Thông tin kết quả nhiệm vụ KH&CN

Nghiên cứu sản xuất sơn kinh tế (sơn Economy các màu): sơn khô nhanh, độ bóng cao, giá thành hạ, tăng sức cạnh tranh trên thị trường sơn công nghiệp và dân dụng (30/07/2024)

Hiện nay tại Việt Nam, ngành đóng tàu tàu khó khăn dẫn đến sản lượng sơn tàu biển giảm mạnh. Do vậy, Công ty cổ phần Sơn Hải Phòng đã có định hướng đẩy mạnh và tăng cường mảng sơn công nghiệp và dân dụng. Do vậy, Công ty cổ phần Sơn Hải Phòng đã thực hiện triển khai đề tài: Nghiên cứu sản xuất sơn kinh tế (sơn Economy các màu): sơn khô nhanh, độ bóng cao, giá thành hạ, tăng sức cạnh tranh trên thị trường sơn công nghiệp và dân dụng. Đề tài được thực hiện từ tháng 4/2017-9/2018, tổng giám đốc Nguyễn Văn Dũng làm chủ nhiệm.

Thành phẩm sơn Economy các màu.

Sơn Economy nghiên cứu trong đề tài này là sơn gồm các thành phần: chất tạo màng là nhựa Alkyd, các bột màu, bột phụ trợ, phụ gia, dung môi. Trong đó chất tạo màng là nhựa Alkyd chiếm tới 40-50% hàm lượng trong sơn, đây là yếu tố quyết định lớn đến chất lượng sơn và giá thành sản phẩm, do vậy để nâng cao chất lượng, giảm giá thành sản phẩm sơn Alkyd cần phải đặt yếu tố nhựa Alkyd làm trọng tâm và chủ động sản xuất ra loại nhựa Alkyd đáp ứng được các nhu cầu đặt ra. Năm 2014 Công ty cổ phần Sơn Hải Phòng mở rộng dây chuyền sản xuất nhựa Alkyd nâng công suất lên 5000 tấn/năm, đến nay Công ty đã sản xuất được nhựa Alkyd dài, Alkyd trung và Alkyd ngắn với nhiều chủng loại khác nhau. Do vậy việc nghiên cứu sử dụng nhựa Alkyd công ty vào sản xuất sơn Alkyd tạo cho công ty chủ động về nguyên liệu, ổn định chất lượng sản phẩm và hạ giá thành sản phẩm, tăng sức cạnh tranh của sản phẩm trên thị trường.

Sơn Alkyd sử dụng trong lĩnh vực công nghiệp và dân dụng với mục đích là làm chất phủ bề mặt để bảo vệ cho các thiết bị nhà xưởng để nhằm chống lại các tác nhân phá hủy của môi trường như độ ẩm, nhiệt độ, hóa chất, lực cơ học và sau đó là tác dụng trang trí. Trong đời sống hàng ngày, sơn có tác dụng bảo vệ các công trình dân sinh, nhà cửa và để trang trí. Sơn Alkyd nói chung đều có quy trình sản xuất như sau: thông thường được sản xuất từ các nguyên liệu ban đầu như nhựa tạo màng, bột màu, phụ gia, dung môi, … sau đó được chuyển đến công đoạn pha chế để đạt được các chỉ tiêu về chất lượng và màu sắc sản phẩm.

Sơn Alkyd nói riêng đều có 4 thành phần chính: Nhựa tạo màng: thường chiếm tỉ lệ nhiều trong sơn, là yếu tố quyết định đến các tính chất của sơn như cơ lý tính, độ bóng, độ bền, bám dính, khả năng chịu thời tiết…; Bột màu: được nghiền mịn và phân tán vào trong màng sơn, tạo màu sắc đa dạng cho lớp sơn; Bột phụ trợ: được cho vào để làm chất độn và tăng cường tính chất cơ lý cho màng sơn; Phụ gia và dung môi: phụ gia để tăng cường một số tính chất đặc biệt cho sơn (chống lắng, chống chảy, chống tạo màng, phá bọt…). Còn dung môi được cho vào trong sơn nhằm mục đích pha loãng, tạo điều kiện dễ dàng cho việc sử dụng và thi công sơn.

Nhóm nghiên cứu lựa chọn nguyên liệu để sản xuất thử nghiệm như: lựa chọn chất tạo màng, lựa chọn loại chất tạo màng là gốc nhựa Alkyd do có nhiều ưu điểm như giá rẻ, dễ sản xuất, dễ thi công, có độ bóng cao, dễ biến tính với nhiều loại chất màng và phụ gia khác; lựa chọn bột màu. Tùy thuộc vào từng yêu cầu của khách hàng mà màu sắc của sơn rất đa dạng, trong phạm vi của đề tài, nhóm nghiên cứu chỉ nêu một số các màu cơ bản (trắng, đen, đỏ và lam) và tiến hành lựa chọn ra loại bột màu tương ứng với các màu đó; lựa chọn bột phụ trợ để giảm giá thành và tăng cường thêm một số tính năng như tăng cường độ cứng, tăng khả năng chịu mài mòn hoặc các tính năng khác cho màng sơn; lựa chọn phụ gia thích hợp và hệ chất làm khô không chứa chì, giảm thiểu tác nhân độc hại cho môi trường; lựa chọn dung môi với tỉ lệ Xylen/ Jet A1 = ¼ cho hiệu quả tương đương và tốt hơn so với chủng loại dung môi White Spirit đang sử dụng; lựa chọn bột chống rỉ cho sơn lót Economy là Oxit sắt có kết hợp với Oxit kẽm cho mẫu chống rỉ nâu đỏ, và bột Zinc Photsphat kết hợp với bột Talc cho các loại chống rỉ màu khác.

Căn cứ vào lựa chọn nguyên liệu nhóm nghiên cứu xây dựng công thức sản xuất sơn lót chống rỉ Economy kết quả như sau: Xây dựng công thức sơn lót chống rỉ Economy màu nâu đỏ khô nhanh có giá thành cạnh tranh. Sơn chống rỉ Economy nâu đỏ có giá là 43.750 đ/lit; chống rỉ AK-D nâu đỏ công ty đang sản xuất co giá là 46.000 đ/lit; Xây dựng công thức sơn lót chống rỉ Economy màu ghi đã nghiên cứu ra công thức sơn lót chống rỉ Economy ghi khô nhanh, chống rỉ tốt và có giá thành cạnh tranh. Sơn chống rỉ Economy ghi có giá là 46.590 đ/lit so với sơn chống rỉ AK-D ghi công ty đang sản xuất có giá là 51.270 đ/lit; Xây dựng công thức sơn phủ Economy màu trắng: Đã nghiên cứu ra công thức sơn phủ Economy trắng khô nhanh, độ bóng có giá thành cạnh tranh. Sơn phủ Economy trắng có giá là 56.370 đ/lit so với sơn trắng công ty đang sản xuất có giá là 60.460 đ/lit; Xây dựng công thức sơn phủ Economy các màu: Đã nghiên cứu được công thức sơn Economy có giá thành cạnh tranh, trung bình làm lợi khoảng 3.120 đ/lit.

Dựa trên kinh nghiệm thực tiễn sản xuất đã có, nhóm nghiên cứu xây dựng được quy trình sản xuất sơn lót chống rỉ Economy và sơn phủ Economy các màu cụ thể như sau:

- Kiểm tra chất lượng sơn trong công đoạn muối: Quá trình muối sơn khi sử dụng dung môi phải thực hiện trên hệ thống thiết bị bơm dung môi tự động và hoàn toàn khép kín để giảm thiểu sự phát thải ra môi trường; Hỗn hợp sơn cho vào muối bao gồm nhựa tạo màng, phụ gia chống lắng, phụ gia phân tán và thấm ướt bột màu, phụ gia chống tạo bọt, bột màu, bột độn, dung môi được khuấy phân tán đều trước khi cho tiếp vào giai đoạn nghiền. Chỉ tiêu cần kiểm tra: ngoại quan, độ đồng nhất, độ nhớt. Yêu cầu: ngoại quan của hỗn hợp phải hoàn toàn đồng nhất, độ nhớt là 80 ÷ 100 KU. Dụng cụ và phương pháp thử: tương tự như quá trình nghiên cứu và kiểm tra chất lượng sơn tại phòng thí nghiệm.

- Kiểm tra chất lượng sơn nghiền: Yêu cầu về hệ thống thiết bị nghiền: Để đảm bảo chất lượng sản phẩm trong quá trình sản xuất, tại phân đoạn nghiền sơn cần phải nghiền bằng hệ thống máy nghiền kín siêu mịn. Trong suốt quá trình nghiền luôn kiểm soát tốt nhiệt độ nghiền bằng hệ thống cấp nước làm mát nhằm tránh hiện tượng tăng nhiệt độ của sơn khi nghiền làm suy giảm chất lượng. Yêu cầu về nhiệt độ nghiền: t < 55⁰C. Về nguyên liệu: Các sản phẩm sơn sản xuất thử đã được nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm trước khi đưa xuống sản xuất với công nghệ đổi mới như việc bổ sung phụ gia phân tán bột màu trong giai đoạn nghiền để đạt được hiệu quả phân tán cao giữa các hạt bột màu và bột phụ trợ để đạt hiệu suất nghiền cao hơn.

- Kiểm tra chất lượng sơn trong quá trình pha: Sơn sau quá trình nghiền đạt độ mịn theo yêu cầu được chuyển vào bể pha và đưa tiếp vào bể những nguyên liệu còn lại của quá trình sản xuất sơn bao gồm: nhựa tạo màng, phụ gia tạo độ nhớt, phụ gia phá bọt, dung môi.

Bể pha sơn.

Nhóm nghiên cứu xây dựng được quy trình sản xuất sơn lót chống rỉ Economy và sơn phủ Economy các màu và tiến hành sản xuất thử, hoàn thiện công nghệ sản xuất như sau:

Bước 1: Muối và nghiền sơn: Tại bể muối: cho nhựa Alkyd, dung môi, bột màu, bột phụ trợ, phụ gia,...vào khuấy trộn đến đồng nhất và chỉnh độ nhớt khoảng 80-100 KU. Nếu sử dụng bột màu hữu cơ trong thành phần, cần muối ủ sau 8 giờ mới chuyển sang giai đoạn nghiền. Nghiền hỗn hợp đến độ mịn đạt yêu cầu và bơm chuyển hỗn hợp sang bể pha.

Bước 2: Pha đóng sản phẩm: Tại bể pha: bổ sung thêm nhựa Alkyd, phụ gia (chất làm khô, chất chống tạo màng...) vào khuấy đều. Sử dụng các sơn màu khác để chỉnh màu sắc theo yêu cầu. Sử dụng dung môi để chỉnh các chỉ tiêu như độ nhớt, tỷ trọng, hàm rắn... theo yêu cầu. Lọc và đóng sản phẩm. Tiến hành sản xuất thử nghiệm tại phân xưởng sản xuất sơn của Công ty cổ phần sơn Hải Phòng các mẻ như sau: Lựa chọn máy nghiền; Lựa chọn bi nghiền; Lựa chọn độ nhớt khi nghiền; Lựa chọn thiết bị khuấy phù hợp; Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sản xuất.

Sau khi sản xuất thử nghiệm hoàn thành, lấy mẫu chuyển Phòng thử nghiệm – Công ty cổ phần sơn Hải Phòng tiến hành kiểm tra chất lượng. Với các chỉ tiêu cơ tính như độ bám dính, độ bền va đập … và chỉ tiêu bền qua tủ QFOG, QUV thì tấm mẫu phải đạt được độ khô cấp 1. So sánh kết quả kiểm tra chất lượng với yêu cầu của Quy chuẩn Việt Nam QCVN 16/2014/BXD và tiêu chuẩn Quốc gia về sơn Alkyd TCVN 5730:2008 ta thấy các chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm sơn sản xuất thử hoàn toàn đạt yêu cầu: Sơn có thời gian khô nhanh, đáp ứng yêu cầu tiến độ thi công nhanh của khách hàng; Sơn có độ bóng cao, màu sắc đa dạng, phong phú, đáp ứng đủ thị hiếu người tiêu dùng; Sơn có giá thành rất tốt, chất lượng vẫn bảo đảm.

Kết quả của đề tài sẽ tạo ra một sản phẩm mới góp phần vào sự tăng trưởng, nâng cao lợi nhuận, tạo việc làm, tăng thu nhập cho người lao động, đem lại lợi ích lớn về mặt kinh tế cho Công ty. Đồng thời, còn giảm thiểu sự tác động độc hại của kim loại nặng (chất làm khô chì) ra môi trường xung quanh do sử dụng nguyên liệu thân thiện với môi trường Zirconium thay thế chất làm khô chì Pb. 

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu dự án tại Trung tâm Thông tin và Thống kê Khoa học và Công nghệ./.