Cách sản xuất sơn: Hướng dẫn từng bước về quy trình sản xuất sơn

Một giám đốc nhà máy sơn ở Ninh Ba đã mở nhật ký sản xuất của tuần trước và phát hiện ra một vấn đề quen thuộc: lô 2417 và lô 2418 sử dụng cùng một công thức, cùng các lô bột màu và cùng các hồ sơ quy trình, tuy nhiên việc giảm từ lô 2418 cho thấy độ bền màu thấp hơn và độ mài thô hơn. Vấn đề không phải là thành phần. Đó là cách các bước phân tán và thả xuống được thực hiện.

Quá trình sản xuất sơn là một chuỗi các quá trình phân tán, pha trộn, thử nghiệm và đổ đầy được kiểm soát. Lớp phủ ổn định, đồng nhất đạt được khi mỗi giai đoạn được thực hiện với thiết bị và thông số quy trình chính xác. Bài viết này giải thích cách sản xuất sơn trong một nhà máy thương mại điển hình, các giai đoạn xử lý nào là quan trọng nhất cũng như thiết bị trộn và lưu trữ nào hoạt động tốt nhất ở mỗi điểm.

Sơ lược về sản xuất sơn: Bốn giai đoạn được kiểm soát

Cho dù một nhà máy sản xuất sơn kiến trúc, sơn lót công nghiệp hay sơn phủ ô tô thì quy trình sản xuất đều tuân theo cùng một cấu trúc. Bốn giai đoạn dưới đây xuất hiện trong hầu hết mọi quy trình sản xuất sơn.

Bảng trên tóm tắt dòng chảy tổng thể. Các phần tiếp theo sẽ giải thích từng giai đoạn bằng thuật ngữ thực tế, đặc biệt chú ý đến các quyết định về thiết bị có ảnh hưởng đến tính nhất quán giữa các lô.

Giai đoạn 1: Phân tán sắc tố

Các chất màu được đưa đến nhà máy sơn dưới dạng bột mịn, nhưng các hạt sơ cấp được tập hợp lại thành các chất kết tụ một cách tự nhiên. Ở trạng thái được phân phối, các cụm này thường đo 50-100 micron trở lên . Trong lớp sơn hoàn thiện, các hạt sắc tố thường cần được giảm xuống mức Phạm vi 15-30 micron và đôi khi mịn hơn để có lớp hoàn thiện có độ bóng cao.

Phân tán là quá trình cơ học phá vỡ các khối kết tụ đó. Nó bao gồm ba việc xảy ra cùng một lúc: làm ướt bề mặt bột màu bằng dung dịch chất kết dính, dùng lực cắt để tách các cụm và ổn định các hạt tách ra để chúng không kết tụ lại trong phần còn lại của quá trình.

Máy trộn cắt cao công nghiệp để phân tán sắc tố Máy trộn này sử dụng động cơ mô-men xoắn cao và đĩa phân tán chuyên dụng để phá vỡ các chất kết tụ sắc tố, đảm bảo màu sắc đồng nhất và độ mịn hoàn thiện trong các ứng dụng sơn và lớp phủ có hàm lượng chất rắn cao. Xem sản phẩm →

Máy trộn rôto-stator cung cấp năng lượng cơ học cần thiết cho bước này. Rôto quay với tốc độ cao bên trong stato đứng yên, tạo ra tốc độ đầu mút khoảng 20-50 m/giây . Bùn được hút vào stato và thoát ra với tốc độ cao, tạo ra lực cắt và lực va chạm thủy lực làm phân tách các khối kết tụ thành các hạt sắc tố riêng lẻ.

Đối với các nhà máy sơn nâng cấp từ máy khuấy cánh khuấy đơn giản lên thiết bị phân tán chuyên dụng, máy trộn tốc độ cao công nghiệp chuyên dụng để mài bột màu và sơn có thể rút ngắn thời gian phân tán từ vài giờ xuống còn vài phút trong khi tạo ra nền máy nghiền đồng đều hơn rõ ràng.

Các thông số phân tán điển hình cho một lô sơn thương mại

• Tốc độ đầu rôto: 20-50 m/s, tùy thuộc vào độ cứng bột màu và hệ thống chất kết dính
• Nhiệt độ mẻ: giữ ở mức dưới 50-60°C để hạn chế sự bay hơi dung môi và phân hủy nhựa
• Thời gian phân tán: 30-90 phút mỗi mẻ, được xác minh bằng máy đo Hegman
• Mục tiêu độ mịn: Thang Hegman 6-7, tương ứng với khoảng 15-25 micron đối với hầu hết các loại sơn công nghiệp

Giai đoạn 2: Thả lỏng và hòa trộn

Sau khi sắc tố được phân tán hoàn toàn, nền máy nghiền đậm đặc được chuyển sang bể trộn. Các thành phần công thức còn lại được thêm vào đây: dung dịch nhựa, dung môi, chất khử bọt, chất làm ướt, chất diệt khuẩn và chất làm đặc thixotropic. Giai đoạn này được gọi là giai đoạn xuống cấp và nó xác định độ nhớt cuối cùng, đặc tính dòng chảy và đặc tính ứng dụng của sơn.

Trình tự các thành phần được thêm vào rất quan trọng. Nếu nhựa được đổ vào quá nhanh, sự kết tủa cục bộ có thể tạo thành các gel nhỏ hoặc các đốm khó phân tán lại. Một trình tự thả xuống điển hình trông như thế này:

1. Khởi động máy khuấy ở tốc độ thấp và nạp đế máy nghiền vào thùng trộn.
2. Thêm nhựa và chất làm dẻo vào một dòng đều đặn chứ không phải đổ một lần.
3. Cho dung môi vào từ từ trong khi theo dõi nhiệt độ mẻ trộn để tránh hiện tượng sôi.
4. Trộn các chất phụ gia với chất khử bọt ở đầu chu trình và chất làm đặc ở gần cuối.
5. Kết thúc bằng quá trình đồng nhất hóa ngắn để ổn định độ phân tán trước khi lấy mẫu.

Sơn gốc nước đặc biệt đòi hỏi khắt khe trong quá trình sơn phủ. Chúng là nhũ tương, có nghĩa là lực cắt quá mức có thể làm vỡ các giọt và làm mất ổn định toàn bộ mẻ trộn. Bể đồng nhất SS316L dành cho nhũ tương hóa học ổn định giúp nhà sản xuất sơn có khả năng kiểm soát lực cắt ở giai đoạn này, với đủ độ linh hoạt để xử lý cả công thức có độ nhớt thấp và chất rắn cao.

Bể đồng nhất SS316L cho nhũ tương phản ứng Được chế tạo bằng thép không gỉ 316L chống ăn mòn và bộ đồng nhất hiệu suất cao, bể này ngăn ngừa ô nhiễm kim loại và phù hợp với yêu cầu pha trộn hóa học, biến đổi polymer và xử lý có độ tinh khiết cao. Xem sản phẩm →

Thiết kế của thùng trộn cũng quan trọng như tốc độ khuấy trộn. Hình dạng máy khuấy khác nhau tạo ra các kiểu dòng chảy rất khác nhau và cấu hình phù hợp sẽ ngăn chặn các vùng chết nơi vật liệu không trộn lẫn tích tụ gần đáy bể. Để có cái nhìn tổng quan thực tế về cách hoạt động của bể trộn và cấu hình nào phù hợp với các quy trình khác nhau, hãy xem bài viết của chúng tôi về bể trộn là gì .

Giai đoạn 3: Kiểm tra chất lượng

Trước khi sơn được đưa đến dây chuyền chiết rót, mỗi lô sản xuất phải vượt qua một loạt thử nghiệm kiểm soát quy trình nhỏ. Những thử nghiệm này không yêu cầu phòng thí nghiệm phân tích đầy đủ; chúng được thiết kế để phát hiện các lỗi lô phổ biến nhất trong vài phút.

• Độ mịn xay: đo bằng thước Hegman. Mục tiêu của sơn công nghiệp thường là 6-7, tương ứng với khoảng 15-25 micron.
• Độ nhớt: được đo bằng nhớt kế quay Brookfield. Sơn lỏng thường có độ nhớt từ 1 đến 30 poise (100-3000 mPa·s) ở 25°C.
• Mật độ: xác nhận rằng tỷ lệ sắc tố và chất kết dính nằm trong thông số kỹ thuật.
• Cường độ màu: mẫu rút xuống được so sánh với mẫu tham chiếu đã được phê duyệt từ lô được chấp nhận trước đó.
• Thời gian khô: kiểm tra kéo màng nhanh xuống xác nhận rằng hồ sơ xử lý không bị thay đổi.

Nếu một lô không đạt bất kỳ thử nghiệm nào trong số này, hành động khắc phục thông thường là đưa lô đó trở lại bể xả để điều chỉnh độ nhớt hoặc thực hiện phân tán bổ sung. Sơn không đạt độ mịn khi mài không thể được lọc một cách đơn giản; các hạt sẽ xuất hiện trở lại sau khi lọc, vì vậy phản ứng đúng là một lần nữa đi qua thiết bị cắt cao.

Giai đoạn 4: Đổ đầy và lưu trữ

Sau khi phê duyệt chất lượng, sơn đi qua bộ lọc, thường có kích thước từ 100 đến 200 micron, sau đó được chuyển đến dây chuyền chiết rót. Bình rót phải luôn khuấy sơn nhẹ nhàng. Nếu các chất màu được phép lắng xuống, các thùng chứa đầu tiên sẽ mỏng hơn những thùng chứa cuối cùng và toàn bộ lô hàng sẽ bị đánh giá là có khuyết tật mặc dù nó đã vượt qua các cuộc kiểm tra trong phòng thí nghiệm.

Sơn thành phẩm được đóng gói trong các thùng chứa từ can 1 lít đến thùng phuy 200 lít hoặc chứa trong thùng trước khi vận chuyển. Xử lý cẩn thận trong quá trình đổ đầy sẽ duy trì tính nhất quán đạt được trước đó trong quá trình phân tán và thả xuống.

Lựa chọn thiết bị phù hợp để sản xuất sơn

Khi một nhà máy mở rộng công suất hoặc chuyển từ loại sơn này sang loại sơn khác, ví dụ từ sơn công nghiệp gốc dung môi sang sơn phủ kiến trúc gốc nước, dòng thiết bị phải được kiểm tra lại. Bảng dưới đây so sánh ba lựa chọn thiết bị phổ biến nhất trong sản xuất sơn.

Đối với các dây chuyền sản xuất xử lý sơn gốc dung môi và các công thức có độ nhớt trung bình, thùng hở có tốc độ thay đổi mang lại khả năng pha trộn linh hoạt với chi phí vốn vừa phải. Bình trộn hóa chất mui trần tốc độ cao là một ví dụ thực tế, được thiết kế để xử lý cả nhiệm vụ phân tán và xả xuống trong một bể duy nhất.

Tàu trộn hóa chất tốc độ cao mui trần Với các cánh quạt có tốc độ thay đổi lên tới 960 vòng/phút và thiết kế mở, bình này nhanh chóng kết hợp bột và xử lý sự phân tán sắc tố cũng như trộn chất lỏng mạnh mẽ với kết cấu gia cố. Xem sản phẩm →

Tiêu chí lựa chọn thực tế

• Vật liệu xây dựng: SS304 thường dùng cho sơn gốc dung môi; SS316L được ưu tiên sử dụng cho các hệ thống gốc nước và phụ gia chứa clorua.
• Gia nhiệt hoặc làm mát có vỏ bọc: cần thiết khi cần kiểm soát độ nhớt trong quá trình phân tán và xả.
• Khả năng làm sạch tại chỗ: giảm thời gian chuyển đổi khi chuyển đổi giữa các màu sắc hoặc dòng sản phẩm.
• Dung tích bể so với cỡ lô: cho phép ít nhất 15-20% khoảng trống phía trên để bổ sung dung môi và bắn tung tóe do lực cắt gây ra.
• Kiểm soát tốc độ: truyền động tần số thay đổi cho phép một bể chuyển từ pha trộn cắt thấp sang phân tán cắt cao.

Việc sản xuất sơn nhìn từ bên ngoài có vẻ đơn giản: trộn bột màu, nhựa và dung môi, sau đó đóng gói thành phẩm. Trong thực tế, mỗi giai đoạn, từ phân tán và thả xuống đến thử nghiệm và nạp, đặt ra các yêu cầu cơ học khác nhau đối với thiết bị. Tính nhất quán của lô được quyết định ít chỉ bởi công thức hơn là bởi mức độ phù hợp của thiết bị trộn và phân tán với hệ thống sắc tố, phạm vi độ nhớt và quy mô sản xuất.

Nếu bạn đang lên kế hoạch xây dựng dây chuyền sản xuất sơn mới, nâng cấp nhà máy hiện có hoặc bổ sung công suất phân tán, bạn nên thảo luận quy trình với nhà cung cấp thiết bị có thể kết hợp các thùng chứa, máy khuấy và máy trộn cắt cao với công thức cụ thể của bạn. Liên hệ với chúng tôi để xem xét các yêu cầu dự án của bạn.