# CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO SƠN

## Đóng rắn (Curing) — Tổng quan

> *Trích từ Paint Technology Handbook*

Đóng rắn là quá trình chuyển đổi sơn ướt thành màng khô, rắn. Đây là bước cuối cùng và quan trọng nhất trong quy trình ứng dụng sơn, kết nối giữa thi công vật liệu ướt và kiểm tra độ bền/chất lượng màng hoàn thiện.

### Các cơ chế đóng rắn

| Cơ chế | Mô tả | Hệ sơn điển hình |
|--------|-------|-----------------|
| **Bay hơi dung môi (Solvent Loss)** | Sơn khô vật lý — dung môi bay hơi vào khí quyển | Sơn mài (lacquer), NC, nhũ tương |
| **Oxy hóa (Oxidation / Air Dry)** | Chất xúc tác khô (drier catalyst) hấp thụ oxy không khí → tạo phản ứng liên kết phân tử | Sơn dầu (oil-based house paints) |
| **Phản ứng hóa học (Chemical Reaction)** | Trộn thành phần phản ứng → tạo mạng lưới liên kết chéo (cross-link) | Sơn 2K (PU, Epoxy), thermosetting |
| **Nóng chảy / Hợp nhất (Fusion)** | Nhựa nhiệt độ phân tử cao nóng chảy dưới nhiệt → bao bọc pigment → tái đông đặc hoặc cross-link | Powder coating, Plastisol |

### Phương pháp cấp năng lượng

**1. Đối lưu (Convection Curing)** — Phổ biến nhất
- Lò gas đốt nóng không khí → không khí nóng làm nóng bề mặt → dẫn nhiệt vào màng sơn
- Chu kỳ: 10-30 phút

**2. Hồng ngoại (Infrared Curing — IR)**
- Bức xạ điện từ truyền nhiệt trực tiếp vào màng sơn
- ✅ Nhanh hơn đối lưu, rút ngắn thời gian

**3. Chất xúc tác (Catalysts)**
- Không phải nguồn năng lượng, nhưng tăng tốc phản ứng đóng rắn
- Cho phép đóng rắn hoàn toàn nhanh hơn hoặc ở nhiệt độ thấp hơn
- Quan trọng cho: nền nhạy nhiệt, tiết kiệm nhiên liệu

### Kiểm soát chất lượng & "Cure Window"

> Đóng rắn là hàm số chính xác của **thời gian × nhiệt độ**

- **Cân bằng lò (Oven balance)** — đo biểu đồ nhiệt chính xác mà chi tiết trải qua
- **Under-curing** (đóng rắn thiếu): không đạt nhiệt độ/thời gian cần → bám dính kém, hỏng tính năng
- **Over-curing** (đóng rắn quá mức): nhiệt/thời gian quá cao → màng giòn, biến màu, mất độ bóng

> **"Cure is a relative term"** — Màng sơn có thể đủ khô để xử lý nhẹ khi ra khỏi dây chuyền, nhưng vẫn "sống" nếu bị tấn công bởi dung môi mạnh. Kiểm soát đóng rắn là kỹ năng thiết yếu để đảm bảo màng đạt tiêu chuẩn cơ học, hóa học và thẩm mỹ.
>
> **Mật độ cross-link & độ đàn hồi:** Mạng lưới cross-link càng dày → polymer càng cứng, giòn, kém đàn hồi. Để tăng linh hoạt: giảm mật độ nhóm chức phản ứng, hoặc kéo dài khoảng cách giữa các điểm cross-link.

### Liên hệ với các hệ sơn trong folder

| Hệ | Cơ chế đóng rắn chính | Phương pháp cấp năng lượng | Lưu ý cure window |
|----|---------------------|---------------------------|-------------------|
| **NC** | Bay hơi dung môi | Nhiệt độ phòng | Dễ under-cure nếu ẩm/lạnh |
| **PU (2K)** | Phản ứng hóa học (cross-link) | Có thể gia nhiệt đối lưu/IR | Pot life; over-cure → giòn |
| **UV** | Quang hóa (photocure) | Đèn UV (Hg/LED) | Photoinitiator + cường độ UV |
| **Nước** | Bay hơi nước + hợp nhất hạt | Đối lưu (sấy ấm) | MFFT; under-cure nếu lạnh |
| **Dầu thực vật** | Oxy hóa chậm | Nhiệt độ phòng, cần oxy | Rất chậm, có thể weeks |

---

## Xử lý bề mặt (Surface Preparation)

> Bước quan trọng nhất trước khi sơn — quyết định độ bám dính & tuổi thọ của màng sơn. Xử lý khác nhau tùy loại vật liệu nền.

### 1. Xử lý bề mặt Kim loại

**Mục đích:** Loại bỏ rỉ sét, dầu mỡ, vảy cán → tạo bề mặt sạch, nhám, chống ăn mòn dưới lớp sơn.

**a. Làm sạch cơ học:**
- **Phun hạt mài (Blasting)**: Cát thạch anh, hạt thủy tinh, hạt thép → đánh bay rỉ sét + tạo độ nhám. ⚠️ Không quá nhám → đỉnh nhọn đâm xuyên màng sơn
- **Cryo-clean**: CO₂ rắn (< -78°C) → làm lạnh đột ngột, giòn, bong rỉ bẩn mà không mòn bề mặt
- **Chải / mài / đèn khò (flame-cleaning)**

**b. Tẩy rửa hóa chất:**
- Dung môi hữu cơ hoặc chất tẩy hệ nước chứa surfactant → nhũ hóa dầu chống rỉ, mỡ dập vuốt

**c. Tẩy axit/kiềm (Pickling):**
- Axit sulfuric / HCl / H₃PO₄ → hòa tan oxit, rỉ sét (thép, kẽm)
- NaOH → tẩy kim loại lưỡng tính (nhôm)

**d. Tạo lớp phủ chuyển đổi (Conversion coatings):**
- **Phốt phát hóa (Phosphating)**: Kẽm, sắt, kẽm-mangan → mạng tinh thể xốp → sơn bám dính cực tốt. Dùng cho thép, nhôm, kẽm
- **Cromat hóa (Chromating)**: Xanh/vàng — dùng cho nhôm, magie → tạo oxit crom và nhôm

### 2. Xử lý bề mặt Nhựa & Polymer

**Đặc thù:** Tĩnh điện, trơn láng, năng lượng bề mặt thấp, dính chất tháo khuôn.

**a. Làm sạch & khử tĩnh điện:**
- Rửa chất tháo khuôn (dầu, sáp) bằng surfactant hoặc dung môi — ⚠️ chọn dung môi không làm nứt nhựa
- Thổi không khí ion hóa hoặc quét lớp chống tĩnh điện → chống hút bụi

**b. Ủ nhiệt (Tempering):**
- Nhựa đúc nguội nhanh (PS, PC, PMMA, PA, PUR) → "đóng băng ứng suất" → ủ ở ~60°C (dưới điểm làm mềm) → giải phóng ứng suất → chống nứt khi gặp dung môi sơn

**c. Oxy hóa bề mặt (Tăng phân cực):**
- Polyolefin (PP, PE) rất khó bám dính → xử lý bằng **ngọn lửa, corona, plasma chân không** → tạo nhóm chức phân cực trên bề mặt
- Hoặc phun lớp lót **CPO (polyolefin clo hóa)**

**d. Khắc phục lỗi khuôn đúc:**
- Bọt khí ẩn → chọc thủng bằng nhiệt, trám phẳng
- Vết nối khuôn → dùng dung môi làm sưng/hòa trộn polymer
- **In-mold coating (IMC)**: Sơn trực tiếp trong khuôn

### 3. Xử lý bề mặt Gỗ

**Đặc thù:** Xốp, không đồng nhất, dễ hút nước, chứa nhựa/tinh dầu/axit tannic → cản trở khô sơn, gây mất màu, bong tróc.

**a. Khử nhựa & tinh dầu (Deresinification):**
- Chiết xuất bằng dung môi hữu cơ (cồn alcohol, acetone — hòa tan nhựa rất tốt) hoặc xà phòng hóa bằng xà phòng mềm + amoniac
- **Cơ chế của hỗn hợp xà phòng mềm + amoniac:**
  - **Xà phòng mềm**: Giảm sức căng bề mặt → len lỏi sâu vào mao quản gỗ; nhũ hóa (emulsify) dầu mỡ, keo, nhựa → bọc thành hạt nhỏ lơ lửng để rửa trôi
  - **Amoniac**: Cung cấp môi trường kiềm → thủy phân & xà phòng hóa nhựa/keo → chuyển thành hợp chất tan trong nước; **bay hơi hoàn toàn** khi khô → không để lại cặn muối kiềm (khác với NaOH/KOH)
- ⚠️ **Bắt buộc chà theo chiều dọc thớ gỗ** — 2 tác dụng:
  - Dung dịch len lỏi sâu vào mao quản tự nhiên → móc sạch keo & nhựa kẹt sâu
  - Bảo vệ cấu trúc bề mặt, tránh đứt/xù sợi gỗ (sẽ xảy ra nếu chà ngang hoặc vòng tròn)
- Chà liên tục đến khi sạch hoàn toàn vết keo thừa

**b. Kiểm soát độ ẩm:**
- Đưa gỗ về độ ẩm cân bằng **8-10% (tối đa 10-15%)** → hạn chế giãn nở → chống nứt màng sơn

**c. Làm sạch & tẩy trắng:**
- Loại bỏ keo thừa bằng nước ấm hoặc dung môi
- Tẩy trắng: H₂O₂ 30% + amoniac, hoặc axit oxalic (cho gỗ dễ đổi màu)

**d. Nhuộm màu (Staining):**
- Thuốc nhuộm phức kim loại hòa tan trong cồn → làm nổi vân gỗ, tăng chống phai màu
- Áp dụng sau tẩy trắng, trước khi sơn lót

**e. Chà nhám (Sanding):**
- Dùng giấy nhám corundum hoặc silicon carbide
- ⚠️ **Chà nhám ướt**: dùng **dung môi (xăng)**, không dùng nước! Nước làm gỗ trương nở, dựng sợi; dung môi không thay đổi thể tích gỗ

---

## Quy trình sản xuất sơn cơ bản

### 1. Premixing (Trộn sơ bộ)
- Cho binder + dung môi + phụ gia trải vào khuấy sơ bộ
- Thêm bột màu/bột độn từ từ
- Khuấy tốc độ thấp → hỗn hợp đồng nhất

### 2. Grinding / Milling (Nghiền phân tán)
- Máy nghiền bi (ball mill), nghiền cát (sand mill), hoặc bead mill
- Mục đích: phá vỡ cụm pigment → phân tán đều trong binder
- Đánh giá độ mịn bằng thước Hegman (thường 5-7 µm cho sơn gỗ)

### 3. Letdown (Phá loãng / Hoàn thiện)
- Thêm binder còn lại + dung môi điều chỉnh độ nhớt
- Phụ gia cuối: xúc tác, chất làm mờ, matting agent
- Chỉnh màu (shading / color matching)

### 4. Lọc & Đóng gói
- Lọc qua lưới (100-200 mesh) để loại tạp chất
- Đóng vào can/thùng — kiểm tra độ nhớt, tỷ trọng, độ mịn

## Công nghệ sơn lót (Primer Technology)

Primer là lớp sơn đầu tiên — nhiệm vụ: **bám dính** + **chống ăn mòn**.

### Đặc điểm công thức
- **Hàm lượng bột màu cao** — tiệm cận CPVC (Critical Pigment Volume Concentration)
- Bề mặt màng thô ráp (pebbled texture) do bột màu nhô lên → tăng bám dính cơ học cho lớp sơn sau
- Độ bóng rất thấp

### Hệ nhựa phổ biến
| Loại primer | Hệ nhựa | Ứng dụng |
|------------|---------|----------|
| Primer thông dụng | Alkyd | Kim loại tổng quát |
| Primer hiệu suất cao | Alkyd-epoxy / Epoxy 2K | Môi trường khắc nghiệt |
| Wash primer | PVB (polyvinyl butyral) + H₃PO₄ | Nhôm, thép mạ kẽm — bề mặt khó |
| E-coat primer | Epoxy hệ nước (điện di) | Ô tô — len lỏi mọi hốc ngách |

### Thi công
- Phun: độ dày tiêu chuẩn 1.0-3.0 mil (25-75 µm)
- **Sơn điện di (Electrodeposition / E-coat)**: Công nghệ nhúng + dòng điện — xem chi tiết mục riêng bên dưới

### Bột màu chống ăn mòn
- Kẽm cromat / Stronti cromat: chống filiform corrosion (hàng không) — ⚠️ đang bị thay thế
- Kẽm photphat (Zinc phosphate): thay thế an toàn hơn

### Công nghệ E-coat chi tiết (Sơn điện di)

E-coat = Electrodeposition = sơn điện ly — công nghệ nhúng tiên tiến cho primer chống rỉ, thống trị ngành ô tô (>90% thân vỏ xe).

**Nguyên lý hoạt động:**
1. **Điện phân & đông tụ**: Vật cần sơn làm điện cực, nhúng trong bể sơn gốc nước. Cấp dòng 1 chiều (200-450V) → điện phân nước → pH thay đổi đột ngột (≈2 ở anode, ≈12 ở cathode) → hạt polymer sơn mất độ hòa tan, đông tụ bám vào kim loại
2. **Điện thẩm (Electro-osmosis)**: Lực điện động đẩy nước ra khỏi màng sơn → hàm lượng chất rắn >90% ngay khi vừa vớt khỏi bể
3. **Độ đâm xuyên (Throwing power)**: Lớp sơn mới có điện trở cao → tự động cản dòng điện → dòng điện bị ép tìm đến khu vực chưa phủ (hốc sâu, mép khuất) → màng đồng đều toàn bộ

**Phân loại:**
| Loại | Đời | Cực tính | Nhựa | Ưu/Nhược |
|------|-----|---------|------|---------|
| **AED (Anode)** | 1960s | Vật = Anode (+), hạt sơn âm (-) | Dầu malein hóa, polybutadiene, acrylic (nhóm carboxyl) | ⚠️ Kim loại bị oxy hóa → chống ăn mòn thấp |
| **CED (Cathode)** | 1970s → nay | Vật = Cathode (-), hạt sơn dương (+) | Epoxy biến tính amine + isocyanate khóa | ✅ Chống ăn mòn gấp 3-4 lần AED; đâm xuyên tốt hơn; bền kiềm |

**Thành phần thương mại:**
- Dạng bán: hệ **2K** — (1) nhựa phân tán đã trung hòa + (2) paste bột màu phân tán sẵn
- Phân tán trong nước khử khoáng, VOC < 5-10% (hiện đại <3%)
- Đóng gói: thùng phuy 200L, bồn 1 tấn, hoặc xe bồn chuyên dụng cho nhà máy ô tô

**Quy trình thi công E-coat (4 bước):**

| Bước | Mô tả | Chi tiết |
|------|-------|---------|
| **1. Nhúng (Dipping)** | Vật (đã làm sạch + phốt phát hóa) nối cực, nhúng ngập hoàn toàn | Bể chứa sơn E-coat dạng nhũ tương nước |
| **2. Cấp điện (Electrocoating)** | Dòng DC 200-450V trong 120-200 giây, tăng áp từ từ | CED: vật = cathode. Điện phân → đổi pH → đông tụ hạt sơn |
| **3. Rửa (Rinsing)** | Vớt khỏi bể (<1 phút), rửa bằng nước siêu lọc (ultrafiltrate) nhiều bước | Thu hồi sơn thừa, hiệu suất >98% |
| **4. Sấy đóng rắn (Baking)** | Lò sấy 160-190°C trong 15-20 phút | Bay hơi nước + kích hoạt cross-link → màng chống rỉ |

**Thông số kiểm soát chất lượng E-coat:**

*Nhóm hóa lý (kiểm tra hàng ngày):*
| Thông số | Giá trị | Ảnh hưởng |
|----------|---------|-----------|
| **Hàm lượng chất rắn (Solid content)** | 15-22% (CED) | Quá cao → tắc màng UF |
| **Độ pH** | 5.0-7.0 (CED) | Ảnh hưởng độ dẫn, hiệu suất sơn. Axit dư hút qua Anolyte |
| **Độ dẫn điện (Conductivity)** | 1.5-2.5 mS/cm | Cao → tăng throwing power; quá cao → chập/sần sùi |
| **Tỷ lệ Binder/Pigment** | Ash content 1-5% | Ảnh hưởng độ bền màng |

*Nhóm vận hành:*
| Thông số | Giá trị | Ghi chú |
|----------|---------|---------|
| **Nhiệt độ bể** | 25-35°C (tối ưu 28-35°C) | ⚠️ Cực kỳ nhạy — lệch ±0.5°C ảnh hưởng độ dày & độ nhẵn. Cần chiller |
| **Điện áp & thời gian** | 300-450V, 120-200 giây | Tăng áp từ từ để tránh sốc điện → rỗ/vỡ màng |
| **Tuần hoàn bể** | ≥0.3 m/s (4-6 vòng/h) | Chống lắng + tản nhiệt |

## Quy trình sản xuất sơn UV

### Đặc thù
- Không có dung môi (hoặc rất ít) — 100% solids hoặc gần như vậy
- UV monomer + UV oligomer (thay cho binder + dung môi)
- Photoinitiator — chất khơi mào phản ứng dưới tia UV

### Quy trình
- Trộn oligomer + monomer + pigment/phụ gia
- Nghiền (do không dung môi, khó hơn sơn thường — cần máy nghiền 3 trục)
- Lọc, đóng gói kín — tránh ánh sáng (photoinitiator nhạy sáng)

### Thi công
- Phủ lên bề mặt → băng tải qua đèn UV (Hg, LED UV, hoặc Ga-doped)
- Cường độ UV (mJ/cm²) quyết định khô nhanh/chậm
- Sơn UV gốc nước (UV water-borne) — dung môi nước + photoinitiator

## Sơn PU 2 thành phần (2K)

### Cơ chế
- Phần A: Polyol (resin) + pigment + phụ gia + dung môi
- Phần B: Hardener (isocyanate — HDI, IPDI, TDI...)
- Pha trộn ngay trước khi thi công → pot life từ 2-8 giờ

### Lưu ý sản xuất
- Bắt buộc khan nước (isocyanate phản ứng với nước → bọt CO₂)
- Dùng molecular sieve / chất hút ẩm nếu cần
- Hardener đóng thùng riêng, ghi rõ tỷ lệ pha

## Sơn NC (Nitrocellulose)

### Đặc điểm
- Gốc NC (Nitrocellulose) — phân tử lượng thấp → màng giòn nếu dùng đơn độc
- **Bắt buộc kết hợp với nhựa khác**: Alkyd (phổ biến nhất), Amino (urea), Ketone, Maleate, Polyacrylate
  - Alkyd: tăng body, độ bóng, bám dính
  - Amino (urea): tăng độ cứng, tốc độ khô
  - Ketone: tăng độ bóng, độ trong, tương thích tốt
  - Maleate: tăng bám dính, độ bền hóa học
  - Polyacrylate: cải thiện tổng thể
- **Hệ dung môi** gồm 3 nhóm: active solvents (este/ketone), latent solvents (cồn, butanol chống blushing), diluents (toluene/xylene giảm giá thành)
- Khô nhanh, cháy nổ cao (NC là chất dễ cháy)
- Cần quy trình: NC ướt (thường trong isopropanol) → đánh tan → phối trộn với nhựa + dung môi

## High-solids (Sơn hàm lượng rắn cao)

> Định nghĩa: Hàm lượng chất rắn ≥ 60% (theo trọng lượng) hoặc 60-80% (thể tích) — giảm >50% VOC so với sơn dung môi thường.

### Nguyên lý công nghệ
1. **Nhựa khối lượng phân tử thấp**: Dùng oligomer/nhựa 800-3000 g/mol (thay vì polymer chuỗi dài) → độ nhớt nội tại thấp
2. **Đóng rắn hóa học bắt buộc**: Phân tử nhựa quá nhỏ → không thể khô vật lý → phải cross-link mật độ cao (alkyd/acrylic/polyester + isocyanate 2K PUR hoặc nhựa amino)
3. **Reactive diluent**: Hợp chất bay hơi cực thấp → giảm nhớt khi thi công → tham gia phản ứng cross-link → hội nhập vĩnh viễn vào màng thay vì bay hơi

### Ưu điểm
| Ưu điểm | Mô tả |
|---------|-------|
| ✅ VOCs thấp | Giảm >50% so với dung môi thường → đáp ứng luật môi trường |
| ✅ Tiết kiệm | Giảm vận chuyển/lưu trữ, giảm năng lượng lò sấy |
| ✅ Film build nhanh | Tốc độ đắp màng gấp đôi sơn thường |
| ✅ Wet-look | Co ngót màng ít → bề mặt siêu nhẵn bóng, lấp đầy khuyết điểm |

### Nhược điểm & khắc phục
| Nhược điểm | Khắc phục |
|-----------|-----------|
| 🔴 **Chảy xệ (Sagging)** — dung môi bay hơi chậm, màng lỏng lâu | Thêm **sag control agents**: microgel, silica → tạo thixotropy |
| 🔴 **Độ nhớt cao khi thi công lạnh** | **Phun nóng (hot spraying)**: gia nhiệt 40-50°C tại súng phun |
| 🔴 **Overspray dính** | Bụi sơn chưa đóng rắn rất dính, khó làm sạch |

### Ứng dụng
- **Clearcoat ô tô** — lựa chọn hàng đầu nhờ wet-look + chịu hóa chất/thời tiết
- Sơn công nghiệp yêu cầu VOC thấp mà vẫn giữ ưu điểm của dung môi

## Sản xuất bột trét (Putty / Paste)

Khác với sơn lỏng, bột trét có độ nhớt rất cao (dạng paste) — quy trình sản xuất có điểm riêng:

### Quy trình
1. **Premix**: Cho nước + binder (acrylic-PU hybrid / PVAc) + phụ gia (bentonite, biocides) khuấy tốc độ thấp
2. **Thêm bột độn**: Cát thạch anh 325 mesh (~44 µm) cho từ từ, khuấy đều (hàm lượng 35-45%)
3. **Thêm Fumed Silica** (nếu cần): 0.5-1.5% — thêm sau cùng, khuấy tốc độ cao để phân tán
4. **Pha màu**: Thêm bột màu khoáng (TiO₂, oxit sắt) → khuấy đồng nhất
5. **Kiểm tra độ đặc**: Điều chỉnh độ nhớt bằng nước hoặc bentonite bổ sung
6. **Đóng gói kín**: Trong tuýp/hũ kín — tránh bay hơi nước → khô cứng

### Lưu ý
- Hệ nước → cần **biocide** (BIT/MIT) để bảo quản 2-3 năm
- **Thixotropy** là tính chất quan trọng: lỏng khi trét, đặc khi ngừng — nhờ bentonite
- Chống co ngót nhờ cát thạch anh — khoáng trơ không thay đổi thể tích

---
## Phương pháp Nhúng (Immersion / Dipping)

### 1. Làm sạch và tẩy rửa hóa học
- Dung dịch làm sạch len lỏi vào hốc sâu mà phun áp lực không chạm tới
- ⏱️ Cần thời gian lâu hơn, nồng độ hóa chất cao hơn
- Thường phải sục khí hoặc khuấy trộn bể để tăng hiệu quả

### 2. Tiền xử lý bề mặt
- **Phốt phát hóa (Phosphating)**: Nhúng tạo màng phốt phát kẽm/sắt/kẽm-mangan → mạng tinh thể xốp → chống rỉ + tăng bám dính cơ học cho sơn. Dùng cho thép, nhôm, kẽm
- **Cromat hóa (Chromating)**: Tạo oxit crom + nhôm — dùng cho nhôm, magie
- **Oxy hóa bề mặt nhựa**: Dùng axit oxy hóa / corona / plasma thay đổi tính phân cực → sơn bám dính tốt hơn
- **Pickling (tẩy axit)**: H₂SO₄, HCl, H₃PO₄ hòa tan oxit/rỉ sét trên thép; NaOH cho nhôm

### 3. Thi công sơn
- **Sơn điện di (E-coat / Electrophoretic)**: Sơn lỏng kết tủa lên vật thể nhờ điện phân
- **Sơn tự lắng (Autophoresis)**: Sơn kết tủa nhờ chênh lệch pH, không cần dòng điện
- **Phun tĩnh điện (Electrostatic Spraying)**: Xem chi tiết mục riêng bên dưới

### 4. Tẩy sơn
- Nhúng vật thể vào bể kiềm nóng hoặc bể muối nóng chảy
- Kiềm + nhiệt độ cao → thủy phân, bẻ gãy liên kết hóa học màng sơn cũ → lột bỏ triệt để

> **Liên hệ:** Phương pháp nhúng đặc biệt hữu ích khi xử lý chi tiết có hình dạng phức tạp (khe, hốc, góc cạnh) mà phun/lăn không làm được.

---

## Phun tĩnh điện (Electrostatic Spraying)

> Giải pháp tăng hiệu suất truyền sơn từ 15-50% (phun khí nén thường) lên đến 80-98%, giảm overspray & VOC.

### Nguyên lý
- Điện áp cao 20.000-90.000V nạp điện tích (ion âm) cho hạt sơn tại đầu súng phun
- Vật cần sơn nối đất (mang điện dương tương đối) → lực hút tĩnh điện kéo hạt sơn vào bề mặt
- **Electrostatic wrap**: Hạt sơn uốn cong quỹ đạo → bám vào mép & mặt sau vật thể
- ⚠️ **Faraday cage effect**: Khó len lỏi vào hốc sâu, góc khuất → cần súng dặm tay

### Phân loại công nghệ

| Loại | Cơ chế xé tơi | Vai trò tĩnh điện | Hiệu suất | Ứng dụng |
|------|-------------|------------------|-----------|----------|
| **Thuần túy** (Purely Electrostatic) | Điện trường (lưỡi dao/đĩa quay <3000 rpm) | Chính — xé tơi hoàn toàn | Đến 98% | Vật đơn giản (ống, lưới) |
| **Cơ học hỗ trợ** (Air-spray/Airless/HVLP + ES) | Khí nén / áp lực | Phụ trợ — hướng luồng sơn | 55% → 80% | Hình khối phức tạp |
| **Chuông quay** (High-rotation bell) | Ly tâm (80.000 rpm) | Phụ trợ — hướng sương mịn | Cao nhất | Ô tô (thân vỏ) |

### Nạp điện & vấn đề với sơn nước

| Cơ chế | Mô tả | Phù hợp |
|--------|-------|---------|
| **Nạp trong (Internal charging)** | Điện cực trong nòng súng → tích điện trước khi bay ra | Sơn dung môi (điện trở 10⁶-10¹⁰ Ω·cm) |
| **Nạp ngoài (External charging)** | Đám mây ion trong không khí → giọt sơn nhiễm điện khi bay qua | **Sơn nước** — tránh đoản mạch qua đường ống |

> ⚠️ Sơn nước dẫn điện mạnh — nếu nạp trong → dòng điện truyền ngược lên bồn → đoản mạch/giật. Giải pháp: lồng cách điện (isolation cage) hoặc súng nạp ngoài.

### Ảnh hưởng của độ dẫn điện / điện trở của sơn

| Trường hợp | Nguyên nhân | Hậu quả | Khắc phục |
|-----------|------------|---------|-----------|
| **Điện trở quá cao** (dẫn điện kém) | Dung môi không phân cực (benzine) | Sơn không tích điện đủ → hiệu suất bám & wrap kém | Thêm dung môi phân cực hoặc phụ gia ion (tetraalkyl ammonium sulphate) |
| **Điện trở quá thấp** (dẫn điện quá mạnh) | Sơn hệ nước | Dòng điện truyền ngược → tụt áp, đoản mạch, giật | Nạp ngoài / lồng cách điện |
| **Lý tưởng** | Sơn dung môi thông thường | Điện trở 10-200 MΩ·cm³ (súng cầm tay); 10⁶-10¹⁰ Ω·cm (hệ thuần túy) | — |

### Thông số vận hành & an toàn

**Điện áp & dòng điện:**
- Hệ thủ công: 20.000-90.000V, dòng <150 µA
- Hệ tự động (chuông quay): 50.000-160.000V
- ⚠️ Bộ phận an toàn tự động ngắt điện nếu súng tiến quá gần vật thể (chống phóng điện)

**Tiếp địa (Earth Grounding) — Yếu tố sống còn:**
- Điện trở rò rỉ **< 1 MΩ** — nếu kém → đẩy ngược sơn + nguy cơ **cháy nổ** (spark trong hơi dung môi)
- Móc treo, giá đỡ, băng chuyền phải vệ sinh sơn bám liên tục để duy trì tiếp địa

**Kiểm soát hạt sơn:**
- Duy trì trạng thái **ướt** — nếu khô quá nhanh (dry spray) → màng sơn sần sùi
- Dùng thêm dung môi bay hơi chậm để giữ ẩm hạt sơn trong điện trường

**Môi trường buồng phun:**
- Vận tốc khí hút không quá mạnh → không thổi bay hạt sơn
- Không khí không quá khô → giảm hiệu suất tĩnh điện

**An toàn cho người thao tác:**
- ⚠️ **Không đeo găng tay cách điện** — nếu đeo, phải loại có lòng bàn tay dẫn điện hoặc khoét lỗ da tiếp xúc súng
- Đi giày đế da (không giày cao su cách điện), đứng trên sàn dẫn điện
- Không để vật kim loại rời (chìa khóa, tiền xu) trong túi → tích tụ tĩnh điện
- Ống dẫn khí & sơn phải loại chuyên dụng có dây nối đất bên trong vỏ

### Ưu & nhược điểm

| ✅ Ưu điểm | ⚠️ Nhược điểm |
|-----------|--------------|
| Tiết kiệm sơn khổng lồ (giảm overspray) | Yêu cầu **tiếp địa hoàn hảo** (rò rỉ <1 MΩ) |
| Giảm VOC & chi phí vệ sinh buồng lọc | Mất tiếp địa → đẩy ngược sơn + nguy cơ **cháy nổ** (spark trong hơi dung môi) |
| Giảm hao mòn thiết bị (áp suất thấp hơn) | Chi phí đầu tư cao hơn súng thường |
| | Faraday cage effect — khó sơn hốc sâu |

---
> Liên kết: [[tong-quan-nganh-son]] | [[nguyen-lieu-hoa-chat]] | [[ung-dung-theo-he-son]] | [[tieu-chuan-kiem-tra]]

*Ghi chép công nghệ — cập nhật khi có thông tin mới*