Ảnh hưởng của tỷ lệ hỗn hợp bột gỗ phế thải và nhựa PE tái sinh đến tính chất của composite gỗ nhựa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT x TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP PHẠM VĂN THANH ẢNH HƯỞNG CỦA TỶ LỆ HỖN HỢP BỘT GỖ PHẾ THẢI VÀ NHỰA PE TÁI SINH ĐẾN TÍNH CHẤT CỦA COMPOSITE GỖ-NHỰA Chuyên ngành: Kỹ thuật máy, thiết bị công ghệ gỗ, giấy Mã Số: 60.52.24 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Vũ Huy Đại Hà Nội - 2010 i LỜI CẢM ƠN Nhân dịp hoàn thành luận văn thạc sỹ, xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến người hướng dẫn khoa học, TS Vũ Huy Đại, người hướng dẫn tận tình, chu đáo nghiêm khắc suốt trình thực đề tài Xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo trường Cao đẳng nghề Cơ Điện – Xây Dựng & Nông Lâm Trung Bộ, tạo điều kiện cho mặt tài chính, thời gian động viên suốt trình học tập thực đề tài Xin chân thành cảm ơn Ths Phạm Gia Huân thầy giáo, cô giáo cán công nhân viên Trung tâm Nghiên cứu vật liệu polyme, Trường đại học Bách khoa Hà Nội, gia đình anh Linh làng nghề Triều Khúc, Hà nội, toàn thể bạn bè đồng nghiệp, người chia sẻ khó khăn tận tình giúp đỡ trình thực đề tài Xin cảm ơn người thân gia đình, người yêu thương, động viên giúp đỡ vật chất tinh thần học tập sống Tôi xin cam đoan luận văn công trình nghiên cứu xin chịu trách nhiệm toàn kết nghiên cứu trình bày Hà Nội, ngày 01 tháng 09 năm 2010 Tác giả Phạm Văn Thanh ii MỤC LỤC Nội dung Trang LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC .ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU,CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN v DANH MỤC CÁC BẢNG .vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ vii ĐẶT VẤN ĐỀ Chương TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Đặc điểm chung vật liệu composite 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Phân loại vật liệu composite 1.1.3 Tính ưu việt vật liệu polyme composite 1.1.4 Ứng dụng vật liệu polyme composite 1.2 Đặc điểm chung vật liệu composite gỗ-nhựa 1.2.1 Khái niệm vật liệu composite gỗ-nhựa 1.2.2 Ứng dụng 1.3 Tình hình nghiên cứu 11 1.3.1 Tình hình nghiên cứu nước 11 1.3.2 Tình hình nghiên cứu nước 15 1.4 Tính cấp thiết vấn đề nghiên cứu 16 1.5 Mục tiêu nghiên cứu 18 1.6 Phạm vi nghiên cứu 18 1.7 Nội dung nghiên cứu 19 1.8 Phương pháp nghiên cứu 19 1.8.1 Đối tượng nghiên cứu 19 1.8.2 Phương pháp nghiên cứu 20 iii Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT 23 2.1 Thành phần cấu tạo chế gia cường vât liệu polyme composite 23 2.1.2 Thành phần cấu tạo 23 2.1.2 Cơ chế gia cường vật liệu PC 30 2.2 Cơ sở lý thuyết vật liệu composite gỗ từ nhựa polyetylen (PE) tái sinh bột gỗ 31 2.2.1 Nguyên lý hình thành 31 2.2.2 Thành phần 31 2.3 Khả tương hợp HDPE tái sinh với bột gỗ 36 2.4 Quy trình công nghệ tạo vật liệu composite gỗ nhựa từ nhựa phế thải phế liệu gỗ 38 2.4.1 Phân loại nhựa 38 2.4.2 Tạo mảnh nhựa 40 2.4.3 Tạo hạt nhựa 41 2.4.4 Tạo hạt gỗ nhựa 42 2.4.5.Gia công vật liệu WPC 42 2.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất vật liệu WPC 46 2.5.1 Ảnh hưởng nguyên vật liệu đến tính chất WPC 46 2.5.2 Ảnh hưởng hàm lượng bột đến tính chất vật liệu WPC 47 2.5.3 Ảnh hưởng của phương pháp gia công đến tính chất vật liệu WPC 48 2.5.4 Ảnh hưởng thông số chế độ ép gia công máy ép khuôn đến tính chất vật liêu WPC 48 2.6 Cơ sở lựa chọn thông số chế độ ép gia công máy ép khuôn 50 Chương NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 53 3.1 Thực nghiệm tạo composite gô-nhựa 53 iv 3.1.1 Vật liệu, thiết bị 53 3.1.2 Sơ đồ thực nghiệm 54 3.1.3 Gia công composite từ nhựa HDPE tái sinh bột gỗ phế thải 55 3.2 Xác định số tính chất sản phẩm thí nghiệm 59 3.2.1.Xác định điểm chảy hạt gỗ-nhựa 59 3.2.2 Xác định tỷ trọng vật liệu 61 3.2.3 Xác định độ bền kéo vật liệu 62 3.2.4 Xác định độ bền uốn vật liệu 65 3.2.5 Xác định độ bền va đập Charpy vật liệu 68 3.2.6 Xác định độ hấp thụ nước trương nở chiều dày vật liệu 69 3.3 Phân tích đánh giá kết nghiên cứu 72 3.4 Đề xuất bước công nghệ 74 Chương 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 77 4.1 Kết luận 77 4.2 Đề xuất kiến nghị 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN STT Ký hiệu Tên gọi WPC Composite gỗ-nhựa PE Polyetylen PP Polypropylen PVC Polyvinylclorua EP Epoxy PS Polystyren PET Polyethyleneterephtalat HDPE Nhựa polyetylen tỷ trọng cao LDPE Nhựa polyetylen tỷ trọng thấp 10 MFI Chỉ số chảy, g/phút 11 NND Nhựa nhiệt dẻo 12 NNR Nhựa nhiệt rắn 13 PC Polyme composite 14 PEKN Plyeste không no 15 MC Độ ẩm, % 16 σk Độ bền kéo, MPa 17 σu Độ bền uốn, Mpa 18 Acu Độ bền va đập, KJ/m2 19 P Áp suất, MPa 20 W Độ hấp thụ nước sau thời gian t, % 21 t Chiều dày, mm 22 ∆S Độ trương nở chiều dày sau thời gian t, % 23 T Nhiệt độ, oC vi DANH MỤC CÁC BẢNG STT Tên bảng Trang Bảng 1.1 Tỷ lệ vật liệu sử dụng ván sàn trời thị 12 trường Mỹ Bảng 3.1 Kết kiểm tra điểm chảy sản phẩm, 0C 60 Bảng 3.2 Kết kiểm tra tỷ trọng composite gỗ-nhựa, 61 g/cm3 Bảng 3.3 Kết kiểm tra độ bền kéo sản phẩm, MPa 63 Bảng 3.4 Kết kiểm tra mô đun kéo sản phẩm, GPa 64 Bảng 3.5 Kết kiểm tra độ bền uốn sản phẩm, MPa 66 Bảng 3.6 Kết kiểm tra mô đun uốn sản phẩm, GPa 67 Bảng 3.7 Kết kiểm tra độ bền va đập Charpy sản 68 phẩm, KJ/m2 Bảng 3.8 Kết kiểm tra độ hấp thụ nước sản phẩm, % 70 Bảng 3.9 Kết kiểm tra độ trương nở chiều dày sản 71 phẩm, % 10 Bảng 3.10 Tổng hợp tính chất lý vật liệu WPC làm từ nhựa PE tái chế gỗ phế liệu cấp tỷ lệ bột gỗ khác 72 vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ STT Tên hình Trang Hình 1.1 Cấu tạo vât liệu composite Hình 1.2 Một số loại composite cốt sợi Hình 1.3 Composite cốt hạt Hình 1.4 WPC dùng xây dựng Hình 1.5 Các công trình trời làm từ WPC Hình 1.6 Sàn nhà làm từ WPC Hình 1.7: Các đồ nội thất ôtô làm từ WPC Hình 1.8 Palet kê hàng làm từ WPC 9 Hình 1.9 Đồ mộc làm từ WPC 10 10 Hình 1.10 Ván cầu làm từ WPC 10 11 Hình 2.1 Các thành phần cấu tạo vật liệu polyme composite 23 12 Hình 2.2 Cấu tạo composite gỗ-nhựa 31 13 Hình 2.3 Sơ đồ công nghệ sản xuất vật liệu compsite gỗ 38 nhựa từ nhựa phế thải phế liệu gỗ 14 Hình 2.4 Máy ép nhiệt 43 15 Hình 2.5 Thiết bị ép phun 44 16 Hình 2.6 Thiết bị ép đùn 46 17 Hình 3.1 Sơ đồ thực nghiệm tạo sản phẩm composite 54 gỗ-nhựa từ nhựa phế thải phế liệu gỗ 18 Hình 3.2 Sơ đồ tạo bột gỗ 55 19 Hình 3.3 Sơ đồ tạo mảnh nhựa 56 20 Hình 3.4 Sơ đồ tạo hạt nhựa 57 viii 21 Hình 3.5 Sơ đồ tạo hạt gỗ-nhựa 57 22 Hình 3.6 Quy trình ép sản phẩm 57 23 Hinh 3.7 Biểu đồ ép 58 24 Hình 3.8 Biểu đồ điểm chảy hạt Gỗ-nhựa 59 25 Hình 3.9 Biểu đồ tỷ trọng sản phẩm 60 26 Hình 3.10 Mẫu thử độ bền kéo 62 27 Hình 3.11 Biểu đồ độ bền kéo sản phẩm 63 28 Hình 3.12 Biểu đồ môđun kéo sản phẩm 64 29 Hình 3.13 Biểu đồ độ bền uốn sản phẩm 65 30 Hình 3.14 Biểu đồ môđun uốn sản phẩm 67 31 Hình 3.15 Biểu đồ độ bền va đập Charpy sản phẩm 69 32 Hình 3.16 Biểu đồ hấp thụ nước của sản phẩm 71 33 Hình 3.17 Biểu đồ trương nở chiều dày của sản phẩm 71 34 Hình 3.18 Sơ đồ trình sản xuất WPC từ nhưa phế thải 77 PE phế thải gỗ ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện nước có khoảng 2500 doanh nghiệp chế biến gỗ với quy mô khác nhau, hàng năm tiêu thụ lượng gỗ tròn từ 8,5-10 triệu m3 gỗ tròn, lượng phế liệu gỗ cưa xẻ gỗ thường dao động từ 11-12% thể tích gỗ tròn Lượng phế liệu sản xuất chế biến gỗ phụ thuộc vào hình dạng nguyên liệu, sản phẩm chế độ gia công thường chiếm tỷ lệ từ 20-50% thể tích gỗ tròn Như thấy, lượng phế liệu gỗ lớn sử dụng chủ yếu làm nhiên liệu đốt thải môi trường, gây lãng phí, ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến tỷ lệ lợi dụng gỗ giá thành sản phẩm Vấn đề đặt làm để sử dụng hiệu lượng phế liệu gỗ để nâng cao tỷ lệ lợi dụng nguyên liệu đồng thời bảo vệ môi trường? Hiện có công trình nghiên cứu sử dụng phế thải gỗ (mùn cưa, phoi bào) làm ván ván dăm, ván sợi sản phẩm tạo có tính chất lý thấp không khắc phục nhược điểm tỷ lệ hút nước tỷ lệ trương nở chiều dày cao Phế liệu chất dẻo từ loại nhựa đồ dùng sinh hoạt tất lĩnh vực đa dạng chủ yếu có nguồn gốc từ Polyethylene (PE) bao gồm chai lọ, dụng cụ y tế, màng bọc, túi đựng thực phẩm, màng đóng gói,…; Popypropylen (PP) bao gồm vỏ ắc quy, dụng cụ y tế, túi đựng, màng công nghiệp; nguồn gốc từ Nguồn gốc Polyvinylchlorua (PVC) bao gồm: ống nước, trần, vật liệu cách điện, bọc dây điện, lát sàn, ống mềm, Hiện nay, chưa có số liệu điều tra xác lượng nhựa phế thải toàn quốc, nhiên theo kết điều tra năm 2002 Viện Vật liệu xây dựng cho thấy lượng nhựa phế thải rác thải sinh hoạt thành phố Hà Nội cao (từ đến 8%) Nếu tính lượng rác thải phát sinh trung bình Hà Nội 18.000 tấn/ngày ngày Hà Nội thải khoảng 67 Nhận xét: Kết thí nghiệm cho thấy hàm lượng bột gỗ tăng thay đổi từ 5070% độ bền uốn sản phẩm có thay đổi lớn Khi hàm lượng bột gỗ sản phẩm 50% mô đun bền kéo trung bình sản phẩm 17,23MPa, 60% độ bền uốn trung bình sản phẩm 15,67MPa, 70% độ bền uốn trung bình sản phẩm 16,72MPa Vây hàm lượng bột gỗ/nhựa 50/50 độ bền uốn sản phẩm cao Bảng 3.6 Kết xác định môđun uốn sản phẩm, GPa Đặc trưng thống kê Sản phẩm GPE1 GPE2 GPE3 2,57 2,98 3,14 S 0,03 0,02 0,02 S% 1,12 0,79 0,71 P% 0,50 0,35 0,32 C(95%) 0,04 0,03 0,03 X , GPa Hình 3.14: Biểu đồ mô đun uốn sản phẩm 68 Nhận xét: Kết thí nghiệm cho thấy hàm lượng bột gỗ tăng mô đun uốn sản phẩm cung tăng Khi hàm lượng bột gỗ sản phẩm 50% mô đun uốn trung bình sản phẩm 2,57GPa, 60% mô đun uốn trung bình sản phẩm 2,98GPa, 70% mô đun uốn trung bình sản phẩm 3,14GPa Vây hàm lượng bột gỗ/nhựa 70/30 mô đun uốn sản phẩm cao 3.2.5 Xác định độ bền va đập Charpy vật liệu Độ bền va đập xác định theo tiêu chuẩn ISO 179:1993 máy (Izod) Tinius-Olsen-92T Kích thước mẫu chuẩn: 120x10x4,mm Tốc độ va đập 3,5m/s Nhiệt độ 250C, độ ẩm 75% Số lượng mẫu đo mẫu cho sản phẩm Độ bền va đập tính theo công thức: Trong đó: Acu  W , KJ/m2 h.b Acu: độ bền va đập, KJ/m2 W: lượng phá hủy mẫu, mJ h: chiều dày mẫu, mm b: chiều rộng mẫu, mm Kết kiểm tra ghi phụ biểu 12 đến phụ biểu 14, kết xử lý thống kê thể qua bảng 3.7 Bảng 3.7 Kết xác định độ bền va đập sản phẩm, KJ/m2 Đặc trưng thống kê X Sản phẩm GPE1 GPE2 GPE3 6,25 5,89 5,31 S 0,02 0,03 0,03 S% 0,32 0,49 0,48 P% 0,14 0,22 0,21 C(95%) 0,02 0,04 0,03 , KJ/m2 69 Hình 3.15: Biểu đồ độ bền va đập Charpy sản phẩm Nhận xét: Kết thí nghiệm cho thấy hàm lượng bột gỗ tăng độ bền va đập sản phẩm giảm xuống Khi hàm lượng bột gỗ sản phẩm 50% độ bền va đập trung bình sản phẩm 6,25KJ/m2, 60% độ bền va đập trung bình sản phẩm 5,89KJ/m2, 70% độ bền va đập trung bình sản phẩm 5,31KJ/m2 Vây hàm lượng bột gỗ/nhựa 50/50 độ bền va đập sản phẩm cao 3.2.6 Xác định độ hấp thụ nước trương nở chiều dày vật liệu Độ hấp thụ nước trương nở chiều dày sản phẩm xác định theo tiêu chuẩn ASTM D7031-2004 Mẫu đo độ hấp thụ nước trương nở chiều dày có kích thước chuẩn: 80x10x4,mm, bề mặt mẫu phẳng nhẵn Số lượng mẫu đo: mẫu cho sản phẩm Sấy khô mẫu điều kiện nhiệt độ 800C, sau làm nguội bình hút ẩm xác định khối lượng mẫu cân phân tích có sai số 10 -4g đo chiều dày mẫu Ngâm mẫu vào nước để điều kiện thường Sau thời gian 1, 3, 7, 15, 30 ngày, lấy mẫu lau khô vải giấy thấm, đem cân đo lại kích thước 70 Độ hấp thụ nước mẫu xác định theo công thức: W= (mt  m0).100 ,% m0 Trong đó: + W: độ hấp thụ nước sau thời gian t, % + mt, m0 khối lượng mẫu sau thời gian t ngâm mẫu nước mẫu ban đầu, g Độ trương nở chiều dày mẫu xác định theo công thức: ∆S= (tt  t 0).100 ,% t0 Trong đó: + ∆S: độ trương nở chiều dày sau thời gian t, % + tt, t0 chiều dày mẫu sau thời gian t ngâm mẫu nước chiều dày mẫu ban đầu, mm Kết kiểm tra ghi phụ biểu 15 phụ biểu 16, độ hút nước độ trương nở chiều dày trung bình sản phẩm thể qua bảng 3.8, bảng 3.9 Bảng 3.8 Kết xác định độ hấp thụ nước trung bình sản phẩm Thời gian, ngày Độ hấp thụ nước,% GPE1 GPE2 GPE3 1,302 1,831 2,366 3,031 3,928 5,226 4,278 5,427 6,270 15 4,768 5,980 6,753 30 4,183 6,096 6,944 71 Hình 3.16 Biểu đồ hấp thụ nước sản phẩm Bảng 3.9 Kết xác định trương nở chiều dày trung bình sản phẩm, % Thời gian, ngày Độ trương nở chiều dày, % GPE1 GPE2 GPE3 0,703 0,943 1,103 1,499 1,738 2,145 2,147 2,583 3,156 15 2,745 3,278 4,058 30 2,994 3,576 4,409 Hình 3.17 Biểu đồ trương nở chiều dày sản phẩm 72 Nhận xét Kết thí nghiệm cho thấy hàm lượng bột gỗ tăng độ hâp thụ nước độ trương nở chiều dày sản phẩm tăng Điều giải thích: Do nhựa PE vật liệu kỵ nước bột gỗ loại vật liệu có khả hút nhả ẩm, nên hàm lượng bột gỗ sản phẩm tăng độ hút nước trương nở chiều dày sản phẩm tăng 3.3 Phân tích đánh giá kết nghiên cứu Tổng hợp kết nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng tỷ lệ hỗn hợp bột gỗ nhựa phế thải PE đến tính chất cơ, lý composite gỗnhựa cấp tỷ lệ khác thể bảng 3.9 Bảng 3.9 Tổng hợp tính chất lý vật liệu WPC làm từ nhựa PE tái chế gỗ phế liệu cấp tỷ lệ bột gỗ khác Tính chất Sản phẩm GPE1 GPE2 GPE3 Điểm chảy, oC 127 130 133 Tỷ trọng, g/cm3 1,12 1,09 1,07 Độ bền kéo, MPa 13,65 11,85 11,37 Mô đun kéo, GPa 2,11 2,47 2,33 Độ bền uốn, MPa 17,23 15,67 16,72 Mô đun uốn, GPa 2,57 2,98 3,14 Độ bền va đập, KJ∕ m2 6,25 5,89 5,31 Độ hấp thụ nước sau ngày, % 1,302 1,831 2,366 Độ hấp thụ nước sau 30 ngày, % 4,813 6,096 6,944 Độ trương nở chiều dày sau ngày, % 0,703 0,943 1,103 Độ trương nở chiều dày sau 30 ngày, % 2.994 3.576 4.409 Nhận xét: Qua bảng tổng hợp kết nghiên cứu ta thấy thay đổi tỷ lệ trộn hỗn hợp bột gỗ nhựa phế thải PE ảnh hưởng đến tính chất vật liệu composite gỗ-nhựa sau: 73 a Tính chất vật lý Khi hàm lượng bột gỗ tăng tỷ trọng, độ hút nước độ trương nở chiều dày sản phẩm tăng Điều giải thích phần nhận xét Tỷ trọng sản phẩm cấp tỷ lệ 1,07, 1,09 1,12 g/cm3, cao tỷ trọng nhựa PE dùng vật liệu WPC thay cho nhựa PE tạo sản phẩm yêu cầu tỷ trọng cao Độ hút nước sản phẩm sau 24h cấp tỷ lệ 1,302%, 1,831%, 2,366%, độ trương nở chiều dày sản phẩm cấp tỷ lệ 0,703%, 0,943%, 1,103% Trong độ hút nước sau 24h trung bình gỗ tự nhiên 20 -30%, ván MDF 10 – 40% độ trương nở chiều dày sau 24h ván sợi 2-10% Vậy vật liệu WPC khắc phục nhược điểm lớn gỗ tự nhiên ván sợi tỷ lệ hút nước độ trương nở chiều dày cao b Tính chất học Khi hàm lượng bột gỗ thay đổi tính chất học sản phẩm thay đổi Trong ba cấp tỷ lệ cấp tỷ lệ gỗ/nhựa 50/50 độ bền kéo, độ bền uốn độ bền va đập cao đạt giá trị cao là: Acu = 13,65MPa, σu = 17,23MPa, σk = 6,25MPa cấp tỷ lệ gỗ/nhựa 50/50 Nếu so sánh với gỗ tự nhiên, ván dăm, ván sợi composite làm từ sợi thủy tinh tính học WPC tương đối thấp Qua so sánh ta thấy phẩm WPC làm từ nhựa PE tái sinh bột gỗ phế thải có nhược điểm sau: - Ưu điểm: Tỷ trọng, độ hút nước độ trương nở chiều dày thấp - Nhược điểm: Tính học không cao Với ưu nhược điểm vật liệu WPC làm từ nhựa PE thái sinh bột gỗ phế thải dùng để sản xuất sản phẩm có yêu cầu tỷ trọng, độ hấp thụ nước độ trương nở chiều dày thấp không yêu cầu cao tính học như: ván ốp tường, ốp trần, lợp, ván đóng thuyền, 74 3.4 Đề xuất bước công nghệ Hạt gỗ-nhựa nguyên liệu đầu vào cho loại hình công nghệ sản xuất composite gỗ-nhựa phương pháp ép đùn, ép khuôn ép phun để tạo sản phẩm gỗ-nhựa có hình dạng kích thước theo yêu cầu [22] Trên sở kết nghiên cứu xác định ảnh hưởng tỷ lệ bột gỗ nhựa phế liệu HDPE đến tính chất lý composite gỗ-nhựa, kế thừa cách có chọn lọc số thông số công nghệ giai đoạn xử lý nhựa phế liệu HDPE, tạo bột gỗ, tạo hạt gỗ-nhựa đề tài đề xuất bước công nghệ sản xuất WPC từ phế liệu gỗ phế thải nhựa PE sau: Nhựa phế thải Phân loại Nhựa PE Mảnh nhựa có thước mảnh: Rửa dung 0,5- 1,2cm dịch NaOH Sấy Tạo mảnh (xay) Mảnh nhựa có độ ẩm 3-4% - Máy ép đùn - Máy cắt hạt Hạt nhựa có kích thước: 3x5mm Phế liệu gỗ Sấy Nghiền Bột gỗ có Độ ẩm phế kích thước liệu gỗ 3-4% 0,25-0,45mm Đong lường Đong lường Hỗn hợp Bột gỗ-nhựa - Máy ép đùn - Máy cắt hạt Hạt gỗ-nhựa có kích thước: 3x5mm Tạo sản phẩm Hình 3.17.Sơ đồ trình sản xuất WPC từ nhưa phế thải PE phế thải gỗ 75 Bước 1- Tạo hạt gỗ nhựa a Tạo hạt nhựa Phân loại nhựa: Nhựa phế thải PE bao gồm loại sau: Các vỏ chai dầu gội đầu, chai sữa, hộp dầu nhớt, đồ gia dụng nhựa (xô, chậu, bàn, ghế,…) Sau thu gom tiến hành phân loại phương pháp cảm quang (phân loại theo mầu sắc, nguồn gốc, kinh nghiệm thực tế) Xay, rửa: Hai công đoạn tiến hành thiết bị; máy xay đồng thời có nước phun rửa, thiết bị làm việc theo kiểu bán tự động Nhựa sau xay có kích thước (0,5-1,2cm) làm dung dịch xà phòng (NaOH) Sấy khô: Sau xay rửa tiến hành sấy khô mảnh nhựa lò sấy bán tự động đến độ ẩm cuối 3-5% để tạo thuận lợi trình tạo hạt gỗ nhựa tăng tính chất lý sản phẩm Tạo hạt nhựa: Mảnh nhựa sau sấy khô đến độ ẩm theo yêu cầu đưa qua máy ép đùn trục vít để kéo sợi sau đưa qua máng nước để làm ngội cuối đưa qua máy cắt hạt để tạo hạt gỗ nhựa có kích thước 3x5 mm b Tạo bột gỗ - Thu gom phế liệu gỗ: Thu gom mùn cưa từ nhà máy chế biến gỗ - Sau thu gom phế liệu gỗ tiến hành sấy khô mùn cưa lò sấy kiểu trống quay đến độ ẩm: MC = 3-5% - Mùn cưa sau sấy khô đưa qua máy nghiền bột gỗ Kích thước bột gỗ sau nghiền 0,25-0,45mm 76 c Tạo hạt gỗ nhựa - Bột gỗ mảnh nhựa sau chế biến theo yêu cầu đưa qua máy trộn theo cấp tỷ lệ gỗ/nhựa (50/50) để tạo đồng tỷ lệ gỗ, nhựa hạt gỗ nhựa - Hỗn hợp gỗ nhựa sau trộn đưa qua máy ép đùn trục vít để kéo sợi gỗ nhựa, đường kính sợi gỗ nhựa sau kéo 3mm Sau đưa qua máy cắt hạt để tạo hạt nhựa, kích thước hạt sau cắt 4-5 mm Bước Tạo sản phẩm WPC Căn vào đặc điểm thiết bị sản xuất WPC máy ép đùn máy ép khuôn sử dụng hạt gỗ-nhựa từ phế liệu gỗ nhựa phế liệu PE làm để tạo sản phẩm tùy theo hình dạng kích thước sản phẩm 77 Chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận Composite gỗ- nhựa loại hình vật liệu composite có khả ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực xã hội, khuôn khổ đề tài, luận văn thực mục tiêu nội dung đề có số kết luận sau: - Có thể tạo composite-gỗ nhựa từ nhựa tái chế gỗ phế liệu Điều khẳng định việc kết hợp gỗ nhựa tạo vật liệu composite gỗ-nhựa góp phần nâng cao hiệu sử dụng gỗ bảo vệ môi trường - Hàm lượng gỗ nhựa có ảnh hưởng lớn đến tính chất vật lý học vật liệu composite gỗ-nhựa Khi hàm lượng gỗ/nhựa thay đổi tính chất lý sản phẩm thay đổi sau: + Tỷ trọng sản phẩm đạt giá trị cao 1,12 g/cm3 hàm lượng gỗ/nhựa 70/30 + Độ bền kéo sản phẩm đạt giá trị cao 13,65MPa hàm lượng gỗ/nhựa 50/50 + Mô đun kéo sản phẩm đạt giá trị cao 2,47GPa hàm lượng gỗ/nhựa 60/40 + Độ bền uốn sản phẩm đạt giá trị cao 17,23MPa hàm lượng gỗ/nhựa 50/50 + Mô đun uốn sản phẩm đạt giá trị cao 3,14GPa hàm lượng gỗ/nhựa 70/30 + Độ bền va đập sản phẩm đạt giá trị cao 6,25MPa hàm lượng gỗ/nhựa 50/50 + Độ hấp thụ nước sau 30 ngày sản phẩm đạt giá trị thấp 4.813% hàm lượng gỗ/nhựa 50/50 78 + Độ trương nở chiều dày sau 30 ngày sản phẩm đạt giá trị thấp 2.944% hàm lượng gỗ/nhựa 50/50 Đề tài đề xuất chọn hàm lượng bột gỗ/nhựa 50/50 tỷ lệ tối ưu để áp dụng thực tế sản xuất - Độ bền học composite gỗ-nhựa WPC sản xuất từ nhựa phế thải phế liệu gỗ tương đối cao, độ hút nước, độ dãn nở thấp nên, đáp ứng yêu cầu vật liệu compoisite sử dụng xây dựng, đồ mộc thất, nội thất để làm chi tiết, kết cấu yêu cầu tỷ trọng thấp cường độ chịu lực không cao, khả khả chống chịu môi trường tốt tái sử dụng 4.2 Đề xuất kiến nghị Qua trình nghiên cứu thực đề tài có số kiến nghị sau: - Hạn chế đề tài nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng gỗ nhựa đến tính chất vật liệu composite gỗ-nhựa, chưa đánh giá chất lượng đầu vào nguyên liệu, chưa nghiên cứu kích thước bột gỗ hợp lý cần có nguyên cứu ảnh hưởng chất lượng nguyên liệu đầu vào kích thước bột gỗ đến tính chất vật liệu Cần tiếp tục nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ đến chất lượng vật liệu nhằm tìm thông số công nghệ phù hợp để áp dụng vào thự tế Việt Nam - Tiếp tục nghiên cứu để tạo sản phẩm composite gỗ-nhựa nhiều phương pháp khác để tạo tính đa dạng sản phẩm, đồng thời đưa thông số công nghệ phù hợp để mang lại chất lượng sản phẩm tốt - Xây dựng tiêu chuẩn kiểm tra tính chất học vật lý vật liệu composite gỗ-nhựa sản xuất Việt Nam 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Trần Vĩnh Diệu, Trần Trung Lễ (2006), Môi trường gia công chất dẻo compozit, Nxb Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Nguyễn Văn Thái cộng (2006), Công nghệ Vật liệu, Nxb Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Đình Đức (2007), Công nghệ vật liệu compozit, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Trần Vĩnh Diệu (2005), Gia công Polyme, Nxb Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Phan Thế Anh (2009), Bài giảng môn kỹ thuật sản xuất chất dẻo, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Đoàn Thị Thu Loan (2006), Bài giảng kỹ thuật hóa học hữu cơ, Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng Phạm Văn Chương (2008), Nghiên cứu công nghệ tạo vật liệu composite từ phế liệu gỗ dùng trong xây dựng, báo cáo đề tài KHCN cấp Bộ Hoàng Thúc Đệ, Phạm Văn Chương (2002), Công nghệ sản xuất ván nhân tạo,( Tài liệu dịch nguyên triếng Trung), Nxb Lâm nghiệp Trung Quốc Hoàng Thúc Đệ, Phan Duy Hương (1998), Toàn tập công nghiệp gỗ thực dụng, ván dăm,( Tài liệu dịch nguyên triếng Trung), Nxb Lâm nghiệp - Trung Quốc 10 Lê Xuân Tình (1998), Khoa học gỗ, Nxb Nông nghiệp, Hà Nội 11 Trần Vĩnh Diệu, Phạm Gia Huân (2003), “Nghiên cứu chế tạo vật liệu polyme compozit sở nhựa polypropylen gia cường hệ sợi lai tạo tre, luồng - thuỷ tinh” Tạp chí Hoá học, Số-41 trang 68-72 80 12 Trần Quốc Tế, Hoàng Đình Kiên (2009), “Phát triển Công nghệ Compozit Việt Nam”, Thông tin khoa học công nghệ vật liệu xây dựng Số 36, trang 24 13 Trần Vĩnh Diệu, Lê Thị Phái, Lê Phương Thảo (2001) “Nghiên cứu chế tạo vật liệu polyme composite sở nhựa polyeste không no gia cường hệ sợi lai tạo đay – thủy tinh theo cấu trúc xen kẽ cấu trúc vỏ - cốt” , Tạp chí hóa học, Số-43,trang 34-36 14 Bùi Chương, Lê Bá Chi (2001) “Nghiên cứu ảnh hưởng sợi tre đến tính chất vật liệu composite lai tạo ép nóng khuôn (BMC)” , Tạp chí hóa học, Số-45 trang 73-75 15 Phạm Gia Huân (2007), "Tính chất học vật liệu compozit sở nhựa PEKN gia cường sợi thuỷ tinh mat tre chế tạo theo phương pháp RTM hút chân không", Luận văn thạc sỹ kỹ thuật, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 16 Nguyễn Thị Thanh Hiền (2007), "Ảnh hưởng kết cấu đến tính chất vật liệu composite dạng lớp từ tre gỗ", Luận văn thạc sỹ kỹ thuật, Trường Đại học Lâm Nghiệp, Hà Nội 17 Nguyễn Văn Anh (2010), "Nghiên cứu chế tạo vật liệu chất dẻo gỗ sở nhựa polyetylen tái sinh bột gỗ phương pháp đùn", Khóa luân tốt nghiệp, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Tiếng Anh 18 Jozseft Bodig (1993), Mechanics of wood and wood composite, Krieger publishing company Malabar, Flrorida 19 J.E Winandy, N.M Stark, C.M Clemons (2004) Consideration in Recycling of wood-plastic composite, 5th Global Wood and Natural Fibre Composite Symposium 81 20 Marek Gnatowski (2005), Water absorption by Wood-Plastic Composites in Exterior Exposure 8th International Conference on Woodfiber - Plastic Composites, Canada 21 Tony T.J, Morice V.P (2008) Fibre utilization, Marth Companies 22 Anatole Klyosov (2005), Wood plastic composites , Wiley-interscience A John Wiley& Sons, INC, Publication 23 Douglas J Gardner, Gloria S Oporto (2008), Adhesion Properties of Wood Plastic Composite (WPC) Surfaces Using Atomic Force Microscopy Sixth international symposium on contact angle, wettability and a dhesion 24 Optimat Ltd and MERL Ltd (2003), Wood plastic composites studytechnologies and market opportunities, The Old Academy, 21 Horsefair, Banbury, Oxon OX16 0AH 25 Kamal Babu Adhikary (2008), Development of wood flour-recycled polymer composite panels as building materials, Chemical and Process Engineering in the University fo Canterbuty 26 Carolyn R Hodges (2007) An Applied Statistical Reliability Analysis of the Modulus of Elasticity and the Modulus of Rupture for WoodPlasticComposites Master of Science Degree The University of Tennessee, Knoxville 27 Optimat Ltd and MERL Ltd (2003) Wood plastic composites study technologies and uk market opportunities 28 Mark Christopher Hatch (2008) Processing, mechanical, and environmental performance of engineering polymer wood-plastic composites Washington State University ... tố ảnh hưởng nhiều từ tỷ lệ trộn hỗn hợp bột gỗ phế thải nhựa tái sinh Xuất phát từ vấn đề trên, lựa chọn đề tài "Nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ hỗn hợp bột gỗ phế thải nhựa PE tái sinh đến tính chất. .. cứu ảnh hưởng tỷ lệ đến tính chất vật liệu composite gỗ- nhựa, sở chọn tỷ lệ hỗn hợp bột gỗ nhựa PE hợp lý đề xuất quy trình tạo vật liệu WPC phương pháp ép khuôn từ nhựa PE tái chế phế thải gỗ. .. tổng quát Tận dụng phế liệu nhựa gỗ, nâng cao hiệu sử dụng gỗ bảo vệ môi trường - Mục tiêu cụ thể + Xác định ảnh hưởng tỷ lệ trộn hỗn hợp bột gỗ nhựa PE tái chế đến số tính chất chủ yếu vật liệu