phun trong một buồng phun duy nhất, điều này có thể hạn chế khả năng tái chế lớp keo thừa.

 

Ưu điểm so với các quy trình phủ khác:

  1. Sơn tĩnh điện không chứa dung môi và thải ra ít hoặc không nhiều các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC) vào khí quyển. Do đó, người hoàn thiện không cần phải mua thiết bị kiểm soát ô nhiễm tốn kém. Các công ty có thể tuân thủ dễ dàng và tiết kiệm hơn các quy định của Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ.
  2. Sơn tĩnh điện có thể tạo ra lớp phủ dày hơn nhiều so với sơn dạng lỏng thông thường mà không bị chảy hoặc chảy xệ.
  3. Các mặt hàng sơn tĩnh điện thường có ít sự khác biệt về ngoại hình 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.
  4. Một loạt các hiệu ứng đặc biệt có thể dễ dàng thực hiện bằng cách sử dụng sơn tĩnh điện mà không thể đạt được với các quy trình sơn phủ khác. [5]
  5. Thời gian đóng rắn nhanh hơn đáng kể với lớp sơn tĩnh điện so với lớp phủ lỏng, đặc biệt khi sử dụng Lớp phủ bột đóng rắn bằng tia cực tím hoặc các loại bột nhiệt rắn cao cấp.

Các loại sơn tĩnh điện:

Có ba loại sơn tĩnh điện chính: nhiệt rắn, nhựa nhiệt dẻo và sơn tĩnh điện có thể chữa được tia cực tím. Sơn tĩnh điện kết hợp một chất liên kết ngang vào công thức.

Hầu hết các chất liên kết ngang phổ biến là nhựa epoxy rắn trong cái gọi là 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 isocyanurat (TGIC) theo tỷ lệ 93/7 và chất làm cứng β-hydroxy alkylamide (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 polyme hóa, cải thiện tính chất hoạt động. Liên kết ngang hóa học cho bột lai và bột TGIC – đại diện cho phần chính của thị trường sơn tĩnh điện toàn cầu – dựa trên phản ứng của các nhóm axit hữu cơ với chức năng epoxy; phản ứng carboxy-epoxy này đã được nghiên cứu kỹ lưỡng và hiểu rõ, bằng cách bổ sung chất xúc tác, quá trình chuyển hóa có thể được tăng tốc và lịch trình đóng rắn 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 chính xúc tác trong đó 10-15% thành phần hoạt tính được đưa vào nhựa mang polyester dưới dạng ma trận. Cách tiếp cận này cung cấp khả năng phân tán đều tốt nhất có thể của một lượng nhỏ chất xúc tác trên toàn bộ lượng bột.

Liên quan đến liên kết ngang của chất thay thế không chứa TGIC dựa trên chất làm cứng HAA, không có chất xúc tác nào được biết đến.

Đối với các ứng dụng đặc biệt như lớp phủ cuộn dây hoặc lớp phủ trong, người ta thường sử dụng glycidylesters làm thành phần làm cứng, liên kết ngang của chúng cũng dựa trên hóa học carboxy-epoxy. 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 chất làm cứng. Nhóm isocyanate thường được đưa vào bột ở dạng bị chặn trong đó chức năng isocyanate được phản ứng trước với ε-caprolactame như chất ngăn chặn hoặc ở dạng uretdiones, ở nhiệt độ cao (nhiệt độ khử) 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 chứa bên cạnh nhựa kết dính và các chất phụ gia liên kết ngang để hỗ trợ dòng chảy ra ngoài và san lấp mặt bằng và khử khí. Phổ biến là việc sử dụng chất xúc tiến dòng chảy trong đó thành phần hoạt tính -a polyacrylate- được hấp thụ trên silica dưới dạng chất mang hoặc dưới dạng hạt chính được phân tán trong nhựa polyester dưới dạng chất nền. Hầu hết các loại bột đều chứa benzoin làm chất khử khí để tránh các lỗ kim trong màng sơn tĩnh điện cuối cùng.

Loại nhựa nhiệt dẻo không trải qua bất kỳ hành động bổ sung nào trong quá trình nướng vì nó chảy để tạo thành lớp phủ cuối cùng. Sơn tĩnh điện có thể xử lý được với tia cực tím là vật liệu có thể tạo quang có chứa chất quang điện hóa học phản ứng tức thì với năng lượng ánh sáng UV bằng cách bắt đầu phản ứng dẫn đến liên kết chéo hoặc đóng rắn. Yếu tố khác biệt của quy trình này với những quy trình khác là sự tách biệt của giai đoạn nấu chảy trước giai đoạn chữa bệnh. Bột được bảo dưỡng bằng tia cực tím sẽ tan chảy trong 60 đến 120 giây khi đạt đến nhiệt độ 110 ° C và 130 ° C. Khi lớp phủ nóng chảy ở trong cửa sổ nhiệt độ này, nó sẽ được đóng rắn ngay lập tức khi tiếp xúc với tia UV.

Các polyme phổ biến nhất được sử dụng là: polyester, polyurethane, polyester- epoxy (được gọi là hybrid), epoxy thẳng ( epoxy liên kết nhiệt hạch ) và acrylics.

Sản xuất sơn tĩnh điện:

  1. Các hạt polyme được trộn với chất làm cứng, bột màu và các thành phần bột khác trong máy trộn công nghiệp , chẳng hạn như máy trộn tuabin
  2. Hỗn hợp được làm nóng trong máy đùn
  3. Hỗn hợp đùn được cán phẳng, làm nguội và chia thành các vụn nhỏ
  4. Các chip được xay và rây để tạo thành bột mịn

Quá trình chuẩn bị bộ phận và thiết bị:

Việc loại bỏ dầu, bụi bẩn, mỡ bôi trơn, ôxít kim loại, cặn hàn, vv là điều cần thiết trước khi quy trình sơn tĩnh điện. Nó có thể được thực hiện bằng nhiều phương pháp hóa học và cơ học. Việc lựa chọn phương pháp phụ thuộc vào kích thước và vật liệu của bộ phận cần sơn tĩnh điện, loại tạp chất cần loại bỏ và yêu cầu tính năng của thành phẩm. Một số chất dẻo và vật liệu tổng hợp nhạy cảm với nhiệt có độ căng bề mặt thấp và cần xử lý plasma để cải thiện độ bám dính của bột.

 

Xử lý trước bằng hóa chất liên quan đến việc sử dụng phốt phát hoặc cromat trong ứng dụng ngâm hoặc phun. Những thường xảy ra trong nhiều giai đoạn và bao gồm tẩy dầu mỡ, khắc, de-smutting, nước súc khác nhau và trận chung kết phosphating hay chromating bề mặt & công nghệ nano mới liên kết hóa học. Quá trình tiền xử lý vừa làm sạch vừa cải thiện liên kết của bột với kim loại. Các quy trình bổ sung gần đây đã được phát triển để tránh sử dụng cromat, vì chúng có thể gây độc cho môi trường. Titan zirconium và silan cung cấp hiệu suất tương tự chống lại sự ăn mòn và bám dính của bột.

Trong nhiều ứng dụng cao cấp, bộ phận được sơn điện sau quá trình tiền xử lý và tiếp theo là sơn tĩnh điện. Điều này đặc biệt hữu ích trong ô tô và các ứng dụng khác đòi hỏi các đặc tính hiệu suất cao.

Một phương pháp khác để chuẩn bị bề mặt trước khi sơn phủ được gọi là phun hạt mài hoặc phun cát và phun bắn. Phương tiện phun và hạt mài được sử dụng để tạo kết cấu bề mặt và chuẩn bị, khắc, hoàn thiện và tẩy dầu mỡ cho các sản phẩm làm bằng gỗ, nhựa hoặc thủy tinh. Các đặc tính quan trọng nhất cần xem xét là thành phần hóa học và tỷ trọng; hình dạng và kích thước hạt; và khả năng chống va đập.

Môi trường nổ hạt silic cacbua giòn, sắc bén, thích hợp để mài kim loại và vật liệu phi kim loại có độ bền kéo thấp. Thiết bị thổi phương tiện nhựa sử dụng hạt mài nhựa nhạy cảm với chất nền như nhôm, nhưng vẫn thích hợp để khử lớp phủ và hoàn thiện bề mặt. Môi trường phun cát sử dụng các tinh thể có độ tinh khiết cao có hàm lượng kim loại thấp. Môi trường nổ hạt thủy tinh chứa các hạt thủy tinh có kích thước khác nhau.

Bắn thép đúc hoặc sạn thép được sử dụng để làm sạch và chuẩn bị bề mặt trước khi sơn phủ. Bắn nổ tái chế phương tiện truyền thông và thân thiện với môi trường. Phương pháp chuẩn bị này có hiệu quả cao trên các bộ phận bằng thép như dầm chữ I, góc, ống, ống và các mảnh chế tạo lớn.

Các ứng dụng sơn tĩnh điện khác nhau có thể yêu cầu các phương pháp chuẩn bị thay thế như phun hạt mài trước khi sơn phủ. Thị trường tiêu dùng trực tuyến thường cung cấp các dịch vụ nổ phương tiện cùng với các dịch vụ phủ của họ với chi phí bổ sung.

 

Một bước phát triển gần đây của ngành sơn tĩnh điện là việc sử dụng tiền xử lý plasma cho nhựa và vật liệu tổng hợp nhạy cảm với nhiệt. Những vật liệu này thường có bề mặt năng lượng thấp, kỵ nước và có độ ẩm thấp, tất cả đều tác động tiêu cực đến độ bám dính của lớp phủ. Xử lý bằng plasma làm sạch vật lý, khắc, và cung cấp các vị trí liên kết hoạt động hóa học cho các lớp phủ bám vào. Kết quả là tạo ra một bề mặt ưa nước, ẩm ướt, có thể thích ứng với dòng chảy và độ bám dính của lớp phủ.

Thị trường ngành công nghệ sơn tĩnh điện:

Theo một báo cáo thị trường được lập vào tháng 8 năm 2016 bởi Grand View Research, Inc., ngành công nghiệp sơn tĩnh điện bao gồm Teflon, anodizing và mạ điện. Thị trường sơn tĩnh điện toàn cầu dự kiến ​​sẽ đạt 16,55 tỷ USD vào năm 2024. Việc tăng cường sử dụng sơn tĩnh điện cho nhôm đùn được sử dụng trong cửa sổ, khung cửa, mặt tiền tòa nhà, nhà bếp, phòng tắm và đồ đạc điện sẽ thúc đẩy mở rộng ngành công nghiệp. Chi tiêu xây dựng tăng ở nhiều quốc gia bao gồm Trung Quốc, Mỹ, Mexico, Qatar, UAE, Ấn Độ, Việt Nam và Singapore sẽ thúc đẩy tăng trưởng trong giai đoạn dự báo. Việc tăng cường hỗ trợ của chính phủ đối với các sản phẩm thân thiện với môi trường và tiết kiệm sẽ kích thích nhu cầu trong giai đoạn dự báo. Các ngành công nghiệp nói chung là phân khúc ứng dụng nổi bật và chiếm 20,7% tổng sản lượng toàn cầu vào năm 2015.

Nhu cầu ngày càng tăng đối với máy kéo ở Mỹ, Brazil, Nhật Bản, Ấn Độ và Trung Quốc dự kiến ​​sẽ làm tăng việc sử dụng sơn tĩnh điện vì khả năng chống ăn mòn, độ bền ngoài trời tuyệt vời và hiệu suất ở nhiệt độ cao. Hơn nữa, việc sử dụng ngày càng tăng trong các thiết bị nông nghiệp, thiết bị tập thể dục, ngăn kéo đựng hồ sơ, tủ máy tính, máy tính xách tay, điện thoại di động và các linh kiện điện tử sẽ thúc đẩy sự phát triển của ngành.

(Nguồn: Theo Wikipedia)

 

Trả lời

Thư điện tử của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Call