LỜI CẢM ƠN
Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Thế Hữu đã tận tình hướng dẫn,
giúp đỡ em hoàn thành khóa luận tốt nghiệp thiết kế phân xưởng sản xuất Sơn
xe máy với chất tạo màng là nhựa PU được giao.
Em xin gửi lời biết ơn đến các thầy cô trong khoa Công nghệ hóa đã
đóng góp những ý kiến quý báu giúp em trong quá trình hoàn thành quyển
khóa luận này.
Em xin cám ơn ban giám đốc Công ty TNHH Nippon paint Việt Nam
(Hà Nội) đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em tham quan, tìm hiểu các quy
trình sản xuất của nhà máy giúp em hiểu rõ hơn quy trình sản xuất sơn xe
máy.
Con xin gửi đến cha mẹ tấm lòng biết ơn vô hạn, cảm ơn tất cả những
người thân đã thương yêu,quan tâm và chăm lo cho tôi.
Qua đây em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới tất cả các bạn trong tập
thể lớp ĐH Hóa 1 K2 đã luôn sát bên em, cùng nhau học hỏi, tìm hiểu giúp
em có thể hoàn thành tốt bài khóa luận.
Do thời gian có hạn cho nên trong thời gian hoàn thành quyển khóa luận
tốt nghiệp này không tránh khỏi những sai sót. Kính mong sự chỉ bảo cũng
như những lời góp ý chân thành từ tất cả thầy cô cùng các bạn đọc với sự
thông cảm …
Hà nội, Tháng 05 năm 2011
Sinh viên: Nguyễn Thị Mến
I
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN I
CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG VĂN BẢN VII
DANH MỤC BẢNG BIỂU IX
LỜI MỞ ĐẦU 1

1.2.2. Chất tạo màng : 15
1.2.2.1. Alkyd urethan : 16
1.2.2.2. Polyurethan một thành phần đóng rắn bằng hơi ẩm : 16
II
1.2.2.3. Polyurethan một thành phần đóng rắn bằng nhiệt: 17
Bảng 1.7 : Một số tác nhân che chắn 18
1.2.2.4. Nhựa hai thành phần polyisocyanate và polyol: 18
Bảng 1.8 : Ảnh hưởng của cấu trúc isocyanate tới thời gian khô 19
Bảng 1.10: Các dạng polyisocyanate 22
b. Polyol ( nhựa gốc ) 23
1.2.3.1. Giới thiệu về bột mầu, bột đôn 25
1.2.3.2. Phân loại bột mầu: 26
1.2.3.3. Bột mầu, bột độn trong sơn polyurethan: 26
1.2.4.1 Phân loại dung môi: 27
a. Dung môi hydrocacbon: 27
Hình 1.2: Tính chất của dung môi Hữu cơ 28
b. Dung môi oxi hóa: 30
1.2.4.2 Tính chất của dung môi: 31
a. Khả năng hòa tan: 31
Hình 1.4: Quan hệ giữa độ nhớt và hàm rắn của nhựa 32
Bảng 1.12: Ví dụ về việc phân loại dung môi sơn 33
b. Tốc độ bay hơi: 34
Bảng 1.13: Tốc độ bay hơi và việc thoát dung môi khỏi màng 34
Bảng 1.14: Tốc độ bay hơi của dung môi 35
1.2.5. Phụ gia: 36
1.2.6. Nguyên tắc thiết lập công thức sơn: 37
1.2.6.1. Xác định thành phần nhựa: 37
1.2.6.2. Xác định thành phần bột mầu, bột độn: 37
1.2.6.3. Xác định thành phần của dung môi: 38
PHẦN 2 - THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN 41

d. Lựa chọn Các thiết bị nghiền: 55
Hình 2.5 Thông số máy nghiền hạt ngọc kiểu đứng 56
Hình 2.6. Cấu tạo máy nghiền hạt ngọc 57
d. Nguyên lý hoạt động: 58
2.2.3.3 Các thiết bị máy móc khác 58
Bảng 2.6 Thống kê các loại máy móc thiết bị trong xưởng 59
CHƯƠNG 3- TÍNH TOÁN NHÂN CÔNG 60
CHƯƠNG 4- QUY TRÌNH SẢN XUẤT 61
2.4.1 Sơ đồ sản xuất sơn 61
2.4.1.1. Giai đoạn ủ muối: 63
a. Mục đích: 63
b. Quy trình thực hiện: 63
2.4.1.2 Giai đoạn nghiền: 63
a. Mục đích: 63
IV
b. Quy trình thực hiện: 64
b. Quy trình thực hiện: 64
2.4.1.4. Giai đoạn đóng sản phẩm: 65
b. Vốn lưu động 70
c. Giá thành sản phẩm. 75
Vậy thời gian thu hồi vốn là 4 năm 6 tháng, phù hợp với tiêu chuẩn
của ngành hoá chất 77
CHƯƠNG 6- ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG SƠN 78
2.6.1. Kiểm tra độ nhớt của sơn: 78
a. hóa chất và thiết bị: 78
b. Phương pháp kiểm tra: 78
2.6.2. Đo tỷ trọng của sơn: 78
a. Hóa chất và thiết bị: 78
b. Phương pháp kiểm tra: 78
c. Tính toán: 79

a. Hoá chất và thiết bị: 84
b. Phương pháp kiểm tra: 84
2.6.13. Kiểm tra khả năng chịu muối 85
a. Hoá chất và thiết bị: 85
b. Phương pháp kiểm tra: 85
2.6.14. Kiểm tra độ bóng 85
2.6.15. Kiểm tra độ biến trắng của hỗn hợp dung môi 86
2.6.16. Kiểm tra khả năng chịu môi trường khí hậu tự nhiên 86
CHƯƠNG 7 - AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH CÔNG NGHIỆP
87
2.7.1 Các nguyên tắc cơ bản trong an toàn lao động: 87
2.7.2. Những qui định về sử dụng máy 88
b) Phương pháp phân ly chất nối 92
c) Phương phỏp trao đổi ion 92
d) Phương phâp phân màng 93
2.7.4.3. Xử lý nước thải trước khi sơn 94
a) Dung dịch thải dầu mỡ tính kiềm 94
b) Nước thải tính axit 95
c) Xử lý nước thải phốt phát hoá 95
d) Chất thải có chất điều chỉnh bề mặt 95
e) Nước thải có chứa chất thu động hoá 95
f) Thiết bị và quá trình xử lý nứơc thải dung dich thải xử lý bề mặt 96
2.7.4.4. Xử lý nước thải sơn điện di 96
2.7.5.1. Phương pháp hấp thụ 97
2.7.5.2. Phương pháp đốt trực tiếp 98
2.7.5.3. Phương pháp đốt xúc tác 98
KẾT LUẬN 99
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 100
VI
CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG VĂN BẢN

Hình 1.4: Quan hệ giữa độ nhớt và hàm rắn của nhựa 32
Bảng 1.12: Ví dụ về việc phân loại dung môi sơn 33
Bảng 1.13: Tốc độ bay hơi và việc thoát dung môi khỏi màng 34
Bảng 1.14: Tốc độ bay hơi của dung môi 35
PHẦN 2 - THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN 41
Bảng 2.1. Đơn phối liệu sơn mầu trắng 41
Bảng 2.2 Khối lượng nguyên liệu dùng cho 1 ngày 42
Bảng 2.3. Khối lượng nguyên liệu dùng cho 1 năm 43
Bảng 2.4. Bảng kê giá thành lượng nguyên liệu để sản xuất sơn 43
Hình 2.2. Hình dạng cánh khuấy được sử dụng ở phân xưởng 49
Hình 2.4. Hình ảnh máy khuấy thực tế trong phân xưởng 52
Bảng 2.5 các thông số của máy nghiền 54
Hình 2.5 Thông số máy nghiền hạt ngọc kiểu đứng 56
Hình 2.6. Cấu tạo máy nghiền hạt ngọc 57
Bảng 2.6 Thống kê các loại máy móc thiết bị trong xưởng 59
KẾT LUẬN 99
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 100
DANH MỤC BẢNG BIỂU
LỜI CẢM ƠN I
CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG VĂN BẢN VII
DANH MỤC BẢNG BIỂU IX
IX
LỜI MỞ ĐẦU 1
PHẦN 1 - TỔNG QUAN 2
Hình 1.1. Thành phần chính của sơn 5
Bảng 1.1 Thông số hòa tan của dung môi theo Hansen’s 6
Bảng 1.2 Thông số hòa tan của nhựa 7
Bảng 1.3 Tốc độ bay hơi của dung môi 8
Bảng 1.4 Nồng độ cho phép của dung môi 8
Bảng 1.5 Thành phần và tính chất của bột màu vô cơ 10

Trong các loại sơn thì sơn sử dụng chất tạo màng là nhựa PU có
những tính năng tốt khác biệt với các loại sơn khác là dính chặt vào bề mặt
vật liệu, đàn hồi, bóng, bền dưới tác dụng của ánh sáng, giá thành cũng tương
đối thấp được ứng dụng rộng rãi nên nhu cầu về sơn PU cũng khá cao. lớp
phủ linh hoạt, mềm dẻo, dễ thích ứng, độ co dãn tốt, đàn hồi va đập cao…
ngày nay sơn sử dụng chất tạo màng PU cũng đã được sử dụng khá phổ biến
do nhưng tính năng vượt trội của nó.
Trên thế giới, công nghiệp hóa chất phát triển rất nhanh, tạo điều kiện
cho ngành sơn cũng phát triển mạnh. Với một đất nước đang phát triển như
nước ta hiện nay thì đây là một thị trường tiềm năng để phát triển cho ngành
sơn công nghiệp. Trong các lĩnh vực sản xuất các thiết bị công nghiệp như
thiết bị linh kiện xe máy, oto… Thì ngành sơn đóng vai trò hết sức quan trọng
trong việc bảo vệ và trang trí Chính vì vậy, với đề tài thiết kế phân xưởng
1
sản xuất sơn xe máy với chất tạo màng là nhựa PU mà em đã tìm hiểu và
nghiên cứu là rất sát với thực tế và cần thiết.

PHẦN 1 - TỔNG QUAN
1.1. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ SƠN
Được biết vào thời kỳ trước công nguyên người Ai Cập đã biết trang trí
tường, hang hốc, các vật dụng dựa trên cơ sở chất kết dính là lòng trắng
chứng, sáp ong, nhựa cây trộn với bột màu thiên nhiên.
Vài ngàn năm sau đó người Trung Hoa đã phát hiện và dùng nhựa cây
sơn làm sơn phủ và keo. Trước đây sơn được sản xuất từ các loại dầu thảo
mộc như: dầu lanh, dầu trẩu, dầu gai, dầu dừa, dầu hướng dương, dầu ngô,
dầu cao su…Các loại nhựa như: nhựa cánh kiến, nhựa thông…Các loại bột
như cao lanh, oxit sắt…
Đến thế kỷ thứ 20 cùng với sự phát triển của ngành công nghiệp hóa
chất, công nghiệp sơn tổng hợp được ra đời và phát triển mạnh, đặc biệt là ở
những nước có ngành công nghiệp hóa chất phát triển mạnh. Toàn thế giới

d. Căn cứ vào ứng dụng:
- Sơn gỗ
- Sơn kim loại
- Men tráng gốm, sứ
- Sơn trống hà
- Sơn cách điện
- Sơn chịu nhiệt
- Sơn bền hóa chất
- Sơn bền khí quyển
e. Căn cứ vào phương pháp phun:
- Sơn phun.
- Sơn tĩnh điện.
- Tráng mạ, kim loại.
f. Các dạng sơn đặc biệt khác:
- Sơn dẫn điện.
- Sơn cảm quang.
3
- Sơn phát sáng.
1.1.2 Các phương thức tạo thành màng sơn
1.1.2.1. Cơ chế khô vật lý:
Khi lượng dung môi trong sơn bay hơi hết, để lại một màng sơn khô bám
dính trên bề mặt sản phẩm, ta gọi đó là hiện tượng khô vật lý. Các loại sơn
khô theo cơ chế này: sơn nitroxenlulo, sơn clovinyl, sơn cao su …
1.1.2.2. Cơ chế khô hóa học
- Phản ứng oxy hóa: Quá trình tạo màng sơn của loại này phân làm 2
bước: bước một dung môi bay hơi hết, bước hai phản ứng trùng hợp oxi hóa
tạo thành màng sơn rắn chắc, bền. Các loại sơn khô theo cơ chế này: sơn
alkyd, sơn silicon, sơn bitum.
- Phản ứng đóng rắn nhờ vào chất đóng rắn: Sự tạo thành màng sơn của
loại này nhờ vào chất đóng rắn. Ví dụ: sơn epoxi, sơn poli amin …

1.1.3.2. Dung môi
a. Khái niệm:
Dung môi là chất lỏng dễ bay hơi dùng để hòa tan chất tạo màng. Sau
khi màng đóng rắn toàn bộ dung môi bay hơi, không lưu lại trên màng.
5
- Các yêu cầu của dung môi: Hòa tan hoàn toàn chất tạo màng. Có tốc
độ bay hơi nhất định và không để lại mùi gì ở sơn. Dung môi phải trung tính
và ổn định, ít độc hại, khó cháy nổ, giá rẻ và không quá hiếm. Nhiệt độ sôi chỉ
nên vào khoảng 50-2000C, vì nếu quá cao thì dung môi sẽ khó bốc hơi ra khỏi
màng sơn. Yêu cầu về liều lượng dung môi không được nhiều quá. Không
nên dùng loại dung môi dễ bay hơi.
b. Phân loại :
- Dung môi hydrocacbon: White spirit, Toluen (C
6
H
5
CH
3
), Xylen
(C
6
H
4
(CH
3
)
2
)
- Dung môi ester và xeton: Etyl axetat (CH
3

OCH
2
CH
2
OH) (cellosolve), rượu Etylic ( C
2
H
5
OH), Rượu Butylic
(C
4
H
9
OH)
c. Nguyên tắc lựa chọn dung môi:
Khi lựa chọn dung môi, phải dùng khái niệm tham số hòa tan để phán
đoán năng lực hòa tan của dung môi đối với nhựa. Tham số độ hòa tan của
dung môi (δ ) được xác định theo công thức Hansen’s như sau:
δ2 = δ2
d
+ δ2
p
+ δ2
h

Trong đó: Δ: tham số hòa tan của dung môi. δ
d
: lực phân tán. δ
h
: lực hút

(MJ)0,5m-1,5/2,04)
Alkyd trung bình 9,4
Polybutadiene 8,6
Butylated urea formaldehyde 10,1
Cao su Cloren 9,4
Epoxy bisphenol A 10,9
Nitroxenlulose 11,5
Phenolic 11,5
Polyacrylonitrile 15,4
Polyethylen 7,9
Polymethyl methacrylate 9,5
7
Polystyren 9,1
Silicone (polydimethyl) 7,3
Polytetrafluorethylen 6,2
Polyvinyl acetate 9,4
Polyvinyl clorua 9,7
Khi tốc độ bay hơi của dung môi rất chậm thì công nghệ sản xuất dài,
gây nên sự cố về sơn, tốc độ bay hơi nhanh làm cho sự lưu động màng sơn
kém, màng sơn không bằng phẳng …
Bảng 1.3 Tốc độ bay hơi của dung môi
Công thức hóa học Tỉ trọng
(20
0
C)
Điểm sôi
(
0
C)
Tốc độ bay hơi

OH 0,791 70-79 205
C
6
H
5
CH
3
0,766 109-111 195
CH
3
COOCH
2
(CH
3
)(C
2
H
5
) 0,858 105-127 180
(CH
3
)
2
CHCH
2
COCH
3
0,802 112-119 145
CH
3

H
9
0,980 145-230 6
Chú thích: tốc độ bay hơi lấy Butyl acetat làm tiêu chuẩn 100, tính ra
số liệu của các dung môi khác.
- Nồng độ cho phép của dung môi:
Bảng 1.4 Nồng độ cho phép của dung môi
Dung môi Nồng độ cho phép (mg/lít)
Aceton 0,2
8
Dầu xăng loại 2 0,3
Benzen 0,1
White spirit 0,3
Rượu metylic 0,03
Rượu etylic 1,0
Ete etylic 0,3
Toluen 0,1
Dầu thông 0,3
c) Chất pha loãng
+) Khái niệm: chất pha loãng chủ yếu làm loãng thể tích của sơn, đạt
đến độ nhớt sử dụng, có tác dụng hòa tan nhựa.
+) Tính chất của chất pha loãng: Hòa tan được nhựa, làm loãng thể
tích của sơn giúp sơn đạt đến độ nhớt sử dụng, giá thành rẻ hơn dung môi, tốc
độ bay hơi phải nhanh hơn dung môi.
+) Những chất pha loãng thường sử dụng:
- Chất pha loãng sơn gốc Nitro: etyl axetat, butyl axetat, butilic, benzen,
toluen, xilen, axeton.
- Chất pha loãng sơn Clovinyl: butyl axetat, toluen, xilen, axeton
- Chất pha loãng sơn gốc Amin: xilen, butilic.
- Chất pha loãng sơn Acrylat: ester rượu, benzen.

sáng, chịu nhiệt, chịu kiềm, chịu acide loãng,
không biến màu, dễ bột hóa.
- Che phủ, thể hiện màu mạnh, chịu
kiềm tốt không chịu acide không chịu khí
hậu dễ bột hóa, tính chất không giống TiO2.
- Thể hiện màu mạnh, tính chống gỉ tốt
không biến màu, không bột hóa, chịu nhiệt
tốt, che phủ kém hơn TiO2, ZnS +BaSO4.
Màu
vàng
1
2
3
PbC
2
O
4
CdS
Bột vàng có
- Che phủ tốt, thể hiện tính màu, chịu
khí quyển, chịu ánh sáng kém, độc, tỉ trọng
lớn.
- Thể hiện màu mạnh, chịu ánh sáng,
chịu nhiệt, chịu kiềm, không chịu acide, dễ
bột hóa, che phủ kém PbCrO4.
10
Fe
2
O
3

lục
1
2
KFe[Fe(CN)]
+ZnCrO
4
Cr
2
O
3
- Màu đẹp, chịu ánh sáng tốt, không
chịu kiềm, che phủ không tốt.
- Chịu ánh sáng, chịu nhiệt, chịu kiềm,
chịu acide.
Màu
đen
1 Cacbon - Che phủ tốt, thể hiện màu mạnh . Rất
ổn định , chịu nhiệt , không biến màu , tỉ
trọng nhỏ .
Màu
kim
loại
1 Bột
đồng kẽm Al
-Màu đẹp rất ổn định , chịu tia tử ngoại,
chịu nhiệt, không chịu nước, chống gỉ.
C
11
e) Chất độn
+) Khái niệm: là chất màu trắng hoặc không có màu, không thể hiện

H
2
O Hấp thụ nước mạnh. Dùng rất ít cho sơn
lót, mattit.
Ngoài ra còn có bột chống gỉ: không thể hiện màu trang trí, nhưng có
màu và độ che phủ tốt, có tính năng chống gỉ tốt, để phòng cho kim loại bị ăn
mòn, kéo dài thời gian sử dụng vật liệu.
12
f) Các chất phụ trợ khác:
- Chất làm khô: Là chất làm tăng tốc độ khô của màng sơn. Chất làm
khô thường dùng là chất oxi hóa và muối kim loại như cooban, mangan, chì…
và các chất hữu cơ có thể xà phòng hóa của chúng. Gồm: Chất làm khô
coban, chất làm khô Mangan, chất làm khô chì, chất làm khô hỗn hợp.
- Chất trợ nhớt: Tác dụng làm tăng độ nhớt của sơn tránh hiện tượng
chảy khi sử dụng sơn trên bề mặt thẳng đứng. Thường sử dụng là silica.
- Chất chống lắng: liên kết các thành phần phân tán trong sơn để tránh
hiện tượng lắng. Chất chống lắng thông dụng: stearat kẽm, stearat nhôm.
- Chất trợ phân tán: Tác dụng làm tăng độ phân tán giữa các thành
phần của sơn làm cho màng sơn đồng nhất hơn. Chất trợ phân tán hiệu quả rất
cao là BYK A905.
- Chất bảo vệ UV (như BYK A305) có khả năng hấp thụ tia UV để
tránh hiện tượng phân hủy màu, làm cho màng sơn giòn, bong rộp ,nhạt màu
theo thời gian sử dụng.
- Phụ gia chống vi sinh: nhằm mục đích bảo vệ màng sơn tránh khỏi sự
tấn công của vi sinh vật như rong tảo, hà. Phụ gia phổ biến như: CuO, CuCl,
Hg
2
O, hợp chất gốc phenol.
1.2. GIỚI THIỆU VỀ SƠN PU
1.2.1. Lịch sử phát triển và ứng dụng của sơn polyurethane

'
R - N - CO - OR
'
H
Polyol phản ứng khá nhanh với isocyanat, tuy nhiên tốc độ phản ứng
khác nhau nhiều tùy thuộc vào polyol.Các rượu bậc một phản ứng mãnh liệt
với isocyanat ở nhiệt độ thường, trong khi tốc độ phản ứng của rượu bậc hai
chỉ bằng 0,3 lần, và rượu bậc ba là khoảng 0,005 lần. Điều này là do sự che
chắn không gian lớn hơn của rượu bậc cao sẽ làm giảm tốc độ của phản ứng.
Ví dụ như triphenylcarbinol gần như không phản ứng isocyanat.
Ngược lại sự phản ứng của isocyanat với amin thì rất nhanh. Cũng như
rượu, các amin bậc càng thấp thì phản ứng xảy ra càng mạnh.Các amin bậc
14
một mạch thẳng có thể phản ứng nhanh hơn rượu bậc một từ 100 đến 1000
lần, trong khi các amin bậc hai mạch thẳng và amin bậc một vòng thơm thì
khả năng phản ứng thấp hơn, và amin bậc hai vòng thơm còn phản ứng chậm
hơn nữa.
R - NCO + R’ -NH2 → R - NH - CO - NH - R’
R - NCO + R’ - NH - R’’ → R - NH - CO - NR’R’’
Khả năng phản ứng rất cao của amin giới hạn việc sử dụng chúng trong
công thức chế tạo sơn. Thông thường các amin được sử dụng trong công
nghiệp sơn đều đã được biến tính.
Ngoài rượu và và amin, rất nhiều các hợp chất khác có chứa hydro hoạt
tính có thể phản ứng với isocyanat, một trong số đó có thể liệt kê ở đây như :
uretan, axit cacboxylic, silanol, amit, nước…
Trên đây là phản ứng cơ bản xảy ra trong tất cả các hệ sơn
polyurethan.Tuy nhiên, riêng trong hệ sơn polyurethan đóng rắn bằng nhiệt,
sơn polyurethan đóng rắn bằng chất làm khô, và sơn polyurethan đóng rắn
bằng hơi ẩm thì có sự khác biệt. Trong sơn polyurethan đóng rắn bằng nhiệt,
vì nhóm isocyanate đã được che chắn ( tạo adduct ) nên phản ứng xảy ra khi