Nghiên cứu ảnh hưởng của kích thước bột gỗ đến tính chất composite gỗ nhựa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP ---------------------

NGÔ THÙY DƯƠNG

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA KÍCH THƯỚC BỘT GỖ ĐẾN TÍNH CHẤT COMPOSITE GỖ-NHỰA

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Hà Nô ̣i - 2010

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP --------------------

NGÔ THÙY DƯƠNG

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA KÍCH THƯỚC BỘT GỖ ĐẾN TÍNH CHẤT COMPOSITE GỖ-NHỰA

Chuyên ngành: Kỹ thuật máy, thiết bị và công nghệ gỗ, giấy Mã số: 60 52 24

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS. Vũ Huy Đại

Hà Nô ̣i, 2010

1

ĐẶT VẤN ĐỀ Gỗ là loại vật liệu thiên nhiên, gắn liền với đời sống con người mà nhiều loại vật liệu khác không thể thay thế được. Sử dụng phế liệu gỗ là xu hướng sử dụng hiệu quả phế liệu gỗ và bảo vệ môi trường. Mặt khác tạo vật liệu mới có tính năng ưu việt như độ ổn định kích thước, khả năng chống chịu môi trường,…

Vật liệu gỗ-nhựa (WPC) - dạng vật liệu mới phát triển ở Châu Mỹ, Châu Âu và một số nước Châu Á trong những năm gần đây với tốc độ phát triển công nghệ và ứng dụng trong thực tế rất lớn. Đứng trước tình trạng nguyên liệu ngày càng khan hiếm như vậy đã đặt ra vấn đề tìm kiếm nguyên liệu mới và sử dụng hợp lý nguồn nguyên liệu gỗ.

Bên cạnh đó nước ta hàng năm phải nhập khẩu hàng triệu tấn nhựa và với việc phụ thuộc vào giá nguyên liệu trên thế giới đã làm giá thành sản phẩm tăng, giảm tính cạnh tranh cũng như hiệu quả kinh tế của ngành nhựa.

Mặt khác, lượng nhựa phế thải khó phân hủy ngày càng nhiều đã gây ô nhiễm môi trường và lãng phí. Do đó việc tái sử dụng nhựa là rất có ý nghĩa đối với môi trường và góp phần giảm chi phí sản xuất của doanh nghiệp. Nhựa tái sinh kết hợp với bột gỗ sẽ tạo ra vật liệu gỗ-nhựa thay thế cho nhựa nguyên chất và gỗ tự nhiên ở một vài lĩnh vực không đòi hỏi tính năng cơ lý cao như: vách ngăn, ván sàn, đồ gia dụng…

Nghiên cứu sản xuất composite gỗ-nhựa từ gỗ keo tai tượng sẽ nâng cao hiệu quả sử dụng loại gỗ này và là cơ sở để mở rộng ra với các loại gỗ khác. Với mong muốn góp phần nâng cao giá trị sử dụng gỗ và bảo vệ môi trường, để có những kết luận ban đầu về khả năng làm composite gỗ-nhựa từ phế liệu gỗ keo tai tượng và chất dẻo phế thải, luận văn tốt nghiệp "Nghiên cứu ảnh hưởng của kích thước bột gỗ đến tính chất composite gỗ-nhựa" đã được thực hiện.

2

Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Tình hình nghiên cứu ở ngoài nước Vật liệu composite là vật liệu tổng hợp từ hai hay nhiều vật liệu khác nhau tạo lên vật liệu mới có tính năng hơn hẳn các vật liệu ban đầu, khi những vật liệu này làm việc riêng rẽ.

Những vật liệu composite đơn giản đã có từ rất xa xưa. Khoảng 5000 năm trước công nguyên con người đã biết trộn những viên đá nhỏ vào đất trước khi làm gạch để tránh bị cong vênh khi phơi nắng. Và điền hình về composite chính là hợp chất được dùng để ướp xác của người Ai Cập.

Chính thiên nhiên đã tạo ra cấu trúc composite trước tiên, đó là thân cây gỗ, có cấu trúc composite, gồm nhiều sợi xenlulo dài được kết nối với nhau bằng lignin. Kết quả của sự liên kết hài hoà ấy là thân cây vừa bền và dẻo - một cấu trúc composite lý tưởng.

Người Hy Lạp cổ cũng đã biết lấy mật ong trộn với đất, đá, cát sỏi làm vật liệu xây dựng [8].

Từ năm 1908, vật liệu composite nền nhựa phenol, formandehide đã được sử dụng với số lượng lớn để sản xuất các thiết bị điện. Vào những năm 1930, Slayter và Thomas đã được cấp bằng sáng chế cho việc chế tạo sợi thủy tinh và được Ellis và Foster dùng gia cường cho nhựa polyeste không no (PEKN). Năm 1942, vật liệu composite cốt sợi thủy tinh được đưa vào sử dụng trong lĩnh vực hàng không vũ trụ, công nghiệp đóng tàu. Năm 1950, chất lượng của vật liệu composite được nâng cao rất nhiều nhờ sự ra đời của nhựa epoxy (EP) và hàng loạt sợi gia cường khác như sợi cacbon, sợi aramit (kevlar), sợi silic… Mặc dù composite là vật liệu đã có từ lâu, nhưng ngành khoa học về vật liệu composite chỉ mới hình thành gắn với sự xuất hiện trong công nghệ chế tạo tên lửa ở Mỹ từ những năm 1950. Từ đó đến nay, khoa học

3

công nghệ vật liệu composite đã phát triển trên toàn thế giới và có khi thuật ngữ "vật liệu mới" đồng nghĩa với "vật liệu composite".

Theo nhiều nguồn tài liệu, trên thế giới vật liệu composite từ phế liệu gỗ và chất dẻo phế thải có nguồn gốc từ Polypropylen (PP), Polyetylen (PE), Polyvinylchloride (PVC) có tên gọi tiếng Anh là “WPC-wood plastic composite” tạm dịch ra Tiếng Việt là vật liệu composite gỗ-nhựa.

Trong công nghệ sản xuất vật liệu gỗ WPC, chất kết dính là nhựa PP, PE, PVC được phân loại sau đó được nghiền nhỏ và trộn với bột gỗ, trong quá trình nén ép bột nhựa sẽ nóng chảy ở nhiệt độ từ 160-1800C và đóng vai trò là chất kết dính, liên kết bột gỗ, sợi gỗ trong điều kiện có áp lực đủ, sau đó sản phẩm được làm nguội để tạo ra vật liệu composite gỗ-nhựa [17].

Trong những năm gần đây, vật liệu gỗ-nhựa (WPC) được nghiên cứu thành công và áp dụng tại Mỹ và đã phát triển rất mạnh ở nhiều nước trên thế giới như Nhật, Mỹ, Phần Lan, Đức, Thụy Điển, Nga, Trung Quốc. Chỉ tính riêng tại Mỹ trong năm 2004 vật liệu gỗ WPC sử dụng trong xây dựng đã chiếm tỷ lệ 15%-20% trong tổng số các loại vật liệu gỗ. Gần 70 công ty ở Mỹ và Canada như Trex, Fiber Composite, Nexwood, Kadant Composite, Dura product, Certain Teed...sản xuất vật liệu composite gỗ-nhựa trong năm 2002 đạt 1.03 triệu USD; Thị trường phát triển nhanh và năm 2006 đạt 1.95 triệu USD. Lĩnh vực sử dụng vật liệu composite gỗ-nhựa rất rộng rãi: làm ván sàn, ván ốp tường, ván phủ mặt, khung cửa sổ, cửa đi, đồ dùng ngoài trời, sàn tàu, các chi tiết mộc, trang trí, dụng cụ thể thao…

Những lợi thế của vật liệu composite gỗ-nhựa so với các vật liệu khác như ván dăm, ván sợi là có thể tạo ra các hình dạng phức tạp khác nhau và hoàn toàn có thể tái chế sử dụng. Trong thành phần của vật liệu composite gỗ nhựa bao gồm một số thành phần như sau: Bột gỗ được nghiền từ phế liệu chế biến gỗ, chất dẻo được nghiền thành mảnh nhỏ, chất tăng cường để nâng cao

4

tính chất công nghệ và sử dụng của sản phẩm. Các kết quả nghiên cứu cho thấy tỷ lệ thành phần hỗn hợp này như sau: Bột gỗ (40-70)% nhựa chất dẻo (60-30)% .

Sản xuất vật liệu composite gỗ-nhựa có thể thực hiện bằng các phương pháp ép đùn, ép trong khuôn kín. Công nghệ ép đùn có thể tạo ra các sản phẩm rất đa dạng có hình dạng (Profile) khác nhau ở dạng đặc, rỗng. Hình dạng sản phẩm phụ thuộc vào khuôn ép trục vít ở trong máy ép đùn. Công nghệ tạo vật liệu composite trong khuôn ép kín bao gồm các công đoạn: Tạo bột gỗ, băm nghiền nhựa phế thải, trộn hỗn hợp, trải trên khuôn ép, ép trong khuôn kín, làm nguội. Ưu điểm của phương pháp này là công nghệ đơn giản, đầu tư thấp, hiệu quả cao phù hợp với điều kiện sản xuất nhỏ. Nhược điểm là kích thước sản phẩm có hạn về chiều dài và chiều rộng và chiều dày thường mỏng, năng suất và mức độ tự động hoá không cao so với ép đùn. Trong 3 loại loại chất dẻo phế thải PP, PE, PVC sử dụng để tạo vật liệu composite gỗ nhựa, thì tỷ lệ khối lượng chất dẻo sử dụng để sản xuất vật liệu composite gỗ nhựa như sau: chất dẻo PE chiếm 70%, PP chiếm 13%, PVC chiếm 17%.

Như vậy, công nghệ sản xuất vật liệu gỗ-nhựa từ phế liệu chế biến gỗ và chất dẻo phế thải đã phát triển rất mạnh trên thế giới, sản phẩm gỗ-nhựa rất đa dạng và được ứng dụng ở nhiều lĩnh vực: xây dựng, nội ngoại thất, công trình dân dụng, giao thông.

Trong công nghiệp chế tạo ôtô: Vật liệu composite được sử dụng nhằm làm giảm trọng lượng của xe, tiết kiệm nhiên liệu và giảm độ rung, ồn cho xe.

Bên cạnh đó sử dụng vật liệu composite còn có tác dụng giảm bớt nguy hiểm cho người sử dụng xe khi gặp nguy hiểm. Hiện nay loại vật liệu này được ứng dụng làm một số bộ phận trong ôtô như: vỏ, trần, nội thất…

Trong công nghiệp đóng tàu: So với các vật liệu như kim loại thì vật liệu polyme composite (PC) có những ưu điểm khi sử dụng làm vật liệu đóng

5

tàu như tỉ trọng thấp, có khả năng cách điện tốt, đặc biệt là bền trong môi trường hóa chất và nước biển…Hiện nay trong ngành đóng tàu vật liệu composite đang được sử dụng để sản xuất một số chi tiết như: thân tàu, cột buồm, thùng chứa, ca nô cứu sinh…

Trong công nghiệp xây dựng: Vật liệu composite được ứng dụng để sản xuất các sản phẩm với nhiều chủng loại như: tấm lợp, thanh chịu lực, ống dẫn…

Ngoài ra composite rất nhẹ, chỉ bằng 40% so với nhôm nếu cùng thể tích. Nhờ ưu điểm này, gần đây vật liệu composite đã được sử dụng để thay thế kim loại trong các sản phẩm của ngành cơ khí, chế tạo máy, đóng xuồng...

Người ta có thể phủ lên mặt composite một lớp nhũ có ánh kim để tạo cảm giác giống kim loại.

Tính ưu việt của vật liệu composite : Tùy vào từng loại vật liệu polyme composite khác nhau mà nó có các tính chất ưu việt khác nhau như: + Hệ số phẩm chất cao, khối lượng riêng nhỏ, tính năng cơ lý riêng cao hơn thép và các vật liệu truyền thống khác (thủy tinh, gốm sứ, gỗ…). + Có khả năng chống chịu môi trường cao, kháng hóa chất, không tốn kém trong bảo quản và chống ăn mòn, không cần sơn bảo quản như vật liệu kim loại, gỗ. + Cách điện, cách nhiệt + Có độ bền lâu + Gia công chế tạo đơn giản, nhanh, đa dạng, dễ tạo hình, dễ sửa chữa và thay thế. + Chi phí đầu tư thiết bị gia công thấp. + Giá thành không cao Tính chất và ứng dụng của polyme composite: Độ bền và độ chắc cao của vật liệu polyme composite làm cho các chi tiết chuyển động như bánh xe,

6

trục quay có khả năng hoạt động nhanh hơn rất nhiều so với các chi tiết làm bằng hợp kim. Điều đó có nghĩa là năng lượng tích tụ trên một đơn vị trọng lượng cao hơn. Khác với các vật liệu truyền thống, sự phá hủy của vật liệu polyme composite khi đạt đến tải trọng tới hạn không xảy ra tức thời, nghĩa là không xảy ra hư hỏng thảm họa. Vật liệu polyme composite tiếp tục biến dạng mà vẫn duy trì được khả năng làm việc ở các tải trọng thấp hơn tải trọng phá hủy. Một cơ chế phá hủy như vậy của các vật liệu polyme composite gia cường bằng sợi đảm bảo cho các chi tiết làm việc với độ tin cậy cao.

Vật liệu gỗ-nhựa là một loại vật liệu có thành phần cơ bản là sợi gỗ kết hợp với chất dẻo (PP, PE…) và các phụ gia khác.

Vật liệu gỗ-nhựa có đặc tính gần giống như gỗ tự nhiên nhưng khắc phục được những nhược điểm của gỗ tự nhiên như độ bền cao, cong vênh, nứt nẻ nhất là trong những điều kiện khí hậu nóng ẩm ở những nước nhiệt đới.

Với vật liệu này chúng ta có thể tạo hình, tạo màu sắc cho sản phẩm theo yêu cầu, rất thuận lợi cho việc lắp ghép, sửa chữa.

Khi gia công vật liệu gỗ-nhựa có thể sử dụng những công cụ giống như đối với gỗ: bào, đục, cưa, khoan, chạm….Các sản phẩm vật liệu gỗ-nhựa có thể được sử dụng với đinh, vít, ghim, kẹp và có thể giữ móc tốt hơn gỗ, có thể dùng keo đặc biệt để dán các mối nối.

Nhờ những ứng dụng thay thế gỗ tự nhiên, sử dụng loại vật liệu này thân thiện với môi trường. Vật liệu gỗ-nhựa tiêu thụ ngày càng nhiều ở Mỹ, châu Âu và nhiều nước công nghiệp tiên tiến trên khắp thế giới.

Một trong những loại sản phẩm từ vật liệu gỗ-nhựa đang được ưa dùng là ván sàn Composite nhựa gỗ. Sự tăng trưởng của ván sàn vật liệu gỗ-nhựa ở Bắc Mỹ từ 1% vào giữa thập niên 90 cho đến nay đã vượt 20%.

Mỹ là nước áp dụng các công nghệ tiên tiến trong việc sản xuất vật liệu gỗ-nhựa, loại vật liệu này ngày càng được sử dụng nhiều trong công nghiệp

7

làm sàn tàu, khung cửa, ván sàn, ốp tường và ốp trần nhà, làm hàng rào trang trí.

Nhờ những đặc tính ưu việt mà WPC được dùng để thay thế cho gỗ tự nhiên, ván dăm, ván sợi dùng trong xây dựng, giao thông, các công trình nội thất, ngoại thất, đồ nội thất ô tô, máy bay,...

Hình 1.1. Các công trình được làm từ WPC

8

Hình 1.2. Cửa, bàn ghế, ván sàn, trang trí được làm từ WPC

9

Hình 1.3. Một số profiles của sản phẩm composite gỗ-nhựa

10

1.2. Tình hình nghiên cứu ở trong nước Ở Việt Nam, ngày xưa truyền lại cách làm nhà bằng bùn trộn với rơm băm nhỏ để trát vách nhà, khi khô tạo ra lớp vật liệu cứng, mát về mùa hè và ấm vào mùa đông... Ở nước ta tại Hà Nội, vào những năm 1972-1973 bắt đầu sử dụng composite trên cơ sở nhựa Epoxy (EP) gia cường bằng sợi thủy tinh. Từ năm 1986 đến nay, vật liệu composite trên cơ sở nhựa polyeste không no gia cường bằng sợi thủy tinh đã phát triển trong cả nước với nhiều sản phẩm nổi bật: vòm che máy bay (1996-1999), bồn chứa, lớp bọc chống ăn mòn, vách nhà làm từ tre và bùn ao trộn với rơm, thuyền tre trát sơn trộn mùn cưa…

Hiện nay, ở nước ta mới chỉ phát triển một số loại hình công nghệ tạo vật liệu composite trên nền nhựa Epoxy, Polyester, Vinyleste kết hợp với sợi thủy tinh bao gồm sợi dài, vải và mạt dùng để chế tạo các sản phẩm: ống dẫn có đường kính lớn, tấm lợp lấy ánh sáng, bồn tắm, đá nhân tạo, bàn bếp, khung cửa, các loại cano, thuyền cứu sinh, hộp công tơ điện, ghế ngồi sân vận động…

Trong công nghiệp chế biến gỗ ở nước ta đã thành công trong việc sản xuất các loại ván dăm, ván ép định hình từ bột gỗ kết hợp với nhựa nhiệt rắn PF, UF và ứng dụng vào thực tế sản xuất. Các loại chất dẻo phế thải PP, PE và chất thải khác chiếm khối lượng lớn trong thực tế từ các đồ dùng bằng nhựa trong cuộc sống đã được tái sử dụng bằng cách băm nghiền nhựa và tạo ra các hạt nhựa tái sinh để sử dụng trong công nghệ sản xuất các sản phẩm nhựa mới. Hiện nay rất nhiều cơ sở làng nghề đã thu gom nhựa phế thải và thực hiện việc tái chế theo hướng này.

Hàng năm ngành công nghiệp chế biến gỗ nước ta phải nhập khẩu từ 3.5 - 4 triệu m3 gỗ tròn, trong khi đó lượng phế liệu trong cưa xẻ gỗ thường dao động từ 11-12% thể tích của cây. Lượng phế liệu trong sản xuất chế biến

11

gỗ phụ thuộc vào nguyên liệu, kích thước tạo sản phẩm, công suất thiết bị và thường chiếm tỷ trọng từ 45-63% thể tích nguyên liệu. Như vậy có thể thấy, lượng phế liệu gỗ rất lớn và hiện nay sử dụng chủ yếu làm nhiên liệu, lãng phí và ảnh hưởng đến tỷ lệ lợi dụng gỗ cũng như giá thành sản phẩm. Vấn đề đặt ra là làm thế nào để sử dụng hiệu quả lượng phế liệu gỗ này để nâng cao tỷ lệ lợi dụng nguyên liệu đồng thởi bảo vệ được môi trường?

Phế liệu chất dẻo từ các loại nhựa của đồ dùng trong sinh hoạt ở tất cả các lĩnh vực rất đa dạng và phong phú. Phế liệu có nguồn gốc từ Popypropylen (PP) bao gồm vỏ ắc quy, dụng cụ y tế, túi đựng, màng công nghiệp; nguồn gốc từ Polyethylene (PE) bao gồm chai lọ, dụng cụ y tế, màng bọc, túi đựng thực phẩm, màng đóng gói; nguồn gốc Polyvinylchloride (PVC) bao gồm: ống nước, các sản phẩm hình (profile), vỏ cáp điện, màng dày, tấm lát sàn, ống mềm…Số liệu điều tra chính xác về lượng nhựa phế thải trong toàn quốc chưa được thực hiện, tuy nhiên theo kết quả điều tra năm 2002 của viện Vật liệu xây dựng cho thấy lượng nhựa phế thải trong rác thải sinh hoạt của thành phố Hà Nội là khá cao (từ 7 đến 8%). Nếu tính lượng rác thải phát sinh trung bình của Hà Nội là 18.000 tấn/ngày thì mỗi ngày Hà Nội thải ra khoảng trên 120 tấn nhựa phế thải. Mặc dù lượng nhựa này vẫn được sử dụng một phần tái chế tạo ra nhựa tái sinh để sản xuất các sản phẩm nhựa, tuy nhiên nếu lượng nhựa phế thải này được thu gom, phân loại, xử lý, tái chế thì sẽ là nguồn nguyên liệu tốt để sản xuất một khối lượng lớn vật liệu composite gỗ-nhựa dùng trong các lĩnh vực xây dựng, nội thất, công trình dân dụng…

Nguồn nguyên liệu (phế liệu chất dẻo và phế liệu gỗ) để sản xuất vật liệu composite gỗ - nhựa có tiềm năng rất lớn. Các kết quả nghiên cứu và tình hình sản xuất vật liệu composite gỗ - nhựa từ phế liệu gỗ và phế liệu chất dẻo có thể thấy rằng, sản xuất vật liệu composite gỗ-nhựa là xu hướng công nghệ hiện đại, thân thiện môi trường, có ý nghĩa về mặt xã hội và sử dụng hiệu quả

12

nguồn tài nguyên.

Công nghệ sản xuất vật liệu composite gỗ - nhựa từ phế liệu gỗ và chất dẻo phế thải là xu hướng mới, hiện đại được nhiều nước trên thế giới như Nhật Bản, Mỹ, Canada xác định là hướng nghiên cứu ưu tiên trong lĩnh vực công nghệ vật liệu mới. Sản xuất vật liệu composite gỗ nhựa trên nền nhựa nhiệt dẻo có thể bằng các phương pháp ép phẳng, ép đùn, ép phun. Công nghệ áp dụng hiện nay chủ yếu là công nghệ ép đùn để tạo ra các sản phẩm composite có các profile khác nhau. Tuy nhiên, giá thành đầu tư một dây chuyền công nghệ và thiết bị sản xuất vật liệu composite gỗ-nhựa bằng phương pháp ép đùn rất cao trị giá từ 400.000 USD đến 1.500.000 USD phụ thuộc vào công suất của dây chuyền (công suất từ 50 kg/h – 650 kg/h). Tại Nga, Đức đã phát triển công nghệ sản xuất vật liệu composite gỗ-nhựa bằng phương pháp ép khuôn, sản phẩm chủ yếu là các tấm phẳng có chiều dày không lớn từ 3-20 mm dùng để làm vách ngăn, ván phủ, các chi tiết đồ mộc.

Sản phẩm composite gỗ - nhựa có chiều dày khác nhau từ 4mm đến 40 mm, khối lượng thể tích có thể đạt tới 1140 kg/m3 có rất nhiều ưu điểm như: tính ổn định kích thước cao, khả năng chống sinh vật hại tốt, bề mặt mịn, dễ gia công, có thể tạo ra màu sắc thích hợp.. được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực: ván sàn, cầu thang, cửa, nhà ở, đồ gỗ nội thất, vật liệu trang trí…Mặt khác dây chuyền sản xuất composite gỗ - nhựa rất phù hợp với sản xuất quy mô nhỏ, vốn đầu tư thấp, sử dụng nguyên liệu là các phế liệu trong công nghiệp gỗ và công nghệ chất dẻo.

Các kết quả nghiên cứu trong nước cho thấy vật liệu composite nói chung đã được nghiên cứu thành công ở các cấp độ khác nhau chủ yếu là trên nền polyme nhiệt rắn, kết hợp với các chất gia cường như sợi thủy tinh, bột gỗ, bột tre, chất tăng cường và khả năng ứng dụng cũng rất rộng rãi. Các công trình nghiên cứu về sử dụng chất dẻo phế thải và phế liệu gỗ để tạo vật liệu

13

composite còn rất ít, mặc dù hướng nghiên cứu này rất có tiềm năng trong tương lai.

- Trong ngành Giao thông - vận tải, vật liệu composite được dùng để chế tạo các thiết bị, phương tiện như: tàu thuyền đi biển, thùng chứa nhiên liệu, ốp trần toa xe lửa, lốp các loại xe…

- Làm vật liệu xây dựng: cấu kiện nhà lắp ghép, gân, dầm chịu lực, tấm lợp…

- Làm vật liệu điện: tấm cách điện, vá các thiết bị điện, máy biến thế…

- Làm vật liệu chịu hóa chất: bồn chứa, ống dẫn, bể điện phân…

- Làm vật liệu gia dụng: bàn, ghế, tủ, giá, bồn tắm, tấm cách âm…

- Trong công nghệ giải trí: đồ chơi, ván trượt …

- Vật liệu composite cao cấp dùng trong công nghệ hàng không vũ trụ, dụng cụ thể thao cao cấp…

1.3. Mục tiêu nghiên cứu 1.3.1. Mục tiêu chung Sử dụng phế liệu gỗ và phế liệu nhựa tạo composite gỗ-nhựa nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng gỗ và bảo vệ môi trường.

1.3.2. Mục tiêu cụ thể Xác định ảnh hưởng của kích thước bột gỗ và nhựa PE, PP tái chế đến một số tính chất chủ yếu của composite gỗ-nhựa.

1.4. Phạm vi và đối tượng nghiên cứu 1.4.1. Phạm vi nghiên cứu Nguyên liệu dùng để sản xuất vật liệu WPC từ nhựa phế thải PE, PP và gỗ phế thải.

- Loại nhựa phế thải PE là HDPE (High-density polyetylen) - Loại nhựa phế thải PP (Polypropylen) - Phế thải gỗ (Mùn cưa gỗ keo tai tượng). Bột gỗ có 3 cấp kích thước là <0.3mm; 0.3-0.45mm và 0.45-0.9mm. Kích thước bột gỗ được xác định theo

14

[17]. Về sự biến đổi tương đương giữa mesh và đường kính hạt hay kích thước bột gỗ; Mesh là số dây kim loại đan lưới trên 1inch, mesh càng cao, lỗ lưới càng nhỏ.

- Cố định tỷ lệ khối lượng giữa bột gỗ/nhựa PP là 70/30, % [17] - Cố định tỷ lệ khối lượng giữa bột gỗ/nhựa PE là 60/40, % [17] 1.4.2. Đối tượng nghiên cứu - Mùn cưa gỗ Keo tai tượng, khai thác tại Hòa Bình - Nhựa tái chế PP, PE 1.5. Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu ảnh hưởng của kích thước bột gỗ đến tính chất composite gỗ-nhựa PP. - Nghiên cứu ảnh hưởng của kích thước bột gỗ đến tính chất composite gỗ-nhựa PE. 1.6. Phương pháp nghiên cứu và xử lý số liệu 1.6.1. Phương pháp kế thừa Kế thừa một cách có chọn lọc các tài liệu và công trình nghiên cứu ở trong nước và trên thế giới có liên quan đến công nghệ tạo composite gỗnhựa.

1.6.2. Phương pháp chuyên gia Áp dụng trong trường hợp xác định các thông số đầu vào, đầu ra của quy hoạch thực nghiệm, đánh giá lĩnh vực sử dụng của vật liệu.

1.6.3. Phương pháp xử lý số liệu bằng thống kê toán học Áp dụng phương pháp xử lý số liệu thống kê thông thường (Giá trị trung bình, sai quân phương, hệ số biến động, hệ số chính xác, sai số tuyệt đối của ước lượng) phân tích các kết quả đạt được.

1.6.4. Phương pháp thực nghiệm

15

Sử dụng phương pháp bố trí thực nghiệm đơn yếu tố để xác định ảnh hưởng của kích thước bột gỗ đến tính chất của composite gỗ-nhựa.

Bố trí thực nghiệm: + Yếu tố đầu vào: Kích thước bột gỗ, mm : D1, D2, D3 <0.3 (mm), ký kiệu là D1 0.3–0.45 (mm), ký kiệu là D2 0.45–0.9 (mm), ký kiệu là D3 + Yếu tố đầu ra: Tính chất của composite gỗ-nhựa được đánh giá bởi các yếu tố sau: - Tỷ trọng - Độ bền va đập charpy - Độ bền uốn tĩnh - Độ bền kéo - Độ hấp thụ nước + Yếu tố cố định: - Loại nhựa PP và PE (HDPE), chế độ ép đùn tạo hạt nhựa, ép đùn tạo hạt gỗ-nhựa, ép phẳng trong khuôn kín hạt gỗ-nhựa để tạo composite gỗ-nhựa.

Số lần lặp: n=10/seri thí nghiệm. Áp dụng phương pháp thống kê toán học để xử lý các kết quả đạt được.

1.7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn đề tài Nghiên cứu ảnh hưởng của kích thước bột gỗ đến tính chất composite gỗ-nhựa làm cơ sở để lựa chọn kích thước bột gỗ phù hợp cho sản xuất composite với tính chất đáp ứng theo yêu cầu và mục đích sử dụng.

16

Chương 2 CƠ SỞ LÝ LUẬN 2.1. Giới thiệu chung về vật liệu polyme composite 2.1.1. Khái niệm polyme composite Composite là tên gọi chung của các vật liệu được tạo nên bởi sự pha trộn các thành phần riêng lẻ trước khi sử dụng và chế tạo cụ thể. Những thành phần riêng lẻ này nếu chỉ mình nó thì đặc tính và công dụng hoàn toàn khác.

Nhưng khi chúng kết hợp với nhau trong một quy trình hợp lý thì sẽ tạo nên một loại vật liệu có đặc tính sức bền cơ lý cao hơn hẳn. Đó chính là vật liệu composite. Nói cách khác composite là loại vật liệu đa thành phần. [5] Theo Enikolopyan, vật liệu composite bao gồm hai hay nhiều pha thường khác nhau về bản chất, không hòa tan lẫn nhau. Trong đó pha liên tục còn gọi là pha nền (matrix). Pha thứ hai là pha gia cường được phân bố gián đoạn được bao bọc bởi nền [14].

Vật liệu polyme composite là một hệ thống cấu trúc của polyme gia cường bằng sợi gồm ba cấu tử quan trọng. Cấu tử thứ nhất là vật liệu sợi làm nhiệm vụ gia cường và truyền lực vào vật liệu lớp. Những sợi này được lèn chặt vào pha liên tục của cấu tử thứ hai là polyme. Cuối cùng, cấu tử thứ ba là chất liên kết (coupling agent) có tác dụng làm tăng độ bám dính giữa sợi và nhựa. Mối liên kết giữa ba cấu tử đó ảnh hưởng đến tính chất của vật liệu polyme composite.

Sợi hay nhựa đứng riêng biệt đều không dùng được cho vật liệu kỹ thuật. Tuy nhiên, nhựa là chất kết dính tuyệt vời và truyền lực tốt đến các sợi gia cường.

Sợi phải dài và mảnh, tỷ lệ chiều dài trên đường kính (l/d) được biết như một tỷ lệ hình thức và tỷ lệ đó vượt quá một trăm thì sợi có khả năng sử dụng làm chất gia cường. Cần lưu ý, do có dư nhiều đoạn sợi vụn nên vùng bề

17

mặt của sợi là rất lớn. Những loại sơi thương mại có đường kính nhỏ hơn 20 m , khoảng 1/10 so với đường kính tóc phụ nữ, cho phép xếp chặt hàng triệu sợi vào 1cm3, ứng với diện tích bề mặt lớn hơn 1m2 có khả năng kết dính với nhựa nền.

Nhựa nền là vật liệu đẳng hướng (isotropic) cho phép chuyển tải trọng giữa các sợi. Ngoài ra, nhựa nền còn bảo vệ cho sợi khỏi bị mài mòn, ngăn chặn tác động của ẩm, hóa chất và oxy hóa. Nhựa nền còn đóng vai trò chủ đạo trong việc bảo đảm tính chất chịu nén, ứng suất trượt và ứng suất cắt. Các loại nhựa nền phổ biến nhất là polyeste không no, vinyleste và epoxy.

Hiện nay, khoảng 98% vật liệu polyme composite bán ra thị trường chứa các loại sợi gia cường như thủy tinh, cacbon và aramit. [6] Vật liệu composite nói chung là vật liệu được chế tạo từ hai hay nhiều cấu tử khác nhau tạo ra vật liệu mới có các tính chất kết hợp từ những ưu điểm của các thành phần ban đầu.

Vật liệu polyme composite (PC) là vật liệu composite gồm hai hay nhiều pha rất khác nhau về bản chất và không tan lẫn vào nhau. Trong đó có pha liên tục (pha nền) là polyme và pha gia cường ở dạng sợi, vảy hay bột phân bố gián đoạn, bao bọc bởi nền polyme. Tính chất của các pha thành phần được kết hợp tạo nên tính chất của composite. Tuy nhiên, tính chất của composite không bao hàm tất cả các tính chất của các pha thành phần khi chúng đứng riêng rẽ mà chỉ lựa chọn trong đó những tính chất tốt và phát huy thêm. Như vậy, vật liệu PC là vật liệu kết hợp hai hay nhiều cấu tử khác nhau và có tính chất mà các cấu tử ban đầu không có.

Tính chất của vật liệu PC phụ thuộc vào 3 yếu tố chính là: nhựa nền có tác dụng liên kết các chất gia cường ở dạng sợi, vảy hay bột và là tác nhân truyền ứng suất sang vật liệu gia cường (yếu tố thứ hai); thêm vào đó là yếu tố tác nhân liên kết làm tăng khả năng liên kết giữa chất gia cường và nhựa trên

18

bề mặt phân chia pha cũng là yếu tố quyết định đến tính chất của sản phẩm thu được.[1] Khi sử dụng vật liệu polyme composite gia cường bằng sợi có môđun cao sẽ giảm được mômen quán tính ở tốc độ tới hạn của các trục quay và do đó giảm được số lượng các gối hay ổ đỡ trung gian, hoặc cho phép trục quay làm việc với tốc độ cao hơn.

Tính chịu va đập, bao gồm cả ứng suất dư và ứng suất phá hủy của các vật liệu polyme composite gia cường bằng sợi thủy tinh và sợi aramit là tuyệt vời. Hơn nữa, sợi aramit có thể kết hợp với các sợi cacbon hoặc thủy tinh để tối ưu hóa năng lượng hấp thụ và các yêu cầu khác, kể cả giá thành.

Giảm tiêu hao năng lượng do độ bền và độ chắc được nâng cao cho phép các vợt tenis composite sợi cacbon tạo cho quả bóng có vận tốc cao hơn.

Chống ăn mòn là đặc tính của vật liệu polyme composite dựa vào việc lựa chọn loại nhựa thích hợp.

Tính ổn định kích thước của các kết cấu từ vật liệu PC là điều kiện rất quan trọng để ứng dụng trong thiết bị X-quang, máy công cụ, máy đo tế vi (micrometer), cánh tay robot, kính viễn vọng, thiết bị lạnh…

Các chi tiết và liên kết tiêu chuẩn từ vật liệu PC có thể sản xuất nhanh và kinh tế hơn so với trường hợp dùng kim loại. Đồng thời dễ thay thế hơn.

Vật liệu PC có khả năng chịu khí hậu tốt trong môi trường biển. Nhờ độ bền và tính chống ăn mòn cao nên giảm được thời gian bảo hành so với các kết cấu gỗ hay kim loại. Tuy nhiên, cần có xử lý đặc biệt để vật liệu polyme composite chịu được bức xạ tử ngoại.

Có thể tạo nên vật liệu PC dẫn điện nếu sử dụng composite sợi cacbon phủ niken.

Vật liệu PC có khả năng cách âm và giảm sóc tuyệt vời. Độ rung về âm thanh và cơ học có thể giảm 10% so với kim loại.

19

Tính chất ma sát và mài mòn của vật liệu PC gia cường bằng sợi cacbon là rất tốt. Hệ số ma sát của composite cacbon trên thép chỉ bằng 40% so với thép có bôi trơn.

Tính tích tụ nhiệt thấp của composite cacbon-cacbon cùng với độ ổn định kích thước, nhẹ và hệ số ma sát cao đã cho phép sử dụng làm má phanh cho máy bay và ôtô đua.

Dễ thao tác và vận chuyển do nhẹ. Rất nhiều sản phẩm có thể sách tay hay tháo rời từng phần để vận chuyển dễ dàng.

Vật liệu polyme composite gia cường bằng sợi thủy tinh có tính trong suốt điện tử (electronic transparancy) nên được sử dụng rộng dãi để làm các vòm che rada và các hệ thống báo động khác.

Giảm được phế liệu (hay tăng hiệu suất sử dụng nguyên liệu) vì các chi tiết và kết cấu từ vật liệu polyme composite thường được làm theo đúng hình dáng sản phẩm yêu cầu chứ không phải bằng phương pháp phay, bào, tiện, khoan… như kim loại. Tuy nhiên, công nghệ gia công chính xác như luyện kim bột rút ngắn khoảng cách giữa hai loại vật liệu trong vấn đề này.

2.1.2. Phân loại composite gỗ-nhựa [1] 2.1.2.1. Phân loại theo hình dạng vật liệu gia cường - Composite cốt sợi: là composite được gia cường dạng sợi, nó có độ bền riêng và mô đun đàn hồi cao. Ví dụ : Composite sợi thủy tinh, cacbon, cellulose. Có hai dạng chính sợi liên tục (sợi dài, vải) và sợi gián đoạn (sợi ngắn, vụn).

Hình 2.1. Một số loại composite cốt sợi

20

- Composite cốt hạt: là composite được gia cường bởi các hạt với các dạng kích cỡ khác nhau. Có một số cốt hạt như: vảy mica, hạt cao lanh, bột đá, bột vảy kim loại, bột gỗ….

Hình 2.2. Composite cốt hạt 2.1.2.2. Phân loại theo bản chất vật liệu nền - Nền polyme: polyeste không no, epoxy, polypropylen, polyetylen…

- Nền gốm: tạo ra vật liệu composite chịu nhiệt tốt.

- Nền kim loại: hợp kim nhôm, hợp kim titan.

2.1.3. Thành phần chính của polyme composite Vật liệu polyme composite gồm có hai thành phần chính là nhựa nền và vật liệu gia cường. Nhựa nền gồm có nhựa nhiệt dẻo và nhựa nhiệt rắn, vật liệu gia cường gồm sợi polyme, sợi cacbon, sợi thủy tinh, ceramic, kim loại.

21

Polyme composite

Nhựa nền

Nhiệt dẻo PP PE PET PVAx …

VL gia cường

Nhiệt rắn

Sợi Polyme

Sợi cacbon

Sợi T.tinh

Ceramic

Kim Loại

EP Modul cao TT E Al PP UPE TT S Ti Aramic Modul thấp PF Sợi tự nhiên TT C …

UF … …

Hình 2.3. Các thành phần cấu tạo vật liệu polyme composite

2.1.3.1. Nền polyme [1] Nền polyme là một trong những cấu tử chính của vật liệu polyme composite, nó đóng vai trò là pha liên tục có nhiệm vụ là chất kết dính, liên kết các chất gia cường với nhau và truyền ứng suất tập trung lên chất gia cường là thành phần chính chịu tác động của ngoại lực. Ngoài ra nền polyme còn bảo vệ cho sợi gia cường khi bị mài mòn, ngăn chặn tác động của ẩm, hóa chất và oxy hóa.

Yêu cầu của nhựa nền: - Có khả năng thấm ướt hoàn toàn lên bề mặt chất gia cường để tạo ra diện tích tiếp xúc tối đa.

- Có khả năng tăng độ nhớt hoặc hóa rắn trong quá trình kết dính.

- Có khả năng tương hợp với chất gia cường.

22

- Có khả năng biến dạng trong quá trình đóng rắn để giảm ứng suất nội xảy ra do sự co ngót thể tích khi thay đổi nhiệt độ.

- Có chứa các nhóm hoạt động hoặc nhóm phân cực.

- Phù hợp với các điều kiện gia công thông thường.

- Bền với môi trường vật liệu làm việc.

- Giá thành phải phù hợp.

Trong đề tài đã sử dụng nhựa nền là nhựa nhiệt dẻo. Nhựa nhiệt dẻo là loại nhựa mà dưới tác dụng của nhiệt độ thì chuyển sang trạng thái mềm cao hay chảy mềm và khi hạ nhiệt độ xuống nhỏ hơn nhiệt độ hóa thủy tinh thì chuyển sang trạng thái rắn ban đầu và quá trình này có khả năng lặp lại.

Composite nền nhựa nhiệt dẻo có độ tin cậy cao bởi mức độ ứng suất dư nảy sinh sau khi tạo sản phẩm rất thấp. Ưu điểm của vật liệu nền nhựa nhiệt dẻo là thời gian gia công tạo sản phẩm ngắn, tạo hình dạng sản phẩm dễ thực hiện và có thể khắc phục những khuyết tật trong quá trình sản xuất, tận dụng được phế liệu nhờ khả năng tái sinh của vật liệu này. Nhược điểm, chi phí đầu tư thiết bị cao, gia công ở nhiệt độ cao. Nhưng nhược điểm chính của vật liệu này là không chịu được nhiệt độ cao.

Tuy nhiên, ngày nay vật liệu composite nền nhựa nhiệt dẻo đang được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu, do khả năng ứng dụng rộng rãi, sản phẩm đa dạng và khả năng tái sinh của chúng. Ưu điểm của nhựa nhiệt dẻo: - Nguyên liệu sẵn có, giá rẻ.

- Dễ gia công hàng loạt theo phương pháp đúc phun, đúc đùn, chu kỳ gia công ngắn, năng suất cao nên giá thành rẻ.

- Độ độc hại thấp, không chứa các tác nhân phản ứng.

- Độ bền va đập cao, độ hấp thụ ẩm thấp, độ bền hóa chất của polyme kết tinh một phần rất tốt.

23

- Có thể thu hồi và tái sinh phế liệu do có khả năng nóng chảy và hòa tan trở lại.

- Sản phẩm dễ bảo quản, thời gian sử dụng dài.

Nhựa nhiệt dẻo (NND) có thể chia làm hai loại: - Loại NND kết tinh (hàm lượng tinh thể lớn) như PP, PE. Có đặc điểm: điểm chảy mềm rõ rệt, màu mờ đục và độ co ngót cao.

- Loại NND vô định hình (polyme có cấu trúc vô định hình là chủ yếu) như PVC, PS, PC, PMMA. Đặc điểm chung của loại này có giới hạn chảy mềm rộng, màu thường trong suốt, độ co ngót thấp và các tính chất bền cơ, hóa thấp hơn loại NND tinh thể.

Một số loại nhựa nhiệt dẻo được sử dụng làm nhựa nền như: polyetylen (PE), polypropylen (PP). a. Polyetylen (PE) PE là một trong những loại nhựa nhiệt dẻo thông dụng nhất ứng dụng trong đời sống như các sản phẩm loại màng, ống dẫn nước, chai lọ. Polyetylen là một hợp chất hữu cơ (poly) gồm nhiều nhóm CH 2-CH2 liên kết với nhau bằng các liên kết hydro no. Polyetylen được điều chế bằng phản ứng trùng hợp các monome etylen (C2H4) chủ yếu dùng để sản xuất ống dẫn nước, thùng chứa, chai lọ, túi nilon,…

Hiện nay, ở nước ta việc nghiên cứu và ứng dụng nhựa nhiệt dẻo PE làm nhựa nền cho vật liệu composite đang là hướng đi mới mở rộng lĩnh vực sử dụng vật liệu composite. Ưu điểm của nhựa PE: rẻ, độ độc hại thấp và đặc biệt có thể tận dụng nguồn nhựa PE phế liệu lớn.

24

b. Polypropylen (PP) PP là sản phẩm của phản ứng trùng hợp khí propylen. Tùy vào điều kiện trùng hợp, loại xúc tác khác nhau mà ta thu được nhựa có cấu trúc khác nhau điều hòa hay không điều hòa.

Khi trùng hợp propylen với xúc tác Ziegler-Natta thu được polyme điều hòa phần lớn là isotactic, một phần nhỏ syndiotactic và atactic. PP isotactic có tỷ khối không lớn (0,842÷0,914g/cm3), nhiệt độ nóng chảy cao (160÷1700C) phụ thuộc vào mức độ kết tinh.

Công thức cấu tạo của PP:

Mỗi mắt xích của PP có một nhóm –CH3 nên mạch cứng hơn PE vì thế độ bền cơ, bền nhiệt lớn hơn PE. Nhựa PP có nhiều loại nhưng nói chung có tính năng cơ lý cao hơn PE. Loại đặc biệt chuyên dùng cho chi tiết sản phẩm công nghiệp, chi tiết nhựa trong xe máy, ôtô, điện tử, máy giặt… các loại khác có ứng dụng tương tự PE. 2.1.3.2. Chất gia cường [1] Chất gia cường trong vật liệu polyme composite có tác dụng chịu ứng suất tập trung do nền polyme chuyển đến. Do vậy, chất gia cường làm tăng độ bền và modun cho vật liệu.

Yêu cầu đối với vật liệu gia cường: - Tính gia cường cơ học tốt - Tính kháng hóa chất, môi trường cao và chịu nhiệt - Tỷ trọng nhỏ - Phân tán vào nhựa tốt (tính tương thích) - Truyền nhiệt, tản nhiệt tốt

25

- Thuận lợi cho quá trình gia công - Giá thành hợp lý - Có ảnh hưởng tốt tới môi trường Tùy theo yêu cầu của từng loại sản phẩm cụ thể mà ta lựa chọn vật liệu gia cường thích hợp.

Các loại chất gia cường: a. Chất gia cường dạng sợi Sợi phải dài và mảnh, tỷ lệ chiều dài trên đường kính phải lớn hơn 100 thì sợi đó mới có khả năng sử dụng làm sợi gia cường. Sợi thường được sử dụng ở dạng liên tục hoặc gián đoạn và có thể điều chỉnh được sự phân bố, phương nhằm tăng cường cơ tính cho vật liệu.

Các loại sợi gia cường sử dụng phổ biến như: sợi tổng hợp (sợi thủy tinh, sợi cácbon), sợi aramit (sợi kevlar), sợi thực vật (sợi đay, tre, dứa…). * Sợi thực vật Tùy theo nguồn gốc xuất xứ, sợi thực vật được chia thành các nhóm: - Sợi lấy từ vỏ, thân cây: sợi đay, sợi lanh, sợi tre, sợi nứa, sợi gỗ.

- Sợi lấy từ lá: sợi dứa, sợi sisal, sợi dứa dại.

- Sợi lấy từ quả - hạt: sợi bông (cotton).

Không như các sợi truyền thống có một phạm vi tính chất xác định như sợi thủy tinh, sợi aramit, sợi cacbon, các sợi thực vật có tính chất thay đổi không xác định rõ. Trong sợi thực vật, ngoài thành phần chính xenlulo, sợi còn chứa các hợp chất thiên nhiên khác như lignin, sáp. Các sợi hình thành từ các vi sợi đơn. Các vi sợi đơn gắn kết nhau nhờ lignin. Tính chất vật lý của sợi như hàm lượng xenlulo, độ trùng hợp, sự định hướng mạch polyme, và khả năng kết tinh bị ảnh hưởng cơ bản bởi cấu trúc hóa học. Các tính chất này thay đổi theo các điều kiện trong suốt quá trình sinh trưởng của thực vật.

26

Ngoài ra, tính chất hóa lý của sợi tự nhiên cũng bị tác động thay đổi bởi phương pháp lấy sợi ra từ cây, trái, bông, chất lượng cây trồng.

Xenlulo là thành phần polyme chính của sợi thực vật. Đơn vị lặp lại của xenlulo là anhydro-D-gluco-pyranozo chứa 3 nhóm hydroxyl (–OH). Các nhóm hydroxyl này hình thành các liên kết hydro nội phân tử và ngoại phân tử. Do đó, tất cả các sợi thực vật đều mang bản chất ưa nước cao.

Do cấu trúc hóa học của xenlulo có nhiều nhóm hydroxyl có thể tạo tương tác với nước thông qua việc tạo liên kết hydro. Trong khi sợi thủy tinh chỉ có hiện tượng hấp thụ nước trên bề mặt thì sợi xenlulo tương tác với nước không chỉ trên bề mặt mà còn cả bên trong bó sợi. Lượng phân tử nước bị hấp thụ phụ thuộc và cân bằng theo độ ẩm tương đối của không khí.

Lượng nước hấp thụ phụ thuộc theo: - Hàm lượng xenlulo trong sợi thực vật. Ví dụ sợi sisal chưa rửa kiềm có mức độ hấp thụ nước ít gấp hai lần so với sợi sisal sau rửa kiềm.

- Mức độ kết tinh: tất cả các nhóm hydroxyl trong pha vô định hình là đều tương tác với nước trong khi chỉ vài số ít các nhóm hydroxyl (–OH) trong vùng kết tinh có tương tác với nước. Các sợi thực vật có các vùng vô định hình và vùng kết tinh, đồng thời có mức độ tổ chức cao. Tỷ lệ vùng kết tinh với vùng vô định hình tùy thuộc vào nguồn gốc xuất xứ của sợi thực vật. Sợi bông, đay và cây gai có mức độ kết tinh cao nhất (65-70%) nhưng sự kết tinh

27

của xenlulo chỉ ở mức 35-40%. Sự loại trừ dần dần các phần ít trật tự bởi sự hoà tan trong dung môi hay tấn công của vi khuẩn sẽ làm các xenlulo trong vi sợi gia tăng sự trật tự sắp xếp dẫn đến kết tinh cao gần 100%.

Sợi thực vật khi ngâm trong môi trường lỏng có tính phân cực như: nước, dimetylforamit, dimetylsulfoxyt, tetrahydrofuran, pyridin thì sẽ bị trương nở. Các nhóm hydroxyl trong mạch xenlulo của sợi đang trương nở vẫn còn có thể sử dụng tiếp cho phản ứng hóa học khác nhưng các phân tử dung môi phân cực thì bị giữ lại bên trong cấu trúc xenlulo. Ngược lại, các môi trường không phân cực như benzen, toluen, xăng thì buộc các nhóm hydroxyl quay vào bên trong cấu trúc của mạch xenlulo. Các phân tử dung môi không phân cực này có khả năng thay thế dần dần phân tử dung môi phân cực đang bị giữ lại bên trong bó sợi xenlulo chuyển môi trường từ phân cực sang phân cực thấp hơn. Nhờ vậy, nó tạo và duy trì được một môi trường không phân cực bên trong sợi đang trương nở.

Sợi thực vật có nhiều khuyết tật như những khúc gấp trên bề mặt sợi và ở những điểm nối kết. Khuyết tật có từ sự xoắn bện các bó mạch xenlulo. Một thông số quan trọng của kết cấu hình học là tỷ số kích thước (chiều dài/ đường kính) là một yếu tố có ảnh hưởng đến vật liệu composite. Yếu tố này bị thay đổi mạnh do sự chà xát trong suốt quá trình gia công chế biến sợi (đùn, phun). Ưu điểm của sợi thực vật: có thể tạo ra vật liệu composite tính bền dai cao, cho tỷ lệ khối lượng riêng thấp và khả năng phân hủy sinh học. Hơn nữa sợi thực vật dễ kiếm từ các nguồn thực vật với giá thành rẻ và triển khai với vốn đầu tư thấp, dễ gia công, không gây kích thích da, không ăn mòn thiết bị.

Tuy nhiên ở nước ta việc sử dụng nguồn tài nguyên có thể tái sinh này trong vật liệu PC còn hạn chế. Do sự không tương hợp giữa sợi thực vật và các

28

nhựa: sợi thực vật thì ưa nước trong khi đó hầu hết các nhựa sử dụng làm nền thì kỵ nước.

Nhược điểm chính của sợi thực vật: là bản chất phân cực cao làm chúng không tương thích với các polyme không phân cực. Ngoài ra, sự dễ hút ẩm làm cho họ sợi này khó dùng cho các vật liệu composite sử dụng ngoài trời. Hiện tại, có một số loại polyme làm nền cho vật liệu composite sợi tự nhiên: - Nhựa nhiệt rắn: PEKN, EP, phenolformaldehyt, melaminformaldehyt.

- Nhựa nhiệt dẻo: polyvinylclorua, polyetylen, polystyren, polypropylen.

Các nhựa này có ái lực gắn kết với sợi khác nhau theo cấu trúc hóa học của chúng. Ái lực này liên quan đến tính kết dính của nhựa với sợi.

Sự truyền ứng suất ở bề mặt giữa hai pha sợi-nền nhựa được xác định bởi mức độ kết dính. Sự kết dính mạnh nhựa-sợi ở bề mặt là cần thiết để truyền hiệu quả ứng suất và phân bố tải tác động lên hệ thông qua bề mặt. Do đó, để có một cơ tính tốt của vật liệu composite này, sự cải thiện và kiểm soát tính kết dính ở bề mặt phân chia pha trở thành mối quan tâm đầu tiên của các nghiên cứu ứng dụng sợi thực vật. Theo hướng này, bề mặt sợi sẽ được bọc phủ một màng chất liệu có tính tương thích với nhựa nền. Màng chất liệu chứa các tác chất gắn kết đóng vai trò như một cầu nối hóa học trung gian giữa nhựa nền và sợi.

Việc biến tính cho sợi có thể thực hiện bằng phương pháp vật lý hoặc hóa học.

Hình 2.4. Một số loại sợi thực vật

29

b. Chất gia cường dạng hạt Được sử dụng trong vật liệu polyme composite với mục đích tạo cho vật liệu có tính đẳng hướng và chịu ứng suất tập trung. Hình dáng, kích thước, bản chất của hạt gia cường và sự phân bố của hạt trong vật liệu polyme composite có ảnh hưởng nhiều đến tính chất của vật liệu tạo thành.

Chất gia cường dạng hạt được sử dụng trong những ứng dụng yêu cầu về độ bền không cao thường được sử dụng để làm giảm giá thành sản phẩm.

Trong một số trường hợp dạng hạt được dùng để cải thiện một số tính chất của vật liệu PC như: tăng khả năng chịu nhiệt, chịu mài mòn, giảm co ngót.

Một vài chất gia cường dạng hạt như: bột cao lanh, bột kim loại, vảy mica, bột gỗ…

2.1.4. Cơ sở lý thuyết về composite gỗ từ nhựa polyetylen (PE) tái sinh, polypropylen (PP) tái sinh và bột gỗ 2.1.4.1. Nguyên liệu bột gỗ Bột gỗ là vật liệu được nghiền mịn từ gỗ phế liệu như mùn cưa, phoi bào của gỗ Keo tai tượng. Bột gỗ có tính chất cơ lý thấp, độ trương nở cao.

Bột gỗ được dùng trong composite gỗ-nhựa có kích thước mắt sàng loại 1 là D1<0.3mm ; loại 2 là D2 = 0.3-0.45mm, loại 3 là D3 = 0.45-0.9mm [17].

Các thành phần hóa học chính của bột gỗ là xenlulo (40÷50%), lignin (15÷30%), hemixenlulo (15÷25%) và hợp chất vô cơ khác. a. Xenlulo [15], [16] Xenlulo là một polysaccarit tự nhiên có cấu trúc mạch thẳng không phân nhánh được tạo bởi các mắt xích cơ bản (anhydro-D-gluco-pyranozo).

Công thức phân tử (C6H10O5)n, công thức cấu tạo:

30

Mỗi một mắt xích cơ bản của xenlulo có 3 nhóm hydroxyl (một nhóm bậc 1 và hai nhóm bậc 2). Các nhóm này có các phản ứng hóa học: este hóa, ete hóa điển hình của nhóm hydroxyl nhưng phụ thuộc vào vi cấu trúc của từng loại xenlulo (gỗ, sợi). Không có sự khác biệt về bản chất hoạt tính của các nhóm hydroxyl trong xenlulo và các nhóm phân tử hydroxyl nhỏ nhưng khả năng hòa tan và độ kết tinh gây trở ngại lên các nhóm hydroxyl dẫn tới ảnh hưởng đến khả năng phản ứng. Các nhóm hydroxyl trong các vùng vô định hình sẽ dễ dàng phản ứng với các chất phản ứng khác nhau.

Giống như nhiều polyme hữu cơ khác, xenlulo là một polyme tự nhiên do đó nó có thể kết hợp với các dạng cấu trúc vật liệu khác. Ngoài ra xenlulo luôn giữ được sự ổn định trong môi trường nước trung tính hoặc kiềm nhẹ và một số hợp chất hữu cơ lỏng phân cực khác nhưng bị trương lên trong môi trường này tới một mức độ giới hạn nhất định nào đó.

Nói chung mỗi phân tử xenlulo chứa khoảng 3000 mắt xích cơ bản. Xenlulo là một polyme rắn không màu và là chất trơ về mặt hóa học, không hòa tan trong các dung môi thông thường như nước, axeton, ete, rượu… b. Hemixenlulo [15], [16] Hemixenlulo có thành phần chính là pentoza hay còn gọi là hydratcacbon polysaccarit. Khi thủy phân cho đường pentoza có chứa 5 nguyên tử cácbon, pentoza có cấu trúc phức tạp hơn xenlulo và dễ bị thủy phân. Pentoza có cấu trúc vô định hình là chủ yếu. Thành phần này cần loại bỏ.

31

(C5H8O4)n + n H2O → n C5H10O5 (pentoza). c. Lignin [15], [16] Lignin là một polyme tự nhiên, là hỗn hợp phức tạp của nhiều loại phenolic có cấu trúc dạng không gian ba chiều.

Lignin là thành phần vô định hình liên kết giữa các tế bào trong gỗ.

Cấu tạo của lignin:

Cấu trúc của lignin vô định hình với khối lượng phân tử 4000÷10000, độ trùng hợp n = 25÷45. Trong lignin có nhiều nhóm chức -OH, -CO, nối đôi nên nó dễ tham gia phản ứng với halogen, axit. d. Thành phần vô cơ: chủ yếu là các oxit Kim loại SiO2, K2O, CaO, P2O5, MgO, Al2O3, Fe2O3…

Khối lượng riêng của bột gỗ thấp, khi kết hợp với nhựa nhiệt dẻo tạo ra vật liệu nhẹ hơn gỗ tự nhiên. Sản phẩm sau khi sử dụng có khả năng phân hủy sinh học, có thể phân hủy hoàn toàn bằng nhiệt độ không gây tác động xấu đến môi trường. Bột gỗ dễ hút ẩm ảnh hưởng đến tuổi thọ của vật liệu. Bột gỗ dễ bắt lửa nên khi chế tạo vật liệu chất dẻo nhựa cần sử dụng phụ gia là chất chống cháy.

32

Gỗ được sử dụng trong vật liệu WPC hầu hết ở dạng bột, sợi rất ngắn hoặc các bó sợi. Khối lượng thể tích của bột gỗ nằm trong khoảng 0,4-0,6 g/cm3. Tỷ lệ chiều dài/chiều dày sợi là 3:1 đến 4:1. Sợi dài nâng cao tính chất cơ học so với sợi ngắn. Tỷ lệ chiều dài/chiều dày sợi thông thường là 10:1 đến 25:1 (Ví dụ: l = 3mm, S = 0,2mm (tỷ lệ 15); l = 10mm, S = 0,4mm (tỷ lệ 25)).

Khối lượng riêng của bột gỗ là 1,3-1,4 g/cm3, tạo thành tro ở nhiệt độ 5255750C [7], [15], [16].

Có rất nhiều loại bột gỗ có thể sử dụng trong quá trình sản xuất vật liệu WPC đặc biệt là có thể sử dụng các phế thải trong công nghiệp gỗ như mùn cưa, vỏ bào, dăm gỗ...So với hầu hết các loại vật liệu gia cường khác thì bột gỗ có giá thành thấp và thay đổi phụ thuộc vào các yếu tố như tính sẵn có, kích thuớc hạt, khoảng cách vận chuyển. Sự phân bố khối lượng càng hẹp, kích thước hạt càng mịn thì giá thành càng tăng. Do vậy tuỳ thuộc vào yêu cầu của sản phẩm mà ta lựa chọn loại bột gỗ thích hợp.

2.1.4.2. Nguyên liệu nhựa PP và nhựa PE a. Đặc điểm của nhựa polypropylen (PP) [1] PP lµ mét polyme m¹ch th¼ng lµ s¶n phÈm trïng hîp cña c¸c monome propylen theo c¬ chÕ trïng hîp gèc, khèi l-îng ph©n tö tõ 6000-15000. * C«ng thøc ph©n tö cña polypropylen: H CH2

C

n

CH3

- Tính chất đặc trưng của PP: + Có khối lượng phân tử trung bình từ 3800 đến 60000. + Không màu, không mùi, trong suốt và không độc. + Nhiệt độ nóng chảy của PP là 160  1700C. + Có thể chịu được tải trọng ở 1400C trong 80 ngày mà không bị phá huỷ.

33

+ Các tạp chất kim loại, hoặc hợp kim chứa Cu, Mn… có ảnh hưởng xấu tới tính chất nhiệt của PP. + Khi nhiệt độ nhỏ hơn 1200C PP bắt đầu kết tinh. Ở nhiệt độ 1300C PP chưa bị phân huỷ khi không có tính chất oxy hoá, và chỉ phân huỷ khi đốt nóng nhiều giờ, trong không khí. + Chịu tia cực tím kém dễ bị lão hoá ngoài ánh sáng. Để khắc phục nhược điểm này người ta thường thêm bột than vào PP. + Tại nhiệt độ thường PP không tan trong dung môi hữu cơ thông thường, chỉ trương trong dung môi thơm hoặc dẫn xuất hydrocacbon clo hoá. Ở nhiệt độ trên 80oC thì PP bắt đầu hoà tan trong hai dung môi nói trên . + Trong dung môi phân cực PP rất bền. + Đối với dầu khoáng và dầu thực vật PP rất bền. Hệ số hấp thụ các loại dầu khoáng và dầu thực vật lên bề mặt PP rất thấp. + Trong môi trường axit: với H2SO4 80% bền ở nhiệt độ thường, đối với HNO3 đậm đặc PP kém bền. + Trong môi trường kiềm : PP ổn định tới 1100C + Với H2O: PP có độ hấp thụ nước nước rất thấp (0.2%, chủ yếu trên bề mặt, PP không thay đổi tính chất theo độ ẩm). + PP khả năng chịu nhiệt độ thấp kém. + Chống được ứng suất nứt + Bền hơn và cứng hơn HDPE + Giá hạ Do có các tính chất như trên nên PP được sử dụng phổ biến nhất với tỉ lệ tăng trưởng đạt 12% vào năm 1999.

- Các ứng dụng điển hình: + Túi đựng rác (LDPE) + Bình đựng sữa

34

+ Đồ chơi + Thùng đựng rác (HDPE) + Ống dẫn khí tự nhiên (HDPE) + Màng bao gói và hộp đựng + Bọc cáp điện b. Nhựa polyetylen tái sinh (PE) [1] Polyetylen là sản phẩm của phản ứng trùng hợp etylen. Nhựa PE có đặc điểm nổi trội so với các loại nhựa thông dụng khác: khả năng chịu hóa chất, chống thấm khí, cách điện, đàn hồi cao ở nhiệt độ thường, dễ gia công, độ trong suốt tương đối cao, không mùi, không độc. Tuy nhiên PE nhanh bị lão hóa. Công thức phân tử của polyetylen là: CH2

CH2 n

Tùy theo phương pháp tổng hợp mà nhựa PE thu được có tỷ trọng khác nhau → tích chất cơ lý của chúng khác nhau. Nhưng nói chung nhựa PE tổng hợp được có tỷ trọng từ 0.91 đến 0.98 g/cm3 và nhiệt độ chảy mềm từ 110 đến 1300C, ở điều kiện thường không hòa tan trong dung môi hữu cơ, ở nhiệt độ cao hay trạng thái nóng chảy của nhựa có thể hòa tan trong xylen, toluen...

Phổ biến trên thị trường là hai loại PE tỷ trọng cao (HDPE) và PE tỷ trọng thấp (LDPE).

HDPE: là nhựa PE tỷ trọng cao được sản xuất theo phương pháp áp suất thấp sử dụng xúc tác Zigler-Natta, Phillip. HDPE có cấu trúc mạch thẳng ít nhánh.

- Tính chất của nhựa HDPE: + Tỷ trọng 0.94÷0.98 g/cm3 + Nhiệt độ chảy mềm khoảng 1300C + Dễ gia công

35

+ Chịu hóa chất tốt + Cách điện tốt + Lực kéo đứt 220÷300 kg/cm 2 + Độ dãn dài khoảng 200÷400% + Nhiệt độ ròn, gãy là -800C + Độ kết tinh 85÷95% + Không hút ẩm, mức độ hấp thụ nước trong 24h nhỏ hơn 0.01% + Sản phẩm đục mờ + Lực uốn 170 kg/cm2 + Độ cứng tương đối Shore 60÷65 + Độ cứng Brinel 1,8÷2,5 kg/cm 2 + Chỉ số chảy MI 0.1 ÷ 60g/10 phút + Tính bám dính kém, dễ cháy, không mùi, không vị, không độc.

- Ứng dụng của nhựa HDPE: + Sản xuất các loại màng: túi xốp, túi đựng hóa chất, thực phẩm… + Sản xuất sợi dệt, sợi đơn làm bao dệt, bao che phủ. + Sản xuất các loại sản phẩm rỗng: chai, lọ, thùng chứa… + Sản xuất các loại ống dẫn nước, hóa chất.

PE là thành phần chính trong nguồn rác thải nhựa. Do những tiện ích và thói quen tiêu dùng nên các sản phẩm nhựa đặc biệt là các bao bì nhựa đang được dùng nhiều, dẫn đến lượng phế thải nhựa trong giác thải ngày càng lớn.

Theo thống kết quả thống kê năm 2002 lượng nhựa phế thải trong rác thải sinh hoạt của thành phố Hà Nội là khá cao chiếm từ 7÷8%, trong đó chủ yếu là bao bì bằng nhựa PE (mỗi ngày có khoảng 120 tấn nhựa phế thải). Hiện tại, Viện Vật liệu xây dựng – Bộ Xây dựng đã nghiên cứu về việc tái sử dụng các loại màng, túi, bao gói từ nhựa PE phế thải. Trong báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu “Công nghệ thu gom, vận chuyển, xử lý tái chế rác thải nilon và

36

chất thải hữu cơ”, TS. Mai Ngọc Tâm – Chủ nhiệm đề tài đó khẳng định đề tài của ông sẽ được ứng dụng vào cuộc sống.

Quy trình thu gom và tái sinh nhựa PE bao gồm các công đoạn chính sau: Thu gom → phân loại → xay rửa → sấy → máy đùn → tạo hạt.

Tính chất của nhựa PE tái sinh: Nhựa PE tái sinh là nhựa PE đã qua sử dụng một hay nhiều lần nên tính chất của nó sẽ khác nhựa PE nguyên sinh.

Như nhiệt độ chảy mềm sẽ giảm, chỉ số chảy MI cũng giảm…

2.1.4.3. Phụ gia [1], [17] Vật liệu WPC không đơn thuần chỉ gồm có bột gỗ và chất dẻo mà còn có chứa một lượng nhỏ các chất phụ gia để cải thiện đặc tính gia công và tính chất của sản phẩm. Các phụ gia đó bao gồm tác nhân kết dính, chất ổn định ánh sáng, chất bôi trơn, bột màu, chất độn, chất chống nấm mốc và côn trùng…

2.1.4.4. Cơ chế tương tác giữa nhựa với bột gỗ [1] Bột gỗ

Nhựa nền

Hình 2.5. Cấu tạo composite gỗ-nhựa Bột gỗ có thể kết hợp với nhựa nhiệt dẻo tạo ra vật liệu composite có khối lượng riêng lớn, tính năng, màu sắc giống gỗ tự nhiên và khả năng phân hủy sinh học. Bột gỗ có thể tạo ra từ các nguồn thực vật với giá thành rẻ. Tuy nhiên sử dụng nó gặp phải khó khăn. Đó là sự kém bám dính của bột gỗ trong

37

hầu hết các nền polyme. Thực chất bột gỗ là dạng sợi quá ngắn của sợi tự nhiên mà sợi tự nhiên là chất ưa nước gây tác động ngược đến sự bám dính của sợi trong nền polyme kỵ nước dẫn đến độ bền vật liệu composite kém.

Tính chất của vật liệu composite nhựa nhiệt dẻo và bột gỗ phụ thuộc vào hàm lượng, loại bột gỗ, mức độ kết dính và khả năng phân tán bột gỗ trong nền nhựa nhiệt dẻo và phương pháp gia công.

Liên kết giữa nhựa nhiệt dẻo và bột gỗ rất giới hạn do sợi gỗ quá ngắn rất dễ bị trượt và dễ kéo ra khỏi nền nhựa khi có ứng suất kéo.

2.2. Một số tính chất của composite gỗ-nhựa và các yếu tố ảnh hưởng Chất lượng composite gỗ-nhựa được đánh giá bởi nhiều chỉ tiêu như độ hấp thụ nước, độ bền cơ học (tỷ trọng, độ bền va đập charpy, độ bền uốn tĩnh, độ bền kéo).

Bột gỗ được trộn với nhựa PP và PE tạo thành composite gỗ-nhựa nên tính chất composite gỗ-nhựa phụ thuộc nhiều vào kích thước sợi ảnh hưởng đến tính chất cơ lý của vật liệu, nhiệt độ gia công ảnh hưởng đến tính chất cơ lý của ván ép nhựa và đầu đùn, hàm lượng bột gỗ ảnh hưởng đến tính chất cơ lý của vật liệu.

2.2.1. Ảnh hưởng của nguyên liệu đến tính chất composite gỗ-nhựa 2.2.1.1. Ảnh hưởng của nguyên liệu đến tính chất composite gỗ-nhựa Nguyên liệu có ảnh hưởng rất lớn đến cơ tính của composite gỗ-nhựa.

Các vật liệu thành phần có cơ tính tốt thì composite gỗ-nhựa cũng có cơ tính tốt và tốt hơn tính chất của từng vật liệu thành phần.

2.2.1.2. Ảnh hưởng của kích thước bột gỗ đến tính chất composite gỗ-nhựa Kích thước của bột gỗ có ảnh hưởng rất lớn đến tính chất của composite gỗ-nhựa. Nếu bột gỗ có kích thước lớn quá thì quá trình trộn bột gỗ và nhựa không đều tạo khó khăn cho quá trình ép đùn và tạo ra khuyết tật cho sản phẩm. Ngược lại nếu bột gỗ có kích thước nhỏ quá thì quá trình trộn bột

38

gỗ và nhựa sẽ đồng đều hơn, sản phẩm không bị khuyết tật. Nhưng bột gỗ có kích thước càng nhỏ thì các mạch phân tử của chúng bị cắt đứt càng nhiều làm giảm độ bền cơ lý của bột gỗ.

2.2.1.3. Ảnh hưởng của độ ẩm bột gỗ đến tính chất composite gỗ-nhựa Bột gỗ hút ẩm rất lớn, nước trên bề mặt bột gỗ đóng vai trò giống như nguyên tử làm phân tách trên bề mặt phân chia pha giữa sợi và nền. Sự xuất hiện của hơi nước ảnh hưởng xấu tới quá trình ép, sản phẩm bị cong vênh, phồng rộp, làm chậm quá trình đóng rắn. Do đó độ ẩm của bột gỗ ảnh hưởng rất lớn đến tính chất của composite gỗ-nhựa, thông thường độ ẩm bột gỗ trước khi gia công là 4% [17] 2.2.2. Ảnh hưởng của kích thước sợi đến tính chất composite gỗ-nhựa Chiều dài của sợi có ảnh hưởng lớn đến tính chất của vật liệu. Đối với vật liệu PC nền nhựa nhiệt dẻo nói chung và nền hỗn hợp nhựa phế thải nói riêng, sợi gia cường thông thường phải có kích thước ngắn phù hợp nhằm tạo khả năng trộn lẫn tốt hơn nền polyme có độ nhớt cao và làm tăng sự phân bố của sợi trong nền và tăng diện tích tiếp xúc giữa nền và sợi. Đối với sợi dài sự thấm ướt của nhựa lên sợi kém, ngoài ra có thể dẫn đến hiện tượng sợi bị kết bó, cuốn tròn trong quá trình gia công chế tạo vật liệu, các hiện tượng này làm giảm liên kết giữa nền và sợi vì vậy tạo ra vật liệu có tính chất cơ lý thấp.

2.2.3. Ảnh hưởng của hàm lượng sợi đến tính chất composite gỗ-nhựa Hàm lượng sợi ảnh hưởng rất lớn đến tính chất của vật liệu. Hàm lượng sợi lớn, nhựa không thấm ướt đủ để tạo hệ liên tục do đó làm giảm kết dính giữa sợi gỗ và nhựa dẫn đến tính chất cơ lý của vật liệu giảm. Hàm lượng sợi ít đảm bảo sự thấm ướt của nhựa vào vật liệu độn và khả năng bao bọc của nhựa lên sợi tốt hơn do đó tính chất của sản phẩm tăng.

39

2.2.4. Ảnh hưởng của thông số chế độ ép khi gia công trên máy ép khuôn đến tính chất composite gỗ-nhựa 2.2.4.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ gia công Nhiệt độ gia công là yếu tố công nghệ quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến tính chất của vật liệu cũng như giá thành của sản phẩm cuối cùng. Khi nhiệt độ gia công thấp hỗn hợp nhựa chưa nóng chảy do vậy ảnh hưởng đến sự trộn và khả năng liên kết giữa chất nền và chất độn. Khi nhiệt độ gia công quá cao thì nhựa có khả năng nóng chảy tốt, tuy nhiên lại ảnh hưởng xấu tới tính chất của sợi thực vật do sợi bị phân hủy làm giảm tính chất cơ lý của sợi và do vậy ảnh hưởng xấu tới tính chất cơ lý của vật liệu. Với hỗn hợp nhựa phế thải nhiệt độ bắt đầu nóng chảy là khoảng 1450C, nhiệt độ nóng chảy hoàn toàn là 1650C do vậy cho vật liệu là 1700C. Tùy thuộc vào từng loại nhựa khác nhau thì nhiệt độ gia công sẽ khác nhau. Ví dụ như T (nhựa PP) < T (nhựa PE).

2.2.4.2. Ảnh hưởng của áp suất ép Đối với phương pháp ép khuôn thì áp suất ép là yếu tố quan trọng quyết định đến chất lượng của sản phẩm. Nó đóng vai trò tạo sự tiếp xúc tốt giữa bột gỗ và nhựa. Khi ép sơ bộ không nên để áp suất cao vì khi đó nhựa chưa chảy hết nên mức độ hòa trộn giữa bột gỗ và nhựa không đồng đều dẫn đến không đồng đều về tính chất của vật liệu trên cùng một sản phẩm.

Ngoài ra áp suất ép còn ảnh hưởng đến khối lượng thể tích của sản phẩm, song sự ảnh hưởng này cũng nằm trong giới hạn nhất định. Nếu áp suất tăng thì khối lượng thể tích tăng, nếu áp suất tăng quá cao vượt quá giới hạn đàn hồi của vật liệu thì khối lượng thể tích không tăng nữa. Nếu tiếp tục tăng áp suất thì kết cấu của vật liệu sẽ bị phá hủy, làm giảm chất lượng sản phẩm.

40

2.2.4.3. Ảnh hưởng của thời gian ép Thời gian ép không những ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm mà còn quyết định đến năng suất của máy và giá thành sản phẩm. Thời gian ép phải được thiết kế hợp lý trên cả ba giai đoạn ép (ép định hình, ép sản phẩm và làm nguội). Nếu thời gian ép định hình quá ngắn làm cho nhựa không chảy hết và thấm ướt đều lên bề mặt bột gỗ làm giảm mức độ hòa trộn của bột gỗ và nhựa dẫn đến tính chất của vật liệu không đảm bảo. Nếu thời gian ép định hình quá dài thì năng suất máy thấp, thời gian gia nhiệt dài dẫn đến bột gỗ dễ bị phân hủy làm giảm tính chất của vật liệu và ảnh hưởng xấu đến mầu sắc của sản phẩm.

Thời gian làm nguội được tính từ khi áp suất đạt cực đại đến khi lấy sản phẩm khỏi khuôn. Đây là thời gian đóng rắn của vật liệu, nó phụ thuộc vào vận tốc đóng rắn của hỗn hợp nhựa - gỗ và thông thường phụ thuộc vào chiều dày sản phẩm. Nếu thời gian làm nguội ngắn thì không đủ thời gian nhựa đóng rắn dẫn đến tính chất của sản phẩm không đảm bảo. Nếu thời gian làm nguội dài thì sẽ làm giảm năng suất của máy. Vì vậy để đảm bảo tính chất của vật liệu sau khi gia công phải chọn thời gian ép ở cả ba giai đoạn một cách hợp lý.

2.3. Cơ sở lựa chọn thông số chế độ ép khi gia công trên máy ép khuôn Đối với vật liệu composite gỗ-nhựa, do đặc tính của hai loại vật liệu gỗ và nhựa là hoàn toàn khác nhau. Vì vậy việc lựa chọn nhiệt độ ép, thời gian ép và áp suất ép dựa trên cơ sở chế độ ép khi gia công nhựa và gỗ trên thực tế để lựa chọn.

2.3.1. Nhiệt độ ép Về nguyên lý ta phải chọn nhiệt độ ép sản phẩm cao hơn hoặc bằng nhiệt độ điểm chảy của hạt gỗ-nhựa. Song thực tế cho thấy ép ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ chảy của hạt gỗ-nhựa cho kết quả tốt hơn khi ép ở nhiệt độ bằng

41

nhiệt độ chảy của hạt gỗ-nhựa. Vì vai trò của nhiệt độ ép ở phương pháp gia công này là làm hóa mềm hạt gỗ-nhựa, tạo khả năng hòa trộn giữa gỗ và nhựa tốt hơn. Vậy nhiệt độ ép cao làm tăng khả năng hòa trộn giữa bột gỗ và nhựa, nhưng nhiệt độ quá cao thì bột gỗ và nhựa dễ bị phân hủy làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.

Nhiệt độ ép ảnh hưởng đến chất lượng và hiệu quả kinh tế của sản phẩm. Vì vậy, khi lựa chọn trị số nhiệt độ ép phải căn cứ vào các yếu tố như: Nhiệt độ chảy của hạt gỗ-nhựa, sự khác nhau giữa hệ số truyền nhiệt của gỗ và nhựa, kích thước của sản phẩm gia công. Chọn nhiệt độ sao cho mức độ hòa trộn giữa nhựa và bột gỗ là tốt nhất không ảnh hưởng đến tính chất của nhựa và bột gỗ.

Qua tham khảo tài liệu và thực tế sản xuất, nhiệt độ ép tốt nhất đối với composite gỗ-nhựa làm từ nhựa PE tái chế và gỗ phế thải là 170-1800C, đối với WPC từ nhựa PP là 160-1700C Bột gỗ bắt đầu phân hủy ở nhiệt độ 2400C. Căn cứ vào đó ta chọn nhiệt độ ép đối với WPC từ nhựa PE là 1800C và WPC từ nhựa PP là 1700C. 2.3.2. Thời gian ép Thời gian ép là toàn bộ thời gian duy trì vật liệu trong máy ép để thu được kết cấu sản phẩm là tốt nhất. Thời gian ép ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng của sản phẩm, nếu thời gian ép không phù hợp thì cường độ của sản phẩm không cao, dẫn tới hiệu quả kinh tế không cao. Thời gian ép ngắn không đủ thời gian cho nhựa và bột gỗ hòa trộn hết vào nhau dẫn đến chất lượng sản phẩm không đạt yêu cầu. Nhưng thời gian quá dài thì nhựa bị ròn, bột gỗ dễ bị phân hủy làm giảm cường độ của sản phẩm.

Thời gian ép phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như: nhiệt độ ép, áp suất ép, thiết bị ép và chiều dày của sản phẩm. Chiều dày sản phẩm càng lớn thì

42

đòi hỏi nhiệt độ ép thấp và thời gian ép dài để đảm bảo sự hòa trộn giữa nhựa và bột gỗ mà không làm ảnh hưởng đến tính chất của vật liệu.

Thời gian ép được xác định chủ yếu dựa theo thực nghiệm. Chiều dày sản phẩm là 4mm nên chọn thời gian ép là 40 phút cho cả 2 loại nhựa PP và PE. 2.3.3. Áp suất ép Áp suất ép phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như: khối lượng thể tích, nhiệt độ ép, thời gian ép và chiều dày của sản phẩm. Áp suất ép có vai trò tạo sự tiếp xúc tốt nhất giữa nhựa và bột gỗ, tạo độ đồng đều giữa nhựa và bột gỗ trong sản phẩm. Ngoài ra, áp suất ép còn quyết định đến khối lượng thể tích của sản phẩm, song sự ảnh hưởng này cũng nằm trong giới hạn nhất định. Nếu áp suất tăng, khối lượng thể tích tăng, nếu áp suất tăng vượt quá giới hạn đàn hồi của vật liệu thì khối lượng thể tích không tăng nữa. Nếu tiếp tục tăng áp suất thì sẽ phá vỡ kết cấu của sản phẩm, chất lượng sản phẩm thấp. Căn cứ vào số liệu thực tế của đề tài, chọn áp suất ép là 7,5MPa cho cả 2 loại nhựa PP và PE.

43

Chương 3 NỘI DUNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1. Thực nghiệm tạo composite từ phế liệu gỗ và nhựa PP, PE Phế liệu gỗ (mùn cưa)

Nhựa phế thải PP, PE (HDPE)

Sấy

Tạo mảnh nhựa

Nghiền tạo bột

Rửa sạch, làm khô

Ép đùn tạo hạt nhựa Trộn hỗn hợp bột gỗ và hạt nhựa Ép đùn

Hạt gỗ-nhựa

Ép phẳng

Mẫu sản phẩm

Xác định tính chất của sản phẩm Hình 3.1. Sơ đồ thực nghiệm tạo composite từ phế liệu gỗ và nhựa PP, PE

44

3.1.1. Mô tả quy trình thực nghiệm 3.1.1.1. Phế liệu gỗ Phế liệu gỗ có ở rất nhiều dạng khác nhau như phoi bào, đầu mẫu, mùn cưa,... Trong phạm vi nghiên cứu, đề tài sử dụng phế liệu là mùn cưa từ gỗ Keo tai tượng làm nguyên liệu tạo bột gỗ. Mùn cưa sau khi thu gom, tiến hành loại bỏ các tạp chất như kim loại, nhựa,... Các đặc điểm của mùn cưa được sử dụng trong nghiên cứu: - Độ ẩm (chưa sấy): 50-55% - Kích thước: 0.5-2.5mm

Hình 3.2. Mùn cưa 3.1.1.2. Sấy mùn cưa Phế liệu mùn cưa sau khi được thu gom và loại bỏ tạp chất, tiến hành sấy khô tới độ ẩm 8-10% với kiểu sấy trống quay (nhiệt độ: 1200C, 20 phút/mẻ) tại Công ty Cổ phần Đầu tư và Phát triển Thành Phát, Ngô Sài Quốc Oai - Hà Nội. Sau khi sấy xong mùn cưa được bảo quản để tránh hút ẩm, đảm bảo cho quá trình nghiền tạo bột gỗ sau này.

45

Hình 3.3. Máy sấy trống quay 3.1.1.3. Nghiền tạo bột Mùn cưa sau khi được sấy mang đi nghiền tạo bột gỗ. Trong quá trình nghiền tạo bột gỗ cũng sinh nhiệt do sự va chạm, cọ xát nên độ ẩm bột gỗ sau khi nghiền giảm xuống còn 3-5%. Đây là mức độ ẩm thích hợp cho quá trình trộn hợp tạo composite gỗ-nhựa [17]. Kích thước bột gỗ đạt được phụ thuộc vào mắt sàng đặt ngay trong máy nghiền bột gỗ. Trong nghiên cứu của đề tài, có 3 loại kích thước bột gỗ cần cho nghiên cứu vì vậy phải chọn 3 loại mắt sàng có kích thước là D1 < 0.3mm tương ứng với lưới lọc là 60 mesh; D2 = 0.3mm - 0.45mm tương ứng với lưới lọc là 40 mesh; D3 = 0.45mm - 0.9mm tương ứng với lưới lọc là 20 mesh; (Mesh là số dây kim loại đan lưới trên 1inch, mesh càng cao, lỗ lưới càng nhỏ)

46

D1 D2 D3

Hình 3.4. Sơ đồ tạo bột gỗ

D1 < 0.3mm

D2 = 0.3mm - 0.45mm

D3 = 0.45mm - 0.9mm

3.1.1.4. Phế thải nhựa Phế thải sau khi được các hộ gia đình kinh doanh tại Làng Triều Khúc, Thanh Xuân, Hà Nội thu mua về rồi phân loại nhựa PP và PE theo cảm quan và công dụng, trong quá trình phân loại kết hợp với việc loại bỏ các tạp chất.

Phế thải PP và PE chủ yếu là từ các sản phẩm phục vụ sinh hoạt hàng ngày như bàn ghế nhựa, thùng đựng sơn, vỏ hộp đựng đồ, vỏ ắc quy, vỏ các loại máy, cánh quạt dân dụng, túi đựng đồ, màng công nghiệp, nút chai uống nước.

Hình 3.5. Nhựa phế liệu PP và PE

47

3.1.1.5. Tạo mảnh nhựa Đề tài thực hiện tạo mảnh nhựa tại làng nghề triều Khúc, Hà Nội. Phế thải nhựa HDPE bao gồm (chai, lọ, can nhựa,...) và PP thùng đựng sơn, vỏ hộp đựng đồ, vỏ ắc quy, vỏ các loại máy, cánh quạt dân dụng, túi đựng đồ, màng công nghiệp, nút chai uống nước...) sau khi thu gom, phân loại tiến hành tạo mảnh trên máy băm có công suất 500kg nhựa/giờ, các mảnh nhựa có hình đa giác và kích thước cũng tương đối đồng đều nhau nếu tính có vòng tròn ngoại tiếp đường kính khoảng 8-15mm.

Hình 3.6. Mảnh nhựa HDPE và PP 3.1.1.6. Rửa sạch, làm khô Sau khi qua máy băm tạo mảnh, nhựa được đem rửa sạch bằng xà phòng với tỷ lệ 1kg xà phòng/100kg nhựa phế thải. Đối với PP và PE trong thực tế tại Làng Triều Khúc thì nhựa sau khi được băm tạo mảnh mới đem đi rửa sạch, còn nhựa PVC loại mềm thì ngược lại, sau khi rửa sạch mới đem băm tạo mảnh. Điều này là do hình dạng của các loại nhựa này khác nhau nên phải thực hiện để thuận tiện cho việc rửa sạch. Với nhựa PVC mềm việc rửa nhựa được thực hiện trên máy khuấy ly tâm, còn đối với PP và PE chủ yếu được rửa trong bồn lớn. Khi nhựa được rửa sạch, mang đi hong phơi ở môi trường tự nhiên đến độ ẩm 8-12% (nhờ ánh sáng mặt trời) sau đó đem bảo quản tránh hút ẩm để đảm bảo cho công đoạn tiếp theo.

48

Hình 3.7. Rửa nhựa mảnh PP và PE 3.1.1.7. Tạo hạt nhựa Đề tài thực hiện tạo hạt nhựa tái chế tại làng nghề Triều Khúc, Hà Nội.

Sau khi có nhựa mảnh tiếp tục thực hiện công đoạn sấy qua nhựa mảnh trên máy trộn – sấy, lúc này độ ẩm của mảnh nhựa đạt dưới 8% đảm bảo độ ẩm cho quá trình đùn. Với nhiệt độ gia công là 2000C, số lỗ đùn là 11 lỗ, kích thước lỗ đùn là 3.2mm. Sợi nhựa sau khi được làm nguội bằng nước được chuyển qua máy cắt hạt tạo hạt nhựa, kích thước hạt nhựa sau khi cắt (3x5mm), công suất của dây truyền 70kg hạt nhựa/giờ.

Tạo hạt PE

Tạo hạt PP

Hình 3.8. Sơ đồ tạo hạt nhựa

49

3.1.1.8. Trộn bột gỗ - hạt nhựa Trộn hạt nhựa tái chế PE, PP và bột gỗ được thực hiện trên máy trộn có cánh khuấy như sau: Tỷ lệ trộn 70% bột gỗ + 30% hạt nhựa PP; 60% bột gỗ + 40% hạt nhựa PE (% theo khối lượng). Trong quá trình trộn làm cho độ ẩm của bột gỗ và hạt nhựa cũng giảm xuống đáng kể do có sinh nhiệt trong quá trình khuấy trộn. Bột gỗ và hạt nhựa sau khi được trộn đều chuyển sang máy đùn tạo hạt gỗ nhựa ngay.

3.1.1.9. Tạo hạt gỗ-nhựa Thực hiện tạo hạt gỗ nhựa tại trung tâm Polyme trường Đại học Bách khoa, Hà Nội. Sau khi được trộn với các cấp kích thước bột gỗ theo tỷ lệ xác định và đưa vào máy ép đùn 2 trục vít để kéo sợi, nhiệt độ gia công là 1800C đối với hạt gỗ-nhựa PE và 1700C đối với hạt gỗ-nhựa PP, số lỗ đùn là 2 lỗ, kích thước lỗ đùn 3.2mm. Sợi gỗ-nhựa sau khi làm nguội bằng không khí khi qua băng tải được chuyển qua máy cắt hạt để tạo hạt gỗ-nhựa, kích thước hạt gỗ-nhựa sau khi cắt là (3x5,mm), công suất của dây truyền 8kg hạt nhựa/giờ.

(1)Bột gỗ, hạt nhựa

(2)Hỗn hợp bột gỗ, hạt nhựa

(3) Đùn tạo hạt gỗ nhựa

(4)Máy cắt hạt gỗ nhựa

Hình 3.9. Sơ đồ tạo hạt gỗ-nhựa

(5)Hạt gỗ nhựa

50

Hình 3.10. Sản phẩm hạt gỗ-nhựa a- hạt gỗ-nhựa PP; b- hạt gỗ-nhựa PE

Hình 3.11. Đầu đùn tạo hạt gỗ-nhựa 3.1.1.10. Tạo sản phẩm (ép phẳng) Kích thước khuôn ép: 200x150x4, mm Sau khi đong lường, hạt gỗ-nhựa được đưa vào khuôn đã được làm sạch và tiến hành ép theo các thông số chế độ ép (nhiệt độ ép, áp suất ép, thời gian ép) đã được chọn ở trên. Gia nhiệt sơ bộ ở nhiệt độ 1800C đối với gỗnhựa PE và nhiệt độ 1700C đối với gỗ-nhựa PP dưới áp lực 1.5MPa trong thời

51

gian 15 phút sau đó tiếp tục tăng áp suất đến 7.5MPa duy trì trong 10 phút, sau đó tắt nhiệt 15 phút nhưng vẫn duy trì áp suất, khi nhiệt độ xuống 600C thì lấy mẫu và làm sạch khuôn.

P, MPa

7.5 7.5

1.5 t, phút 15

25 Hình 3.12. Biểu đồ ép

Hình 3.13. Máy ép tạo sản phẩm

52

GPP-7/3

GPE-6/4

Hình 3.14. Mẫu sản phẩm WPC sau khi ép phẳng 3.1.2. Thiết bị và nguyên liệu 3.1.2.1. Thiết bị Máy sấy mùn cưa (Sấy trống quay) (Việt Nam) Máy nghiền bột gỗ (Việt Nam) Máy tạo mảnh nhựa (Việt Nam) Máy tạo hạt nhựa (Việt Nam) Máy trộn Brabender (Đức) Máy ép Gotech, áp lực ép 30 tấn (Đài Loan) Máy đùn hai trục vít Leistritz (Đức) Máy cắt Retsch (Đức) Máy đo độ bền kéo, uốn INSTRON 100 KN (Mỹ) Máy đo độ bền va đập (charpy) Cân kỹ thuật 3.1.2.2. Nguyên liệu - Polypropylen (PP) tái sinh + Nơi sản xuất: làng nghề Triều khúc - Thanh Xuân - Hà Nội.

53

Hình 3.15. Hạt nhựa PP tái sinh - Polyetylen (PE) tái sinh, cụ thể là HDPE + Nơi sản xuất: làng nghề Triều khúc – Thanh Xuân – Hà Nội

Hình 3.16. Hạt nhựa HDPE tái sinh

54

- Bột gỗ: Bột gỗ keo tai tượng với ba cấp kích thước là: - <0.3 (mm), ký kiệu là D1 - 0.3-0.45 (mm), ký kiệu là D2 - 0.45-0.9 (mm), ký kiệu là D3 Độ ẩm sau khi sấy: 3-4% Loại bỏ tạp chất: kim loại, nhựa...

Hình 3.17. Bột gỗ keo tai tượng ở ba cấp kích thước D1, D2, D3 3.1.3. Xây dựng tỷ lệ giữa bột gỗ và nhựa PP, PE cho composite gỗ-nhựa Căn cứ vào cơ sở lý thuyết, các tài liệu liên quan và điều kiện về thiết bị tạo vật liệu, chọn các thông số tạo vật liệu như sau: - Kích thước sản phẩm sau khi ép phẳng trong khuôn: 200x150x4, mm - Độ ẩm của bột gỗ sau khi sấy là 3-5% - Vật liệu thí nghiệm với các mức tỷ lệ như sau: G1PP-7/3 = 70% gỗ, 30% nhựa PP G2PP-7/3 = 70% gỗ, 30% nhựa PP G3PP-7/3 = 70% gỗ, 30% nhựa PP

55

G1PE-6/4 = 60% gỗ, 40% nhựa PE G2PE-6/4 = 60% gỗ, 40% nhựa PE G3PE-6/4 = 60% gỗ, 40% nhựa PE 3.2. Phương pháp, kết quả và đánh giá kết quả nghiên cứu một số tính chất của composite gỗ-nhựa 3.2.1. Tỷ trọng của composite gỗ-nhựa Đo theo tiêu chuẩn ASTM D792 (theo tiêu chuẩn này thì kích thước mẫu chỉ cần cắt sao cho phù hợp với thiết bị đo tỷ trọng).

Trong luận văn cắt mẫu được cắt với kích thước: 10x10x4, mm Số lượng mẫu: 10 mẫu Dụng cụ: cân thủy tĩnh Precisa với sự trợ giúp của bộ gá hai chén cân.

Quy trình xác định tỷ trọng: + Khởi động cân, chọn phương pháp đo, chọn điều kiện ban đầu: nhiệt độ 250C, độ ẩm 75%. + Chọn dung môi (Acetone) sử dụng trong quá trình đo, tỷ trọng của dung môi 0.79g/cm3 và đưa vào thông số ban đầu của cân. + Đặt mẫu vào bộ gá, lúc đầu vào chén cân trên (trong không khí), lưu giá trị nhận được vào máy, chuyển xuống chén cân dưới (trong dung môi), lưu giá trị nhận được, máy sẽ tự tính tỷ trọng của mẫu cần xác định.

Kết quả đánh giá tỷ trọng của composite gỗ-nhựa PP, PE với các cấp kích thước được trình bày ở phụ biểu 01 đến phụ biểu 02 và xử lý thống kê được tổng hợp ở bảng 3.1 và bảng 3.2 Đây là một tính chất vật lý quan trọng, nó ảnh hưởng đến các tính chất cơ lý của vật liệu.

56

Bảng 3.1. Kết quả tính toán tỷ trọng đối với các cấp kích thước của bột gỗ và nhựa PP Tỷ lệ, % (G/PP = 70/30) G1PP-7/3

Min

Max

TB, g/cm3

P, %

1.08

1.26

1.18

1.76

G2PP-7/3

1.09

1.24

1.15

1.44

G3PP-7/3

1.03

1.19

1.13

1.57

2

Tỷ trọng, g/cm3

1.18

1.15

1.13

G1PP-7/3

G2PP-7/3

G3PP-7/3

1

0

Hình 3.18. Biểu đồ thể hiện tỷ trọng đối với các cấp kích thước của bột gỗ và nhựa PP Nhận xét: Từ bảng 3.1 và hình vẽ 3.18 cho thấy được kích thước bột gỗ có ảnh hưởng đến tỷ trọng của vật liệu gỗ-nhựa. Tuy nhiên sự ảnh hưởng này không lớn, cũng dễ dàng nhận thấy được ở kích thước bột gỗ nhỏ nhất là G1PP thì kết quả tỷ trọng lớn nhất, sau đó đến kích thước bột gỗ G2PP và tỷ trọng thấp nhất là ở kích thước bột gỗ lớn nhất G3PP. Điều này được giải thích như sau: Tỷ trọng của vật liệu không chỉ phụ thuộc vào 2 thành phần bột gỗ và nhựa và nó còn phụ thuộc vào độ rỗng của vật liệu. Bột gỗ càng mịn thì khả năng hòa trộn với hạt nhựa càng tốt, dưới tác dụng của nhiệt độ và áp suất trong máy ép đùn nhựa PP và PE sẽ nóng chảy vào tạo một mối liên kết vật lý bao quanh

57

bột gỗ. Do vậy, kích thước bột gỗ càng nhỏ, độ nén chặt giữa gỗ và nhựa càng cao nên càng tăng mối liên kết vật lý và hạn chế được độ rỗng trong vật liệu. Đối với bột gỗ có kích thước lớn hơn thì khả năng hòa trộn kém hơn nên khi tạo composite sẽ xảy ra hiện tượng rỗng trong vật liệu.

Bảng 3.2. Kết quả tính toán tỷ trọng đối với các cấp kích thước của bột gỗ và nhựa PE Tỷ lệ, %

Min

Max

TB, g/cm3

P, %

G1PE-6/4

1.03

1.18

1.09

1,72

G2PE-6/4

0.92

1.16

1.06

2.67

G3PE-6/4

0.92

1.14

1.03

2.98

(G/PE = 60/40)

Tỷ trọng, g/cm3

2

1.09

1.06

1.03

G1PE-6/4

G2PE-6/4

G3PE-6/4

1

0

Hình 3.19. Biểu đồ thể hiện tỷ trọng đối với các cấp kích thước của bột gỗ và nhựa PE Nhận xét: Qua bảng số liệu 3.2 và hình vẽ 3.19 cho thấy được kích thước bột gỗ có ảnh hưởng đến tỷ trọng của vật liệu gỗ-nhựa. Tuy nhiên sự ảnh hưởng này không lớn, cũng dễ dàng nhận thấy được ở kích thước bột gỗ nhỏ nhất là

58

G1PE thì kết quả tỷ trọng lớn nhất, sau đó đến kích thước bột gỗ G2PE và tỷ trọng thấp nhất là ở kích thước bột gỗ lớn nhất G3PE. Điều này được giải thích như tỷ trọng của các cấp tỷ lệ bột gỗ và nhựa PP. Kết quả nghiên cứu GPE-6/4 cho thấy tỷ trọng của tỷ lệ gỗ nhựa PE này thấp hơn so với tỷ trọng của tỷ lệ gỗ-nhựa PP (GPP-7/3). Điều này được giải thích như sau: khi cùng các điều kiện biên mà tỷ lệ bột gỗ càng tăng so với nhựa trong cùng vật liệu thì dẫn tới tỷ trọng của composite gỗ nhựa càng tăng. Do sự chênh lệch về tỷ trọng của nhựa PP và nhựa PE tái chế là không đáng kể.

3.2.2. Độ bền va đập Charpy Độ bền va đập Charpy được xác định theo tiêu chuẩn ISO 179 - 1993 thực hiện trên máy RADMANA. Tốc độ va đập 3.5m/s. Nhiệt độ 250C, độ ẩm 75%. Độ bền va đập Charpy được xác định theo công thức: A = W∕ (b.h).

Trong đó: + A: Độ bền va đập Charpy, KJ/ m2. + W: Năng lượng phá hủy mẫu, mJ. + b: Chiều rộng của mẫu, mm. + h: Chiều dày mẫu, mm.

- Số lượng mẫu: 10 mẫu (Kích thước mẫu thử 120x10x4, mm) Kết quả đo được hiển thị trên máy tính.

Hình 3.20. Máy đo độ bền va đập RADMANA ITR 2000

59

Kết quả đánh giá độ bền va đập Charpy của composite gỗ-nhựa PP, PE với các cấp kích thước được trình bày ở phụ biểu 03 đến phụ biểu 08 và xử lý thống kê được tổng hợp ở bảng 3.3 và bảng 3.4 Bảng 3.3. Kết quả tính toán độ bền va đập charpy đối với các cấp kích thước của bột gỗ và nhựa PP Tỷ lệ, %

Min

Max

TB, KJ/m2

P, %

G1PP-7/3

5.01

5.67

5.30

1.51

G2PP-7/3

5.08

6.04

5.39

1.56

G3PP-7/3

5.60

6.78

6.21

1.86

(G/PP = 70/30)

A, KJ/m2 10 9 8 7 5.30 6 5 4 3 2 1 0 G1PP-7/3

6.21 5.39

G2PP-7/3

G3PP-7/3

Hình 3.21. Biểu đồ thể hiện độ bền va đập charpy đối với các cấp kích thước của bột gỗ và nhựa PP Nhận xét: Từ bảng 3.3 và hình vẽ 3.21 cho thấy khi kích thước bột gỗ càng lớn thì độ bền va đập càng tăng. Điều này được giải thích như sau: Va đập là hiện tượng phá hủy với tốc độ cao (3.5 m/s) và xảy ra một cách cục bộ, nên khi

60

xảy ra phá hủy chưa kịp xảy ra hiện tượng sắp xếp lại trật tự phân tử và không bị ảnh hưởng nhiều bởi sự hòa trộn giữa nhựa và bột gỗ. Công sinh ra để phá hủy trong một thời gian rất ngắn đó phụ thuộc vào độ cứng của vật liệu tại điểm phá hủy, và độ cứng này lại tăng theo kích thước của bột gỗ. Chính vì vậy mà khi kích thước bột gỗ càng lớn thì độ bền va đập càng cao.

Bảng 3.4. Kết quả tính toán độ bền va đập charpy đối với các cấp kích thước của bột gỗ và nhựa PE Tỷ lệ, %

Min

Max

TB, KJ/m2

P, %

G1PE-6/4

5.01

5.87

5.36

1.74

G2PE-6/4

5.18

6.38

5.85

2.10

G3PE-6/4

5.42

6.40

5.95

2.19

(G/PE = 60/40)

A, KJ/m2 10 9 8 7 5.36 6 5 4 3 2 1 0 G1PE-6/4

5.85

5.95

G2PE-6/4

G3PE-6/4

Hình 3.22. Biểu đồ thể hiện độ bền va đập charpy đối với các cấp kích thước của bột gỗ và nhựa PE

61

Nhận xét: Bảng 3.4 và hình vẽ 3.22 cho thấy trong trường hợp này kích thước bột gỗ càng lớn thì độ bền va đập càng tăng. Điều này cũng được giải thích tương tự như đối với độ bền va đập với các cấp kích thước bột gỗ và nhựa PP. 3.2.3. Độ bền uốn tĩnh Mẫu có hình thanh, độ bền uốn được xác định theo tiêu chuẩn ISO 1781993 trên máy INSTRON 5582 – 100KN của Mỹ. Với điều kiện đo nhiệt độ 250C, độ ẩm 75 %, khoảng cách 2 gối đỡ 80mm, tốc độ uốn mẫu 5mm/phút.

Nguyên tắc đo, di chuyển đầu nén mẫu với tốc độ không đổi cho đến khi mẫu bị phá hủy. Ghi lại giá trị độ bền uốn và modun đàn uốn hiển thị trên máy tính, số lượng mẫu đo 10 mẫu (Kích thước mẫu thử 100x10x4, mm) sau đó lấy giá trị trung bình. Độ bền uốn tĩnh được xác định theo công thức: σu = 3FL/(2b.h2) Trong đó: +σu : độ bền uốn tĩnh, MPa. + F: là lực tác dụng, N. + b: Bề rộng mẫu, mm. + h: Chiều dày mẫu, mm. + L: khoảng cách giữa hai gối đỡ, mm.

Kết quả đo được hiển thị trên máy tính.

Hình 3.23. Máy đo độ bền kéo và uốn INSTRON 5582 - Mỹ

62

Kết quả đánh giá độ bền uốn tĩnh của composite gỗ-nhựa PP, PE với các cấp kích thước được trình bày ở phụ biểu 09 đến phụ biểu 14 và xử lý thống kê được tổng hợp ở bảng 3.5 và bảng 3.6 Bảng 3.5. Kết quả tính toán độ bền uốn tĩnh đối với các cấp kích thước của bột gỗ và nhựa PP Tỷ lệ, %

Min

Max

TB, MPa

P, %

G1PP-7/3

18.02

18.47

18.24

0.28

G2PP-7/3

18.00

18.44

18.21

0.29

G3PP-7/3

17.13

18.02

17.57

0.58

18.21

17.57

G2PP-7/3

G3PP-7/3

(G/PP = 70/30)

u, MPa 20 18.24 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0

G1PP-7/3

Hình 3.24. Biểu đồ thể hiện độ bền uốn tĩnh đối với các cấp kích thước của bột gỗ và nhựa PP Nhận xét: Từ bảng 3.5 và hình vẽ 3.24 đã thể hiện khi kích thước bột gỗ càng lớn thì độ bền uốn tĩnh của vật liệu càng giảm. Điều này được giải thích như sau: Trong quá trình uốn với tốc độ chậm, lực uốn tác dụng đồng đều lên các điểm của mẫu đo, nếu cấu trúc mẫu đồng đều thì sự phân bố lực cũng đồng đều.

63

Nhưng trong cấu trúc của composite gỗ nhựa có hai thành phần với bản chất khác nhau nên tạo ra những điểm khuyết tật nhỏ trong cấu trúc và khi đó xảy ra hiện tượng tập trung ứng suất nội, tức là ứng suất trong mẫu tập trung vào những điểm rỗng trong mẫu, dẫn đến mẫu bị phá hủy sớm hơn. Ứng suất phá hủy mẫu khi đó phụ thuộc vào sự phân bố của pha phân tán là bột gỗ trong pha liên tục là nhựa. Khi những hạt của pha phân tán là bột gỗ có kích thước lớn hơn thì khả năng liên kết, bao bọc của nhựa vào gỗ kém đi, tức là chúng sẽ phân bố kém đồng đều hơn dẫn đến mẫu có độ rỗng cao hơn, hiện tượng tập trung ứng suất nội xảy ra sớm hơn, độ bền uốn sẽ giảm đi. Ngược lại nếu kích thước bột gỗ càng nhỏ mịn tạo sự đồng đều về phân bố giữa gỗ và nhựa khi trộn và liên kết (dán dính, bao bọc) nhựa - gỗ càng tốt. Chính vì lý do đó làm cho độ bền uốn của WPC khi mà kích thước bột gỗ lớn kém đi so với độ bền uốn của WPC khi mà kích thước bột gỗ nhỏ mịn hơn.

Bảng 3.6. Kết quả tính toán độ bền uốn tĩnh đối với các cấp kích thước của bột gỗ và nhựa PE Tỷ lệ, %

Min

Max

TB, MPa

P, %

G1PE-6/4

16.12

17.36

16.83

0.72

G2PE-6/4

15.68

16.36

16.05

0.47

G3PE-6/4

15.18

16.41

15.75

0.68

(G/PE = 60/40)

64

u, MPa 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0

16.83

16.05

15.75

G1PE-6/4

G2PE-6/4

G3PE-6/4

Hình 3.25. Ảnh hưởng của kích thước của bột gỗ đến độ bền uốn tĩnh composite gỗ-nhựa PE Nhận xét: Từ bảng số liệu 3.6 và hình vẽ 3.25 dễ dàng nhận thấy khi kích thước bột gỗ càng lớn thì độ bền uốn càng giảm. Điều này cũng được giải thích tương tự như đối với độ bền uốn GPP-7/3. Tuy nhiên độ bền uốn tĩnh của GPP-7/3 cao hơn đáng kể so với độ bền uốn của GPE-6/4. Điều này là do tính chất của nhựa PP có tính mềm, dẻo hơn so với nhựa PE. 3.2.4. Độ bền kéo Mẫu hình mái chèo, độ bền kéo được đo theo tiêu chuẩn ISO 527 – 1993 trên máy INSTRON 5582 – 100KN của Mỹ. Khoảng cách làm việc của mẫu là 65mm, với điều kiện đo nhiệt độ 250C, độ ẩm 75%, tốc độ kéo mẫu 5mm/phút.

Nguyên tắc đo kéo dọc theo chiều dài mẫu với tốc độ kéo không đổi cho đến khi xuất hiện vết nứt trên mẫu hoặc ứng suất hay độ dãn dài đạt tới giá trị cực đại. Ghi lại giá trị độ bền kéo. Số lượng mẫu đo là 10 mẫu (Kích thước mẫu thử 150x10x4, mm) sau đó lấy giá trị trung bình. Độ bền kéo được xác định theo công thức: σk = F∕ (b.h)

65

Trong đó: + σk: độ bền kéo, MPa. + F: là lực tác dụng, N. + b: Bề rộng phần eo, mm. + h: Chiều dày mẫu, mm.

Kết quả đo được hiển thị trên máy tính.

Kết quả đánh giá độ bền kéo của composite gỗ-nhựa PP, PE với các cấp kích thước được trình bày ở phụ biểu 15 đến phụ biểu 20 và xử lý thống kê được tổng hợp ở bảng 3.7 và bảng 3.8 Bảng 3.7. Kết quả tính toán độ bền kéo đối với các cấp kích thước của bột gỗ và nhựa PP Tỷ lệ, %

Min

Max

TB, MPa

P, %

G1PP-7/3

13.14

14.00

13.49

0.59

G2PP-7/3

13.01

13.92

13.38

0.82

G3PP-7/3

12.41

13.33

12.91

0.85

(G/PP = 70/30)

σk, MPa 13.49 14 12 10 8 6 4 2 0

G1PP-7/3

13.38

12.91

G2PP-7/3

G3PP-7/3

Hình 3.26. Biểu đồ thể hiện độ bền kéo đối với các cấp kích thước của bột gỗ và nhựa PP

66

Nhận xét: Qua bảng 3.7 và hình vẽ 3.26 cho thấy cũng tương tự như tính chất uốn khi kích thước bột gỗ càng lớn thì độ bền kéo của WPC càng giảm. Điều này được giải thích như sau: Khi chịu tác dụng của lực kéo, các phân tử nhựa trong vật liệu WPC có hiện tượng sắp xếp lại cấu trúc trước khi bị đứt, đồng thời xảy ra hiện tượng tách lớp giữa hai pha thành phần của vật liệu. Với vật liệu có pha phân tán (bột gỗ) có kích thước nhỏ hơn, khả năng pha trộn giữa hai pha tốt hơn nên việc sắp xếp lại cấu trúc phân tử xảy ra đồng đều hơn dẫn đến độ chịu kéo của vật liệu cao hơn. Ngoài ra cũng như trong trường hợp thử nghiệm độ bền uốn, trong quá trình kéo cũng xảy ra hiện tượng tập trung ứng suất nội, các mẫu vật liệu có kích thước bột nhỏ hơn sẽ có ít điểm rỗng hơn và do đó độ bền kéo sẽ tăng lên. Vì vậy làm cho độ bền kéo của WPC khi mà kích thước bột gỗ lớn kém đi so với độ bền kéo của WPC khi mà kích thước bột gỗ nhỏ hơn.

Bảng 3.8. Kết quả tính toán độ bền kéo đối với các cấp kích thước của bột gỗ và nhựa PE Tỷ lệ, %

Min

Max

TB, MPa

P, %

G1PE-6/4

12.52

13.06

12.88

0.50

G2PE-6/4

11.49

12.64

11.85

0.95

G3PE-6/4

10.18

11.46

10.97

1.46

(G/PE = 60/40)

67

σk, MPa 14 12.88 12 10 8 6 4 2 0

G1PE-6/4

11.85

10.97

G2PE-6/4

G3PE-6/4

Hình 3.27. Biểu đồ thể hiện độ bền kéo đối với các cấp kích thước của bột gỗ và nhựa PE Nhận xét: Từ bảng số liệu 3.8 và hình vẽ 3.27 cho thấy khi kích thước bột gỗ càng lớn thì độ bền kéo càng giảm. Điều này cũng được giải thích tương tự như đối với độ bền kéo GPP-7/3. Tuy nhiên độ bền kéo của GPP-7/3 cao hơn so với độ bền uốn của GPE-6/4 là do tính chất của nhựa PP có tính mềm, dẻo hơn so với nhựa PE. 3.2.5. Độ hấp thụ nước Tiêu chuẩn kiểm tra: ASTM D570.

Mẫu đo độ hấp thụ nước có kích thước: d = 51mm, t = 4mm Mẫu được sấy khô ở 800C đến khối lượng không đổi, sau đó làm nguội trong bình hút ẩm rồi xác định khối lượng mẫu trên cân phân tích có sai số 104g và đo chiều dày mẫu. Ngâm mẫu vào nước rồi để ở điều kiện thường.

Sau thời gian nhất định 1, 3, 7, 15, 30 ngày, mẫu được lấy ra lau khô bằng vải sạch và giấy thấm, rồi đem cân và đo lại kích thước. Độ hấp thụ nước của mẫu được xác định theo công thức:

68

W=

( mt  m0 ).100 ,% m0

Trong đó: + W: độ hấp thụ nước sau thời gian t, %. + mt, m0 lần lượt là khối lượng của mẫu sau thời gian t ngâm mẫu trong nước và mẫu ban đầu, g.

Kết quả đánh giá độ hấp thụ nước của composite gỗ-nhựa PP, PE với các cấp kích thước được trình bày ở phụ biểu 21 đến phụ biểu 26 và xử lý thống kê và được tổng hợp ở bảng 3.9 và bảng 3.10 Bảng 3.9. Kết quả tính toán độ hấp thụ nước đối với các cấp kích thước của bột gỗ và nhựa PP Thời gian, ngày

Độ hấp thụ nước, % G1PP-7/3

G2PP-7/3

G3PP-7/3

1

3.91

4.13

4.40

3

6.95

7.21

7.38

7

7.66

8.25

8.42

15

8.05

8.38

8.82

30

8.25

8.52

8.93

69

Khả năng hút nước của WPC PP - Bột gỗ W, % Độ hút nước, %

10 G1PP-7/3

8

G2PP-7/3

6

G3PP-7/3

4 2 0 1

3 7 15 Thời gian ngâm nước, ngày

30 25

Hình 3.28. Biểu đồ thể hiện độ hấp thụ nước đối với các cấp kích thước của bột gỗ và nhựa PP Nhận xét: Từ bảng 3.9 và hình vẽ 3.28 cho thấy khi kích thước bột gỗ càng tăng thì độ hút nước của composite gỗ-nhựa (GPP-7/3) càng tăng. Điều này được giải thích như sau: trong thành phần composite gỗ nhựa thì vật liệu gia cường là gỗ và vật liệu nền là nhựa, hai thành phần vật liệu này là hai pha gia cường khác nhau. Gỗ là một vật liệu xốp, rỗng, mao dẫn nên có tính ưa nước; còn nhựa là vật liệu trơ với nước. Khả năng hút nước của composite gỗ-nhựa phụ thuộc vào tỷ trọng của hạt gỗ-nhựa, tỷ trọng lớn khả năng hút nước giảm và ngược lại. Mặt khác, độ hút nước của vật liệu ngoài sự thẩm thấu qua bề mặt còn thẩm thấu qua mặt cắt (mẫu được cắt có d = 51mm). Khi kích thước bột gỗ tăng thì khả năng dán dính và bao bọc của nhựa vào gỗ kém hơn và tiếp xúc với nước nhiều hơn khi kích thước bột gỗ nhỏ mịn.

Hình vẽ cũng thể hiện rõ trong giai đoạn từ 1-3 ngày đầu thì độ hút nước của composite rất nhanh, sau đó từ 3 đến 7 ngày thì hút nước chậm hơn

70

và từ 7 đến 15 ngày thì hiện tượng hút nước còn xảy ra nhưng không đáng kể.

Từ ngày thứ 15-30 trở đi thì vật liệu có xu hướng bão hòa.

Bảng 3.10. Kết quả tính toán độ hấp thụ nước đối với các cấp kích thước của bột gỗ và nhựa PE Thời gian ngâm, ngày

Độ hấp thụ nước, % G1PE-6/4

G2PE-6/4

G3PE-6/4

1

1.68

1.83

2.12

3

3.84

3.91

4.02

7

5.34

5.42

5.88

15

6.28

6.36

6.50

30

6.39

6.53

6.67

Khả năng hút nước của WPC PE - Bột gỗ

Độ hút nước, %

W, % 7 6 5 4 3 2 1 0

G1PE-6/4 G2PE-6/4 G3PE-6/4

1

3 7 15 Thời gian ngâm nước, ngày

30 25

Hình 3.29. Biểu đồ thể hiện độ hấp thụ nước đối với các cấp kích thước của bột gỗ và nhựa PE Nhận xét: Qua bảng 3.10 và hình vẽ 3.29 cho thấy độ hút nước của WPC (GPE6/4) có cùng xu hướng với độ hút nước của WPC (GPP-7/3). Tức là khi kích

71

thước bột gỗ càng lớn thì độ hút nước của vật liệu càng tăng. Điều này cũng được giải thích tương tự như đối với GPP-7/3. Nhưng tỷ lệ của gỗ nhựa ở trường hợp này nhìn tổng quát thì độ hút nước thấp hơn so với tỷ lệ gỗ nhựa GPP-7/3. Điều này được giải thích như sau: Độ hút nước của vật liệu phụ thuộc vào tỷ lệ bột gỗ-nhựa. Tỷ lệ bột gỗ mà lớn hơn nhựa trong thành phần vật liệu thì độ hút nước tăng.

3.3. Phân tích và đánh giá kết quả nghiên cứu Tổng hợp các kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của kích thước bột gỗ đến tính chất của composite gỗ-nhựa được làm từ nhựa PP, PE và phế liệu gỗ ở ba cấp kích thước khác nhau được thể hiện ở bảng 3.11.

72

Bảng 3.11. Tổng hợp tính chất cơ lý của vật liệu composite gỗ-nhựa làm từ nhựa PP, PE và phế liệu gỗ ở ba cấp kích thước khác nhau Cấp kích thước bột gỗ-nhựa (PP/PE)

Tỷ trọng (g/cm3)

Độ bền va đập charpy, (KJ∕ m2)

Độ bền

Độ bền

uốn

kéo,

tĩnh,

(MPa)

Độ hấp thụ nước 30 ngày (%)

(MPa)

G1PP-7/3

1.18

5.30

18.24

13.49

8.25

G2PP-7/3

1.15

5.39

18.21

13.38

8.52

G3PP-7/3

1.13

6.21

17.57

12.91

8.93

G1PE-6/4

1.09

5.36

16.83

12.88

6.39

G2PE-6/4

1.06

5.85

16.05

11.85

6.53

G3PE-6/4

1.03

5.95

15.75

10.97

6.67

Nhận xét chung: Qua bảng tổng hợp các kết quả nghiên cứu cho thấy khi thay đổi kích thước của bột gỗ và tỷ lệ giữa bột gỗ và nhựa PP, PE thì các tính chất cơ lý của WPC cũng ảnh hưởng. Cụ thể như sau: Khi kích thước bột gỗ càng lớn thì các tính chất như: độ bền va đập, độ hấp thụ nước của WPC càng tăng và ngược lại khi kích thước bột gỗ càng lớn thì tỷ trọng, độ bền uốn tĩnh và độ bền kéo lại giảm.

Sự tăng giảm các kết quả nghiên cứu trong cùng một tính chất nhìn chung không có sự chênh lệch nhiều.

73

Chương 4 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1. Kết luận Qua quá trình nghiên cứu, thực nghiệm tạo composite gỗ-nhựa từ nhựa PP, PE, bột gỗ ở ba cấp kích thước và xác định tính chất chủ yếu của sản phẩm trong đề tài, có thể đưa ra một số kết luận sau: - Có thể tạo ra composite gỗ-nhựa từ nhựa PP với tỷ lệ % về khối lượng giữa bột gỗ Keo tai tượng và nhựa PP là 70/30; đối với composite gỗ-nhựa PE tỷ lệ % về khối lượng giữa bột gỗ Keo tai tượng và nhựa PE là 60/40 với ba cấp kích thước bột gỗ Keo tai tượng là D1<0.3mm, D2 = 0.3-0.45mm, D3 = 0.45-0.9mm.

- Xác định được tính chất cơ lý của composite gỗ-nhựa PP với các cấp kích thước khác nhau: với D1<0.3mm, tỷ trọng là 1.18 g/cm3, độ bền va đập 5.30 KJ/m2, độ bền uốn tĩnh 18.24 MPa, độ bền kéo 13.49 Mpa; với cấp D2 = 0.3-0.45mm, thì tỷ trọng là 1.15 g/cm3, độ bền va đập 5.39 KJ/m2, độ bền uốn tĩnh 18.21 MPa, độ bền kéo 13.38 MPa; với cấp D3 = 0.45-0.9mm thì tỷ trọng là 1.13 g/cm3, độ bền va đập 6.21 KJ/m2, độ bền uốn tĩnh 17.57 MPa, độ bền kéo 12.91 MPa. - Xác định được tính chất cơ lý của composite gỗ-nhựa PE với các cấp kích thước khác nhau: với D1<0.3mm, tỷ trọng là 1.09 g/cm3, độ bền va đập 5.36 KJ/m2, độ bền uốn tĩnh 16.83 MPa, độ bền kéo 12.88 MPa; với cấp D2 = 0.3-0.45mm, tỷ trọng là 1.06 g/cm3, độ bền va đập 5.85 KJ/m2, độ bền uốn tĩnh 16.05 MPa, độ bền kéo 11.85 MPa; với cấp D3 = 0.45-0.9mm, tỷ trọng là 1.03 g/cm3, độ bền va đập 5.95 KJ/m2, độ bền uốn tĩnh 15.75MPa, độ bền kéo 10.97 MPa.

74

- Xác định được sự ảnh hưởng của kích thước bột gỗ đến một số tính chất của composite gỗ-nhựa PP và composite gỗ-nhựa PE. Tuy nhiên sự ảnh hưởng này chưa có sự khác biệt lớn.

- Trong phạm vi của đề tài, khi kích thước bột gỗ tăng, tỷ trọng của composite gỗ-nhựa giảm, độ bền va đập tăng, độ bền uốn tĩnh giảm, độ bền kéo giảm, độ hút nước tăng.

4.2. Một số hạn chế của đề tài Trong quá trình thực hiện đề tài, tuy đã có nhiều cố gắng nhưng do hạn chế về mặt chuyên môn và thời gian cũng như điều kiện nghiên cứu có hạn nên đề tài còn tồn tại một số hạn chế như sau: - Đề tài mới chỉ kiểm tra được một số tính chất cơ bản của sản phẩm composite gỗ-nhựa.

- Tiếp tục nghiên cứu ảnh hưởng của kích thước bột gỗ (chiều dài bột, độ thon, chiều dày vách tế bào...) và tỷ lệ khác giữa bột gỗ và nhựa PP, PE. - Tạo sản phẩm composite gỗ-nhựa PP, PE từ hạt gỗ-nhựa với các cấp kích thước bột gỗ khác nhau bằng phương phép ép đùn và xác định tính chất.

- Chưa kiểm tra được tính chất của composite gỗ-nhựa ở dạng tấm lớn do thiết bị còn hạn chế.

- Chưa kiểm tra tính chất của composite gỗ-nhựa sau khi chịu tác động của môi trường.

4.3. Đề xuất và kiến nghị Qua quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài tôi có một số kiến nghị như sau: + Tiếp tục nghiên cứu với các kích thước giữa bột gỗ và các loại nhựa khác để tìm ra thông số tối ưu nhất trong quá trình sản xuất composite gỗnhựa.

75

+ Mở rộng nghiên cứu với các loại gỗ khác nhau và các cấp kích thước bột gỗ khác nhau và các tỷ lệ giữa bột gỗ và nhựa khác nhau nhằm tận dụng phế liệu trong công nghiệp chế biến gỗ và chất dẻo phế thải. + Nghiên cứu các giải pháp gia công, trang sức để sản phẩm phù hợp với công năng sử dụng cũng như điều kiện môi trường khác nhau. + Tính toán hiệu quả kinh tế của các phương án trong sản xuất.