Thông tin kết quả nhiệm vụ KH&CN

Nghiên cứu sản xuất sơn bột tĩnh điện MDF trên dây chuyền hiện có của Công ty Cổ phần sơn Hải Phòng số 2 (30/05/2024)

Sơn bột tĩnhđiện đang là một loại sơn có nhiều tiềm năng phát triển rất lớn, do có nhiều ưu điểm về sự thân thiện với môi trường, tính kinh tế cũng như các giá trị về mặt thẩm mỹ khi sơn lên các sản phẩm. Tuy nhiên, vẫn có nhiều ứng dụng chưa thể sử dụng sơn bột tĩnhđiện do có những khó khăn nhất định khi loại sơn này yêu cầu phải có nhiệt độ sấy cao(khoảng 200^oC) hoặc sử dụng trên các loại vật liệu có tính dẫn nhiệt kém như gỗ,nhựa... Đặc điểm của sơn bột tĩnh điện là tất cả các loại sơn phủ đều được làm từ 4 thành phần cơ bản: nhựa, bột màu, bột phụ trợ và phụ gia. Các thành phần đều ở trạng thái rắn, không chứa bất kỳ dung môi nào. Các thành phần này cũng quyết định tính chất cuối cùng của hệ sơn phủ. Sơn bột tĩnh điện được ứng dụng dựa trên các thiết bị phun có khả năng truyền tải điện tích lên các hạt bột sơn để bám vào sản phẩm. Sau đó lớp phủ này được sấy chảy và đóng rắn để tạo thành màng sơn trang trí và bảo vệ cho bề mặt sản phẩm cuối cùng.Sơn bột tĩnh điện là loại sơn có những ưu điểm về mặt cơ lý tính vượt trội như: Độ bám dính tốt, độ chống chịu thời tiết, chống chịu các tác nhân hóa học như dung môi cồn, chống ẩm, chống chịu va đập, trầy xước. Ngoài ra, chúng cũng có thể đáp ứng được các yêu cầu về mặt an toàn hóa chất như: Quy định về hóa chất và sử dụng an toàn hóa chất (REACH) hay chỉ thị về các hợp chất nguy hiểm trong các thiết bị điện, điện tử (ROHs), hoặc quy định về an toàn cho đồ chơi trẻ em.

Gỗ công nghiệp MDF là loại gỗ ép sợi có mật độ trung bình (MDF là tên viết tắt của Medium density fiberboard). Gỗ MDF được sản xuất đầu tiên ở Deposit, New York, Hoa Kỳ và nhanh chóng sau đó thì thị trường gỗ MDF phát triển vượt bậc. Gỗ ép MDF có thành phần chính là các sợi gỗ từ các loại gỗ mềm. Quá trình chính trong sản xuất gỗ MDF là việc chế biến từ gỗ tự nhiên ra các sợi gỗ sau đó được làm mềm bằng cơ học rồi trộn lẫn với keo. Các sợi gỗ sau khi kết dính được định hình bằng khuôn và đưa vào ép nhiệt. Sản phẩm được làm từ gỗ MDF đang dần thay thế các loại gỗ nguyên tấm, gỗ thịt đangkhan hiếm hiện nay do chúng có những ưu điểm như: gỗ MDF được trộn với keo và ép nhiệt nên chúng có bề mặt phẳng, nhẵn, độ bền cơ lý cao, kích thước lớn; Khi bị mối mọt gỗ sẽ không bị cong vênh như các loại gỗ tự nhiên khác; Dễ dàng sơn hay dán các chất liệu khác như melamin, laminate đều được; Giá thành rẻ hơn hẳn so với cái loại gỗ tự nhiên khác; Sản xuất và gia công nhanh; Nguồn hàng gỗ luôn đáp ứng được nhu cầu của người sử dụng.Hiện nay, gỗ MDF được ứng dụng và có mặt trong rất nhiều cuộc sống của chúng ta. Tùy theo chủng loại gỗ làm ra bột gỗ và chất kết dính cũng như các phụ gia mà chúng ta có thể sử dụng chúng vào việc sản xuất các đồ dùng nội thất gia đình và văn phòng, kho xưởng, trường học, bệnh viện…

Sơn bột tĩnh điện MDF là hỗn hợp dạng bột mịn bao gồm thành phần là chất tạo màng, phụ gia, bột mầu, bột độn. Sơn bột này được thi công bằng súng phun sơn bột tĩnh điện (loại corona hoặc tribo) và áp dụng trên vật liệu gỗ MDF. Sơn này có nhiệt độ đóng rắn trong khoảng từ 130-160⁰C. Với nhiệt độ này sẽ giảm sự cong vênh cho sản phẩm gỗ. Do vậy đòi hỏi phải lựa chọn được thành phần nhựa chính và đóng rắn thích hợp.

Gỗ MDF có thể ứng dụng được sơn bột tĩnh điện vì lý do sau: Trong gỗ MDF có chứa khoảng 7% là nước. Nước này không phải là nước tinh khiết, trong đó có chứa các hợp chất vô cơ. Các chất này tồn tại ở dạng ion hòa tan, khí hòa tan, rắn, lỏng (H, O, N, C, Na, Ca, Mg, I, Cl, S, K, Fe, Mn, Br, Si, P). Và các chất này làm cho nước tự nhiên có độ dẫn điện. Khi nhiệt độ tăng lên thì nước này có xu hướng dịch chuyển tới bề mặt vật liệu, mật độ các ion và các chất kể trên tăng lên tại vị trí bề mặt vật liệu làm tăng độ dẫn điện. 

Thiết bị kiểm tra độ tơi.

Với những ưu điểm của sơn bột tĩnh điện cùng với việc công ty sẵn có các kinh nghiệm trong việc sản xuất sơn bột tĩnh điện ứng dụng trên kim loại trước đó. Nhân lực của Công ty đã có nhiều năm kinh nghiệm trong nghiên cứu, tiếp nhận chuyển giao công nghệ nên Công ty Cổ phần Sơn Hải phòng số 2 lựa chọn nghiên cứu sản xuất sản phẩm sơn bột tĩnh điện MDF trên dây chuyền hiện có của công ty nhằm đưa ra sản phẩm thay thế nhập khẩu, đa dạng sản phẩm, mở rộng thị trường… Công ty Cổ Phần Sơn Hải Phòng Số 2 đã triển khai đề tài “Nghiên cứu sản xuất sơn bột tĩnh điện MDF trên dây chuyền hiện có của Công ty Cổ Phần Sơn Hải Phòng Số 2” do Nguyễn Thị Lan làm chủ nhiệm. Đề tài được Hội đồng tư vấn đánh giá, nghiệm thu tại Sở Khoa học và Công nghệ ngày 25/10/2019.

Nhóm nghiên cứu triển khai các quy trình công nghệ sản xuất kết quả thu được cụ thể như sau:

- Quy trình công nghệ sản xuất sơn lót tĩnh điện MDF lớp lót: Lựa chọn chất tạo màng cho sơn lót kết quả lựa chọn nhựa epoxy YD903 của nhà sản xuất ADITYA Thái Lan làm chất tạo màng cho sơn lót; Lựa chọn phụ gia cho sơn lót: Lựa chọn chất tạo phẳng GLP588 cho sơn có độ phủ cao, lựa chọn chất tạo phẳng 486CFL cho sơn clear; Lựa chọn phụ gia thoát khí bề mặt: Lựa chọn chất thoát khí L307; Lựa chọn các chất phụ gia chức năng (chất tăng khả năng sạc điện và ổn định điện tích cho hạt sơn); Lựa chọn chất ổn định điện tích hạt sơn SA83; Lựa chọn bột mầu mầu đen Raven1185 cho sơn lót tĩnh điện trên gỗ MDF; Lựa chọn bột FS615 phụ trợ cho sơn lót tĩnh điện trên gỗ MDF. 

- Quy trình công nghệ sản xuất sơn bột tĩnh điện MDF lớp phủ cho ứng dụng trong nhà: Lựa chọn nhựa polyester CC 1581-6 làm nhựa cho sơn phủ trong nhà; Lựa chọn chất tạo phẳng GLP588 cho sơn có độ phủ cao; Lựa chọn chất tạo phẳng 486CFL cho sơn clear; Lựa chọn chất thoát khí L307; Lựa chọn chất ổn định điện tích hạt sơn SA83; Lựa chọn bột mầu đen Raven1185 cho sơn phủ tĩnh điện MDF cho ứng dụng trong nhà.

Sơ đồ dây chuyền ứng dụng sơn bột tĩnh điện MDF.

- Quy trình công nghệ sản xuất sơn bột tĩnh điện MDF lớp phủ cho ứng dụng ngoài trời: Ngoại quan: Bề mặt bóng phẳng, độ trong (DOI) tốt; tỷ trọng: 1.4±0.2; Độ bám dính: 5B; Độ bóng: >80% (góc 60 độ); Độ cứng: H-2H; Độ chảy ngang: 23-28 mm; Thời gian đông đặc: 100-300s; Điều kiện đóng rắn: 140 độ - 30 phút. Đây là công thức sơn phủ tĩnh điện MDF cho ứng dụng trong nhà (loại sơn phẳng, có độ phủ). Công thức này được áp dụng để triển khai sản xuất thử nghiệm300kg (3 mẻ, mỗi mẻ 100kg) trên dây chuyền sản xuất.

- Quy trình thi công sơn bột tĩnh điện MDF cho ứng dựng trong nhà: Bề mặt được xử lý bằng các phương pháp cơ học theo mục đích thiết kế. Dùng khí nén hoặc dụng cụ thích hợp loại sạch bụi bẩn trên bề mặt. Kiểm tra hàm ẩm bằng máy đo. Hàm ẩm 4-12% là đạt yêu cầu (tốt nhất là 4-8%): Sản phẩm được treo lên dây chuyền thi công Gia nhiệt đến nhiệt độ thích hợp. Thông thường là 100-130⁰C từ 5-15 phút. Việc gia nhiệt sẽ làm tăng khả năng bám của bột sơn trên bề mặt gỗ MDF. Phun sơn bằng súng phun chuyên dụng. Điện áp súng 60-80kv. Cài đặt nhiệt độ buồng sấy đóng rắn là 140^oC. Sản phẩm sẽ được di chuyển vào trong buồng sấy để sơn được đóng rắn; Kiểm tra các chỉ tiêu chất lượng (bề mặt và độ bám dính): Sản phẩm sau khi ra khỏi buồng sấy sẽ được di chuyển vào buồng phun sơn và sơn bằng sơn phủ trong nhà.Thực hiện sấy đóng rắn tại 140^oC cho lớp sơn phủ trong nhà. Kiểm tra các chỉ tiêu chất lượng (bề mặt và độ bám dính): Hạ sản phẩm từ dây chuyền, sản phẩm nguội là có thể đóng gói hoặc chuyển sang công đoạn khác.

- Quy trình thi công sơn bột tĩnh điện MDF cho ứng dụng ngoài trời: Bề mặt được xử lý bằng các phương pháp cơ học theo mục đích thiết kế. Dùng khí nén hoặc dụng cụ thích hợp loại sạch bụi bẩn trên bề mặt. Kiểm tra hàm ẩm bằng máy đo. Hàm ẩm 4-12% là đạt yêu cầu (tốt nhất là 4-8%): Sản phẩm được treo lên dây chuyền thi công Gia nhiệt đến nhiệt độ thích hợp. Thông thường là 100-130^oC từ 5-15 phút. Việc gia nhiệt sẽ làm tăng khả năng bám của bột sơn trên bề mặt gỗ MDF. Phun sơn bằng súng phun chuyên dụng. Điện áp súng 60-80kv. Cài đặt nhiệt độ buồng sấy đóng rắn là 140^oC. Sản phẩm sẽ được di chuyển vào trong buồng sấy để sơn được đóng rắn. Kiểm tra các chỉ tiêu chất lượng (bề mặt và độ bám dính): Sản phẩm sau khi ra khỏi buồng sấy sẽ được di chuyển vào buồng phun sơn và sơn bằng sơn phủ ngoài trời. Kiểm tra các chỉ tiêu chất lượng (bề mặt và độ bám dính): Hạ sản phẩm từ dây chuyền, sản phẩm nguội là có thể đóng gói hoặc chuyển sang công đoạn khác.

Kết quả của đề tài đã tạo ra được công nghệ sản xuất sản phẩm sơn bột tĩnh điện MDF, sản phẩm này chưa từng được sản xuất tại thành phố Hải Phòng và tại nước ta. Việc nghiên cứu thành công sản phẩm sơn bột tĩnh điện MDF góp phần đa dạng hóa các sản phẩm của công ty. Sản phẩm sơn bột tĩnh điện MDF được ứng dụng sẽ thay thế được sơn dung môi hiện tại. Sơn bột tĩnh điện MDF có hàm rắn 100%, do đó giảm thiểu sự phát thải các chất có hại ra môi trường, đảm bảo sức khỏe người thi công và giảm thiểu nguy cơ xảy ra cháy nổ. 

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài tại Trung tâm Thông tin, Thống kê khoa học và công nghệ Hải Phòng./.