MỞ ĐẦU
Vào thời kỳ trước công nguyên, khi con người còn sống trong các hang, hốc đá, họ
đã biết trang trí nơi ở của mình bằng các vật dụng trên cơ sở chất kết dính là lòng trắng
trứng, sáp ong, nhựa cây trộn với bột màu thiên nhiên. Sau đó vài ngàn năm, người Trung
Hoa đã phát hiện và sử dụng mủ cây sơn làm sơn phủ và keo.
Trước đây, sơn được sản xuất từ các loại dầu thảo mộc, các loại nhựa thiên nhiên,
các loại bột… Cho đến thế kỷ 20 thì ngành công nghiệp sơn mới thực sự phát triển mạnh,
nhất là ở các nước có ngành công nghiệp hóa chất phát triển. Song song với sự phát triển
của ngành công nghiệp hóa chất, các loại nhựa tổng hợp đã xuất hiện và đóng góp rất
nhiều vào nguồn nguyên liệu của ngành công nghiệp sản xuất sơn. Những loại nhựa này
có những tính chất vượt trội hơn hẳn so với các loại nhựa thiên nhiên, do đó ngày càng
chiếm lĩnh được thị trường.
Tuy nhiên, không chỉ đòi hỏi nguồn nguyên liệu đạt chất lượng mà còn quá trình
sản xuất phải đảm bảo cho sản phẩm có được độ mịn tốt nhất. Chính vì vậy mà quá trình
nghiền trong sản xuất sơn đóng vai trò rất quan trọng, nó góp phần làm cho các hạt bột
màu, bột độn phân tán đều trong sơn, đồng thời nghiền vật liệu tới độ mịn theo yêu cầu.
Với những nhận định trên và nhận được sự phân công cũng như sự hướng dẫn tận
tình của Th.S. Huỳnh Thị Việt Hà, nhóm đồ án lớp ĐHHC3 quyết định thực hiện đồ án tốt
nghiệp “Nghiên cứu, tính toán, thiết kế máy nghiền bi dùng trong công nghiệp sản xuất
sơn” với mong muốn giúp đỡ các bạn hiểu thêm phần nào về các thiết bị dùng trong sản
xuất sơn công nghiệp để sau này các bạn không bị bỡ ngỡ khi bước ra thực tiễn.
Trong quá trình thực hiện tất nhiên không thể thiếu những sai sót, nhóm rất mong
nhận được sự hỗ trợ cũng như những ý kiến đóng góp chân tình từ phía thầy cô và các bạn
Tập thể nhóm đồ án
Lớp ĐHHC3

--1--


MỤC LỤC
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH NGHIỀN........................................7

Chương 2: TỔNG QUAN VỀ SƠN VÀ QUY TRÌNH SẢN XUẤT SƠN.........12
Bảng 1. Đặc tính kỹ thuật của nhựa Epoxy........................................................13
Chương 3: MÁY NGHIỀN DÙNG TRONG QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT SƠN.21
Hình 2: Cấu tạo của trục.......................................................................................24
Hình 3: Cấu tạo ổ trục...........................................................................................25
Chương 4: LỰA CHỌN, TÌNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY NGHIỀN BI...........31
4.1.Sơ đồ cấu tạo, hình ảnh thiết bị............................................................................................................31

Hình 7: Sơ đồ cấu tạo thiết bị...............................................................................32
Hình 8: Hình ảnh thiết bị......................................................................................33
Hình 9: Cấu tạo chi tiết thiết bị............................................................................34
4.2.Nguyên tắc hoạt động...........................................................................................................................34
4.3.Lựa chọn, tính toán các chi tiết cấu tạo máy nghiền bi:......................................................................35
4.3.1.Thân thiết bị...................................................................................................................................35
4.3.2.Ổ lăn...............................................................................................................................................40

Hình 10: Cấu tạo bi nghiền...................................................................................40
4.3.3.Trục.................................................................................................................................................43

Hình 11: Hình ảnh về trục....................................................................................44
4.3.4.Động cơ truyền động.....................................................................................................................45

.................................................................................................................................45
Hình 12: Động cơ truyền động.............................................................................45
4.3.5.Bơm nhập liệu................................................................................................................................46
--2--


.................................................................................................................................46
Hình 13: Bơm bánh răng......................................................................................46

4.3.6.Ống dẫn liệu và van........................................................................................................................47

Hình 14: Các loại van............................................................................................47
Chương 5: NGUYÊN NHÂN VÀ CÁC BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC................48
5.1.Bảng thông số kỹ thuật của máy...........................................................................................................48
5.2.Hướng dẫn sử dụng máy.......................................................................................................................48

Hình 15: Bảng điều khiển máy.............................................................................48
5.3.Sự cố và cách khắc phục.......................................................................................................................49

Bảng 5: Sự cố của thiết bị trong quá trình làm việc...........................................49
Bảng 6: Sự cố và cách khắc phục trong quá trình nghiền.................................50
5.4.An toàn khi sử dụng máy......................................................................................................................50

DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
--3--


Chương 1: TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH NGHIỀN........................................7
Chương 2: TỔNG QUAN VỀ SƠN VÀ QUY TRÌNH SẢN XUẤT SƠN.........12
Bảng 1. Đặc tính kỹ thuật của nhựa Epoxy........................................................13
Chương 3: MÁY NGHIỀN DÙNG TRONG QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT SƠN.21
Hình 2: Cấu tạo của trục.......................................................................................24
Hình 3: Cấu tạo ổ trục...........................................................................................25
Chương 4: LỰA CHỌN, TÌNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY NGHIỀN BI...........31
4.1.Sơ đồ cấu tạo, hình ảnh thiết bị............................................................................................................31

Hình 7: Sơ đồ cấu tạo thiết bị...............................................................................32
Hình 8: Hình ảnh thiết bị......................................................................................33

Hình 9: Cấu tạo chi tiết thiết bị............................................................................34
4.2.Nguyên tắc hoạt động...........................................................................................................................34
4.3.Lựa chọn, tính toán các chi tiết cấu tạo máy nghiền bi:......................................................................35
4.3.1.Thân thiết bị...................................................................................................................................35
4.3.2.Ổ lăn...............................................................................................................................................40

Hình 10: Cấu tạo bi nghiền...................................................................................40
4.3.3.Trục.................................................................................................................................................43

Hình 11: Hình ảnh về trục....................................................................................44
4.3.4.Động cơ truyền động.....................................................................................................................45

.................................................................................................................................45
Hình 12: Động cơ truyền động.............................................................................45
4.3.5.Bơm nhập liệu................................................................................................................................46

.................................................................................................................................46
Hình 13: Bơm bánh răng......................................................................................46
--4--


4.3.6.Ống dẫn liệu và van........................................................................................................................47

Hình 14: Các loại van............................................................................................47
Chương 5: NGUYÊN NHÂN VÀ CÁC BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC................48
5.1.Bảng thông số kỹ thuật của máy...........................................................................................................48
5.2.Hướng dẫn sử dụng máy.......................................................................................................................48

Hình 15: Bảng điều khiển máy.............................................................................48
5.3.Sự cố và cách khắc phục.......................................................................................................................49


Bảng 5: Sự cố của thiết bị trong quá trình làm việc...........................................49
Bảng 6: Sự cố và cách khắc phục trong quá trình nghiền.................................50
5.4.An toàn khi sử dụng máy......................................................................................................................50

--5--


DANH MỤC CÁC HÌNH
Trang
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH NGHIỀN........................................7
Chương 2: TỔNG QUAN VỀ SƠN VÀ QUY TRÌNH SẢN XUẤT SƠN.........12
Bảng 1. Đặc tính kỹ thuật của nhựa Epoxy........................................................13
Chương 3: MÁY NGHIỀN DÙNG TRONG QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT SƠN.21
Hình 2: Cấu tạo của trục.......................................................................................24
Hình 3: Cấu tạo ổ trục...........................................................................................25
Chương 4: LỰA CHỌN, TÌNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY NGHIỀN BI...........31
4.1.Sơ đồ cấu tạo, hình ảnh thiết bị............................................................................................................31

Hình 7: Sơ đồ cấu tạo thiết bị...............................................................................32
Hình 8: Hình ảnh thiết bị......................................................................................33
Hình 9: Cấu tạo chi tiết thiết bị............................................................................34
4.2.Nguyên tắc hoạt động...........................................................................................................................34
4.3.Lựa chọn, tính toán các chi tiết cấu tạo máy nghiền bi:......................................................................35
4.3.1.Thân thiết bị...................................................................................................................................35
4.3.2.Ổ lăn...............................................................................................................................................40

Hình 10: Cấu tạo bi nghiền...................................................................................40
4.3.3.Trục.................................................................................................................................................43


Hình 11: Hình ảnh về trục....................................................................................44
4.3.4.Động cơ truyền động.....................................................................................................................45

.................................................................................................................................45
Hình 12: Động cơ truyền động.............................................................................45
--6--


4.3.5.Bơm nhập liệu................................................................................................................................46

.................................................................................................................................46
Hình 13: Bơm bánh răng......................................................................................46
4.3.6.Ống dẫn liệu và van........................................................................................................................47

Hình 14: Các loại van............................................................................................47
Chương 5: NGUYÊN NHÂN VÀ CÁC BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC................48
5.1.Bảng thông số kỹ thuật của máy...........................................................................................................48
5.2.Hướng dẫn sử dụng máy.......................................................................................................................48

Hình 15: Bảng điều khiển máy.............................................................................48
5.3.Sự cố và cách khắc phục.......................................................................................................................49

Bảng 5: Sự cố của thiết bị trong quá trình làm việc...........................................49
Bảng 6: Sự cố và cách khắc phục trong quá trình nghiền.................................50
5.4.An toàn khi sử dụng máy......................................................................................................................50

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH NGHIỀN
1.1. Quá trình nghiền.
1.1.1. Khái nệm
Nghiền là quá trình phá huỷ vật thể rắn bằng các lực cơ học thành các phần tử,

nghĩa là bằng cách đặt vào vật thể rắn các ngoại lực mà các lực này lớn hơn các lực phân
--7--


tử của vật thể rắn đó. Kết quả của quá trình nghiền là tạo nên nhiều phần tử cũng như
nghiền bề mặt mới.
Là công đoạn chính trong quá trình sản xuất vật liệu như: sơn, xi măng, gốm sứ,...
Quá trình này làm giảm kích thước của vật liệu rắn dưới tác dụng của ngoại lực để phá vỡ
liên kết giữa các phân tử.

1.1.2. Các phương pháp tác dụng lực

Nén ép

Mài xiết

nổ

uốn

Va đập

Hình 1: Các phương pháp tác dụng lực
Khi thiết bị làm việc, có thể kết hợp với nhiều phương pháp. Tuy nhiên,
trong quá trình nghiền, lực tác dụng chủ yếu là lực mài xiết và va đập.
1.1.3. Các yêu cầu cơ bản đối với quá trình nghiền
Năng lượng tiêu tốn nhỏ nhất, phụ thuộc vào:
• Lực liên kết giữa các phân tử vật liệu.
• Hình dạng của vật liệu.
• Kích thước hạt.

Năng suất lớn.
Sản phẩm thu được phải tương đối đồng đều về kích thước.
Khả năng điều chỉnh mức độ nghiền dễ dàng.
Dễ vận hành và sửa chữa.
1.2. Đặc trưng của sản phẩm nghiền
Mục đích của quá trình nghiền là tạo ra những hạt vật liệu nhỏ từ hạt vật liệu
ban đầu to hơn. Quá trình cần những hạt vật liệu nhỏ vì chúng có diện tích bề mặt
--8--


riêng lớn hoặc cần hình dạng, kích thước và số lượng hạt. Hiệu suất sử dụng năng
lượng của quá trình được xác định bằng diện tích bề mặt mới tạo nên sau quá trình
đập nghiền. Vì vậy các đặc trưng hình học của hạt, đơn chiếc và hỗn hợp, là yếu tố
quan trọng để đánh giá sản phẩm từ máy nghiền. Một máy nghiền không cho sản
phẩm đồng nhất dù nhập liệu có đồng nhất hay không. Sản phẩm luôn luôn là một
hỗn hợp có các kích thước nằm trong một khoảng xác định.
Hạt nhỏ nhất của sản phẩm nghiền có thể so sánh với kích thước của một
tinh thể, đó là đơn vị nhỏ nhất của vật liệu có thể tồn tại dưới dạng một tinh thể độc
lập. Kích thước này là khoảng 10-3µm. Do sự biến đổi kích thước trong một khoảng
rộng nên thường dùng khía niệm đường kính trung bình để biểu diễn kích thước hạt
trong một hỗn hợp.
1.3.

Cơ sở lý thuyết quá trình nghiền
Một vật thể được nghiền vỡ tức là chịu tác động của ngoại lực có trị số vượt

các ứng sức bền của vật thể (ứng suất nén). Khi đó, vật thể sẽ chịu những biến
dạng, hoặc bị phá vỡ đột ngột, hoặc chịu những biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo
và cuối cùng bị phá vỡ. Khi vật thể chịu một lực va đập tự do để phá vỡ, thì lực đó
sẽ gây ra những sóng chấn động truyền trong vật thể theo chiều lực đập. Chỉ khi lực

đập đủ lớn để các sóng chấn động đó truyền hết chiều dài (kích thước) vật thể thì
vật thể mới có khả năng bị phá vỡ.
Trong quá trình bị phá vỡ, vật thể nếu chưa vỡ cũng đã chịu những biến dạng
đàn hồi, nghĩa là đã tốn phần năng lượng nghiền để có những biến dạng đó. Khi vật
thể vỡ ra sẽ tạo thành những diện tích mới ở những chổ nứt vỡ, lúc đó là lúc tiêu
thụ năng lượng để phá vỡ, để tạo ra những diện tích mới. Tuy nhiên, đôi khi vật thể
chịu ngoại lực tác động, chưa vỡ hẳn nhưng đã có những vết nứt ngầm với những
khe, những diện tích mới nào đó bên trong. Cũng có thể những vết nứt ngầm đó
khép liền lại do lực hút phân tử của vật thể. Như vậy quá trình nghiền sẽ bị tốn một
phần năng lượng vô ích đó.
--9--


1.3.1. Độ nghiền
Độ nghiền còn được gọi là tỷ số nghiền, là tỷ số giữa kích thước của kích thước
của hạt đem nghiền với hạt sản phẩm. Các kích thước tuyệt đối, độ hạt của các phần tử có
được khi nghiền. Người ta thường sử dụng tỷ số nghiền để đánh giá chất lượng sản phẩm
và đánh giá năng lượng.
Vậy theo chỉ tiêu này, nó đã phản ánh chiều sâu quá trình phân tán. Trong trường
hợp chung, dung tích năng lượng của quá trình công nghệ nghiền phụ thuộc vào sự gia
tăng diện tích riêng bề mặt ∆S của vật liệu. Nghĩa là:
∆S = Sc-Sd
Trong đó :
Sc – diện tích riêng bề mặt của các phần tử vật liệu kết thúc quá trình nghiền;
Sd – diện tích riêng bề mặt của các phần tử vật liệu bắt đầu quá trình nghiền.
Cùng với sự giảm kích thước của các phần tử diện tích riêng bề mặt tăng lên vì vậy
mức độ nghiền λS là tỷ số diện tích riêng bề mặt củâ các phần tử vật liệu cuối quá trình
nghiền và diện tích riêng bề mặt của các phần tử ban đầu.
λS =


SC
SD

Theo lý thuyết mức độ nghiền λ của vật liệu thường được đánh giá qua tỷ số giữa
kích thước trung bình D của vật liệu trước khi nghiền và kích thước trung bình của phần
tử sản phẩm nghiền:
λ=

D
d

Mức độ nghiền λ là đặc tính cơ bản để đánh giá quá trình nghiền
Khi nghiền nguyên liệu bằng máy nghiền kiểu búa thông thường thì độ nhỏ của bột
nghiền được điều chỉnh bằng sàng đặt trong buồng nghiền.

1.3.2. Năng lượng tiêu tốn trong quá trình nghiền
Trong quá trình nghiền vật liệu ban đầu bị xoắn và có ứng suất. Công cần
thiết để tạo nên ứng suất cho vật liệu được chứa tạm thời trong vật liệu dưới dạng
--10--


cơ năng của ứng suất. Khi tác động thêm lực vào các hạt vật liệu đã chịu ứng suất,
chúng sẽ chịu lực xoắn vượt quá giới hạn bền và vỡ ra thành nhiều hạt nhỏ và tạo
nên các bề mặt mới. Vì mỗi đơn vị diện tích bề mặt của chất rắn có năng lượng bề
mặt nhất định nên việc tạo nên bề mặt mới cần phải có năng lượng, năng lượng này
được cung cấp do sự phóng thích năng lượng của ứng suất khi hạt vỡ ra. Do bảo
toàn năng lượng nên phần năng lựong thừa khi tạo thành năng lượng bề mặt mới sẽ
biến thành nhiệt.
1.3.3. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình nghiền
Có nhiều yếu tố cơ bản ảnh hưởng đến quá trình nghiền xuất phát từ tính

chất của vật liệu nghiền và máy nghiền.
-

Tính chất của vật liệu nghiền: Độ bền, độ cứng, độ nhớt, độ đồng đều, trạng
thái và hình dạng bề mặt, độ ảm, kích thước, hình dạng và vị trí tương hổ của
các phần tử nghiền, hệ số ma sát giữa các phần tử…là những yếu tố của vật

-

liệu có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình nghiền.
Tính chất của máy nghiền: Hình dạng và trạng thái của bề mặt, vận tốc và
tính chất chuyển động khối lượng của bộ phận làm việc (tỉ số giữa khối
lượng của bi nghiền với khối lượng của vật đuợc nghiền), hệ số ma sát của
bề mặt nghiền với vật được nghiền…là những yếu tố cấu trúc máy có ảnh
hưởng đến quá trình nghiền nhỏ vật liệu.

--11--


Chương 2: TỔNG QUAN VỀ SƠN VÀ QUY TRÌNH SẢN XUẤT SƠN
2.1.

Giới thiệu về sơn
Sơn là một hỗn hợp đồng nhất, trong đó chất tạo màng liên kết với các chất

màu tạo màng liên tục bám trên bề mặt vất chất. Hỗn hợp được điều chỉnh với một
lượng phụ gia và dung môi tùy theo tính chất của mỗi loại sản phẩm.
Trong thực tế hiện nay có rất nhiều cách phân loại sơn:
-


Phân loại theo chất tạo màng: tên sơn thường được lấy bằng tên của chất tạo

màng.
Ví dụ: sơn alkyd , sơn epoxy ….
-

Phân loại theo phạm vi sử dụng: cách phân loại này rộng lớn hơn rất nhiều

tùy theo mục đích sử dụng mà người ta gọi tên sơn.
Ví dụ: sơn chống rỉ , sơn tường, sơn công nghiệp, sơn chống hà ….
-

Phân loại theo bản chất dung môi …

2.2. Nguyên liệu dùng trong sản xuất sơn
2.2.1. Chất tạo màng
Chất tạo màng là các polyme có độ bám dính tốt, có khả năng chứa các loại
bột như bột màu, bột độn tốt, có các tính chất như thời gian khô, độ cứng, độ bóng
tốt,...Chất tạo màng có vai trò quan trọng nhất trong sơn, quyết định hầu hết các
tính chất của màng sơn. Các polyme được sử dụng làm chất tạo màng nhiều nhất
trong sơn như là: nhựa alkyd, nhựa epoxy, nhựa vinyl, nhựa acrylate, nhựa PU,....
Các tính chất quan trọng của chất tạo màng được quan tâm trong công
nghiệp sơn là: độ nhớt, tỷ trọng, khả năng hòa tan trong dung môi, khả năng phản
ứng hóa học ( với sơn khô hóa học),...
Chất tạo màng mà nhóm sử dụng là nhựa epoxy vì những tính chất sau:
-

Nhựa epoxy tan tốt trong các dung môi hữu cơ như xeton, axetat, dioxin…

Nhựa epoxy không tan trong các dung môi mạch thẳng.


--12--


-

Nhựa epoxy có thể phối trộn tốt với các loại nhựa khác như:

phenolformadehyt, nitrocellulose, polyester, polysulfit,…
-

Nhựa epoxy có thể chuyển sang mạng lưới không gian ba chiều khi sử dụng

các chất đóng rắn nóng như: anhydrite phtalic, anhydrite maleic…hay các chất
đóng rắn nguội như là polyamine mạch thẳng, polyamit,…
-

Nhựa epoxy sau khi đóng rắn có 1 loạt các tính chất quý báu như: bám dính

tốt với các loại vật liệu khác nhau, bền hóa học, đặc biệt với kiềm, độ bền cơ học
cao, cách điện tốt, ít co ngót và bền nhiệt tới 160 – 2600C.
Đặc tính kỹ thuật
Nhiệt độ xảy ra biến dạng
nhiệt (ở 1.82 Mpa) (0C)
Độ bền cực đại với nguồn
nhiệt liên tục (0C)
Hệ số dãn nở tuyến tính
cm/cm/0C x 10-5
Độ bền kéo (Mpa)
Độ dãn dài (%)

Độ bền uốn dẻo (Mpa)
Độ bền nén (Mpa)
Độ bền va đập (J/m2)
Khối lượng riêng

Nhựa epoxy không

Nhựa epoxy độn sợi

có độn

thủy tinh

140

150

120

135

2.5

2.0

52
5.0
124
70
11

1.0

83
4.0
103
100
25
1.8

Bảng 1. Đặc tính kỹ thuật của nhựa Epoxy
2.2.2. Dung môi
Là những chất lỏng dễ bay hơi, dùng để hòa tan chất tạo màng và thay đổi độ
nhớt của sơn. Một dung môi tốt phải đáp ứng được yêu cầu sau:
-

Tạo được một dung dịch có độ nhớt thích hợp cho việc bảo quản và sử dụng

-

Có vận tốc bay hơi theo yêu cầu và tạo nên một màng sơn có tính chất tối ưu

-

Có mùi chấp nhận được, có độ độc tối thiểu và giá cả phải chăng.
--13--


Dung môi có hai đặc tính quan trọng là khả năng hòa tan, thể hiện sức hòa
tan của dung môi với một loại nhựa nào đó và tốc độ bay hơi tương đối mà nó thoát
khỏi màng sau khi sơn (khả năng làm khô)

Dung môi

δp

Liên kết hidro
δm

δs

- Hidrocacbon thẳng:
White spirit

7.5

- Hidrocacbon thơm:
toluen

8.9

xylen

8.8

- Ester
Etyl acetat

9.1

Butyl acetat


8.5

- Ceton
Aceton

10.0

Metylizobutyl ceton

8.5

- Glycol ete
Etylenglycol monoetyl

9.6

ete
- Rượu
Etyl ancol

12.7

Butyl ancol
14.4
Bảng 2. Thông số hòa tan của một số loại dung môi thông dụng
Dung môi
Acetone

Tốc độ bay hơi theo thể tích (tốc độ
bay hơi của butyl acetate là 100)

994

Etyl acetate

480

Rượu etylic

253
--14--


Toluene

214

Metylizobutylcetone

164

Butyl acetate

100

Cylen

73

Rượu butylic


36

Etylenglycol

monoetyl

30

ete

-

White spirit
18
Bảng 3. Tốc độ bay hơi của một số loại dung môi
Một số loại dung môi sử dụng trong công nghệ sản xuất sơn epoxy:
White spirit: thành phần không cố định, trong sơn thường dùng loại thẳng và
có chứa khoảng 15 – 18% hidrocacbon thơm, tốc độ bay hơi chậm và mùi
không khó chịu lắm, được dùng rộng rãi làm dung môi cho các loại sơn trang

-

trí và bảo vệ.
Cylen C4H6(CH3)2 được dùng rộng rãi trong công nghiệp sơn vì sức hòa tan
tốt, tốc độ bay hơi vừa phải, độ chảy tốt, có thể ứng dụng phương pháp sơn
phun. Cylen thích hợp đối với màng sơn đóng rắn nóng vì phần lớn dung môi

bay hơi trước khi đưa màng sơn vào lò sấy.
2.2.3. Bột màu
Bột màu có 2 loại được sử dụng trong công nghiệp sơn là: bột màu vô cơ và

bột màu hữu cơ.
Bột màu vô cơ được sử dụng rất nhiều trong sơn do giá thành thấp, độ bền
cơ, bền nhiệt độ cao. Bột màu vô cơ là các hợp chất vô cơ có màu. VD: màu đỏ của
sơn chống rỉ thường sử dụng là bột oxit Fe, màu vàng là các hợp chất của Cr, màu
ghi là màu của oxit Zn, màu đen là màu của C,...Nhược điểm lớn nhất của bột màu
vô cơ là độ lên màu, độ phủ kém, màu xỉn,... Vì vậy, phải dùng nhiều lượng bột
màu.
Bột màu hữu cơ là các chất hữu cơ có màu. Ưu điểm của bột màu hữu cơ là
màu sắc tươi, sáng, cường độ lên màu cao, độ phủ tốt. Vì vậy, chỉ sử dụng 1 lượng
--15--


nhỏ bột màu cũng đủ màu cho sơn và bột màu hữu cơ chủ yếu sử dụng cho sơn
phủ. Tuy nhiên, giá thành bột màu hữu cơ đắt, độ bền nhiệt kém, dễ phân hủy khi
nhiệt độ cao, dẫn đến hiện tượng loang màu sơn, hay còn gọi là hiện tượng "sơn
bay".
Các loại bột màu trong công nghiệp sơn chỉ cho các màu cơ bản như: trắng,
đen, đỏ, vàng, xanh lam,...Muốn có các màu sắc theo yêu cầu phải tiến hành trộn
các màu cơ bản với nhau theo nguyên tắc phối màu.
2.2.4. Chất độn và phụ gia
2.2.4.1. Bột độn
Bột độn được thêm vào trong sơn với mục đích làm giảm giá thành của sơn.
Ngày nay, do phát hiện một số tính chất tốt như cải thiện tính cơ lý của màng sơn
nên nó được gọi là bột phụ trợ.
CácNguyên
loại bộtliệu
thường dùng trong công nghiệp sơn là bột đá, bột nặng, bột nhẹ,
…(các loại này đều là CaCO 3 nhưng do khác biệt về tính chất đá nơi khai thác mà
có tỷ trọng và một số tính chất khác nhau)
Đánh paste


2.2.4.2. Phụ gia

Phụ gia là các hợp chất có thành phần rất nhỏ trong sơn nhưng đóng vai trò
cải thiện đáng Ủ
kể các tính chất của màng sơn. Các loại phụ gia được sử dụng nhiều
nhất trong sơn là: chất làm khô, chất chống lắng, chống chảy, chất tạo độ nhớt giả,
…

Nghiền

Phụ gia chống lắng đa phần là các bentonit có tác dụng tạo 1 lớp mạng lưới
trong màngKiểm
sơn, từ
trađó giúp nâng đỡ các hạt bột màu và bột phụ trợ có tỷ trọng cao.
Phụ gia chống chảy, tạo độ nhớt giả là các phụ gia mà khi thêm vào sẽ phản
ứng với chất tạo màng, tạo mạng không gian chật hẹp hơn, làm tăng độ nhớt của
Pha loãng

sơn, tăng bám dính và có tác dụng chống chảy khi sơn lớp dày.
2.3.

Kiểm tra

Quy trình sản xuất sơn
Lọc

Sản phẩm

--16--



Độ mịn

Độ nhớt

2.3.1. Cân đong nguyên liệu
Nguyên liệu được lấy về sẽ được lấy mẫu để kiểm tra chất lượng phù hợp với
-

các tiêu chuẩn hiện hành (về độ mịn, màu sắc, khả năng bay hơi, độ độc,…)
Các nguyên liệu được cân đong theo một đơn pha chế có sẵn cho từng loại
sơn. Cân đong nguyên liệu là một khâu rất quan trọng, nó ảnh hưởng trực

tiếp đến chất lượng sản phẩm.
2.3.2. Đánh paste
Đánh paste là quá trình phân tán sơ bộ các khối màu hoặc túm màu có kích
thước lớn giúp cho dung môi và nhựa thấm ướt các hạt màu. Đây là công đoạn
quan trọng trong công nghệ sản xuất, nó quyết định hiệu suất nghiền, sự chính xác
--17--


về màu sắc, ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm. Do đó khi nạp liệu phải chú ý
thứ tự các loại vật tư ghi trong phiếu, loại nào ghi trước cho vào trước, cho một
lượng vừa phải đủ để máy khuấy trộn dễ dàng, đều hết mới cho tiếp, cho đủ và
đúng số lượng các loại vật tư, các bước thời gian ghi trên phiếu.
Tốc độ của cánh khuấy được nâng lên từ từ, sau khi cho hết nguyên liệu thì
nâng tốc độ lên khoảng 1100 – 1200 vòng/phút, nhiệt độ thùng khuấy từ 50 – 60 0C,
nhiệt độ của nước làm mát bên ngoài thùng khoảng 7 0C, thiết bị làm việc liên tục
trong thời gian từ 2 – 3 giờ. Dung dịch sau đánh paste cho chảy qua vòi vào thố và

đem ủ, dừng máy và dùng dung môi để rửa máy và miệng thố.
2.3.3. Ủ
-

Công đoạn tiếp theo của quá trình đánh Paste là ngâm ủ: mục đích là để paste
có đủ thời gian cho quá trình thấm ướt hạt màu, giúp cho quá trình nghiền
xảy ra dễ dàng hơn.

-

Thời gian ngâm ủ không ít hơn 20 giờ mới đảm bảo cho quá trình thấm ướt
được triệt để.

-

Khi ngâm ủ phải để nơi khô ráo, che đậy kín tránh sự hấp thụ nước, bụi vào
paste màu.

2.3.4. Nghiền
Nghiền là quá trình phân tán hạt màu đến độ mịn qui định. Dung dịch sau khi
ủ được cho vào máy nghiền dưới tác dụng của lực ma sát các viên bi thủy tinh cọ
xát làm vỡ các túi bột màu, lúc này các hạt bột màu một lần nữa được phân tán đều
trong dung dịch chất mang nhờ bộ phận nghiền.
Trong quá trình nghiền thường xuyên kiểm tra nhiệt độ và độ mịn của sơn
xem đã đạt yêu cầu chưa bằng thước đo độ mịn. Nếu độ mịn chưa đạt yêu cầu thì
nghiền dung dịch lại cho đến khi đạt độ mịn thì dừng.
2.3.5. Lọc và pha loãng

--18--



Sơn sau khi đã được kiểm tra đủ chỉ tiêu sẽ được lọc qua lưới lọc và mang đi
pha loãng theo những chỉ tiêu đã được xác lập. Trong quá trình pha loãng cần chú
ý:
-

Đưa đủ lượng dung môi, chất tạo màng.

-

Bổ sung các loại phụ gia.

-

Điều chỉnh độ nhớt đến độ nhớt qui định.

2.4. Các yêu cầu của sơn
2.4.1. Nhiệt độ
Phải đảm bảo nhiệt độ của sơn trong quá trình nghiền không vượt quá
ngưỡng 500C. Nhiệt độ không nên thấp hơn hay cao hơn vì rất dễ làm gel hóa paste
nghiền.
Để tránh hiện tượng gel hóa, ở giữa hai lớp vỏ của bầu nghiền có chứa nước
làm mát. Phải sử dụng nước làm mát này vì trong quá trình nghiền xảy ra sự ma sát
giữa bi và thiết bị song song với sự ma sát giữa bi và vật liệu sinh ra nhiệt rất lớn.
2.4.2. Độ nhớt
Hỗn hợp phải được điều chỉnh đô nhớt rồi mới đưa vào máy nghiền. Việc
điều chỉnh độ nhớt nhằm tạo điều kiện làm việc tối ưu cho máy nghiền. Nếu hỗn
hợp có độ nhớt quá cao, khi nghiền sẽ có ma sát lớn làm tăng nhanh nhiệt độ gây
khó khăn cho việc đảm bảo nhiệt độ đầu ra của hỗn hợp. Nếu độ nhớt thấp, các lớp
vật chất dễ trượt qua bề mặt nghiền, làm năng suất nghiền thấp. Độ nhớt yêu cầu

vào khoảng 70 – 120 giây ở nhiệt độ môi trường là thích hợp nhất.
Độ nhớt của sơn thành phẩm quá cao hay quá thấp đều ảnh hưởng việc gia
công và tính thẩm mỹ của màng sơn, khi độ nhớt cao thì sẽ khó gia công , còn khi
độ nhớt thấp thì màng sơn mỏng, độ che phủ kém.
2.4.3. Độ mịn (kích thước hạt)

--19--


Trong quá trình chế biến sơn, kích thước hạt và độ đồng đều của các hạt
nhựa, bột màu, bột độn có tầm quan trọng trong việc xác định tính chất màng sơn.
Các hạt này phải được nghiền mịn và phân tán đều trong môi trường sơn.
Thông thường, màng sơn bóng phải được gia công từ bột màu có đường kính
hạt lớn nhất là 5μm (tiêu chuẩn quốc tế), 20 – 40 μm (tiêu chuẩn việt Nam). Đối
với sơn lót, sơn nền và các loại hạt không yêu cầu độ bóng, kích thước hạt trong
khoảng 20 – 40 μm (tiêu chuẩn quốc tế), 40 – 50 μm (tiêu chuẩn Việt Nam).
Một số đơn công nghệ mẫu (nguồn: xí nghiệp sơn Hải Âu)
Sản phẩm: xanh đậm biến tính (AU 750)

Đánh paste

Nghiền
Pha loãng

Tên nguyên liệu
1. Xy len

Số lượng
280


Đơn vị
Kg

2. beckosol 5003

360

Kg

3. Benton SD

21

Kg

Tốc độ máy

4. BYK 108

16.5

Kg

1100 – 1200

5. Lamp black 101

150

Kg


vòng/phút.

6. CR 828 (TiO2)

15

Kg

Nhiệt độ 500

7. Micron barites 5030

3

Kg

– 600C

8. BYK 502

750

Kg

Thời gian : 3h

9. Xy len

35


Kg

10.T- sol White (xăng)
1. bekosol 5003

85
50

Kg
Kg

Ngâm ủ 20h .

2. T- sol White (xăng)

50

Kg

Độ mịn < 30

1715.5
1450

Kg
Kg

μm
Tỷ trọng :


2. Toymax Co 10

3

Kg

1.14g/ml

3. Troymax Mn 10

3

Kg

Độ nhớt : >

4. Toymax Ca 10

27

Kg

60 KU

5. Toymax Antiskin B

4.5

Kg


3. Dung dịch Paste
1. Bkosol 5003

--20--

Ghi chú


6. T- sol White

180

Kg

Chương 3: MÁY NGHIỀN DÙNG TRONG QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT SƠN
Nghiền là công đoạn chính trong quá trình sản xuất sơn, quá trình này tạo ra
một dạng chất lỏng mịn, dàn đều tốt trên bề mặt vật cần sơn. Hiện tại, các dây
chuyền sản xuất sơn có các loại máy nghiền bi (hạt ngọc) loại ngang và đứng. Tùy
theo yêu cầu về độ nhớt của paste sơn và chủng loại sơn mà người ta sử dụng máy
nghiền loại ngang hoặc đứng.
3.1.

Các loại máy nghiền dùng trong công nghiệp sản xuất sơn
Có hai loại máy nghiền dùng trong công nghệ sản xuất sơn là:
Máy nghiền bi trục đứng
Máy nghiền bi nằm ngang
3.1.1. Cấu tạo chung
Một máy nghiền dùng trong công nghiệp sản xuất sơn, tùy thuộc vào từng
loại máy có thể sẽ có những chi tiết cấu tạo khác nhau nhưng chúng luôn có một số

bộ phận chung như sau:
-

Thân máy
--21--


-

Giá đỡ (ngang hoặc đứng tùy từng loại)
Khớp nối
Trục nghiền
Trục phụ và miếng đệm bịt kín đầu trục
Ống dẫn paste ngoài
Vỏ áo giải nhiệt
Đai và dây đai truyền động
Bi và trục đỡ bi
Motor bơm, motor chính
Đầu vào và ra của nước giải nhiệt
Bộ phận ống dẫn, các khớp nối.
Bộ phận
Motor chính

Bộ phận

Pulley

truyền
động


Bộ truyền
đai
Bơm răng
khía (Mỹ)

Bộ phận
nghiền

Đặc điểm – vai trò
Công suất 40Hp.
Tạo chuyển động quay cho trục nghiền.
Gắn với trục nghiền gọi là pulley bị dẫn, gắn
với motor là pulley dẫn.
Truyền động quay từ motor đến trục nghiền.
Gồm 4 dây đai.
Nhiệm vụ truyền động quay từ motor đến trục
nghiền.
Bơm sơn từ thùng chứa vào thùng nghiền.
Hình trụ, đặt thẳng đứng (máy nghiền đứng)

Thùng

hay nằm ngang (máy nghiền nằm).

nghiền

Có 2 lớp, đều làm bằng inox, giữa hai lớp có

Đĩa nghiền


khoảng trống chứa nước làm mát.
Hình dạng khác nhau tùy từng loại máy, có

Bi nghiền

cấu tạo đặc biệt (răng, lỗ tròn), làm bằng inox.
Làm bằng thạch anh, ít bị dung môi ăn mòn

(Germany)

hóa học, ít bị mài mòn, ít bị vỡ trong quá trình
nghiền.
Hình cầu, có đường kính d chuẩn là 2mm.
Thời gian sử dụng là 500 giờ (thường bi
--22--


nghiền cùng loại với máy nghiền nhưng do bi
của singapore dễ bị vỡ trong quá trình nghiền
nên không sử dụng).
Nhiệt kế

Đo nhiệt độ của sơn ra.
Đo áp suất của sơn trong thùng nghiền khi áp
suất trong thùng nghiền quá cao ( ≥ 0.4 bar) thì

Áp kế

tự động ngắt bơm. Đồng thời hạn chế sự cố
sơn và bi bị hút ngược trở lại bơm khi bơm

yếu, bơm bị nghẹt thì hệ thống ngắt bơm.
Nước được luân chuyển tuần hoàn. Nước làm

Hệ thống nước giải nhiệt

mát vào thùng sơn có nhiệt độ khoảng 14.5 oC,

khi ra có nhiệt độ khoảng 27-30oC.
Bảng 4: Đặc điểm, vai trò của các bộ phận máy nghiền (nguồn: c.ty sơn Á Đông)
3.1.2. Nguyên tắc hoạt động
Máy hoạt động theo nguyên tắc va chạm ma sát, làm việc theo cơ chế gián
đoạn hoặc liên tục. Sự cọ xát giữa bi với vật liệu nghiền và giữa bi với thành thiết
bị làm cho các hạt nhựa, bột màu vỡ ra, phân tán đều trong sơn.
Paste sơn sau khi ra khỏi máy nghiền được lược qua một lớp lưới lọc quy
định độ mịn cần thiết (tùy thuộc vào yêu cầu của từng xí nghiệp, từng công ty mà
độ mịn có thể khác nhau, thường lấy khoảng < 20μm.
Trong quá trình nghiền cần chú ý đảm bảo nhiệt độ tối đa trong khi nghiền là
500C được khống chế nhờ lớp vỏ áo làm nguội bằng nước.
3.2. Cấu tạo chi tiết từng bộ phận
3.2.1. Trục nghiền
Trục là chi tiết đỡ các chi tiết quay, truyền mômen xoắn hoặc thực hiện cả
hai nhiệm vụ đó. Trục được phân loại theo đặc điểm tải trọng, theo hình dạng
đường tâm trục và theo cấu tạo trục.

--23--


Hình 2: Cấu tạo của trục
Trong quá trình vận hành máy có thể gặp một số dạng hư hỏng như: gãy trục,
mòn trục, trục bị võng,… Khi trục quay chịu tác dụng mômen uốn hoặc xoắn thay

đổi thì các vết nứt có thể được hình thành tại vị trí bất kỳ trên chu vi trục.
-

Gãy trục: do quá tải hoặc do những nguyên nhân như:
• Thường xuyên làm việc quá tải do không đánh giá đúng đặc điểm và trị
•

-

số của tải trọng trong quá trình tính toán.
Không đánh giá đúng ảnh hưởng của sự tập trung ứng suất do kết cấu

trục gây nên.
• Có sự tập trung ứng suất lớn do chất lượng chế tạo xấu.
• Sử dụng và lắp ráp không đúng kỹ thuật.
Mòn trục: trong quá trình làm việc, do sử dụng sai yêu cầu kỹ thuật, màng
bôi trơn không hình thành được sinh ra ma sát trên bề mặt làm việc. Dẫn đến
việc trục bị nóng và mòn rất nhanh, trục có thể bị xước, bị dính và mất khả

-

năng làm việc.
Trục không đủ độ cứng: do lực tác dụng lên trục làm trục bị biến dạng, ảnh
hưởng đến khả năng làm việc của ổ trục, phá hỏng sự tiếp xúc làm việc của

các chi tiết truyền động…
3.2.2. Ổ trục
Ổ trục có công dụng đỡ trục tâm và trục truyền, đảm bảo chuyển động quay
và đỡ tải trọng tác dụng lên các chi tiết trên. Ngoài ra, ổ trục có thể đỡ các chi tiết
--24--



quay để thực hiện chuyển động quay quanh trục như bánh đai, bánh răng,… Tùy
vào dạng ma sát sinh ra trong ổ mà ta phân ra ổ lăn và ổ trượt.

Hình 3: Cấu tạo ổ trục
Ưu, nhược điểm của ổ trục:
-

-

Ưu điểm:
•
Giá thành thấp do sản xuất hàng loạt.
•
Ma sát sinh ra là ma sát lăn nên tổn thất công suất do ma sát thấp.
•
Thay thế thuận tiện khi sửa chữa và bảo dưỡng máy.
•
Chăm sóc và bôi trơn đơn giản.
Nhược điểm:
•
Khả năng quay nhanh, chịu va đập và chấn động kém do độ cứng (độ
•
•

biến dạng) của kết cấu ổ lăn thấp.
Kích thước hướng kính tương đối lớn.
Khi làm việc với vận tốc cao thì độ tin cậy thấp và vỡ vòng cách do


•

lực ly tâm của con lăn.
Gây tiếng ồn khi làm việc với tốc độ cao

Hình 4: Một số loại ổ trục phổ biến

--25--