Biện pháp chống nứt khi sơn nhựa xét từ mối quan hệ giữa ứng suất bên trong và dung môi

Mở đầu

Trong sơn nhựa, đôi khi xuất hiện vết nứt nhỏ sau khi sơn.

Ngay sau sơn trông không có vấn đề. Sau sấy xuất hiện những vết nứt nhỏ hơi trắng. Chỉ mép hoặc vùng gần cửa phun nhựa có vết nứt. Dùng cùng loại sơn nhưng chỉ một số sản phẩm đúc nhất định bị nứt. Trông như màng sơn bị nứt nhưng chưa biết nguyên nhân.

Những sự cố này không hiếm trong sơn nhựa.

Tại hiện trường, đôi khi sơn là yếu tố bị nghi ngờ đầu tiên.

“Có phải sơn quá cứng không?” “Có phải điều kiện sấy quá mạnh không?” “Có phải dung môi pha loãng không phù hợp không?” “Có nên đổi sang sơn mềm hơn không?”

Tất nhiên, sơn, dung môi pha loãng và điều kiện sấy đều quan trọng. Tuy nhiên, nứt trong sơn nhựa không phải lúc nào cũng chỉ xảy ra ở màng sơn.

Trong thực tế, nứt có thể phát sinh do mối liên hệ giữa ứng suất còn lưu bên trong sản phẩm nhựa đúc và dung môi trong sơn hoặc dung môi pha loãng.

Bài viết này tổng hợp cơ sở xem xét nứt trong sơn nhựa từ vật liệu, quá trình đúc, ứng suất bên trong, dung môi và điều kiện sấy, bên cạnh sơn.

1. Nứt trong sơn nhựa không nhất thiết là nứt màng sơn

Khi thấy vết nứt sau sơn, nhiều trường hợp được hiểu là “màng sơn đã nứt”.

Tuy nhiên, trong sơn nhựa, vết nứt nhìn thấy có thể phát sinh ở vật liệu nhựa thay vì ở màng sơn.

Đây là lý do khiến việc chẩn đoán nứt trong sơn nhựa trở nên khó khăn.

Màng sơn bị nứt? Vật liệu nhựa bị nứt? Hay cả màng sơn và vật liệu đều bị ảnh hưởng?

Cần phân biệt những trường hợp này khi xem xét.

Nếu vết nứt nằm ở vật liệu nhựa, chỉ thay sơn có thể không giải quyết được. Cần kiểm tra cả điều kiện đúc, ứng suất bên trong vật liệu, mức độ tác động của dung môi, nhiệt độ sấy và hình dạng sản phẩm.

2. Nứt do dung môi là gì?

Một hiện tượng quan trọng trong sơn nhựa là nứt do dung môi.

“Solvent” nghĩa là dung môi. “Crack” nghĩa là vết nứt.

Như vậy, nứt do dung môi là hiện tượng vật liệu nhựa phát sinh vết nứt do ảnh hưởng của dung môi.

Sơn, dung môi pha loãng và dung môi lau có thể chứa thành phần làm mềm, làm trương nở hoặc ăn mòn nhựa. Khi dung môi đó tác động lên bề mặt nhựa, những vết nứt nhỏ có thể xuất hiện.

Đặc biệt, những vị trí còn ứng suất bên trong từ quá trình đúc dễ chịu ảnh hưởng của dung môi hơn.

Vì vậy, nứt do dung môi không chỉ đơn thuần là vấn đề “dung môi mạnh”. Đây là sự cố phát sinh khi ứng suất bên trong vật liệu kết hợp với mức độ tương thích của dung môi.

3. Ứng suất bên trong là gì?

Có thể hiểu ứng suất bên trong là lực còn lưu bên trong sản phẩm đúc.

Chi tiết nhựa nhận nhiệt, chảy và được làm nguội trong khuôn để tạo hình. Lúc này, tùy điều kiện đúc và hình dạng chi tiết, biến dạng có thể còn lưu bên trong vật liệu.

Biến dạng còn lưu này chính là ứng suất bên trong.

Ứng suất bên trong có thể khó nhận biết qua ngoại quan. Dù bề ngoài không có vấn đề, bên trong vật liệu vẫn có thể còn trạng thái dễ nứt.

Khi dung môi của sơn hoặc dung môi pha loãng tác động vào đó, nứt dễ phát sinh từ vị trí tập trung ứng suất.

Nói cách khác, khi xem xét nứt trong sơn nhựa, cần truy ngược đến cả công đoạn đúc, ngoài công đoạn sơn.

4. Những vị trí dễ phát sinh nứt

Nứt trong sơn nhựa không nhất thiết xuất hiện đồng đều trên toàn bộ sản phẩm. Vết nứt có thể tập trung ở một số vị trí nhất định.

Đặc biệt chú ý các vị trí sau.

• Gần cửa phun
• Cạnh
• Góc
• Vùng khác độ dày thành
• Quanh gân tăng cứng
• Quanh trụ nhô
• Vùng chịu ứng suất uốn
• Vị trí các dòng nhựa hợp lại trong quá trình đúc
• Góc trong sản phẩm
• Vị trí được đồ gá giữ

Cửa phun nhựa là vị trí đầu vào để nhựa chảy vào khuôn khi đúc. Vùng xung quanh dễ chịu ảnh hưởng của dòng chảy và làm nguội trong quá trình đúc, nên có thể dễ lưu ứng suất bên trong.

Mép và góc cũng cần chú ý. Tại đó, các điều kiện như sơn dễ tích tụ, dung môi dễ tác động và ứng suất dễ tập trung có thể cùng xuất hiện.

Khi có nứt, điều quan trọng trước tiên là ghi lại vị trí phát sinh. Biết vị trí phát sinh sẽ giúp xác định nên kiểm tra ứng suất đúc, dung môi, điều kiện sấy hay hình dạng sản phẩm.

5. Khả năng chịu dung môi khác nhau theo vật liệu

Khả năng chịu dung môi của vật liệu nhựa khác nhau rất lớn theo từng loại.

Dù dùng cùng sơn và dung môi pha loãng, kết quả vẫn thay đổi theo vật liệu.

Ví dụ, ABS, PC và PS là những vật liệu cần chú ý đến ảnh hưởng của dung môi. Tùy loại dung môi, nồng độ và thời gian tiếp xúc, có thể xảy ra trắng hóa, trương nở, bề mặt thô hoặc nứt.

Cũng có những vật liệu chịu dung môi tương đối tốt. Tuy nhiên, chỉ tên vật liệu không đủ để xác định hoàn toàn khả năng chịu dung môi mạnh hay yếu.

Khả năng này còn thay đổi theo điều kiện đúc, phụ gia, lô hàng, ứng suất bên trong và hình dạng chi tiết.

Vì vậy, trong sơn nhựa, việc kiểm tra trước bằng lô nhỏ luôn rất quan trọng.

Những điểm cần kiểm tra như sau.

• Tên nhựa
• Cấp vật liệu
• Có phụ gia không
• Điều kiện tạo hình
• Khả năng tương thích với dung môi
• Loại dung môi pha
• Dung môi lau
• Có nứt sau sơn hay không
• Thay đổi ngoại quan sau sấy

Sơn khi chưa biết tên vật liệu làm tăng nguy cơ nứt.

6. Xem xét cả dung môi trong sơn và dung môi lau

Khi xem xét nguyên nhân nứt, chỉ xem dung môi trong sơn là chưa đủ.

Dung môi lau dùng trước khi sơn cũng quan trọng.

Trước khi sơn, có thể dùng IPA, dung môi pha loãng hoặc chất rửa để lau loại bỏ chất tháo khuôn và dầu. Nếu dung môi lau tác động mạnh lên vật liệu, bề mặt nhựa có thể đã bị suy yếu ngay từ trước công đoạn sơn.

Khi sơn tiếp, dung môi trong sơn và nhiệt khi sấy tác động thêm, khiến vết nứt có thể bộc lộ.

Như vậy, nứt có thể phát sinh do sự kết hợp các yếu tố sau:

• Ứng suất trong khi tạo hình
• Ảnh hưởng của dung môi lau
• Ảnh hưởng của dung môi trong sơn
• Lựa chọn dung môi pha loãng
• Nhiệt độ làm khô
• Thời gian làm khô
• Hình dạng sản phẩm

Trong sơn nhựa, cần xem chất rửa, dung môi pha loãng, sơn và điều kiện sấy như một hệ thống thống nhất.

7. Điều kiện sấy có thể thúc đẩy nứt

Điều kiện sấy cũng ảnh hưởng đến nứt nhựa.

Khác với kim loại, một số vật liệu nhựa chịu nhiệt kém. Nhiệt độ sấy quá cao có thể gây biến dạng, cong vênh, thay đổi kích thước hoặc thay đổi ứng suất bên trong.

Ngoài ra, nếu chỉ bề mặt khô nhanh trước khi dung môi thoát hết, màng sơn hoặc bề mặt vật liệu có thể chịu tải.

Những điều kiện đặc biệt cần chú ý như sau:

• Nhiệt độ sấy quá cao
• Gia nhiệt đột ngột
• Thời gian sấy quá ngắn
• Sơn quá dày
• Dung môi quá mạnh
• Chênh lệch chiều dày thành sản phẩm lớn
• Đồ gá gây ứng suất
• Biến dạng trong khi sấy

Khi quyết định điều kiện sấy, cần kiểm tra vật liệu nhựa có chịu được nhiệt độ và thời gian đó hay không, ngoài việc màng sơn có khô hay không.

8. Ủ giảm ứng suất có thể hữu ích

Khi ứng suất bên trong sản phẩm đúc lớn, ủ giảm ứng suất có thể hữu ích.

Ủ giảm ứng suất là phương pháp xử lý sản phẩm nhựa đúc ở một nhiệt độ nhất định trong một thời gian nhất định để giảm ứng suất bên trong.

Nếu ứng suất bên trong giảm, có thể khó phát sinh nứt hơn dù dung môi tác động.

Tuy nhiên, ủ giảm ứng suất không phải giải pháp cho mọi trường hợp.

Những điểm cần kiểm tra như sau.

• Nhiệt độ xử lý có phù hợp với vật liệu không?
• Không biến dạng nhiệt?
• Không đổi kích thước?
• Thời gian đúng?
• Có thể đưa vào quy trình sản xuất hàng loạt không?
• Hiệu quả có tương xứng với chi phí không?
• Tỷ lệ phát sinh nứt có thực sự giảm không?

Khi ủ giảm ứng suất, nhất thiết phải kiểm tra qua sản xuất thử. Tùy chi tiết nhựa, việc ủ cũng có thể gây thay đổi kích thước hoặc ngoại quan.

9. Đừng cố giải quyết nứt chỉ bằng sơn

Khi nứt xảy ra trong sơn nhựa, có thể cân nhắc thay đổi sơn.

Cách này có thể hữu ích.

Ví dụ, đổi sang sơn có dung môi tác động nhẹ hơn. Đổi sang loại sấy ở nhiệt độ thấp. Đổi sang màng sơn có tính mềm dẻo. Dùng sơn lót chuyên dụng.

Những biện pháp này cũng có thể cần thiết.

Tuy nhiên, có trường hợp thay sơn thôi vẫn không giải quyết được.

Nếu nguyên nhân là ứng suất đúc, cần xem lại điều kiện đúc. Nếu dung môi lau quá mạnh, cần xem lại phương pháp xử lý bề mặt trước khi sơn. Nếu nhiệt độ sấy quá cao, cần xem lại điều kiện sấy. Nếu ứng suất tập trung ở một số vị trí, có thể cần xem lại hình dạng sản phẩm hoặc đồ gá.

Trong biện pháp chống nứt nhựa, điều quan trọng là kiểm tra riêng từng yếu tố: sơn, vật liệu, đúc, xử lý bề mặt trước khi sơn và sấy.

10. Trình tự kiểm tra khi phát sinh nứt

Khi nứt xảy ra trong sơn nhựa, kiểm tra theo trình tự sau giúp hệ thống hóa nguyên nhân dễ hơn.

10-1. Kiểm tra vị trí phát sinh nứt

• Có xuất hiện trên toàn bộ bề mặt không?
• Chỉ ở một số vị trí nhất định không?
• Có gần cửa phun nhựa không?
• Có ở mép không?
• Có ở vị trí chênh lệch chiều dày thành không?
• Có ở vùng tiếp xúc với đồ gá không?
• Có ở góc phía trong không?

Nếu nứt tập trung ở vị trí nhất định, hãy nghi ngờ ứng suất đúc hoặc yếu tố hình dạng.

10-2. Kiểm tra thời điểm phát sinh

• Ngay sau sơn?
• Sau sấy?
• Sau một ngày?
• Sau lắp ráp?
• Sau sử dụng?
• Có trắng hóa hoặc nứt ngay sau lau không?

Thời điểm phát sinh quyết định cần xem xét khâu xử lý bề mặt trước khi sơn, sơn, sấy hay môi trường sử dụng.

10-3. Kiểm tra tên vật liệu

• Là ABS?
• Là PC?
• Là PS?
• Là PP?
• Là PA?
• Là FRP?
• Hay loại nhựa khác?
• Cấp vật liệu là gì?
• Có phụ gia không?

Nếu chưa biết tên vật liệu, việc phân tích chính xác nguyên nhân sẽ khó hơn.

10-4. Kiểm tra dung môi đang sử dụng

• Dung môi lau
• Dung môi trong sơn
• Dung môi pha loãng
• Chất rửa
• Thời gian để khô trước khi sơn

Kiểm tra dung môi có phù hợp với vật liệu hay không.

10-5. Kiểm tra điều kiện đúc

• Vị trí cửa phun nhựa
• Nhiệt độ đúc
• Điều kiện làm nguội
• Chênh lệch chiều dày thành
• Lô tạo hình
• Thay đổi nhà sản xuất sản phẩm đúc
• Loại tách khuôn

Đối chiếu điều kiện đúc với vị trí phát sinh nứt.

11. Những điểm cần chú ý tại nhà máy Việt Nam

Khi sơn nhựa tại nhà máy Việt Nam, cần chú ý các điểm sau.

11-1. Thông tin đúc chưa được chia sẻ với công đoạn sơn

Nếu đúc và sơn thuộc các công ty hoặc bộ phận khác nhau, phía sơn có thể không biết tên vật liệu hoặc điều kiện đúc. Trong trạng thái này, dễ đánh giá nguyên nhân nứt chỉ từ sơn.

11-2. Thao tác lau chưa được chuẩn hóa

Nếu lượng dung môi lau, lực lau, số lần lau và thời gian để khô khác nhau theo người thao tác, ảnh hưởng lên bề mặt nhựa cũng dao động.

11-3. Dùng quá nhiều dung môi mạnh

Dung môi mạnh dùng để loại bỏ chất tháo khuôn hoặc dầu có thể làm hư vật liệu. Cần cân bằng khả năng loại bỏ chất bẩn với việc không làm hư vật liệu.

11-4. Dùng nguyên điều kiện sấy cho kim loại

Dùng nguyên điều kiện sấy sơn kim loại cho chi tiết nhựa có thể khiến nhiệt độ quá cao. Cần kiểm tra nhiệt độ biến dạng do nhiệt của từng vật liệu nhựa.

11-5. Đánh giá chỉ từ ảnh lỗi

Chỉ xem ảnh vết nứt rồi kết luận nguyên nhân do sơn sẽ bỏ sót ứng suất đúc hoặc ảnh hưởng dung môi. Cần kiểm tra đồng thời tên vật liệu, thông tin đúc, xử lý bề mặt trước khi sơn và điều kiện sấy, bên cạnh ảnh.

12. Biện pháp cơ bản để ngăn nứt

Những biện pháp sau hữu ích để ngăn nứt trong sơn nhựa.

12-1. Xác nhận tên vật liệu

Nếu chưa biết vật liệu nhựa, không thể đánh giá dung môi hoặc điều kiện sấy có phù hợp hay không. Trước tiên hãy xác nhận tên vật liệu.

12-2. Giảm mức độ tác động hoặc thay đổi dung môi

Nếu dung môi quá mạnh đối với vật liệu, cần xem lại dung môi pha loãng hoặc chất rửa. Tuy nhiên, phải kiểm tra sự cân bằng với khả năng thi công sơn và khả năng khô.

12-3. Chuẩn hóa điều kiện lau

Chuẩn hóa lượng dung môi, số lần lau, giẻ lau và thời gian để khô. Điều quan trọng là giảm dao động giữa người thao tác.

12-4. Xem lại điều kiện sấy

Kiểm tra nhiệt độ sấy, thời gian sấy, tốc độ tăng nhiệt và nhiệt độ thực tế của sản phẩm. Cần làm khô màng sơn trong phạm vi không khiến nhựa biến dạng.

12-5. Kiểm tra ứng suất đúc

Nếu vết nứt tập trung gần cửa phun nhựa hoặc mép, hãy nghi ngờ ứng suất đúc. Khi cần, xem xét điều kiện đúc hoặc ủ giảm ứng suất.

12-6. Đánh giá trước bằng lô nhỏ

Trong sơn nhựa, thử nghiệm lô nhỏ trước sản xuất hàng loạt rất quan trọng. Kiểm tra vật liệu, dung môi, điều kiện sấy, độ bám dính và có nứt hay không trước khi chuyển sang sản xuất hàng loạt.

13. Câu hỏi khi thăm khách hàng

Dành cho giám đốc nhà máy

• Có khiếu nại về nứt hoặc trắng hóa trong sơn nhựa không?
• Lỗi có xảy ra nhiều ở sản phẩm hoặc lô nhất định không?
• Đúc và sơn được thực hiện trong cùng nhà máy hay ở các công ty khác nhau?
• Có phát sinh sửa lại hoặc loại bỏ sản phẩm do nứt không?

Dành cho kỹ thuật sản xuất

• Tên nhựa?
• Có kiểm tra vị trí cửa phun nhựa và chênh lệch chiều dày thành không?
• Vết nứt có tập trung gần cửa phun nhựa hoặc mép không?
• Có xem xét ứng suất bên trong do quá trình đúc không?
• Đã cân nhắc ủ?

Dành cho bảo đảm chất lượng

• Có kiểm tra vết nứt nằm ở màng sơn hay vật liệu không?
• Có quan sát phóng đại không?
• Có liên kết lô đúc với phát sinh nứt không?
• Có đánh giá khi thay đổi dung môi lau hoặc dung môi pha loãng không?
• Có ghi lại điều kiện sấy và tỷ lệ phát sinh không?

Dành cho mua hàng

• Có chia sẻ thông tin thay đổi vật liệu nhựa hoặc nhà sản xuất sản phẩm đúc với công đoạn sơn không?
• Có kiểm tra khả năng sơn khi thay đổi cấp nhựa không?
• Có đang thay đổi vật liệu chỉ dựa trên chi phí không?
• Có thu thập thông tin chất lượng của sản phẩm đúc không?

Dành cho quản lý hiện trường sơn

• Dung môi lau có gây trắng hóa vật liệu không?
• Có đang sơn ngay sau lau không?
• Nhiệt độ sấy sau sơn có phù hợp với vật liệu không?
• Có ghi lại vị trí phát sinh nứt không?
• Có kiểm tra cả vật liệu và điều kiện đúc, bên cạnh sơn không?

14. CoatureVietnam có thể hỗ trợ gì?

Với nứt trong sơn nhựa, CoatureVietnam có thể hỗ trợ hệ thống hóa nguyên nhân, bao gồm vật liệu, đúc, xử lý bề mặt trước khi sơn và điều kiện sấy, bên cạnh lựa chọn sơn.

Cụ thể có thể hỗ trợ.

• Làm rõ vật liệu nhựa
• Phân loại vị trí phát sinh nứt
• Sắp xếp ảnh lỗi
• Kiểm tra dung môi lau
• Kiểm tra ảnh hưởng dung môi pha
• Xác nhận làm khô
• Hệ thống hóa khả năng có ứng suất đúc
• Xem xét ủ giảm ứng suất
• Thiết kế điều kiện thử nghiệm lô nhỏ
• Lập tài liệu đề xuất cải tiến khách hàng

Với nứt nhựa, điều quan trọng là phân tách nguyên nhân theo vật liệu và quy trình, bên cạnh thay đổi sơn.

Tóm tắt

Nứt trong sơn nhựa không nhất thiết chỉ là vấn đề của màng sơn.

Vết nứt nhìn thấy có thể nằm ở vật liệu nhựa thay vì màng sơn. Đặc biệt, khi ứng suất bên trong từ quá trình đúc kết hợp với dung môi trong sơn và dung môi pha loãng, nứt do dung môi dễ phát sinh hơn.

Các kiểm tra sau rất quan trọng trong biện pháp chống nứt khi sơn nhựa.

• Tên vật liệu
• Điều kiện tạo hình
• Vị trí cửa phun nhựa
• Cạnh
• Ứng suất bên trong
• Dung môi lau
• Dung môi trong sơn
• Dung môi pha loãng
• Nhiệt độ làm khô
• Nhu cầu ủ

Khi thấy vết nứt, cần kiểm tra cả trạng thái bên trong vật liệu, thay vì lập tức kết luận “sơn đã nứt”.

“Mang khoa học và sự tận tâm vào công việc sơn.” mà CoatureVietnam coi trọng chính là phân tách những nguyên nhân khó thấy như vậy và hệ thống hóa theo cách giúp hiện trường ngăn tái diễn.

Khoa học là xem xét nứt nhựa theo từng yếu tố: sơn, dung môi, vật liệu, ứng suất đúc và điều kiện sấy. Sự tận tâm là xây dựng trình tự kiểm tra và điều kiện tiêu chuẩn để hiện trường không lặp lại cùng lỗi nứt.

Không thể giải quyết nứt trong sơn nhựa chỉ bằng cách nhìn màng sơn. Cần hiểu mối quan hệ giữa vật liệu và dung môi. Đó là cơ sở của biện pháp chống nứt khi sơn nhựa.