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 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 ĐẶT VẤN ĐỀ Gỗ loại vật liệu thiên nhiên, gắn liền với đời sống người mà nhiều loại vật liệu khác thay Sử dụng phế liệu gỗ xu hướng sử dụng hiệu phế liệu gỗ bảo vệ môi trường Mặt khác tạo vật liệu có tính ưu việt độ ổn định kích thước, khả chống chịu môi trường,… Vật liệu gỗ-nhựa (WPC) - dạng vật liệu phát triển Châu Mỹ, Châu Âu số nước Châu Á năm gần với tốc độ phát triển công nghệ ứng dụng thực tế lớn Đứng trước tình trạng nguyên liệu ngày khan đặt vấn đề tìm kiếm nguyên liệu sử dụng hợp lý nguồn nguyên liệu gỗ Bên cạnh nước ta hàng năm phải nhập hàng triệu nhựa với việc phụ thuộc vào giá nguyên liệu giới làm giá thành sản phẩm tăng, giảm tính cạnh tranh hiệu kinh tế ngành nhựa Mặt khác, lượng nhựa phế thải khó phân hủy ngày nhiều gây nhiễm mơi trường lãng phí Do việc tái sử dụng nhựa có ý nghĩa mơi trường góp phần giảm chi phí sản xuất doanh nghiệp Nhựa tái sinh kết hợp với bột gỗ tạo vật liệu gỗ-nhựa thay cho nhựa nguyên chất gỗ tự nhiên vài lĩnh vực khơng địi hỏi tính lý cao như: vách ngăn, ván sàn, đồ gia dụng… Nghiên cứu sản xuất composite gỗ-nhựa từ gỗ keo tai tượng nâng cao hiệu sử dụng loại gỗ sở để mở rộng với loại gỗ khác Với mong muốn góp phần nâng cao giá trị sử dụng gỗ bảo vệ môi trường, để có kết luận ban đầu khả làm composite gỗ-nhựa từ phế liệu gỗ keo tai tượng chất dẻo phế thải, luận văn tốt nghiệp "Nghiên cứu ảnh hưởng kích thước bột gỗ đến tính chất composite gỗ-nhựa" thực Chương TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tình hình nghiên cứu nước Vật liệu composite vật liệu tổng hợp từ hai hay nhiều vật liệu khác tạo lên vật liệu có tính hẳn vật liệu ban đầu, vật liệu làm việc riêng rẽ Những vật liệu composite đơn giản có từ xa xưa Khoảng 5000 năm trước công nguyên người biết trộn viên đá nhỏ vào đất trước làm gạch để tránh bị cong vênh phơi nắng Và điền hình composite hợp chất dùng để ướp xác người Ai Cập Chính thiên nhiên tạo cấu trúc composite trước tiên, thân gỗ, có cấu trúc composite, gồm nhiều sợi xenlulo dài kết nối với lignin Kết liên kết hài hoà thân vừa bền dẻo - cấu trúc composite lý tưởng Người Hy Lạp cổ biết lấy mật ong trộn với đất, đá, cát sỏi làm vật liệu xây dựng [8] Từ năm 1908, vật liệu composite nhựa phenol, formandehide sử dụng với số lượng lớn để sản xuất thiết bị điện Vào năm 1930, Slayter Thomas cấp sáng chế cho việc chế tạo sợi thủy tinh Ellis Foster dùng gia cường cho nhựa polyeste không no (PEKN) Năm 1942, vật liệu composite cốt sợi thủy tinh đưa vào sử dụng lĩnh vực hàng không vũ trụ, cơng nghiệp đóng tàu Năm 1950, chất lượng vật liệu composite nâng cao nhiều nhờ đời nhựa epoxy (EP) hàng loạt sợi gia cường khác sợi cacbon, sợi aramit (kevlar), sợi silic… Mặc dù composite vật liệu có từ lâu, ngành khoa học vật liệu composite hình thành gắn với xuất cơng nghệ chế tạo tên lửa Mỹ từ năm 1950 Từ đến nay, khoa học cơng nghệ vật liệu composite phát triển toàn giới có thuật ngữ "vật liệu mới" đồng nghĩa với "vật liệu composite" Theo nhiều nguồn tài liệu, giới vật liệu composite từ phế liệu gỗ chất dẻo phế thải có nguồn gốc từ Polypropylen (PP), Polyetylen (PE), Polyvinylchloride (PVC) có tên gọi tiếng Anh “WPC-wood plastic composite” tạm dịch Tiếng Việt vật liệu composite gỗ-nhựa Trong công nghệ sản xuất vật liệu gỗ WPC, chất kết dính nhựa PP, PE, PVC phân loại sau nghiền nhỏ trộn với bột gỗ, trình nén ép bột nhựa nóng chảy nhiệt độ từ 160-1800C đóng vai trị chất kết dính, liên kết bột gỗ, sợi gỗ điều kiện có áp lực đủ, sau sản phẩm làm nguội để tạo vật liệu composite gỗ-nhựa [17] Trong năm gần đây, vật liệu gỗ-nhựa (WPC) nghiên cứu thành công áp dụng Mỹ phát triển mạnh nhiều nước giới Nhật, Mỹ, Phần Lan, Đức, Thụy Điển, Nga, Trung Quốc Chỉ tính riêng Mỹ năm 2004 vật liệu gỗ WPC sử dụng xây dựng chiếm tỷ lệ 15%-20% tổng số loại vật liệu gỗ Gần 70 công ty Mỹ Canada Trex, Fiber Composite, Nexwood, Kadant Composite, Dura product, Certain Teed sản xuất vật liệu composite gỗ-nhựa năm 2002 đạt 1.03 triệu USD; Thị trường phát triển nhanh năm 2006 đạt 1.95 triệu USD Lĩnh vực sử dụng vật liệu composite gỗ-nhựa rộng rãi: làm ván sàn, ván ốp tường, ván phủ mặt, khung cửa sổ, cửa đi, đồ dùng trời, sàn tàu, chi tiết mộc, trang trí, dụng cụ thể thao… Những lợi vật liệu composite gỗ-nhựa so với vật liệu khác ván dăm, ván sợi tạo hình dạng phức tạp khác hồn tồn tái chế sử dụng Trong thành phần vật liệu composite gỗ nhựa bao gồm số thành phần sau: Bột gỗ nghiền từ phế liệu chế biến gỗ, chất dẻo nghiền thành mảnh nhỏ, chất tăng cường để nâng cao tính chất cơng nghệ sử dụng sản phẩm Các kết nghiên cứu cho thấy tỷ lệ thành phần hỗn hợp sau: Bột gỗ (40-70)% nhựa chất dẻo (60-30)% Sản xuất vật liệu composite gỗ-nhựa thực phương pháp ép đùn, ép khn kín Cơng nghệ ép đùn tạo sản phẩm đa dạng có hình dạng (Profile) khác dạng đặc, rỗng Hình dạng sản phẩm phụ thuộc vào khn ép trục vít máy ép đùn Cơng nghệ tạo vật liệu composite khn ép kín bao gồm cơng đoạn: Tạo bột gỗ, băm nghiền nhựa phế thải, trộn hỗn hợp, trải khn ép, ép khn kín, làm nguội Ưu điểm phương pháp công nghệ đơn giản, đầu tư thấp, hiệu cao phù hợp với điều kiện sản xuất nhỏ Nhược điểm kích thước sản phẩm có hạn chiều dài chiều rộng chiều dày thường mỏng, suất mức độ tự động hố khơng cao so với ép đùn Trong loại loại chất dẻo phế thải PP, PE, PVC sử dụng để tạo vật liệu composite gỗ nhựa, tỷ lệ khối lượng chất dẻo sử dụng để sản xuất vật liệu composite gỗ nhựa 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 chất dẻo phế thải phát triển mạnh giới, sản phẩm gỗ-nhựa đa dạng ứng dụng nhiều lĩnh vực: xây dựng, nội ngoại thất, cơng trình dân dụng, giao thông Trong công nghiệp chế tạo ôtô: Vật liệu composite sử dụng nhằm làm giảm trọng lượng xe, tiết kiệm nhiên liệu giảm độ rung, ồn cho xe Bên cạnh sử dụng vật liệu composite cịn có tác dụng giảm bớt nguy hiểm cho người sử dụng xe gặp nguy hiểm Hiện loại vật liệu ứng dụng làm số phận ôtô như: vỏ, trần, nội thất… Trong cơng nghiệp đóng tàu: So với vật liệu kim loại vật liệu polyme composite (PC) có ưu điểm sử dụng làm vật liệu đóng tàu tỉ trọng thấp, có khả cách điện tốt, đặc biệt bền mơi trường hóa chất nước biển…Hiện ngành đóng tàu vật liệu composite sử dụng để sản xuất số chi tiết như: thân tàu, cột buồm, thùng chứa, ca nô cứu sinh… Trong công nghiệp xây dựng: Vật liệu composite ứng dụng để sản xuất sản phẩm với nhiều chủng loại như: lợp, chịu lực, ống dẫn… Ngoài composite nhẹ, 40% so với nhơm thể tích Nhờ ưu điểm này, gần vật liệu composite sử dụng để thay kim loại sản phẩm ngành khí, chế tạo máy, đóng xuồng Người ta phủ lên mặt composite lớp nhũ có ánh kim để tạo cảm giác giống kim loại Tính ưu việt vật liệu composite : Tùy vào loại vật liệu polyme composite khác mà có tính chất ưu việt khác như: + Hệ số phẩm chất cao, khối lượng riêng nhỏ, tính lý riêng cao thép vật liệu truyền thống khác (thủy tinh, gốm sứ, gỗ…) + Có khả chống chịu mơi trường cao, kháng hóa chất, khơng tốn bảo quản chống ăn mịn, khơng cần sơn bảo quản 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 thay + Chi phí đầu tư thiết bị gia cơng thấp + Giá thành khơng cao Tính chất ứng dụng polyme composite: Độ bền độ cao vật liệu polyme composite làm cho chi tiết chuyển động bánh xe, trục quay có khả hoạt động nhanh nhiều so với chi tiết làm hợp kim Điều có nghĩa lượng tích tụ đơn vị trọng lượng cao Khác với vật liệu truyền thống, phá hủy vật liệu polyme composite đạt đến tải trọng tới hạn không xảy tức thời, nghĩa không xảy hư hỏng thảm họa Vật liệu polyme composite tiếp tục biến dạng mà trì khả làm việc tải trọng thấp tải trọng phá hủy Một chế phá hủy vật liệu polyme composite gia cường sợi đảm bảo cho chi tiết làm việc với độ tin cậy cao Vật liệu gỗ-nhựa loại vật liệu có thành phần sợi gỗ kết hợp với chất dẻo (PP, PE…) phụ gia khác Vật liệu gỗ-nhựa có đặc tính gần giống gỗ tự nhiên khắc phục nhược điểm gỗ tự nhiên độ bền cao, cong vênh, nứt nẻ điều kiện khí hậu nóng ẩm nước nhiệt đới Với vật liệu tạo hình, tạo màu sắc cho sản phẩm theo yêu cầu, thuận lợi cho việc lắp ghép, sửa chữa Khi gia cơng vật liệu gỗ-nhựa sử dụng công cụ giống gỗ: bào, đục, cưa, khoan, chạm….Các sản phẩm vật liệu gỗ-nhựa sử dụng với đinh, vít, ghim, kẹp giữ móc tốt gỗ, dùng keo đặc biệt để dán mối nối Nhờ ứng dụng thay gỗ tự nhiên, sử dụng loại vật liệu thân thiện với môi trường Vật liệu gỗ-nhựa tiêu thụ ngày nhiều Mỹ, châu Âu nhiều nước công nghiệp tiên tiến khắp giới Một loại sản phẩm từ vật liệu gỗ-nhựa ưa dùng ván sàn Composite nhựa gỗ Sự tăng trưởng ván sàn vật liệu gỗ-nhựa Bắc Mỹ từ 1% vào thập niên 90 vượt 20% Mỹ nước áp dụng công nghệ tiên tiến việc sản xuất vật liệu gỗ-nhựa, loại vật liệu ngày sử dụng nhiều công nghiệp làm sàn tàu, khung cửa, ván sàn, ốp tường ốp trần nhà, làm hàng rào trang trí Nhờ đặc tính ưu việt mà WPC dùng để thay cho gỗ tự nhiên, ván dăm, ván sợi dùng xây dựng, giao thông, cơng trình nội thất, ngoại thất, đồ nội thất ô tô, máy bay, Hình 1.1 Các công trình làm từ WPC Hình 1.2 Cửa, bàn ghế, ván sàn, trang trí làm từ WPC 61 Nhận xét: Bảng 3.4 hình vẽ 3.22 cho thấy trường hợp kích thước bột gỗ lớn độ bền va đập tăng Điều giải thích tương tự độ bền va đập với cấp kích thước bột gỗ nhựa PP 3.2.3 Độ bền uốn tĩnh Mẫu có hình thanh, độ bền uốn xác định theo tiêu chuẩn ISO 1781993 máy INSTRON 5582 – 100KN Mỹ Với điều kiện đo nhiệt độ 250C, độ ẩm 75 %, khoảng cách gối đỡ 80mm, tốc độ uốn mẫu 5mm/phút Nguyên tắc đo, di chuyển đầu nén mẫu với tốc độ không đổi mẫu bị phá hủy Ghi lại giá trị độ bền uốn modun đàn uốn hiển thị máy tính, số lượng mẫu đo 10 mẫu (Kích thước mẫu thử 100x10x4, mm) sau lấy giá trị trung bình Độ bền uốn tĩnh xác định theo công thức: σu = 3FL/(2b.h2) Trong đó: +σu : độ bền uốn tĩnh, MPa + F: lực tác dụng, N + b: Bề rộng mẫu, mm + h: Chiều dày mẫu, mm + L: khoảng cách hai gối đỡ, mm Kết đo hiển thị máy tính Hình 3.23 Máy đo độ bền kéo uốn INSTRON 5582 - Mỹ 62 Kết đánh giá độ bền uốn tĩnh composite gỗ-nhựa PP, PE với cấp kích thước trình bày phụ biểu 09 đến phụ biểu 14 xử lý thống kê tổng hợp bảng 3.5 bảng 3.6 Bảng 3.5 Kết tính tốn độ bền uốn tĩnh cấp kích thước bột gỗ 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 G1PP-7/3 Hình 3.24 Biểu đồ thể độ bền uốn tĩnh cấp kích thước bột gỗ nhựa PP Nhận xét: Từ bảng 3.5 hình vẽ 3.24 thể kích thước bột gỗ lớn độ bền uốn tĩnh vật liệu giảm Điều giải thích sau: Trong trình uốn với tốc độ chậm, lực uốn tác dụng đồng lên điểm mẫu đo, cấu trúc mẫu đồng phân bố lực đồng 63 Nhưng cấu trúc composite gỗ nhựa có hai thành phần với chất khác nên tạo điểm khuyết tật nhỏ cấu trúc xảy tượng tập trung ứng suất nội, tức ứng suất mẫu tập trung vào điểm rỗng mẫu, dẫn đến mẫu bị phá hủy sớm Ứng suất phá hủy mẫu phụ thuộc vào phân bố pha phân tán bột gỗ pha liên tục nhựa Khi hạt pha phân tán bột gỗ có kích thước lớn khả liên kết, bao bọc nhựa vào gỗ đi, tức chúng phân bố đồng dẫn đến mẫu có độ rỗng cao hơn, tượng tập trung ứng suất nội xảy sớm hơn, độ bền uốn giảm Ngược lại kích thước bột gỗ nhỏ mịn tạo đồng phân bố gỗ nhựa trộn liên kết (dán dính, bao bọc) nhựa - gỗ tốt Chính lý làm cho độ bền uốn WPC mà kích thước bột gỗ lớn so với độ bền uốn WPC mà kích thước bột gỗ nhỏ mịn Bảng 3.6 Kết tính tốn độ bền uốn tĩnh cấp kích thước bột gỗ 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 16.83 16.05 15.75 G1PE-6/4 G2PE-6/4 G3PE-6/4 Hình 3.25 Ảnh hưởng kích thước bột gỗ đến độ bền uốn tĩnh composite gỗ-nhựa PE Nhận xét: Từ bảng số liệu 3.6 hình vẽ 3.25 dễ dàng nhận thấy kích thước bột gỗ lớn độ bền uốn giảm Điều giải thích tương tự độ bền uốn GPP-7/3 Tuy nhiên độ bền uốn tĩnh GPP-7/3 cao đáng kể so với độ bền uốn GPE-6/4 Điều tính chất nhựa PP có tính mềm, dẻo so với nhựa PE 3.2.4 Độ bền kéo Mẫu hình mái chèo, độ bền kéo đo theo tiêu chuẩn ISO 527 – 1993 máy INSTRON 5582 – 100KN Mỹ Khoảng cách làm việc mẫu 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 xuất vết nứt mẫu ứng suất hay độ dãn dài đạt tới giá trị cực đại Ghi lại giá trị độ bền kéo Số lượng mẫu đo 10 mẫu (Kích thước mẫu thử 150x10x4, mm) sau lấy giá trị trung bình Độ bền kéo xác định theo công thức: σk = F∕ (b.h) 65 Trong đó: + σk: độ bền kéo, MPa + F: lực tác dụng, N + b: Bề rộng phần eo, mm + h: Chiều dày mẫu, mm Kết đo hiển thị máy tính Kết đánh giá độ bền kéo composite gỗ-nhựa PP, PE với cấp kích thước trình bày phụ biểu 15 đến phụ biểu 20 xử lý thống kê tổng hợp bảng 3.7 bảng 3.8 Bảng 3.7 Kết tính tốn độ bền kéo cấp kích thước bột gỗ 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 G1PP-7/3 13.38 12.91 G2PP-7/3 G3PP-7/3 Hình 3.26 Biểu đồ thể độ bền kéo cấp kích thước bột gỗ nhựa PP 66 Nhận xét: Qua bảng 3.7 hình vẽ 3.26 cho thấy tương tự tính chất uốn kích thước bột gỗ lớn độ bền kéo WPC giảm Điều giải thích sau: Khi chịu tác dụng lực kéo, phân tử nhựa vật liệu WPC có tượng xếp lại cấu trúc trước bị đứt, đồng thời xảy tượng tách lớp hai pha thành phần vật liệu Với vật liệu có pha phân tán (bột gỗ) có kích thước nhỏ hơn, khả pha trộn hai pha tốt nên việc xếp lại cấu trúc phân tử xảy đồng dẫn đến độ chịu kéo vật liệu cao Ngoài trường hợp thử nghiệm độ bền uốn, trình kéo xảy tượng tập trung ứng suất nội, mẫu vật liệu có kích thước bột nhỏ có điểm rỗng độ bền kéo tăng lên Vì làm cho độ bền kéo WPC mà kích thước bột gỗ lớn so với độ bền kéo WPC mà kích thước bột gỗ nhỏ Bảng 3.8 Kết tính tốn độ bền kéo cấp kích thước bột gỗ 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 G1PE-6/4 11.85 10.97 G2PE-6/4 G3PE-6/4 Hình 3.27 Biểu đồ thể độ bền kéo cấp kích thước bột gỗ nhựa PE Nhận xét: Từ bảng số liệu 3.8 hình vẽ 3.27 cho thấy kích thước bột gỗ lớn độ bền kéo giảm Điều giải thích tương tự độ bền kéo GPP-7/3 Tuy nhiên độ bền kéo GPP-7/3 cao so với độ bền uốn GPE-6/4 tính chất nhựa PP có tính mềm, dẻo 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 sấy khơ 800C đến khối lượng khơng đổi, sau làm nguội bình hút ẩm xác định khối lượng mẫu cân phân tích có sai số 104g đo chiều dày mẫu Ngâm mẫu vào nước để điều kiện thường Sau thời gian định 1, 3, 7, 15, 30 ngày, mẫu lấy lau khô vải giấy thấm, đem cân đo lại kích thước Độ hấp thụ nước mẫu xác định theo công thức: 68 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 Kết đánh giá độ hấp thụ nước composite gỗ-nhựa PP, PE với cấp kích thước trình bày phụ biểu 21 đến phụ biểu 26 xử lý thống kê tổng hợp bảng 3.9 bảng 3.10 Bảng 3.9 Kết tính tốn độ hấp thụ nước cấp kích thước bột gỗ nhựa PP Thời gian, ngày Độ hấp thụ nước, % G1PP-7/3 G2PP-7/3 G3PP-7/3 3.91 4.13 4.40 6.95 7.21 7.38 7.66 8.25 8.42 15 8.05 8.38 8.82 30 8.25 8.52 8.93 69 Khả hút nước WPC PP - Bột gỗ W, % Độ hút nước, % 10 G1PP-7/3 G2PP-7/3 G3PP-7/3 15 Thời gian ngâm nước, ngày 30 25 Hình 3.28 Biểu đồ thể độ hấp thụ nước cấp kích thước bột gỗ nhựa PP Nhận xét: Từ bảng 3.9 hình vẽ 3.28 cho thấy kích thước bột gỗ tăng độ hút nước composite gỗ-nhựa (GPP-7/3) tăng Điều giải thích sau: thành phần composite gỗ nhựa vật liệu gia cường gỗ vật liệu nhựa, hai thành phần vật liệu hai pha gia cường khác Gỗ vật liệu xốp, rỗng, mao dẫn nên có tính ưa nước; nhựa vật liệu trơ với nước Khả hút nước composite gỗ-nhựa phụ thuộc vào tỷ trọng hạt gỗ-nhựa, tỷ trọng lớn khả hút nước giảm ngược lại Mặt khác, độ hút nước vật liệu ngồi thẩm thấu qua bề mặt cịn thẩm thấu qua mặt cắt (mẫu cắt có d = 51mm) Khi kích thước bột gỗ tăng khả dán dính bao bọc nhựa vào gỗ tiếp xúc với nước nhiều kích thước bột gỗ nhỏ mịn Hình vẽ thể rõ giai đoạn từ 1-3 ngày đầu độ hút nước composite nhanh, sau từ đến ngày hút nước chậm 70 từ đến 15 ngày tượng hút nước cịn xảy khơng đáng kể Từ ngày thứ 15-30 trở vật liệu có xu hướng bão hịa Bảng 3.10 Kết tính tốn độ hấp thụ nước cấp kích thước bột gỗ nhựa PE Thời gian ngâm, ngày Độ hấp thụ nước, % G1PE-6/4 G2PE-6/4 G3PE-6/4 1.68 1.83 2.12 3.84 3.91 4.02 5.34 5.42 5.88 15 6.28 6.36 6.50 30 6.39 6.53 6.67 Khả hút nước WPC PE - Bột gỗ Độ hút nước, % W, % G1PE-6/4 G2PE-6/4 G3PE-6/4 15 Thời gian ngâm nước, ngày 30 25 Hình 3.29 Biểu đồ thể độ hấp thụ nước cấp kích thước bột gỗ nhựa PE Nhận xét: Qua bảng 3.10 hình vẽ 3.29 cho thấy độ hút nước WPC (GPE6/4) có xu hướng với độ hút nước WPC (GPP-7/3) Tức kích 71 thước bột gỗ lớn độ hút nước vật liệu tăng Điều giải thích tương tự GPP-7/3 Nhưng tỷ lệ gỗ nhựa trường hợp nhìn tổng quát độ hút nước thấp so với tỷ lệ gỗ nhựa GPP-7/3 Điều giải thích sau: Độ hút nước vật liệu phụ thuộc vào tỷ lệ bột gỗ-nhựa Tỷ lệ bột gỗ mà lớn nhựa thành phần vật liệu độ hút nước tăng 3.3 Phân tích đánh giá kết nghiên cứu Tổng hợp kết nghiên cứu ảnh hưởng kích thước bột gỗ đến tính chất composite gỗ-nhựa làm từ nhựa PP, PE phế liệu gỗ ba cấp kích thước khác thể bảng 3.11 72 Bảng 3.11 Tổng hợp tính chất lý vật liệu composite gỗ-nhựa làm từ nhựa PP, PE phế liệu gỗ ba cấp kích thước khác 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 kết nghiên cứu cho thấy thay đổi kích thước bột gỗ tỷ lệ bột gỗ nhựa PP, PE tính chất lý WPC ảnh hưởng Cụ thể sau: Khi kích thước bột gỗ lớn tính chất như: độ bền va đập, độ hấp thụ nước WPC tăng ngược lại kích thước bột gỗ lớn tỷ trọng, độ bền uốn tĩnh độ bền kéo lại giảm Sự tăng giảm kết nghiên cứu tính chất nhìn chung khơng có chênh lệch nhiều 73 Chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận Qua trình nghiên cứu, thực nghiệm tạo composite gỗ-nhựa từ nhựa PP, PE, bột gỗ ba cấp kích thước xác định tính chất chủ yếu sản phẩm đề tài, đưa số kết luận sau: - Có thể tạo composite gỗ-nhựa từ nhựa PP với tỷ lệ % khối lượng bột gỗ Keo tai tượng nhựa PP 70/30; composite gỗ-nhựa PE tỷ lệ % khối lượng bột gỗ Keo tai tượng nhựa PE 60/40 với ba cấp kích thước bột gỗ Keo tai tượng D1