Cơ sở gia công bề mặt kính xét từ gia nhiệt trước, nung và làm nguội chậm

Mở đầu

Sơn hoặc in lên kính đòi hỏi cách nghĩ khác với sơn kim loại hoặc nhựa thông thường.

Trong sơn kim loại, sơn được phủ rồi làm khô và đóng rắn để tạo màng sơn. Trong sơn nhựa, dung môi và nhiệt độ sấy được quản lý để tránh làm hư vật liệu. Trong sơn gỗ, cần xem xét độ ẩm gỗ, giãn nở và co lại.

Vậy điều gì quan trọng trong sơn kính?

Điều quan trọng trong sơn kính là nung ở nhiệt độ cao.

Sơn cho kính và men kính không chỉ khô trên bề mặt rồi bám vào. Nung ở nhiệt độ cao làm bột màu vô cơ và chất trợ dung liên kết với bề mặt kính bằng nóng chảy, tạo lớp trang trí, bảo vệ hoặc chức năng bền chắc.

Như vậy, trong sơn kính, nung cũng quyết định chất lượng, bên cạnh việc phủ sơn.

Bài viết này giải thích dễ hiểu vì sao sơn kính cần nung ở nhiệt độ cao, qua ba công đoạn: gia nhiệt trước, nung và làm nguội chậm.

1. Cách nghĩ về sơn kính khác với sơn thông thường

Trong sơn thông thường, nhựa trong sơn khô và đóng rắn để tạo màng sơn trên bề mặt vật cần sơn.

Ví dụ, trong sơn kim loại, màng sơn được tạo nhằm chống gỉ, tạo ngoại quan, chịu thời tiết hoặc chịu hóa chất. Trong sơn nhựa, màng sơn được tạo đồng thời chú ý độ bám dính và ảnh hưởng dung môi lên vật liệu.

Ngược lại, cách hình thành màng sơn trên kính khác rất nhiều.

Vật liệu phủ lên bề mặt kính chứa bột màu vô cơ và chất trợ dung. Chất trợ dung là vật liệu nóng chảy ở nhiệt độ cao thành chất có cấu trúc thủy tinh, có vai trò liên kết bột màu và thành phần chức năng với bề mặt kính bằng nóng chảy.

Vì vậy, sơn kính không hoàn thành chỉ bằng làm khô. Cần nung ở nhiệt độ cao để hợp nhất bề mặt kính với lớp phủ.

2. Sơn cho kính được sử dụng với mục đích gì?

Gia công bề mặt kính có nhiều mục đích.

Những mục đích điển hình như sau:

• Trang trí
• Ghi nhãn
• Hiển thị chữ và logo
• Tạo màu
• Bảo vệ
• Tăng cường bề mặt
• Tạo chức năng
• Chắn sáng
• Nâng cao tính thẩm mỹ
• Nhận diện sản phẩm

Ví dụ, có thể dùng để tạo chữ hoặc logo trên đồ chứa bằng kính, hoa văn trên kính trang trí, thiết kế trên kính xây dựng hoặc ký hiệu trên chi tiết đồ điện gia dụng.

Tùy ứng dụng, ngoài bề ngoài, còn có thể đòi hỏi khả năng chịu mài mòn, chịu hóa chất, chịu nhiệt và độ bền.

Để đáp ứng những yêu cầu này, lớp gia công trên bề mặt kính chỉ khô và nằm trên bề mặt là chưa đủ. Lớp này cần liên kết chắc với bề mặt kính bằng nóng chảy và chịu được môi trường sử dụng.

Vì vậy, nung ở nhiệt độ cao trở nên quan trọng.

3. Nung ở nhiệt độ cao là gì?

Nung ở nhiệt độ cao là công đoạn gia nhiệt vật liệu đã phủ cho kính ở nhiệt độ cao để liên kết với bề mặt kính bằng nóng chảy.

Quá trình nung làm chất trợ dung nóng chảy và tạo lớp có cấu trúc thủy tinh. Bột màu vô cơ và thành phần chức năng được giữ trong lớp này, liên kết chắc với bề mặt kính.

Điều quan trọng ở đây là nung trong sơn kính không chỉ là gia nhiệt để “làm khô”.

Nung có những vai trò sau:

• Phân hủy và làm bay hơi thành phần hữu cơ
• Làm nóng chảy chất trợ dung
• Ổn định bột màu vô cơ
• Làm lớp phủ thủy tinh hóa
• Liên kết với bề mặt kính bằng nóng chảy
• Tạo lớp gia công có độ bền

Đây là nung, chứ không chỉ làm khô. Hiểu khác biệt này là bước đầu tiên trong sơn kính.

4. Xem quy trình nung kính theo gia nhiệt trước, nung và làm nguội chậm

Quy trình nung trong sơn kính có thể chia thành ba công đoạn chính.

1. Gia nhiệt trước
2. Nung
3. Làm nguội chậm

Ba công đoạn này có vai trò khác nhau.

Gia nhiệt trước dần loại bỏ thành phần hữu cơ trong lớp phủ. Nung liên kết thành phần vô cơ với bề mặt kính bằng nóng chảy. Làm nguội chậm hạ nhiệt từ từ để không còn biến dạng bên trong kính.

Nếu bất kỳ công đoạn nào được quản lý không đầy đủ, có thể dẫn đến lỗi lỗ kim, đổi màu, biến dạng hoặc nứt.

Trong sơn kính, cần xem toàn bộ đường cong nhiệt độ của lò, bên cạnh lượng phủ và vật liệu.

5. Vai trò của công đoạn gia nhiệt trước

Trong công đoạn gia nhiệt trước, thành phần hữu cơ trong vật liệu đã phủ được phân hủy và làm bay hơi dần.

Vật liệu cho kính có thể chứa chất kết dính hữu cơ và dung môi giúp dễ phủ, ngoài bột màu và chất trợ dung. Cần loại bỏ phù hợp những thành phần hữu cơ này trước khi vào công đoạn nung.

Nếu vào nung ở nhiệt độ cao khi gia nhiệt trước chưa đủ, thành phần hữu cơ phân hủy và sinh khí đột ngột, có thể dẫn đến những lỗi sau.

• Lỗ kim
• Bọt khí
• Biến màu
• Sẫm đen
• Than hóa
• Mặt ráp
• Bám dính kém
• Ngoại quan không đồng đều

Đặc biệt, lỗ kim dễ phát sinh khi khí chưa thoát đủ. Khí phát sinh bên trong lớp phủ không thoát hết có thể còn lại dưới dạng những lỗ nhỏ trên bề mặt.

Gia nhiệt trước không chỉ là công đoạn chuẩn bị. Đây là công đoạn quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng cuối cùng.

6. Vai trò của công đoạn nung

Trong công đoạn nung, chất trợ dung nóng chảy thành chất có cấu trúc thủy tinh và liên kết bằng nóng chảy với kính nền.

Công đoạn này giúp lớp phủ liên kết chắc với bề mặt kính. Kết quả là lớp này trở thành lớp nung bền, thay vì chỉ là màng phủ trên bề mặt.

Điều quan trọng khi nung là nhiệt độ và thời gian.

Nếu nhiệt độ quá thấp, chất trợ dung không nóng chảy đầy đủ và có thể liên kết không đủ. Điều này dẫn đến độ bám dính kém, thiếu độ bền hoặc thiếu độ bền bề mặt.

Ngược lại, nếu nhiệt độ quá cao, kính nền có thể bị ảnh hưởng xấu.

• Kính hóa mềm
• Thay đổi hình dạng
• Biến dạng
• Nứt
• Lỗi ngoại quan
• Thay đổi sắc độ

Trong nung kính, cần quản lý nhiệt độ trong phạm vi không vượt điểm hóa mềm của kính nền.

Như vậy, trong công đoạn nung, cần tạo điều kiện nhiệt độ vừa làm vật liệu phủ liên kết đầy đủ bằng nóng chảy vừa không làm hư kính nền.

7. Vai trò của công đoạn làm nguội chậm

Làm nguội chậm là công đoạn làm nguội kính sau nung từ từ, tránh hạ nhiệt đột ngột.

Kính chịu thay đổi nhiệt độ đột ngột kém. Làm nguội nhanh có thể khiến biến dạng còn lưu bên trong hoặc gây nứt.

Nếu làm nguội nhanh kính đang ở nhiệt độ cao sau nung, tốc độ nguội ở bề mặt và bên trong sẽ khác nhau. Chênh lệch nhiệt độ đó tạo ứng suất bên trong. Khi ứng suất lớn, kính có thể biến dạng hoặc nứt.

Các điểm cần kiểm tra trong công đoạn làm nguội chậm như sau:

• Tốc độ làm nguội
• Phân bố nhiệt độ trong lò
• Tốc độ vận chuyển
• Chiều dày kính
• Hình dạng kính
• Cách đặt sản phẩm
• Biến dạng sau làm nguội
• Có nứt hay không

Sơn kính không kết thúc ở nung. Cần quản lý cả làm nguội như một quy trình chất lượng.

8. Nhiệt độ nung cần phù hợp với cả kính nền và vật liệu phủ

Khi quyết định nhiệt độ nung, không được chỉ xem điều kiện nung của sơn hoặc men kính.

Cần đồng thời kiểm tra đặc tính của kính nền.

Kính có nhiều loại. Chiều dày khác nhau. Hình dạng khác nhau. Ứng dụng khác nhau.

Kính mỏng và kính dày nhận nhiệt khác nhau. Kính tấm phẳng và đồ chứa bằng kính có hình khối cần điều kiện gia nhiệt, làm nguội khác nhau. Kính trang trí và kính chức năng cũng có tiêu chuẩn chất lượng yêu cầu khác nhau.

Các mục cần kiểm tra như sau.

• Loại kính
• Điểm hóa mềm của kính
• Chiều dày kính
• Hình dạng
• Diện tích phủ
• Lượng phủ
• Nhiệt độ nung
• Thời gian nung
• Điều kiện làm nguội chậm
• Môi trường sử dụng

Trong sơn kính, cần xem cả điều kiện vật liệu phủ và điều kiện kính nền để quyết định điều kiện nung.

9. Xem lỗ kim, đổi màu và biến dạng từ điều kiện quy trình

Những lỗi dễ phát sinh trong sơn kính gồm:

• Lỗ kim
• Bọt khí
• Biến màu
• Màu không đều
• Mặt ráp
• Bám dính kém
• Biến dạng
• Nứt
• Nung chưa đủ
• Nung quá mức

Khi thấy những lỗi này, chỉ nghi ngờ vật liệu là chưa đủ.

Ví dụ, khi có lỗ kim, kiểm tra gia nhiệt trước chưa đủ hoặc thành phần hữu cơ chưa thoát hết. Khi đổi màu, kiểm tra nhiệt độ nung, thời gian nung, thành phần hữu cơ còn lại và khả năng chịu nhiệt của bột màu. Khi biến dạng hoặc nứt, kiểm tra nhiệt độ nung, tốc độ làm nguội, chiều dày kính và phân bố nhiệt độ trong lò.

Trong sơn kính, điều quan trọng là phân tách hiện tượng lỗi theo từng công đoạn để xem xét.

10. Các hạng mục cơ bản cần kiểm tra trong sơn kính

Khi xem xét sơn kính hoặc gia công bề mặt kính, cần kiểm tra các hạng mục sau.

Về vật liệu kính

• Loại kính
• Chiều dày
• Hình dạng
• Điểm hóa mềm
• Khả năng chịu sốc nhiệt
• Tình trạng bề mặt
• Trạng thái rửa
• Môi trường sử dụng

Về vật liệu phủ

• Loại men kính
• Bột màu vô cơ
• Chất trợ dung
• Chất kết dính hữu cơ
• Độ nhớt khi phủ
• Lượng phủ
• Khả năng chịu nhiệt của bột màu
• Mục đích: trang trí, bảo vệ hoặc tạo chức năng

Về gia nhiệt trước

• Nhiệt độ gia nhiệt trước
• Thời gian gia nhiệt trước
• Tốc độ tăng nhiệt
• Mức độ thoát thành phần hữu cơ
• Có sinh khí hay không
• Có phát sinh lỗ kim hay không

Về nung

• Nhiệt độ nung
• Thời gian nung
• Phân bố nhiệt độ trong lò
• Tốc độ vận chuyển
• Ảnh hưởng đến kính nền
• Trạng thái liên kết bằng nóng chảy
• Thay đổi sắc độ

Về làm nguội chậm

• Tốc độ làm nguội
• Thời gian làm nguội chậm
• Có biến dạng hay không
• Có nứt hay không
• Cách đặt sản phẩm
• Điều kiện vận chuyển trên dây chuyền

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

Khi sơn kính hoặc nung lớp phủ trên kính tại nhà máy Việt Nam, cần chú ý các điểm sau.

11-1. Phân bố nhiệt độ của lò

Trong nung ở nhiệt độ cao, phân bố nhiệt độ trong lò ảnh hưởng lớn đến chất lượng. Nếu có chênh lệch nhiệt độ giữa trái, phải, trên, dưới, đầu vào và đầu ra của lò, có thể xảy ra nung chưa đủ hoặc nung quá mức.

11-2. Gia nhiệt trước chưa đủ

Nếu gia nhiệt trước không đủ vì tăng tốc độ sản xuất, thành phần hữu cơ không thoát hết, gây lỗ kim hoặc đổi màu.

11-3. Biến dạng do làm nguội nhanh

Làm nguội quá nhanh sau nung có thể gây biến dạng hoặc nứt kính. Điều quan trọng là không xem nhẹ công đoạn làm nguội chậm.

11-4. Thiếu thông tin loại kính

Quyết định điều kiện nung khi chưa biết điểm hóa mềm, chiều dày hoặc khả năng chịu nhiệt của kính làm tăng rủi ro chất lượng.

11-5. Dao động lượng phủ

Lượng phủ quá nhiều có thể khiến thành phần hữu cơ khó thoát và dẫn đến lỗ kim hoặc lỗi bề mặt. Ổn định lượng phủ cũng quan trọng.

12. Câu hỏi có thể dùng khi thăm khách hàng

Dành cho giám đốc nhà máy

• Có khiếu nại về lỗ kim hoặc đổi màu trong sơn kính hoặc in trên kính không?
• Có vấn đề cần giải quyết trong quản lý nhiệt độ lò nung không?
• Có phát sinh gia công lại hoặc loại bỏ sản phẩm do lỗi không?
• Sản phẩm kính gia công dùng cho mục đích trang trí hay chức năng?

Dành cho kỹ thuật sản xuất

• Có kiểm tra loại kính và điểm hóa mềm không?
• Có quy định điều kiện nhiệt độ gia nhiệt trước, nung và làm nguội chậm không?
• Có đo phân bố nhiệt độ trong lò không?
• Tốc độ vận chuyển trên dây chuyền có được quản lý không?
• Lượng phủ có được quản lý ổn định không?

Dành cho bảo đảm chất lượng

• Có phân loại và ghi lại lỗ kim, đổi màu, biến dạng và nứt không?
• Có kiểm tra mối liên hệ giữa phát sinh lỗi và vị trí trong lò không?
• Có ghi lại điều kiện nung và thay đổi sắc độ không?
• Có kiểm tra biến dạng sau làm nguội chậm không?
• Có liên kết lô kính với tỷ lệ phát sinh lỗi không?

Dành cho mua hàng

• Có thu thập thông tin loại, chiều dày và điểm hóa mềm của vật liệu kính không?
• Có kiểm tra điều kiện nung của men kính không?
• Khi đổi sang vật liệu giá rẻ, có kiểm tra ảnh hưởng đến chất lượng nung không?
• Có chia sẻ điều kiện nung với nhà cung cấp vật liệu kính không?

Dành cho người quản lý hiện trường sơn và nung

• Có gia nhiệt trước chưa đủ không?
• Có tăng nhiệt độ nung quá cao không?
• Có rút ngắn thời gian làm nguội chậm quá mức không?
• Có ghi lại vị trí trong lò phát sinh nhiều lỗi không?
• Khi có lỗ kim, có kiểm tra cả điều kiện gia nhiệt trước, bên cạnh vật liệu không?

13. CoatureVietnam có thể hỗ trợ những gì?

Với sơn kính hoặc gia công bề mặt kính, CoatureVietnam có thể hỗ trợ hệ thống hóa quy trình nung và kiểm tra chất lượng, bên cạnh lựa chọn vật liệu.

Cụ thể có thể hỗ trợ.

• Hệ thống hóa nguyên nhân sự cố sơn kính
• Phân loại lỗ kim, đổi màu và biến dạng
• Kiểm tra điều kiện gia nhiệt trước, nung và làm nguội chậm
• Hệ thống hóa các hạng mục kiểm tra phân bố nhiệt độ trong lò
• Xem lại quản lý lượng phủ
• Hệ thống hóa thông tin vật liệu kính
• Hệ thống hóa mối liên hệ giữa điều kiện nung và phát sinh lỗi
• Lập tài liệu đề xuất cải tiến khách hàng
• Lập danh sách kiểm tra công nhân

Trong sơn kính, cần xem toàn bộ quy trình nhiệt là đối tượng quản lý chất lượng, bên cạnh vật liệu.

Tóm tắt

Sơn kính cần nung ở nhiệt độ cao vì vật liệu cho kính phải liên kết với kính nền bằng nóng chảy, ngoài việc chỉ khô và nằm trên bề mặt.

Sơn cho kính và men kính tạo lớp gia công bền trên bề mặt kính qua gia nhiệt trước, nung và làm nguội chậm.

Ba điểm sau quan trọng trong sơn kính.

1. Loại bỏ đầy đủ thành phần hữu cơ bằng gia nhiệt trước
2. Làm chất trợ dung nóng chảy khi nung để liên kết với bề mặt kính bằng nóng chảy
3. Ngăn biến dạng và nứt bằng làm nguội chậm

Lỗ kim, đổi màu, biến dạng và nứt có thể phát sinh do điều kiện nhiệt độ hoặc làm nguội, bên cạnh vật liệu.

“Mang khoa học và sự tận tâm vào công việc sơn.” mà CoatureVietnam coi trọng chính là phân tách kỹ mối quan hệ giữa vật liệu và quy trình như vậy, rồi chuyển thành điều kiện quản lý hiện trường có thể tái hiện.

Khoa học là xem xét sơn kính theo phủ, gia nhiệt trước, nung, làm nguội chậm và đặc tính vật liệu. Sự tận tâm là xây dựng điều kiện nhiệt độ và tiêu chí đánh giá lỗi để người thao tác có thể kiểm tra rõ ràng, qua đó giảm sửa lại và loại bỏ sản phẩm.

Sơn kính không hoàn thành chỉ bằng phủ sơn. Cần thiết kế cả quy trình nung. Đó là cơ sở để ổn định chất lượng gia công bề mặt kính.