Kiến thức cơ bản về sơn phun, sơn tĩnh điện, sơn điện di, sơn bột và sơn gốc nước

Khi xảy ra sự cố sơn, tại hiện trường thường có những cuộc trao đổi như sau.

“Có phải sơn không tốt?”
“Có phải cách sơn của công nhân chưa đúng?”
“Đổi dung môi pha loãng có khắc phục được không?”
“Có phải chỉ cần kéo dài thời gian khô một chút?”

Tất nhiên, sơn, dung môi pha loãng, tay nghề công nhân và điều kiện làm khô đều quan trọng.
Tuy nhiên, nếu chỉ dựa vào những yếu tố này để đánh giá nguyên nhân sự cố sơn, có thể bỏ sót nguyên nhân thực sự.

Bởi vì khi phương pháp sơn thay đổi, các điều kiện cần quản lý, những lỗi dễ phát sinh và cách xây dựng biện pháp khắc phục cũng thay đổi.

Các điểm cần xem xét trong sơn phun khí nén và sơn tĩnh điện khác nhau.
Cách xuất hiện lỗi trong sơn điện di và sơn bột tĩnh điện cũng khác nhau.
Cách xem xét quá trình khô của sơn gốc nước khác với sơn gốc dung môi.
Máy sơn trục lăn và sơn nhúng cần cách quản lý quy trình hoàn toàn khác với sơn phun.

Để ổn định chất lượng sơn, trước hết cần hiểu đúng không chỉ “dùng loại sơn nào”, mà còn hiểuđang sơn bằng phương pháp nào.

1. Không thể đánh giá sự cố sơn chỉ từ bản thân sơn

Khi xuất hiện lỗi sơn, đôi khi sơn là yếu tố bị nghi ngờ đầu tiên.

Ví dụ gồm chảy sơn, bề mặt ráp, hạt nổi do tạp chất, thiếu độ dày màng sơn, bám dính kém, màu không đều, lỗi độ bóng, lỗ kim và phồng rộp.

Tuy nhiên, những lỗi này không nhất thiết chỉ do bản thân sơn gây ra.

Ngay cả khi dùng cùng một loại sơn,

• Khoảng cách súng phun thay đổi
• Áp suất khí thay đổi
• Tỷ lệ pha loãng thay đổi
• Tốc độ sơn thay đổi
• Hình dạng vật cần sơn thay đổi
• Độ ẩm thay đổi
• Phân bố nhiệt độ trong lò sấy đóng rắn thay đổi
• Tình trạng nối đất của đồ gá trở nên kém
• Điều kiện rửa bằng nước thay đổi
• Tình trạng bột sơn thu hồi thay đổi

thì các điều kiện như trên cũng làm chất lượng hoàn thiện thay đổi đáng kể.

Sơn không chỉ là thao tác đưa sơn lên bề mặt.
Đó là một quy trình liên kết sơn, thiết bị, điều kiện thao tác, môi trường, làm khô và kiểm tra.

Vì vậy, để giải quyết sự cố sơn, cần xem toàn bộ quy trình theo từng phương pháp sơn, thay vì chỉ xem riêng sơn.

2. Trong sơn phun khí nén, sự phun tơi, khoảng cách và áp suất khí quyết định chất lượng

Sơn phun khí nén là phương pháp dùng khí nén phun tơi sơn thành những hạt nhỏ và phun lên vật cần sơn.
Đây là phương pháp sơn phổ biến tại nhiều nhà máy.

Trong phương pháp này, điều kiện thao tác của công nhân ảnh hưởng lớn đến chất lượng.

Các hạng mục đặc biệt quan trọng gồm:

• Độ nhớt của sơn
• Tỷ lệ pha loãng
• Áp suất khí
• Lưu lượng phun
• Khoảng cách súng phun
• Tốc độ di chuyển súng phun
• Bề rộng chồng mí
• Trình tự sơn
• Tốc độ bay hơi của dung môi pha loãng

Nếu khoảng cách súng phun quá gần, lượng sơn bám quá nhiều có thể gây chảy sơn hoặc bề mặt sần.
Ngược lại, nếu quá xa, sơn bắt đầu khô trong khi bay tới bề mặt, dẫn đến bề mặt ráp hoặc thiếu độ dày màng sơn.

Nếu áp suất khí quá cao, sương sơn dễ phát tán, có thể làm tăng hao hụt sơn và tình trạng bề mặt ráp.
Nếu quá thấp, sơn phun tơi không đủ, khiến bề mặt sần hoặc độ dày màng sơn không đều.

Do đó, trong sơn phun khí nén, việc tiêu chuẩn hóa điều kiện thao tác cùng với lựa chọn sơn là rất quan trọng.

3. Trong sơn tĩnh điện, tăng điện áp không phải lúc nào cũng tốt

Sơn tĩnh điện là phương pháp tích điện cho hạt sơn, rồi hút chúng về phía vật cần sơn đã được nối đất.
Phương pháp này thuận lợi cho việc nâng cao hiệu suất bám sơn và giảm hao hụt sơn.

Tuy nhiên, trong sơn tĩnh điện, suy nghĩ đơn giản rằng “chỉ cần tăng điện áp” là nguy hiểm.

Các điều kiện quan trọng trong sơn tĩnh điện gồm:

• Điện áp áp dụng
• Điện trở của sơn
• Loại dung môi pha loãng
• Nối đất vật cần sơn
• Khoảng cách súng phun
• Độ ẩm môi trường sơn
• Hình dạng vật cần sơn
• Có hay không có bột màu kim loại

Điện áp quá cao có thể làm sơn tập trung ở mép cạnh hoặc khó đi vào hốc lõm.
Nếu điện trở của sơn không phù hợp, hiệu ứng tĩnh điện cũng có thể không đạt đủ mức cần thiết.

Ngoài ra, trong môi trường nóng ẩm như Việt Nam, độ ẩm có thể ảnh hưởng đến sơn tĩnh điện.
Nếu chất lượng hoàn thiện khác nhau giữa mùa mưa và mùa khô, cần kiểm tra cả điều kiện tĩnh điện và môi trường, ngoài bản thân sơn.

4. Trong sơn điện di, quản lý bể sơn quyết định chất lượng

Sơn điện di là phương pháp nhúng vật cần sơn vào bể sơn và tạo màng sơn bằng tác dụng của điện.
Đây là phương pháp quan trọng đối với lớp lót chống gỉ cho phụ tùng ô tô và các chi tiết kim loại.

Trong sơn điện di, công nhân không dùng súng để sơn.
Thay vào đó, tình trạng bể điện di ảnh hưởng lớn đến chất lượng.

Các hạng mục chính cần xem xét gồm:

• pH
• Độ dẫn điện
• Hàm lượng chất rắn
• Nhiệt độ dung dịch
• Điện áp
• Dòng điện
• Thời gian cấp điện
• Tình trạng xử lý bề mặt trước khi sơn
• Tình trạng rửa bằng nước
• Tình trạng dẫn điện của đồ gá
• Điều kiện sấy đóng rắn

Trong sơn điện di, không nên chỉ dựa vào độ dày màng sơn bên ngoài để đánh giá.
Cần kiểm tra xem màng sơn có đạt đủ độ dày ở bên trong, khe hở, chỗ ghép và xung quanh mối hàn hay không.

Chất lượng chống gỉ không chỉ do ngoại quan nhìn thấy quyết định.
Nếu độ dày màng sơn ở mặt trong hoặc khe hở không đủ, gỉ có thể bắt đầu xuất hiện từ những vị trí đó.

Ngoài ra, lỗi hạt nổi do tạp chất và bụi bẩn trong sơn điện di không nhất thiết chỉ bắt nguồn từ bể điện di.
Nguồn phát sinh có thể nằm trên toàn dây chuyền, như bùn cặn xử lý bề mặt, bột sắt, rửa nước không đủ, chất bẩn trong lò sấy hoặc chất bẩn trên móc treo vận chuyển.

Sơn điện di là quy trình cần xem xét đồng bộ từ bể sơn, xử lý bề mặt, rửa nước, cấp điện đến sấy đóng rắn.

5. Sơn bột tĩnh điện vẫn cần quản lý quy trình dù không phát thải VOC

Sơn bột tĩnh điện dùng sơn ở dạng bột không chứa dung môi.
Phương pháp này ít phát sinh VOC, có hiệu quả trong cải thiện môi trường làm việc và giảm nguy cơ cháy.

Tuy nhiên, sơn bột tĩnh điện không phải “thân thiện với môi trường nên dễ làm”.

Các điều kiện sau quyết định chất lượng sơn bột tĩnh điện.

• Kích thước hạt bột sơn
• Khả năng tích điện của bột sơn
• Sự hút ẩm của bột sơn
• Kiểu súng phun
• Điện áp
• Dòng điện
• Nối đất vật cần sơn
• Luồng khí trong buồng sơn
• Tình trạng bột sơn thu hồi
• Phân bố nhiệt độ trong lò sấy đóng rắn
• Điều kiện làm nguội

Trong sơn bột tĩnh điện, bột đôi khi khó đi vào hốc lõm.
Điều này là do tính chất của tĩnh điện khiến đường sức điện khó đi vào hốc lõm.
Hiện tượng này được gọi là hiệu ứng lồng Faraday.

Ngoài ra, nếu bột sơn bám quá dày, hoặc điện áp và dòng điện quá lớn, có thể xảy ra ion hóa ngược, dẫn đến lỗi ngoại quan như hố lõm hoặc bề mặt da cam.

Do đó, trong sơn bột tĩnh điện, sơn càng dày chưa chắc càng tốt.
Cần quản lý thích hợp lượng bột bám, điều kiện điện và điều kiện sấy đóng rắn.

6. Khó quản lý quá trình khô của sơn gốc nước

Sơn gốc nước là phương pháp sử dụng nước làm môi trường phân tán chính thay cho dung môi.
Phương pháp này có hiệu quả trong giảm VOC và giảm mùi.

Tuy nhiên, với sơn gốc nước, cách loại nước ra khỏi màng sơn là rất quan trọng.

Tốc độ bay hơi của nước phụ thuộc lớn vào nhiệt độ và độ ẩm.
Đặc biệt trong môi trường nóng ẩm như Việt Nam, lỗi khô dễ xuất hiện vào mùa mưa hoặc những ngày độ ẩm cao.

Các hạng mục cần chú ý trong sơn gốc nước gồm:

• Nhiệt độ trong buồng sơn
• Độ ẩm trong buồng sơn
• Thời gian bay hơi sơ bộ (flash-off)
• Đường cong tăng nhiệt của lò sấy
• Lượng nước còn lại trong màng sơn
• Xử lý nước thải
• Phối màu
• Quản lý cách điện khi sơn tĩnh điện gốc nước

Trong sơn gốc nước, đôi khi chỉ bề mặt khô trước, khiến nước bên trong khó thoát ra.
Nếu gia nhiệt trong tình trạng đó, có thể xuất hiện sủi khí do bay hơi, lỗ kim hoặc phồng rộp.

Ngoài ra, trong sơn tĩnh điện gốc nước, nước dễ dẫn điện nên điện áp cao dễ bị thất thoát qua hệ thống cấp sơn.
Vì vậy, cần quản lý cách điện và an toàn cho cả bồn sơn, ống dẫn, thiết bị cấp sơn và súng tĩnh điện.

Sơn gốc nước có hiệu quả về đáp ứng yêu cầu môi trường, nhưng việc chuyển đổi không kết thúc chỉ bằng đổi sơn.
Cần coi đây là thay đổi quy trình, bao gồm buồng sơn, lò sấy, nước thải, an toàn và phê duyệt màu.

7. Với các phương pháp sơn đặc biệt, chọn phương pháp phù hợp với hình dạng sản phẩm

Trong sơn công nghiệp, ngoài phương pháp phun bằng súng còn có nhiều phương pháp khác.

Ví dụ gồm:

• Kim loại được sơn trước (PCM)
• Máy sơn trục lăn
• Máy sơn màn chảy
• Sơn nhúng
• Sơn quay
• Sơn ly tâm
• Sơn bằng khuôn gạt

và các phương pháp khác.

Tùy hình dạng sản phẩm và sản lượng, các phương pháp này có thể có lợi hơn sơn phun.

Với tấm phẳng, máy sơn trục lăn hoặc máy sơn màn chảy có thể phù hợp.
Với chi tiết nhỏ, sơn quay có thể hiệu quả.
Với sản phẩm dạng thanh hoặc dây, cách sơn bằng khuôn gạt có thể hữu ích.
Với tấm kim loại trước gia công, kim loại được sơn trước cũng là một lựa chọn.

Điều quan trọng là không chọn phương pháp sơn chỉ vì “trước giờ vẫn làm như vậy”.

Cần chọn phương pháp tối ưu khi xem xét hình dạng sản phẩm, sản lượng, yêu cầu độ dày màng sơn, ngoại quan, chống gỉ, gánh nặng cho công nhân và đầu tư thiết bị.

8. Các hạng mục cần quản lý khác nhau theo từng phương pháp sơn

Có thể hệ thống hóa các hạng mục cần quản lý theo phương pháp sơn như sau.

Như vậy, ngay cả cùng là “lỗi sơn”, cách xem xét nguyên nhân cũng thay đổi theo phương pháp.

9. Tại nhà máy ở Việt Nam, khí hậu và môi trường làm việc cũng là điều kiện quan trọng

Tại hiện trường sơn ở Việt Nam, nhiệt độ không khí, độ ẩm, mùa mưa và môi trường làm việc ảnh hưởng đến chất lượng.

Các công đoạn đặc biệt dễ chịu ảnh hưởng gồm:

• Tình trạng tích điện trong sơn tĩnh điện
• Quá trình khô của sơn gốc nước
• Sự hút ẩm của sơn bột
• Nhiệt độ dung dịch trong bể điện di
• Độ ổn định nhiệt độ của lò sấy và lò sấy đóng rắn
• An toàn và vệ sinh lao động của công nhân

Ví dụ, trong sơn gốc nước, độ ẩm cao khiến nước khó thoát ra.
Với sơn bột, hút ẩm có thể làm thay đổi khả năng chảy và tích điện.
Trong sơn tĩnh điện, độ ẩm và tình trạng nối đất ảnh hưởng đến hiệu suất bám sơn.

Vì vậy, tại nhà máy ở Việt Nam, chỉ xem xét điều kiện sơn theo kinh nghiệm ở Nhật Bản là chưa đủ.
Cần quản lý phù hợp với khí hậu địa phương, tình trạng thiết bị và môi trường làm việc.

10. Không nên cải tiến công việc sơn chỉ dựa vào nỗ lực của công nhân

Tại hiện trường sơn, đôi khi tay nghề của công nhân giàu kinh nghiệm là yếu tố duy trì chất lượng.
Đây là một thế mạnh quan trọng.

Tuy nhiên, để ổn định chất lượng, không nên chỉ dựa vào cảm giác và nỗ lực của công nhân.

Cần có các cơ chế như sau.

• Bảng điều kiện sơn
• Bảng quản lý độ nhớt
• Tiêu chuẩn đo độ dày màng sơn
• Tiêu chuẩn khoảng cách súng phun và áp suất khí
• Bảng kiểm tra điện áp và nối đất
• Bảng quản lý bể điện di
• Bảng quản lý bột sơn thu hồi
• Ghi chép nhiệt độ lò sấy đóng rắn
• Ghi chép nhiệt độ và độ ẩm khi sơn gốc nước
• Quy trình kiểm tra khi phát sinh bất thường

Không phải công nhân có lỗi.
Trong nhiều trường hợp, bản chất vấn đề là chưa chuẩn bị đủ điều kiện để công nhân tạo ra sản phẩm đạt chất lượng một cách ổn định.

“ Mang khoa học và sự tận tâm vào công việc sơn.” mà CoatureVietnam coi trọng chính là cách nghĩ này.

Khoa học là thể hiện rõ điều kiện sơn bằng số liệu và bình tĩnh phân tích từng nguyên nhân.
Sự tận tâm là hướng đến quy trình để ai cũng tạo ra sản phẩm đạt chất lượng một cách ổn định, không dựa quá nhiều vào gánh nặng hoặc cảm giác của công nhân.

11. Các điểm kiểm tra cơ bản khi chọn phương pháp sơn

Khi xem xét phương pháp sơn, cần kiểm tra các hạng mục sau.

1. Hình dạng vật cần sơn

Là tấm phẳng, dạng hộp, hình dạng phức tạp, chi tiết nhỏ hay dạng thanh?
Phương pháp sơn phù hợp thay đổi theo hình dạng.

2. Sản lượng

Là nhiều chủng loại với số lượng ít hay sản xuất liên tục với số lượng lớn?
Trong sản xuất hàng loạt, lợi ích của tự động hóa và vận hành liên tục tăng lên.

3. Độ dày màng sơn yêu cầu

Màng mỏng có đủ hay cần màng dày?
Nếu cần màng dày, sơn bột tĩnh điện hoặc sơn phun không dùng khí nén có thể là phương án xem xét.

4. Yêu cầu ngoại quan

Có cần ngoại quan chất lượng cao hay ưu tiên chức năng?
Việc chọn phương pháp thay đổi theo yêu cầu về ánh kim, ngọc trai, độ bóng, trạng thái bề mặt và chênh lệch màu.

5. Yêu cầu chống gỉ

Nếu tính năng chống gỉ quan trọng, cần xem xét cả xử lý bề mặt, sơn điện di, lớp lót và quản lý độ dày màng sơn.

6. Yêu cầu môi trường

Nếu cần giảm VOC, giảm mùi hoặc giảm nguy cơ cháy, sơn bột tĩnh điện và sơn gốc nước là các phương án có thể xem xét.
Tuy nhiên, mỗi phương pháp có những vấn đề quản lý riêng.

7. Điều kiện làm khô và sấy đóng rắn

Kiểm tra khả năng chịu nhiệt của vật cần sơn và xem năng lực lò sấy đóng rắn có đủ hay không.

8. Gánh nặng cho công nhân

Tư thế làm việc, mùi, bụi, nhiệt và khối lượng công việc vệ sinh thay đổi theo phương pháp sơn.

9. Đầu tư thiết bị

Thay đổi phương pháp sơn có thể cần buồng sơn, lò, thiết bị thu hồi, xử lý nước thải và thiết bị an toàn.

10. Tổng chi phí

Cần đánh giá không chỉ đơn giá sơn, mà cả hiệu suất bám sơn, tỷ lệ lỗi, sơn lại, thải bỏ, điện năng, nước thải và thời gian lao động.

12. Tổng kết: Hiểu phương pháp sơn giúp thay đổi cách nhìn sự cố

Để giải quyết sự cố sơn, cần hiểu đặc điểm của từng phương pháp sơn, thay vì chỉ xem bản thân sơn.

Sơn phun khí nén có cách xem xét riêng.
Sơn tĩnh điện có cách xem xét riêng.
Sơn điện di có cách xem xét riêng.
Sơn bột tĩnh điện có cách xem xét riêng.
Sơn gốc nước có cách xem xét riêng.
Các phương pháp sơn đặc biệt có cách xem xét riêng.

Ngay cả cùng là “lỗi độ dày màng sơn”, nguyên nhân vẫn khác nhau theo phương pháp.
Ngay cả cùng là “hạt nổi do tạp chất”, nguồn phát sinh vẫn khác nhau theo công đoạn.
Ngay cả cùng là “khô không đạt”, các điều kiện cần xem xét vẫn khác giữa sơn gốc dung môi và sơn gốc nước.

Vì thế, các câu hỏi sau rất quan trọng khi cải tiến công việc sơn.

Phương pháp sơn có phù hợp với hình dạng sản phẩm, sản lượng và yêu cầu chất lượng không?Lỗi đó có thực sự chỉ do bản thân sơn không?Đã kiểm tra điều kiện thiết bị, thao tác, làm khô và môi trường chưa?

CoatureVietnam kiểm tra tổng thể quy trình sơn, bao gồm sơn, phương pháp sơn, thiết bị, điều kiện thao tác, xử lý bề mặt, làm khô và kiểm tra chất lượng.

Mang khoa học và sự tận tâm vào công việc sơn.

Điều đó có nghĩa là hiểu quy trình sơn thông qua số liệu và cơ chế quản lý, đồng thời chuẩn bị môi trường để người làm việc tại hiện trường tạo ra sản phẩm đạt chất lượng một cách ổn định.

Bài viết liên quan

• Kiến thức cơ bản về sơn phun khí nén — Sự phun tơi, khoảng cách và áp suất khí làm thay đổi độ dày màng sơn
• Chảy sơn, bề mặt ráp và bề mặt sần khi sơn phun không chỉ là vấn đề của sơn
• Sơn phun không dùng khí nén phù hợp với màng sơn dày, nhưng quản lý đầu phun và áp suất quyết định chất lượng
• Trong sơn tĩnh điện, tăng điện áp không phải lúc nào cũng tốt
• Trong sơn tĩnh điện, điện trở của sơn và lựa chọn dung môi pha loãng quyết định chất lượng hoàn thiện
• Sơn điện di là gì — Quy trình tạo màng sơn chống gỉ bằng điện
• Chất lượng sơn điện di phụ thuộc vào quản lý bể sơn — Cách xem pH, độ dẫn điện và hàm lượng chất rắn
• Bụi bẩn và hạt nổi do tạp chất trong sơn điện di phát sinh ở công đoạn nào?
• Trong sơn điện di, cần xem độ dày màng sơn bên trong và khả năng phủ sâu
• Sơn bột tĩnh điện là gì — Vẫn cần quản lý quy trình dù không phát thải VOC
• Sự khác nhau giữa súng corona và súng tribo
• Vì sao bột sơn khó vào hốc lõm — Hiệu ứng lồng Faraday
• Trong sơn bột tĩnh điện, sơn càng dày chưa chắc càng tốt — Ion hóa ngược và sơn lại
• Quản lý lò sấy đóng rắn, làm nguội và bột thu hồi trong sơn bột tĩnh điện
• Vì sao khó quản lý quá trình khô của sơn gốc nước?
• Khi chuyển sang sơn gốc nước, cần chú ý phối màu và hiện tượng metamerism
• Sơn tĩnh điện gốc nước cần quản lý cách điện và an toàn
• Kim loại được sơn trước là gì — Ý tưởng sơn trước khi gia công
• Máy sơn trục lăn là gì — Phương pháp sơn tấm phẳng hiệu quả
• Sơn nhúng, sơn quay và sơn màn chảy — Các phương pháp sơn hàng loạt ngoài sơn phun
• Sơn ly tâm và sơn bằng khuôn gạt — Kiểm soát lượng sơn dư
• Danh sách kiểm tra khi chọn phương pháp sơn — Xem xét hình dạng sản phẩm, sản lượng và yêu cầu chất lượng