SƠN TĨNH ĐIỆN Là Gì? Ưu Điểm Của Sơn Tĩnh Điện

Ngày nay, sơn tĩnh điện càng ngày trở nên phổ biến trong đời sống thường ngày của chúng ta. Rất dễ dàng bắt gặp trong các vật liệu, đồ dùng và thiết bị sử dụng phổ thông. Sở sĩ loại sơn này được sử dụng rộng rãi vì chúng có rất nhiều ưu điểm cả về chất lượng lẫn kinh tế. Vậy công nghệ sơn tĩnh điện là gì?

Để sản xuất ra một sản phẩm hoàn thiện, các nhà sản xuất thường sẽ "bao bọc" sản phẩm của mình bằng một "lớp áo" bảo vệ. "Lớp áo" sẽ này có tác dụng ngăn những tác nhân có hại gây tác động tới sản phẩm của họ. Điển hình trong số các sản phẩm đó là các loại được làm ra từ những kim loại dễ bị ăn mòn. Và "lớp áo" thường được sử dụng nhất trong trường hợp này chính là các loại sơn. Trong đó, sơn tĩnh điện có những ưu điểm bảo vệ vượt trội hơn các loại sơn khác. Nó thường được sử dụng để bảo vệ các kim loai như là  thép, nhôm, thép mạ kẽm, magie, nhôm, kẽm và đồng thau.

Công nghệ sơn tĩnh điện không những giúp cho sản phẩm chống được tác động ăn mòn mà còn có dụng hoàn thiện thẩm mỹ cho sản phẩm. Màu sắc đa dạng cùng với giá thành kinh tế tốt đã giúp các sản phẩm sơn tĩnh điện được nhiều người ưu chuộng. Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu về các công nghệ sơn tĩnh điện, cùng những ưu điểm và ứng dụng của nó nhé.   

1. TÌM HIỂU VỀ SƠN TĨNH ĐIỆN

1.1. Sơn tính điện là gì?

Sơn tĩnh điện là một dạng hỗn hợp bột được sản xuất bằng cách trộn một số nguyên liệu lại với nhau, trong đó bao gồm chất nhựa epoxy, bột màu và chất phụ gia. Hỗn hợp các chất này sau đó được đưa qua xử lý công nghệ để tạo thành bột sơn tĩnh điện. Đây cũng chính là nguyên liệu sử dụng cho công nghệ sơn tĩnh điện, hoạt động dựa trên 2 nguyên lý cơ bản là tĩnh điện (Electrostatic) hoặc tĩnh điện ma sát (Tribostatic), dùng một từ trường tạo ra từ một nguồn điện cao áp từ 40kV ~ 100kV để tạo liên kết giữa bột sơn với vật cần sơn.

Sơn tĩnh điện là một hỗn hợp bột các chất keo, bột màu và phụ gia

1.2. Thành phần của bột sơn tĩnh điện là gì?

Ngày nay, bột sơn tĩnh điện được phát triển mạnh mẽ và có rất nhiều dòng bột sơn tĩnh điện khác nhau. Thành phần để sản xuất thành bột sơn tĩnh điện cũng rất đa dạng, giúp nhà xuất có thêm nhiều lựa chọn về tính năng và màu sắc. Tuy nhiên, về cơ bản thành phần của bột sơn tĩnh điện vẫn là: hợp chất polymer hữu cơ hay chất tạo màng (*) (nhựa Epoxy hoặc nhựa khác), curatives, bột màu và các chất phụ khác. Trong đó, thành phần chất tạo màng sẽ được thay đổi để phù hợp cho từng loại vật liệu, điều kiện hoặc nhu cầu sử dụng khác nhau. Thành phần bột màu cũng được điều chỉnh để phù hợp với nhu cầu đặt hàng. 

Các thành phần này được đưa vào máy trộn và đun nóng chảy để tạo thành hỗn hợp paste. Sau đó được làm nguội và nghiền mịn thành bột. Vì đây là một dạng bột khô không có chứa dung môi nên rất thân thiện với môi trường, chi phí bảo quản thấp, phương pháp bảo quản khá đơn giản. 

Để dễ sử dụng, người ta phân loại bột sơn tĩnh điện thành 04 loại phổ biến: Bóng (Gloss), Mờ (Matt), Cát (Texture), nhăn (Wrinkle). Phân thành hai điều kiện sử dụng cho trong nhà và ngoài trời.

1.3. Đặc tính kỹ thuật của sơn tĩnh điện

• Không sử dụng dung môi: Sơn tĩnh điện là dạng bột, hoạt động trên nguyên lý tĩnh điên mà không cần tới dung môi hòa tan. Lượng sơn dư thừa được thu hồi nhờ thiết bị hút. Chính vì vậy, sơn tĩnh điên hoàn toàn không gây ô nhiễm môi trường.
• Nguyên lý tĩnh điện giúp cho lớp sơn di chuyển tự do bám đều trên vật sơn. Điều này mang lại ý nghĩa ít cần tới sự tỉ mỉ của người thợ nên rất dễ dàng tự động hoá, có thể sơn hàng loạt mà không cần quá nhiều nhân công.
• Phương thức hoạt động khá đơn giản, không cần phải có tay nghề cao mới làm được.
• Tính chất dạng bột của sơn còn giúp nó rất an toàn khi lưu kho. Không bị trường hợp cháy nổ như các loại sơn có sử dụng dung môi khác.
• Vật cần sơn có thể đưa vào sơn lại nếu như sơn không đạt.
• Với những loại sắt thép, thép mạ kẽm hay inox bề mặt không bám dính với các loại sơn thông thường thì sơn tĩnh điện sẽ là lựa chọn đúng đắn nhất.
• Với 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
• Dễ bị ảnh hưởng của môi trường (trời lạnh thì bề mặt sơn co lại) Khó điều chỉnh độ dày mỏng của sơn Độ bao phủ thấp (không thể sơn nhửng vật có góc cạnh phức tạp)

1.4. Lớp sơn tĩnh điện có bền không?

Không giống với các loại sơn dung dịch truyền thống, để sử dụng sơn tĩnh điện người ta cần phải sử dụng những thiết bị công nghệ đặc biệt thì mới sơn được. Cụ thể, súng phun sơn tĩnh điện được nối với dòng điện một chiều có điện áp cao từ 40kV ~ 100kV. Khi bột sơn đi qua thiết bị súng phun sẽ được tích điện dương hoặc âm, trái dấu với vật cần sơn. Do đây là điện tích trái dấu, nên bột sơn bị hút và giữ lại trên vật cần sơn. Lúc này lực liên kết ion sẽ được hình thành. Đây là loại liên kết có năng lượng liên kết rất cao nên chúng bám dính rất tốt.

Ngoài ra, trước khi sử dụng sơn tĩnh điện, trên bề mặt vật cần sơn thường được phủ trước một lớp sơn lót nhằm tăng độ bám dính cũng như độ chống ăn mòn. Nhờ đó mà vật cần sơn (hay kim loại) được bảo vệ tốt hơn, có độ dám dính cao hơn.

Những sản phẩm có sử dụng sơn tĩnh điện sẽ ít bị ảnh hưởng xấu bởi các nhân tố bên ngoài như độ ẩm, hóa chất, ánh sáng và một số nhân tố gây hại khác. Bên cạnh đó, liên kết hình thành là một loại liên kết bền (liên kết ion) giúp làm giảm khả năng trầy xước, bào mòn, phai màu hay các vấn đề khác.

Sơn tĩnh điện có độ bám dính cực kì tốt trên bề mặt vật liệu sơn

1.5. So sánh sơn tĩnh điện với sơn thường

Điểm khác biệt cơ bản giữa sơn tĩnh điện và sơn thường chính là một cái thì ở dạng bột một cái thì ở dạng lỏng. Do cần sử dụng một lớn lớn dung môi (chiếm 60% trọng lượng) nên chi phí nguyên liệu đầu vào sẽ phụ thuộc rất nhiều vào giá dầu mỏ. Còn sơn tinh điện là một dạng bột có nguồn gốc nguyên liệu từ khoáng thiên nhiên nên tương đối thân thiện với môi trường. Do đó, sơn bột tĩnh điện được các chuyên gia lựa chọn là hướng đi bền vững trong tương lai.

Tuy nhiên, nếu xét trên khía cạnh người tiêu dùng thì loại sơn nào có chất lượng và giá thành tốt hơn mới là điều đáng quan tâm. Những so sánh dưới đây sẽ giúp bạn có được một quyết định lựa chọn tốt nhất:

• Sơn tính điện là một dạng bột hỗn hợp không cần tới dung môi, vì nó rất dễ nóng chảy trong không khí, chỉ cần thiết bị hòa trộn với không khí là có thể tạo hạt sương phun vào bề mặt có độ mịn rất tốt. Còn sơn nước thông thường thì lượng dung môi tới 60% nên dễ bị bay hơi. 
• Nhiệt độ sấy của sơn tĩnh điện giúp bột sơn có thể bổ sung một số chất tạo màu hữu cơ sáng (bột oxit kim loại có màu tối) trong bảng màu. Tức là phổ màu sẽ rộng hơn so với màu sơn nước thường.
• Bề mặt sơn tĩnh điện được giữ nguyên tính chất ban đầu sau một thời gian sử dụng. Đối với sơn thường dễ bị ảnh hưởng bởi dung môi nên khó giữ nguyên vẹn tính chất.
• Sơn tĩnh điện dùng nguyên lý tích điện, bột màu được hòa với không khí phun thành các hạt sương bám đều trên bề mặt. Còn sơn thường phải dùng cọ quét hoặc thổi bằng súng sơn. Do đó, khi so về độ bóng, độ bền va đạp, chống chịu nước và mài mòn thì sơn tĩnh điện tốt hơn.
• Sơn tĩnh điện được đánh giá là loại sơn cực kì kinh tế vì lượng sơn dư thừa được thu lại hầu hết. Trên thực tế, lượng thất thoát chỉ chiếm khoảng 2%.
• Sơn tĩnh điện có độ bám dính tốt hơn nhờ hình thành lực liên kêt ion trái dấu giữa bột sơn và bề mặt sơn.
• Sơn tĩnh điện có đặc điểm không bong tróc theo từng mảng, độ cứng bề mặt rất tốt ( lấy kim loại nhọn ghì mạnh mới có thể tạo ra vết trầy xước).

1.6. Ứng dụng của sơn tĩnh điện

Các sản phẩm được phủ sơn tĩnh điện được đánh giá rất cao trong nhiều lĩnh vực khác nhau như đồ gia dụng, nội thất, trang trí, thiết bị dụng cụ dùng trong ngành y tế, xây dựng điện lực .v..v. Tính chất của sơn tĩnh điện rất bền, thẩm mỹ và tiết kiệm nên rất được ưu chuộng.

Tại Home Office, sơn tĩnh điện được áp dụng các sản phẩm nội thất như kệ sắt sơn tĩnh điện hay chân sắt sơn tĩnh điện. 

Trong lĩnh vực xây dựng nói chung, nhôm kính nói riêng, công nghệ sơn tĩnh điện được ứng dụng hết sức rộng rãi và phổ biến, đặc biệt hệ thống nhôm sử dụng bên ngoài công trình, đảm bảo được chất lượng, bền đẹp theo thời gian.

Sơn tĩnh điện cũng được sử dụng để bảo vệ vỏ tàu biển khỏi bị xâm thực của nước biển.

2. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CÔNG NGHỆ SƠN TĨNH ĐIỆN

Vào đầu thập niên 1950, TS. Erwin Gemmer đã bắt đầu áp dụng thử nghiệm và áp dụng phương pháp phủ chất hữu cơ dạng bột sơn, được gia nhiệt lên trên bề mặt kim loại. Phương pháp này đem lại nhiều kết quả khả quan. Nhưng mãi đến năm 1964 thì quy trình này mới được hoàn thiện đưa vào sử dụng và thương mại hóa. Ngày nay, công nghệ này dần được hoàn thiện nhờ có những trang thiết bị hiện đại, và nó thường được gọi với cái tên là "công nghệ sơn tĩnh điện".

Công nghệ sơn tĩnh điện hoạt động dựa trên 2 nguyên lý cơ bản là tĩnh điện (Electrostatic) hoặc tĩnh điện ma sát (Tribostatic). Các điện tích trái dấu thì hút nhau, còn điện ích cùng dấu thì đẩy nhau. Để bột sơn và vật liệu sơn có thể hút hơn, người ta dùng một nguồn điện cao áp 40kV ~ 100kV để tích điện cho bột sơn lượng điện tích dương (+) hoặc âm (-), còn vật cần sơn sẽ được tích điện trái dấu với bột sơn. Phương pháp tích điện này giúp cho các hạt điện tích (bột sơn) di chuyển trong từ trường đi tới bề mặt sơn và bám lên trên đó. Vì là lực hút trái giữa hai điện cực trái dấu nên bột sơn có cơ hội tiếp xúc tới mọi chi tiết của vật liệu sơn.

Nguyên lý hoạt động của công nghệ sơn tĩnh điện

3. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SƠN TĨNH ĐIỆN

Khác với các loại sơn bình thường, các loại sơn bột tĩnh điện cần được sơn ở thiết bị buồng phun gắn với hệ thu hồi bột sơn. Do lực hút chân không, sơn bột cùng không khí được đưa qua súng phun. Nhờ có điện trường với điện áp cao nên hỗn hợp bột sôn - không khí bị ion hóa, tích điện và chuyển động hướng về bề mặt của vật cần sơn đã được nối tiếp đất và bám lên đó. Tập hợp của nhiều hạt bột sơn bám và phân bố trên bề mặt vật cần sơn và tạo thành lớp bột sơn có chiều dày nhất định. Do có lục tĩnh điện nên lớp bột sơn này được bám lên bề mặt của vật cần sơn và sau đó được di chuyển đến tủ sấy để polyme hóa.

Tại tủ sấy, lớp bột sơn được cung cấp nhiệt độ thích hợp để chảy mềm, phân đều liên tục tạo thành lớp màng và các phản ứng hóa học xảy ra, còn gọi là phản ứng đóng rắn. Bột sơn được phun ở buồng phun khi không bám được vào vật cần sơn sẽ bị phân tán trong buồng phun sau đó rơi xuống hoặc bị cuốn theo khí hút ra ngoài. Việc thu hồi bột sơn giúp giảm giá thành sản xuất.

Quy trình hoạt động cơ bản của sơn tĩnh điện

4. ƯU ĐIỂM CỦA CÔNG NGHỆ SƠN TĨNH ĐIỆN

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.

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

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.

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 …

Tác dụng bảo vệ kim loại: Các lớp sơn phủ mục đích là để ngăn cản không khí và hơi ẩm tiếp xúc với bề mặt kim loại để hạn chế quá trình oxy hóa và ăn mòn điện hóa kim loại.  Việc kết hợp các chất màu ở các lớp sơn không chỉ với mục đich trang trí mà còn có tác dụng bảo vệ kim loại. Tác dụng bảo vệ bề mặt kim loại ở đây chính là sự ức chế của các tác nhân có mặt trọng bột màu. Các chất có khả năng ức chế thường là các ion của các kim loại như kẽm, Mg, Pb, Ni, Cr, Na, K, P

Hợp chất không tan với các sản phẩm ăn mòn. Sau khi các chất màu này được phân tán với chất tạo màng polyme trên bề mặt kim loại, các phân tử oxi của không khí khi khuếch tán từ ngoài vào gặp các ion kim này ở bột màu đã bị dập tắt mà không thể tiếp cận với bề mặt kim loại.

5. CÁCH KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG SƠN TĨNH ĐIỆN TẠI NHÀ

Muốn biết được chất lượng sơn tĩnh điện tại nhà cũng không có gì quá khó khăn. Bạn hoàn toàn có thể dùng mắt thường để nhận biết được. Dưới đây là một số dấu hiện nhận biết:

- Nhận biết chất lượng sấy

• Trường hợp sơn quá sống (quá thiếu nhiệt) : Bề mặt sơn rất sần sùi, độ bám dính cực kỳ kém.
• Trường hợp sơn hơi sống (hơi thiếu nhiệt) : Bề mặt sơn quá bóng, độ bám dính kém.

- Kiểm tra chất lượng màu sắc thì bạn nên có tấm card mẫu của nhà sản xuất để so sánh.

- Để kiểm tra độ bám dính của lớp sơn một cách đơn giản, bạn làm như sau:

• Dùng dao rọc giấy kẻ các đường song song với khẩu độ 3-4mm, kẻ tiếp theo đè lên vùng ấy các đường song song tương tự theo phương xiên góc khoảng 30 độ để tạo thành những hình thoi.
• Dùng băng keo loại tốt dán chặt lên vùng vừa kẻ, rồi sau đó lột đi. Đánh giá độ bám dính theo mức độ bong tróc của vùng sơn vừa kiểm nghiệm.

LỜI KẾT

Công nghệ sơn tĩnh điện được các chuyên gia đánh giá là hướng đi bền vững trong tương lai. Sơn tĩnh điện sẽ còn được phổ biến hơn nữa trong cuộc sống thường ngày của chúng ta. Có thể xem sơn tĩnh điện là một công nghệ tiên tiến, chất lượng, có giá thành tốt giúp cho giá thành sản phẩm được hạ xuống. Các sản phẩm tại Home Office đều được sử dụng sơn tĩnh điện nhằm đảm bảo chất lượng tốt cho khách hàng.

Ghi chú:

(*) Chất tạo màng: Là dung dịch nhũ tương của polyme, nó sẽ chuyển thành màng sơn trong quá trình khô sơn.