Bài viết trình bày kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ chất độn canxi cacbonat tới độ hút nước, độ bền kéo, độ bền uốn của vật liệu; các thông số tìm được sẽ là cơ sở để đề xuất chế độ gia công và ứng dụng vào trong thực tiễn sản xuất.
Công nghi p r ng NH H T IM TS NG C A T L CH T N CANXI CACBONAT TÍNH CH T C A V T LI U COMPOSITE G NH A Quách V n Thiêm1, Tr n V n Ch 2, Phan Duy H ng3 2,3 i h c S ph m K thu t Tp H Chí Minh Tr ng i h c Lâm nghi p TÓM T T V t li u composite g nh a lo i v t li u m i có r t nhi u u m nh : có kích th c n đ nh h n, khơng b xu t hi n v t r n n t, khơng b cong vênh… Tuy nhiên c ng có nh c m t c đ lão hóa c a nh a r t nhanh, đ c ng ch u mài mòn th p kh c ph c nh c m vi c s d ng m t s ph gia đ làm ch m q trình lão hóa c a nh a, ta có th s d ng m t s lo i ch t đ n nh Canxi cacbonat đ t ng đ c ng ch u mài mòn Canxi cacbonat đ c s d ng làm ch t đ n r ng rãi ngành s n xu t đ nh a v t li u composite g nh a Khi s d ng t l Canxi cacbonat h p lý có th c i thi n đ c m t s tính ch t nh : đ c ng, đ ch u mài mòn, đ bóng s n ph m đ t đ c t t h n… Tuy nhiên, vi c s d ng ch t đ n v i t l c n ph i có nh ng nghiên c u c th vào t ng l nh v c Bài báo trình bày k t qu nghiên c u nh h ng c a t l ch t đ n Canxi cacbonat t i đ hút n c, đ b n kéo, đ b n u n; k t qu nghiên c u cho th y t l ch t đ n Canxi cacbonat t ng tính ch t có xu h ng gi m, nh ng giai đo n đ u gi m ch m sau gi m m nh Qua nghiên c u cho th y t l ch t đ n Canxi cacbonat t - 9% h p lý đ m b o đ c yêu c u v kinh t , k thu t T khóa: Ch t đ n, đ b n kéo, đ b n u n, đ hút n c I TV N V t li u composite g nh a m t lo i v t li u m i; s k t h p gi a b t g , nh a nhi t d o m t s lo i ph gia, s k t h p gi a lo i nguyên li u mang l i tính n ng u vi t cho s n ph m composite g nh a nh : b n s d ng, tu i th c a s n ph m cao, có b ngồi mang ch t li u g , có đ c ng cao h n so v i v t li u nh a, khơng có Formaldehyde Có nhi u tính ch t t t ví d so v i g nh : có kích th c n đ nh h n, khơng b xu t hi n v t r n n t, không b cong vênh, d t o màu s c cho s n ph m, có th gia cơng l n th gi ng nh v t li u g , d c t g t Tuy nhiên, đ h n ch q trình co ngót, t ng đ c ng, ch u mài mòn cho v t li u… s n xu t ng i ta th ng s d ng b t đá làm ch t đ n đ t ng nh ng tính ch t Vi t Nam, vi c nghiên c u s d ng ch t đ n cho v t li u ph c h p g nh a ít; nghiên c u v l nh v c ch y u nghiên c u v t l b t g /nh a, kích th c b t g , ph ng pháp gia công, nh h ng c a t l ch t tr t ng h p đ n tính ch t v t li u Tr c th c tr ng đó, đ b sung, hoàn thi n c s khoa h c cho nghiên c u nh m nâng cao ch t l ng v t li u ph c h p g nh a, kéo dài tu i th t góp ph n ti t ki m nguyên li u, gi m thi u ô nhi m môi tr ng m t u có ý ngh a Bài báo trình bày k t qu nghiên c u nh h ng c a t l ch t đ n b t t i đ hút n c, đ b n kéo, đ b n u n c a v t li u; thơng s tìm đ c s c s đ đ xu t ch đ gia công ng d ng vào th c ti n s n xu t II PH NG PHÁP NGHIÊN C U 2.1 V t li u nghiên c u Các v t li u đ c s d ng thí nghi m dùng cho nghiên c u g m: - Nh a n n polypropylen có tên th ng m i Moplen RP348N đ c s n xu t t i HMC Polymers Company Limited, Thái Lan - B t g cao su đ c làm ph li u g nh mùn c a, phoi bào đ c l y t Công ty C ph n ván ghép N m Trung, D An, Bình D ng, sau đ c s y r i nghi n v kích th c 0,3 - 0,45 mm - Ph gia liên k t s d ng Scona TPPP 8112 GA đ c s n xu t t i BYK Kometra GmbH, c T P CHÍ KHOA H C VÀ CƠNG NGH LÂM NGHI P S 1-2018 149 Cơng nghi p r ng - Ph gia bôi tr n đ c s d ng BKY – P 4101 đ c s n xu t t i BYK Kometra GmbH, c - Ch t làm ch m oxy hóa s d ng IRGANOX B215 đ c mua t i Công ty Ph gia nh a Thành L c, đ a ch s 424/4/4 Quang Trung, Gò V p, TP H Chí Minh - Ch t h p th tia c c tím TINUVIN 1130 đ c mua t i Công ty Ph gia nh a Thành L c, đ a ch s 424/4/4 Quang Trung, Gò V p, TP H Chí Minh - Ch t đ n b t đá đ c mua t i Công ty Ph gia nh a Thành L c, đ a ch s 424/4/4 Quang Trung, Gò V p, TP H Chí Minh 2.2 Ph ng pháp nghiên c u th c hi n n i dung nghiên c u nhóm tác gi dùng ph ng pháp ti p c n h th ng, ph ng pháp gi i tích tốn h c quy ho ch th c nghi m, đ c tóm t t nh sau: * B trí thí nghi m - Thí nghi m: Trong nghiên c u s d ng ph ng pháp nghiên c u th c nghi m thí nghi m đ c ti n hành b trí v i t l ch t đ n thay đ i t – 11% thành ph n khác đ c c đ nh xác đ nh nh b ng 01 B ng 01 T l h n h p gi a thành ph n B tg (%-kg) Nh a PP (%-kg) MAPP (%-kg) Ph Gia Bôi Tr n (%-kg) - 0,6 50 - 10 46 - 9,2 - 0,8 - 1,0 50 - 10 46 - 9,2 - 1,4 50 - 10 - 1,8 11 - 2,2 B t đá (%-kg) Ch ng Oxy hóa (%-kg) H p Th tia UV (%-kg) - 0,2 0,2 - 0,04 2,3 - 0,46 21,3 - 0,8 - 0,2 0,2 - 0,04 2,3 - 0,46 21,7 46 - 9,2 - 0,8 - 0,2 0,2 - 0,04 2,3 - 0,46 22,1 50 - 10 46 - 9,2 - 0,8 - 0,2 0,2 - 0,04 2,3 - 0,46 22,5 50 - 10 46 - 9,2 - 0,8 - 0,2 0,2 - 0,04 2,3 - 0,46 22,7 * Công đo n t o h t g nh a - Cân xác thành ph n v i đ xác 0,1 g nh b ng 01 tr n đ u thành ph n, r i đem đùn t o h t g nh a - Thi t b s d ng th c nghi m máy ép đùn hai tr c vít c a ài Loan t i cơng ty TNHH Chính Phát Thanh Máy có 10 vùng nhi t đ , đ u đùn có l đùn, đ ng kính l đùn 3,2 mm Ch đ t o h t g nh a v i nhi t đ vùng là: T1: 90oC, T2: 130oC, T3: 140oC, T4: 140oC, T5: 150oC, T6: 150oC, T7: 145oC, T8: 165oC, T9: 175oC, T10: 180oC Sau kh i máy s i g nh a đ c làm ngu i b ng khơng khí qua b ng t i đ c chuy n qua máy c t h t đ t o h t g - nh a v i kích th c 3,2 x mm, sau s y khơ đóng gói 150 T ng c ng (kg) * Công đo n t o m u - M u ép đ c gia công thi t b máy ép phun SW-120B (t i Trung tâm Công ngh cao, Tr ng i H c S Ph m K Thu t TP H Chí Minh) Máy ép phun có m t s đ c m là: nhi t đ ép, áp su t ép, t c đ phun đ c chia thành vùng; Máy ép SW-120B m u th đ c th hi n nh hình 01 - Ch đ gia công m u: Trên c s nghiên c u tr c xác đ nh đ c ch đ gia công h p lý ch đ ép cho thí nghi m nh sau: nhi t đ ép (T1: 180; T2: 177; T3: 172; T4: 162)oC, t c đ phun (S1: 60; S2: 55; S3: 50; S4: 45)%, áp su t phun (P1:9,0; P2: 9,0; P3: 8,5; P4: 8,0) MPa, th i gian ép 30s (trong th i gian phun giây) đ c gia công máy ép W-120B T P CHÍ KHOA H C VÀ CƠNG NGH LÂM NGHI P S 1-2018 Cơng nghi p r ng Hình 01 Máy ép phun SW-120B m u th kéo, u n 2.3 Xác đ nh đ hút n c, đ b n kéo b nu n * Xác đ nh đ hút n c c a v t li u composite g nh a (Lý Ti u Ph ng, 2010) hút n c đ c xác đ nh theo tiêu chu n GB/T1034-70 c a Trung Qu c - M u th có kích th c (50 x 10 x 4) mm, m i nhóm s d ng m u th Cho m u th vào t s y nhi t đ 105oC s y th i gian gi , r i dùng cân n t đ cân tr ng l ng m u th v i đ xác 0,001 g Sau cho tồn b m u th vào n c qua ch ng c t th i gian 24h, r i dùng gi y l c th m h t n c b m t m u cu i dùng cân n t đ cân tr ng l ng m u th , đ xác đ n 0,001 g Cơng th c xác đ nh đ hút n c: W m2 m1 100 m1 (%) Trong đó: W - đ hút n c sau 24 gi (%); m1 - kh i l ng m u tr c hút n c (g); m2 - kh i l ng sau hút n c (g) * Xác đ nh ng su t kéo c a v t li u composite g nh a (Lý Ti u Ph ng, 2010) - ng su t kéo đ c xác đ nh theo tiêu chu n GB/T1040-1992 c a Trung Qu c - M u có hình d ng kích th c nh hình 02; S l ng th nghi m khơng h n m u, b m t m u b ng ph ng, m n, không b n t, t c đ gia t i mm/phút đ c th máy INSTRON 3367 c a M (t i Tr ng ih c Nông Lâm TP H Chí Minh) Hình 02 M u xác đ nh đ b n kéo c a v t li u composite g nh a * Xác đ nh ng su t u n c a v t li u composite g nh a (Lý Ti u Ph ng, 2010) - ng su t u n đ c xác đ nh theo tiêu chu n GB/T9431-2000 c a Trung Qu c - M u có hình d ng kích th c nh hình 03; S l ng th nghi m khơng h n m u, kho ng cách hai g i đ 64 mm, b m t m u b ng ph ng, m n, không b n t, t c đ gia t i mm/phút đ c th máy INSTRON 3367 ` Hình 03 M u xác đ nh đ b n u n c a v t li u composite g nh a T P CHÍ KHOA H C VÀ CƠNG NGH LÂM NGHI P S 1-2018 151 Công nghi p r ng III K T QU NGHIÊN C U, TH O LU N 3.1 nh h ng c a ch t đ n b t đá đ n đ hút n c Xác đ nh tính ch t c a v t li u: M u sau gia công đ ngu i 24 gi , sau đem m u xác B ng 02 nh h M u TN T l b t đá (%) No No No No No No 11 đ nh tính ch t c a v t li u t i Trung tâm nghiên c u Ch bi n lâm s n, gi y b t gi y, Tr ng i h c Nông Lâm TP H Chí Minh thu đ c k t qu nh b ng 02 ng c a t l b t đá đ n đ hút n S l n đo c L n1 L n2 L n3 L n4 L n5 0,47 0,53 0,51 0,52 0,55 0,58 0,50 0,50 0,52 0,52 0,56 0,57 0,48 0,49 0,49 0,54 0,55 0,59 0,48 0,48 0,52 0,55 0,57 0,57 0,49 0,49 0,49 0,53 0,56 0,59 Ti n hành phân tích ph ng sai h i quy gi a đ i l ng thu đ c ta có: - H s t ng quan: R = 0,974; - Ph ng trình t ng quan d ng th c W = 0,4738 + 0,0090.D (trong D – t l b t đá); Trung bình (%) 0,48 0,50 0,51 0,53 0,56 0,58 - Ki m tra đ tin c y c a h s h i quy theo tiêu chu n Student cho th y h s h i quy t n t i tt > tb, v y ta tìm đ c m i t ng quan gi a đ hút n c t l b t đá 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 ng th c nghi m Hình 04 nh h 11 ng lý thuy t ng c a t l b t đá đ n đ hút n Qua hình 04 bi u di n t ng quan gi a t l b t đá v i đ hút n c c a v t li u cho th y, m i quan h r t ch t đ c th hi n qua h s t ng quan, đ ng th c nghi m đ ng lý thuy t H n n a, đ ng bi u di n quan h đ u n m kho ng bi n đ ng c a 152 c c p th c nghi m, u làm t ng đ tin c y c a ph ng trình t ng quan gi a chúng 3.2 nh h ng c a ch t đ n b t đá đ n đ b n kéo Xác đ nh tính ch t c a v t li u: M u sau gia công đ ngu i 24 gi , sau đem m u xác T P CHÍ KHOA H C VÀ CƠNG NGH LÂM NGHI P S 1-2018 Công nghi p r ng đ nh tính ch t c a v t li u t i t i Trung tâm nghiên c u ch bi n lâm s n, gi y b t gi y, B ng 03 nh h Tr ng thu đ i h c Nông Lâm TP H Chí Minh c k t qu nh b ng 03 ng c a t l b t đá đ n đ b n kéo S l n đo M u TN T l b t đá (%) L n1 L n2 L n3 L n4 L n5 Trung bình (Mpa) No 29,38 30,97 30,47 29,32 30,65 30,16 No 28,5 29,42 28,62 29,11 27,67 28,66 No 26,71 28,21 27,88 27,57 27,89 27,65 No 26,92 26,91 26,47 27,11 27,02 26,89 No 26,26 26,23 26,62 25,66 25,97 26,15 No 11 21,89 21,29 20,74 21,09 20,43 21,09 Ti n hành phân tích ph ng sai h i quy gi a đ i l ng thu đ c ta có: - H s t ng quan: R = 0,911; - Ki m tra đ tin c y c a h s h i quy theo tiêu chu n Student cho th y h s h i quy t n t i tt > tb, v y ta tìm đ c m i t ng quan gi a đ b n kéo t l b t đá - Ph ng trình t ng quan d ng th c k = 30,8834 - 0,7058.D (trong D – t l b t đá); 35 30 25 20 15 10 0 ng th c nghi m Hình 05 nh h 11 ng lý thuy t ng c a t l b t đá đ n đ b n kéo Qua hình 05 bi u di n t ng quan gi a t l b t đá v i đ b n kéo c a v t li u cho th y, m i quan h r t ch t đ c th hi n qua h s t ng quan, đ ng th c nghi m đ ng lý thuy t H n n a, đ ng bi u di n quan h đ u n m kho ng bi n đ ng c a c p th c nghi m, u làm t ng đ tin c y c a ph ng trình t ng quan gi a chúng 3.3 nh h ng c a ch t đ n b t đá đ n đ b nu n Xác đ nh tính ch t c a v t li u: M u sau gia cơng đ ngu i 24 gi , sau đem m u xác đ nh tính ch t c a v t li u t i t i Trung tâm nghiên c u Ch bi n lâm s n, gi y b t gi y, Tr ng i h c Nơng Lâm TP H Chí Minh thu đ c k t qu nh b ng 04 T P CHÍ KHOA H C VÀ CƠNG NGH LÂM NGHI P S 1-2018 153 Công nghi p r ng B ng 04 nh h M u TN ng c a t l b t đá đ n đ b n u n S l n đo T l b t đá (%) L n1 L n2 L n3 L n4 L n5 11 71,55 64,63 62,89 62,06 61,03 50,48 71,49 67,38 64,51 63,39 60,94 50,12 71,29 66,27 63,03 62,52 61,03 49,66 72,74 66,17 64,03 63,4 60,92 48,95 71,12 65,24 63,36 62,97 61,43 49,16 No No No No No No Ti n hành phân tích ph ng sai h i quy gi a đ i l ng thu đ c ta có: - H s t ng quan: R = 0,9209; - Ph ng trình t ng quan d ng th c u = 72,1504 - 1,6614.D (trong D – t l b t đá); Trung bình (MPa) 71,64 65,94 63,56 62,87 61,07 49,67 - Ki m tra đ tin c y c a h s h i quy theo tiêu chu n Student cho th y h s h i quy t n t i tt > tb, v y ta tìm đ c m i t ng quan gi a đ b n u n t l b t đá 80 70 60 50 40 30 20 10 0 ng th c nghi m Hình 06 nh h 11 ng lý thuy t ng c a t l b t đá đ n đ b n u n Qua hình 06 bi u di n t ng quan gi a t l b t đá v i đ b n u n c a v t li u cho th y, m i quan h r t ch t đ c th hi n qua h s t ng quan, đ ng th c nghi m đ ng lý thuy t H n n a, đ ng bi u di n quan h đ u n m kho ng bi n đ ng c a c p th c nghi m, u làm t ng đ tin c y c a ph ng trình t ng quan gi a chúng Nh n xét: Qua th c nghi m ta th y cho ch t đ n vào v t li u đ hút n c t ng, đ b n kéo đ b n u n gi m; s d có hi n t ng ch t đ n Canxi cacbonat ch t vơ c có phân c c, khơng th liên k t tr c ti p đ c v i b t g nh a PP Khi t l ch t đ n pha n n có th bao b c đ c h t ch t đ n v y 154 pha n n đ c liên t c đ hút n c, đ b n kéo, đ b n u n có gi m nh ng Tuy nhiên, t l ch t đ n nhi u pha n n không bao b c đ c h t c t ch t đ n; v y pha v t li u không liên t c có hi n t ng tách pha, v y tính ch t c a v t li u gi m nhanh IV K T LU N T k t qu nghiên c u, có th rút m t s k t lu n sau: Khi cho ch t đ n Canxi cacbonat làm ch t đ n đ s n xu t v t li u Composite g nh a đ hút n c, đ b n kéo, đ b n u n có s thay đ i Khi t l ch t đ n t ng đ hút n c t ng, đ b n kéo, đ b n u n gi m nh ng T P CHÍ KHOA H C VÀ CƠNG NGH LÂM NGHI P S 1-2018 Công nghi p r ng không đ u; nh ng giai đo n đ u gi m ch m sau gi m m nh T l ch t đ n Canxi cacbonat h p lý đ s n xu t lo i v t li u t - 9% h p lý đ m b o đ c yêu c u v kinh t , v k thu t m t s tính ch t đ c c i thi n rõ r t nh : đ bóng c a v t li u, đ co ngót, đ c ng… mà v n đ m b o đ c yêu c u k thu t khác đ s d ng trang trí n i, ngo i th t TÀI LI U THAM KH O Nghiên c u nh h ng c a th i gian ép đ n đ b n kéo, đ b n u n c a v t li u ph c h p g nh a T p chí khoa h c giáo d c k thu t, s 24, trang 91-96 Quách V n Thiêm, Tr n V n Ch (2013) Nghiên c u nh h ng nhi t đ đ u vòi phun t i đ b n kéo, đ b n u n c a v t li u ph c h p g nh a T p chí Khoa h c & Cơng ngh Lâm nghi p, s 3, trang 86-91 Quách V n Thiêm, Tr n V n Ch (2013) Nghiên c u nh h ng t l nh a polypropylen, tr t ng h p, b t g t i đ b n kéo đ b n u n c a v t li u ph c h p g nh a T p chí Khoa h c Lâm nghi p, s 3, trang 2948-2955 Quách V n Thiêm, Tr n V n Ch (2013) Nghiên c u nh h ng ch đ ép t i đ b n kéo đ b n u n c a v t li u ph c h p g nh a T p chí Khoa h c & Cơng ngh Lâm nghi p, s 4, trang 52-59 Quách V n Thiêm, Tr n V n Ch (2015) Nghiên c u nh h ng ph gia ch ng lão hóa t i đ b n kéo đ b n u n c a v t li u ph c h p g nh a T p chí Khoa h c & Cơng ngh Lâm nghi p, s 1, trang 100108 Anatole Klyosov (2007) Wood plastic composites Wiley-interscience A John Wiley & Sons, INC, Publication pp.150 - 172 Nguy n ình c (2007) Công ngh v t li u compozit Nhà xu t b n Khoa h c k thu t oàn Th Thu Loan (2010) Nghiên c u c i thi n tính n ng c a v t li u Composite s i đay/nh a Polypropylene b ng ph ng pháp bi n tính nh a n n T p chí khoa h c cơng ngh , i h c N ng, S 36(1): 28-35 Lý Ti u Ph ng (2010) Nghiên c u v t li u ph c h p g nh a PP Lu n v n th c s , i h c ông S n, Trung Qu c Quách V n Thiêm, Tr n V n Ch (2013) EFFECT OF ADDITIVE RATIO OF CALCIUM CARBONATE ON PROPERTIES OFWOOD PLASTIC COMPOSITE MATERIAL Quach Van Thiem1, Tran Van Chu2, Phan Duy Hung3 Hochiminh University of Technology and Education 2,3 Vietnam National University of Forestry SUMMARY Wood plastic composite material, which is emerging as a new material, possesses many advantages: more stable dimension, less split and curved, etc, for instance Besides that, however, it also shows given disadvantages such as fast aging rate, low hardness and abrasion-resistance In order to overcome the disadvantages of this material, other than using some additives for slowing down aging process, calcium carbonate is considered to be added for getting a higher hardness and abrasion-resistant material Calcium carbonate is commonly applied in the manufacturing of plastic-products and wood plastic composite materials Some properties of products may be better when calcium carbonate is added with the reasonable ratio, such as higher hardness, glossiness, abrasion-resistant, and lower aging rate This paper shows the research on the influence of the additive ratio of calcium carbonate on properties of wood plastic composite material including the water absorption, tension strength and bending strength The researched results suggest that when the ratio of added calcium carbonate increased, these properties of product decreased with tendency, slowly and rapidly in the early and final stages, respectively It also indicates that the reasonable ratio of calcium carbonate, which can meet requirements on technology and economy, is from 7% to 9% Keywords: Additive, bending strength, tension strength, water absorption Ngày nh n Ngày ph n bi n Ngày quy t đ nh đ ng : 15/8/2017 : 12/9/2017 : 20/9/2017 T P CHÍ KHOA H C VÀ CÔNG NGH LÂM NGHI P S 1-2018 155 ... tách pha, v y tính ch t c a v t li u gi m nhanh IV K T LU N T k t qu nghiên c u, có th rút m t s k t lu n sau: Khi cho ch t đ n Canxi cacbonat làm ch t đ n đ s n xu t v t li u Composite g nh... đ u gi m ch m sau gi m m nh T l ch t đ n Canxi cacbonat h p lý đ s n xu t lo i v t li u t - 9% h p lý đ m b o đ c yêu c u v kinh t , v k thu t m t s tính ch t đ c c i thi n rõ r t nh : đ bóng... h c k thu t oàn Th Thu Loan (2010) Nghiên c u c i thi n tính n ng c a v t li u Composite s i đay/nh a Polypropylene b ng ph ng pháp bi n tính nh a n n T p chí khoa h c cơng ngh , i h c N ng, S