Nghiên cứu ảnh hưởng của tỉ lệ nhựa polyetylen PE và bột gỗ đến một số chỉ tiêu chất lượng gỗ phức hợp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - NGUYỄN TẤT THẮNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA TỈ LỆ NHỰA POLYETYLEN (PE) VÀ BỘT GỖ ĐẾN MỘT SỐ CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG GỖ PHỨC HỢP LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Hà Nô ̣i - 2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP NGUYỄN TẤT THẮNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA TỈ LỆ NHỰA POLYETYLEN (PE) VÀ BỘT GỖ ĐẾN MỘT SỐ CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG GỖ PHỨC HỢP 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: PGS.TS Trần Văn Chứ Hà Nô ̣i - 2011 ` ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện ngành công nghiệp chế biến gỗ Việt Nam phát triển nhanh Trong đó, nhu cầu đa dạng hóa hàng hóa, thúc đẩy doanh nghiệp phát triển, tìm kiếm vật liệu trở nên cấp bách Vật liệu phức hợp gỗ nhựa Wood plastic composite (WPC) loại nguyên liệu tổng hợp, tạo thành từ bột gỗ nhựa Ngoài nhựa bột gỗ, WPC cịn chứa số chất phụ gia làm đầy có gốc cellulose vơ Do đó, WPC cịn gọi vật liệu composite nhựa sợi tự nhiên hay sợi tự nhiên gia cường nhựa WPC có nhiều ứng dụng thị trường, đặc biệt sử dụng làm vật liệu thô Nhựa gỗ sử dụng rộng rãi cơng trình ngồi trời lãnh vực ván sàn ngồi trời, ngồi cịn ứng dụng làm lan can, hàng rào trời, gỗ trang trí, chắn, ghế cơng viên, khung bao cửa cửa sổ, làm đồ gỗ nội ngoại thất Các nhà sản xuất khẳng định nhựa gỗ thân thiện mơi trường hơn, tốn chi phí bảo trì loại gỗ rắn xử lý khác Ngoài bị nứt nẻ, bị rạn, loại gỗ rắn xử lý cịn bị mối mọt, mục rữa nhanh mơi trường ẩm ướt bên ngồi Nhựa Gỗ loại vật liệu mẻ so với lịch sử phát triển lâu dài gỗ tự nhiên ứng dụng làm vật liệu xây dựng, thay gỗ hầu hết trường hợp không chịu lực (non-structural) Nhựa gỗ hình thành từ gỗ, (như mạt cưa, sợi bột giấy, vỏ đậu phộng, tre nứa, trấu, ) nhựa (có thể sử dụng nhựa HDPE, PVC, PP, ABS, PS, ) Bột nhựa gỗ trộn đều, đồng nhất, sau đùn ép thành hình dạng theo yêu cầu Các phụ gia chất tạo màu, chất tạo nối, chất ổn định, chất gia cường, chất tạo nổi, giúp cho sản phẩm cuối phù hợp cho nhiều hướng ứng dụng Trong trình tạo Wood plastic composite, yếu tố ảnh hưởng mạnh đến chất lượng vật liệu hàm lượng gỗ, nhựa Hàm lượng nhiều ` hay ảnh hưởng đến tính chất lý độ bền sản phẩm Chính cần đặt nghiên cứu vấn đề Các nghiên cứu vật liệu composite gỗ - nhựa Việt Nam cịn ít, việc nghiên cứu tạo vật liệu composite gỗ-nhựa nước ta có ý nghĩa khoa học thực tiễn, mở xu hướng sử dụng hiệu nguyên liệu gỗ tạo vật liệu thay gỗ tự nhiên xây dựng nội thất Được trí Nhà trường, tơi tiến hành đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng tỉ lệ nhựa Polyetylen (PE) bột gỗ đến số tiêu chất lượng gỗ phức hợp” ` Chương TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Ngành công nghiệp chế biến gỗ Việt Nam phát triển nhanh, với nhiều sản phẩm đa dạng phong phú Sản phẩm đồ gỗ tự nhiên ưa chuộng, nhiên nhược điểm gỗ tự nhiên chống ẩm, mốc kém, dễ cong vênh, nứt nẻ tạo tiền đề cho vật liệu tạo với ưu điểm gỗ tự nhiên khắc phục nhược điểm Vật liệu phức hợp gỗ nhựa Wood plastic composite (WPC) lợi dụng bột gỗ với nhựa nguyên sinh nhựa qua sử dụng làm nguyên liệu chủ yếu, hỗn hợp thông qua nhiệt độ cao, gia cơng hình thành loại phức hợp vật liệu Nguồn nguyên liệu để sản xuất vật liệu composite gỗ - nhựa có tiềm lớn Các kết nghiên cứu tình hình sản xuất vật liệu composite gỗ - nhựa thấy rằng, sản xuất vật liệu composite gỗ-nhựa xu hướng công nghệ đại, thân thiện mơi trường, có ý nghĩa mặt xã hội sử dụng hiệu nguồn tài nguyên Công nghệ sản xuất vật liệu composite gỗ - nhựa nhiều nước giới Nhật Bản, Mỹ, Canada xác định hướng nghiên cứu ưu tiên lĩnh vực công nghệ vật liệu Sản xuất vật liệu composite gỗ nhựa nhựa nhiệt dẻo phương pháp ép phẳng, ép đùn, ép phun Công nghệ áp dụng chủ yếu công nghệ ép đùn để tạo sản phẩm composite có profile khác Tuy nhiên, giá thành đầu tư dây chuyền công nghệ thiết bị sản xuất vật liệu composite gỗ-nhựa phương pháp ép đùn cao trị giá từ 400.000 USD đến 1.500.000 USD phụ thuộc vào công suất dây chuyền (công suất từ 50 kg/h – 650 kg/h) Tại Nga, Đức phát triển công nghệ sản xuất vật liệu composite gỗ-nhựa ` phương pháp ép khn, sản phẩm chủ yếu phẳng có chiều dày không lớn từ 3-20 mm dùng để làm vách ngăn, ván phủ, chi tiết đồ mộc Sản phẩm composite gỗ - nhựa có chiều dày khác từ 4mm đến 40 mm, khối lượng thể tích đạt tới 1140 kg/m3 có nhiều ưu điểm như: tính ổn định kích thước cao, khả chống sinh vật hại tốt, bề mặt mịn, dễ gia công, tạo màu sắc thích hợp ứng dụng 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 phù hợp với sản xuất quy mô nhỏ, vốn đầu tư thấp, sử dụng nguyên liệu phế liệu công nghiệp gỗ công nghệ chất dẻo Hiện nay, nghiên cứu vật liệu composite gỗ - nhựa Việt Nam chưa nghiên cứu ứng dụng vào sản xuất, việc nghiên cứu tạo vật liệu composite gỗ-nhựa nước ta có ý nghĩa khoa học thực tiễn, mở xu hướng sử dụng hiệu nguyên liệu gỗ tạo vật liệu thay gỗ tự nhiên xây dựng nội thất 1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 1.2.1 Trên giới Tại số quốc gia, vật liệu phức hợp gỗ nhựa đưa vào ứng dụng từ năm kỷ 20 Thập niên 80 thể kỷ 20 Italia tạo vật liệu hỗn hợp sử dụng 50% bột gỗ 50% nhựa pp gọi wood-stock Vật liệu phức hợp gỗ nhựa có ưu giá thành rẻ, cường độ tốt, độ cứng cao, hãng ôtô Ford sử dụng đồ nội thất ô tô, đến sử dụng rộng rãi Năm 2004 mà châu âu Nhật đóng cửa rừng sản phẩm gỗ nhựa sản phẩm thay số cho vật liệu gỗ tự nhiên Những năm 90 kỷ 20 sợi thực vật kết hợp với vật liệu nhựa hình thành lên vật liệu phức hợp gỗ nhựa sản phẩm lựa chọn hàng đầu, giai đoạn đưa ` sản phẩm ứng dụng vào thực tế, sản phẩm chủ yếu ứng dụng vào tạo ván, đóng thùng…Những năm gần giới kỹ thuật sản xuất sản phẩm từ vật liệu gỗ nhựa phát triển lên tầm cao mới, bổ xung phát triển thành phần bột gỗ làm biến tính vật liệu nhựa Tại Nhật sản phẩm tiếng “Tình u với gỗ” ví dụ cụ thể; công ty Xiede canada phát triển sản xuất sản phẩm từ vật liệu phức hợp gỗ nhựa(sử dụng phương pháp phun phương pháp nén áp); Autralia, Hàn quốc có cơng ty sản xuất từ vật liệu Vật liệu phức hợp gỗ trở thành ngành công nghiệp phát đạt châu Âu, điển hình sử dụng nội thất xe hơi, Mỹ có tập Ford, GM; Đức có Volkswagen; Audi, Nhật có Toyota, Honda, Nisan hãng xe sử dụng vật liệu phức hợp gỗ nhựa làm ván cửa trước, cửa sau làm giá đỡ, hộp đựng hành lý với ứng dụng khác Năm 2004, tính riêng Mỹ vật liệu WPC sử dụng xây dựng chiếm tỷ lệ 15% -20% tổng số loại vật liệu gỗ 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, khung cửa sổ, cửa đi, chi tiết mộc, trang trí, dụng cụ thể thao… Vật liệu Composite xuất từ lâu sống, khoảng 5.000 năm trước Công nguyên người cổ đại biết vận dụng vật liệu composite vào sống (ví dụ: sử dụng bột đá trộn với đất sét để đảm bảo dãn nở trình nung đồ gốm) Người Ai Cập biết vận dụng vật liệu Composite từ khoảng 3.000 năm trước Công nguyên, sản phẩm điển hình vỏ thuyền làm lau, sậy tẩm pitum sau thuyền đan tre chát mùn cưa nhựa thông hay vách tường đan tre chát bùn với rơm, sản phẩm Composite áp dụng rộng rãi đời sống xã hội Sự phát triển vật liệu composite khẳng định mang tính đột biến vào năm 1930 mà stayer Thomat nghiên cứu, ứng dụng ` thành công sợi thuỷ tinh; Fillis Foster dùng gia cường cho Polyeste không no giải pháp áp dụng rộng rãi ngành công nghiệp chế tạo máy bay, tàu chiến phục vụ cho đại chiến giới lần thức hai Năm 1950 bước đột phá quan trọng ngành vật liệu Composite xuất nhựa Epoxy sợi gia cường Polyeste, nylon,… Từ năm 1970 đến vật liệu composite chất dẻo đưa vào sử dụng rộng rãi ngành công nghiệp dân dụng,y tế, thể thao, quân vv Các kết nghiên cứu lĩnh vực vật liệu composite gỗ - nhựa cho thấy tạo sản phẩm vật liệu composite gỗ - nhựa có chiều dày khác từ 4mm đến 40mm, khối lượng thể tích từ 0.65g/cm3 đến 1.2g/cm3 có nhiều ưu điểm so với sản phẩm gỗ truyền thống Vật liệu tái tạo, bị khuyết tật, khả cách nhiệt tốt so với chất dẻo; tính giống gỗ có độ bền uốn cao tính ổn định kích thước cao gỗ; tính ổn định kích thước cao, khả hút ẩm thấp; Có khả chống nấm mốc, sinh vật hại gỗ; sản xuất với hình dạng khác nhau; khơng bị nứt tốc tách khả gia cơng tốt, thân thiện với môi trường 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 Cơng nghệ thiết bị đáp ứng yêu cầu công nghệ thiết bị hệ tiên tiến có chất lượng cao sử dụng hầu hết phế liệu gỗ chất dẻo phế thải Trong thành phần vật liệu composite gỗnhựa bao gồm số thành phần sau: Bột gỗ nghiền nhỏ, kết hợp với nhựa nguyên sinh, chất tăng cường để nâng cao tính chất công nghệ sử dụng sản phẩm Sản xuất vật liệu composite gỗ-nhựa thực phương pháp ép đùn, ép khn kín Cơng nghệ ép đùn tạo sản phẩm có hình dạng (Profile) khác dạng đặc, rỗng Hình dạng sản phẩm ` phụ thuộc vào khuôn ép trục vít máy ép đùn Cơng nghệ ép đùn xem loại hình cơng nghệ tiên tiến, đại việc tạo sản phẩm có nhiều ưu điểm thân thiện với mơi trường có khả thay vật liệu gỗ truyền thống Công nghệ tạo vật liệu composite khn ép kín bao gồm công đoạn: tạo bột gỗ, nhựa nguyên sinh nhựa phế thải, trộn hỗn hợp, trải khuôn 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 bị hạn chiều dài, chiều rộng chiều dày thường mỏng Năng suất mức độ tự động hố khơng cao so với ép đùn Như vậy, công nghệ sản xuất vật liệu gỗ - nhựa 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 thơng 1.2.2 Trong nước Từ năm 1972 đến 1973 Trường đại học Bách khoa Hà nội bắt đầu sử dụng composite sở nhựa Epgoxy (EP) gia cường sợi thủy tinh ứng dụng sửa chữa đường ống dẫn dầu Từ năm 1986 đến nay, vật liệu composite sở nhựa polyeste không no gia cường sợi thủy tinh phát triển nước với nhiều sản phẩm bật: vòm che máy bay (19961999), bồn chứa, lớp bọc chống ăn mòn, vách nhà làm từ tre bùn ao trộn với rơm, thuyền tre trát sơn trộn mùn cưa… Hiện nay, nước ta phát triển số loại hình cơng nghệ tạo vật liệu composite nhựa Epoxy, Polyester, Vinyleste kết hợp với sợi thủy tinh bao gồm sợi dài, vải mạt dùng để chế tạo sản phẩm: ống dẫn có đường kính lớn, lợp lấy ánh sáng, bồn tắm, đá nhân tạo, bàn bếp, khung cửa, loại cano, thuyền cứu sinh, hộp công tơ điện, ghế ngồi sân vận ` động… Khoảng 98% vật liệu polyme composite bán thị trường chấp nhận có chứa loại sợi gia cường thủy tinh, cacbon aramit Trong công nghiệp chế biến gỗ nước ta thành công việc sản xuất loại ván dăm, ván ép định hình từ bột gỗ kết hợp với nhựa nhiệt rắn PF, UF ứng dụng vào thực tế sản xuất Các loại chất dẻo phế thải PP, PE, PVC chất thải khác chiếm khối lượng lớn thực tế từ đồ dùng nhựa sống tái sử dụng cách băm nghiền nhựa tạo hạt nhựa tái sinh để sử dụng công nghệ sản xuất sản phẩm nhựa Rất nhiều sở làng nghề thu gom nhựa phế thải thực việc tái chế theo hướng Một số công trình nghiên cứu Trung tâm Nghiên cứu vật liệu polyme đề cập đến việc sử dụng sợi thực vật (bột tre) kết hợp với ba loại nhựa nhiệt rắn có nguồn gốc polyeste khơng no, epoxy, vinyleste để tạo vật liệu composite Vật liệu composite nhựa nhiệt dẻo có nguồn gốc polypropylen gia cường hệ sợi lai tạo tre, luồng - thuỷ tinh nghiên cứu thử nghiệm thành công 1.3 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 1.3.1 Mục tiêu chung - Nghiên cứu tạo phức hợp gỗ nhựa - Nâng cao giá trị sử dụng gỗ mọc nhanh rừng trồng theo hướng tạo vật liệu cho ngành Chế biến lâm sản 1.3.2 Mục tiêu cụ thể - Đánh giá ảnh hưởng tỷ lệ gỗ - nhựa đến chất lượng gỗ phức hợp - Xác định tỷ lệ gỗ - nhựa hợp lý, định hướng cho sử dụng hàng mộc ` 54 Khuôn ép Máy ép SP ép Hình 3.15 Khn, máy sản phẩm ép phẳng 3.1.2 Thiết bị nguyên liệu 3.1.2.1 Thiết bị - Máy ép Gotech, áp lực ép 30 (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 (Izod) - Cân kỹ thuật 3.1.2.2 Nguyên liệu Nhựa PE nguyên sinh, màu trắng ` 55 Xuất sứ: Cơng ty Opec Hình 3.16 Hạt nhựa PE Bột gỗ : Bột gỗ Keo lai có kích thước 0.3 - 0.45 mm Hình 3.17 Bột gỗ keo lai 3.1.3 Xây dựng tỷ lệ bột gỗ nhựa PE Căn vào sở lý thuyết, tài liệu liên quan điều kiện thiết bị tạo vật liệu, chọn thông số tạo vật liệu sau: - Kích thước sản phẩm sau ép phẳng khuôn: 200x150x4, mm - Độ ẩm bột gỗ sau sấy 3-5% - Vật liệu thí nghiệm với mức tỷ lệ (theo khối lượng) sau: ` 56 Bảng 3.1 Tỷ lệ gố- nhựa thực Tỉ lệ Gỗ - Nhựa Gỗ Nhựa (%) (%) (%) WPE-3/7 30/70 30 70 WPE-4/6 40/60 40 60 WPE-5/5 50/50 50 50 WPE-6/4 60/40 60 40 WPE-7/3 70/30 60 30 Ký hiệu 3.2 KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.2.1 Kết đánh giá tỷ trọng vật liệu Kết đánh giá tỷ trọng composite gỗ - nhựa PE với cấp tỷ lệ gỗ - nhựa trình bày phụ biểu xử lý thống kê tổng hợp bảng 3.2 Bảng 3.2 Kết tính tốn tỷ trọng tỷ lệ bột gỗ nhựa Tỷ lệ gỗ/PE (WPE) Min Max TB, g/cm3 P, % 30/70 1.11 1.24 1.19 1.07 40/60 1.03 1.20 1.14 1.56 50/50 0.97 1.19 1.08 2.32 60/40 0.93 1.20 1.06 2.78 70/30 0.92 1.10 1.01 1.80 Nhận xét: Qua bảng số liệu 3.2 cho thấy hàm lượng bột gỗ tăng tức tỷ lệ gỗ nhiều nhựa tỷ trọng vật liệu bị giảm xuống Điều giải thích sau: Xét tỉ trọng gỗ keo lai nhựa PE ` 57 - Tỉ trọng gỗ keo lai 0.524 g/cm3 (Kỷ yếu Hội nghị Khoa học Công nghệ Lâm nghiệp với phát triển rừng bền vững biến đổi khí hậu, trang 406-411) - Tỉ trọng nhựa HDPE khoảng 0.93 - 0.96 g/cm3 Do điều kiện với thông số chế độ ép, loại nhựa, kích thước bột gỗ tỷ trọng vật liệu lớn hay nhỏ phụ thuộc vào hàm lượng bột gỗ WPC nhiều hay Hàm lượng gỗ lớn tỉ trọng nhỏ ngược lại hàm lượng gỗ nhỏ tỉ trọng lớn 3.2.2 Kết độ bền kéo Bảng 3.3 Kết tính tốn độ bền kéo vng góc tỷ lệ bột gỗ nhựa Tỷ lệ gỗ/PE Mean Min Max 30/70 19.58 23.35 20.99 1.26 40/60 14.23 15.91 14.76 1.08 50/50 11.32 13.00 12.08 1.47 60/40 8.9 10.37 9.62 1.87 70/30 8.12 9.67 8.75 1.85 (WPE) (MPa) P, % Nhận xét: Khi hàm lượng bột gỗ tăng độ bền kéo WPC giảm, ngược lại hàm lượng gỗ giảm độ bền kéo tăng Điều giải thích sau: ` 58 - Ở tỷ lệ 30% gỗ, 70 % nhựa, độ bền kéo cao 20.99 MPa phân bố bột gỗ vào nhựa đồng đều, khả bám dính, bao bọc bột gỗ nhựa cao - Ở tỷ lệ 70% gỗ, 30 % nhựa, độ bền kéo thấp 8.75 phân bố bột gỗ vào nhựa khơng đồng xuất điểm tập trung ứng suất tích tụ bột gỗ nên mẫu dễ bị phá hủy 3.2.3 Độ bền va đập izod Bảng 3.4 Kết tính tốn độ bền va đập tỷ lệ bột gỗ nhựa Tỷ lệ gỗ/PE Min Max Mean P, % 30/70 9.97 11.72 10.87 1.63 40/60 8.16 10.42 9.25 2.71 50/50 6.57 7.39 6.96 1.27 60/40 5.32 6.31 5.85 1.74 70/30 3.3 4.23 3.68 3.13 (WPE) Nhận xét - Ở tỷ lệ 30% gỗ, 70 % nhựa, độ bền va đập cao 10.87 - Ở tỷ lệ 70% gỗ, 30 % nhựa, độ bền va đập thấp 3.68 Độ bền va đập khả chịu đựng vật liệu chịu tải trọng va đập đột ngột Do thành phần cấu tạo nên vật liệu ảnh hưởng nhiều Khi hàm lượng bột gỗ thấp, nhựa cao, liên kết gỗ nhựa vững chắc, phân bố bột gỗ Vì lượng gỗ cao độ bền giảm ngược lại ` 59 3.2.4 Kết độ bền uốn tĩnh Bảng 3.5 Kết tính tốn độ bền uốn tĩnh tỷ lệ bột gỗ nhựa Tỷ lệ gỗ/PE Min Max Mean P, % 30/70 30.40 42.70 38.17 3.34 40/60 24.50 30.30 28.47 2.03 50/50 24.70 31.60 28.34 2.73 60/40 20.40 30.20 26.79 3.50 70/30 19.90 28.40 23.88 3.32 (WPE) Nhận xét Từ bảng 3.5 cho thấy ảnh hưởng tỷ lệ bột gỗ - nhựa đến tính chất độ bền uốn tĩnh WPC - Ở tỷ lệ 30% gỗ, 70 % nhựa, độ bền uốn cao 30.17 MPa phân bố bột gỗ vào nhựa đồng đều, khả bám dính, bao bọc bột gỗ nhựa cao - Ở tỷ lệ 70% gỗ, 30 % nhựa, độ bền uốn thấp 23.88 phân bố bột gỗ vào nhựa không đồng xuất điểm tập trung ứng suất tích tụ bột gỗ nên mẫu dễ bị phá hủy ` 60 3.2.5 Kết độ hấp thụ nước Bảng 3.6 Kết tính tốn độ hấp thụ nước tỷ lệ bột gỗ nhựa THỜI TỈ LỆ GỖ/NHỰA PE GIAN (WPE) NGÂM NƯỚC 70/30 60/40 50/50 40/60 30/70 Ngày 2.80 2.20 1.96 1.86 1.32 Ngày 4.73 4.45 4.18 3.59 3.31 Ngày 5.90 5.77 5.20 5.09 4.92 15 Ngày 7.59 7.34 7.03 6.46 6.41 30 Ngày 8.66 8.24 8.04 7.56 7.47 Nhận xét: Từ bảng 3.6 cho thấy: - Ở tỷ lệ 30% gỗ, 70 % nhựa, độ hút nước thấp - Ở tỷ lệ 70% gỗ, 30 % nhựa, độ hút nước cao Ta thấy hàm lượng bột gỗ tăng độ hút nước composite gỗ nhựa tăng Điều giải thích sau: - Trong thành phần composite gỗ nhựa hai thành phần vật liệu có pha khác nhau, gỗ pha phân tán nhựa pha ổn định - Gỗ vật liệu xốp, rỗng, mao dẫn nên có tính ưa nước, nhựa hút nước ít, thường trơ với nước Do vậy, độ hút nước vật liệu phụ thuộc vào chất pha phân tán bột gỗ phụ thuộc vào hàm lượng bột gỗ ` 61 3.3 PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Tỷ lệ gỗ - nhựa tiêu quan trọng đánh giá chất lượng vật liệu gỗ phức hợp Qua nghiên cứu cho thấy, nhiệt độ, áp xuất, thông số nhau, tính chất: độ bền uốn, độ bền kéo, độ bền va đập, độ hấp thụ nước, tỷ trọng phụ thuộc vào tỉ lệ gỗ nhựa Khi tỷ lệ gỗ lớn 70% khả liên kết vật liệu nhựa bột gỗ kém, trình tạo hạt gỗ - nhựa khó hay bị tắc máy Hạt gỗ nhựa nhìn rời rạc Sản phẩm sau ép khn kín khơng đồng Thơng thường tỷ lệ bột gỗ nhỏ 60% để đảm bảo khả kết dính Mặt khác trình tạo sản phẩm ép phẳng khn kín, áp xuất ép quan trọng đến trình Ở giai đoạn gia nhiệt cho bàn ép, áp suất ép MPa bước mục tiêu đưa nhiệt độ bàn ép tới 1900C, cao nhiệt độ nóng chảy nhựa PE Bước ép sơ ta tăng áp lên 1.5 MPa, giúp cho nhựa - gỗ tăng độ tiếp xúc hoà trộn với Bước áp suất cao ảnh hưởng đến phân tán đồng gỗ - nhựa, áp suất cao tăng khả thấm ướt nhựa vào gỗ, đồng thời khí từ vật liệu ngồi khơng tốt gây tượng bọt khí Cho nên tăng áp suất ép ta cần tăng từ từ Từ 1.5 MPa lên 7.5 MPa trì áp suất mặt bàn ép giảm xuống 600C Từ kết mục 3.2 ta tổng hợp kết nghiên cứu ảnh hưởng cấp tỷ lệ bột gỗ nhựa PE đến số tính chất composite gỗ - nhựa thể bảng 3.7 ` 62 Bảng 3.7 Tổng hợp tính chất lý gỗ phức hợp làm từ nhựa PE gỗ keo lai cấp tỷ lệ gỗ - nhựa Tỷ lệ gỗ - nhựa Tính chất 30/70 40/60 50/50 60/40 70/30 Tỷ trọng, g/cm3 1.19 Độ bền uốn, MPa 38.17 28.47 28.34 26.79 23.88 Độ bền kéo, MPa 20.99 14.76 12.08 9.62 8.75 Độ bền va đập, KJ/m2 10.87 9.25 6.96 5.85 3.68 Độ hấp thụ nước sau ngày, % 2.80 2.20 1.96 1.86 1.32 Độ hấp thụ nước sau ngày, % 4.73 4.45 4.18 3.59 3.31 Độ hấp thụ nước sau ngày, % 5.90 5.77 5.20 5.09 4.92 Độ hấp thụ nước sau 15 ngày, % 7.59 7.34 7.03 6.46 6.41 Độ hấp thụ nước sau 30 ngày, % 8.66 8.24 8.04 7.56 7.47 1.14 1.08 1.06 1.01 Qua bảng tổng hợp cho thấy hàm lượng bột gỗ thay đổi tính chất composite gỗ - nhựa thay đổi Hàm lượng bột gỗ định phần lớn đến tính chất WPC, hàm lượng bột gỗ cao độ hấp thụ nước cao, nhiên làm giảm khả liên kết vật liệu nhựa bột gỗ, tính chất học độ bền uốn, độ bền va đập độ bền kéo giảm 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 1,24 g/cm3 hàm lượng gỗ/nhựa 30/70 - Độ bền kéo sản phẩm đạt giá trị cao 23.35 MPa hàm lượng gỗ/nhựa 30/70 ` 63 - Độ bền uốn sản phẩm đạt giá trị cao 42.70 MPa hàm lượng gỗ/nhựa 30/70 - Độ bền va đập sản phẩm đạt giá trị cao 11.72 KJ/m2 hàm lượng gỗ/nhựa 30/70 - Độ hấp thụ nước sau 30 ngày sản phẩm đạt giá trị thấp hàm lượng gỗ/nhựa 30/70 Vậy ta thấy tỷ lệ gỗ - nhựa 30/70 tính chất học vật liệu đạt giá trị cao cấp tỷ lệ nghiên cứu Mặt khác độ hấp thụ nước lại đạt giá trị thấp Điều thích hợp vật liệu sử dụng đồ mộc ` 64 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Qua thực nghiệm tạo composite gỗ - nhựa xác định số tính chất sản phẩm đề tài, đưa số kết luận sau: Với kết thu được, nhóm nghiên cứu hồn thành tốt mục tiêu nghiên cứu đề là, xác định công nghệ tạo composite gỗ nhựa từ gỗ keo lai nhựa nguyên sinh PE; Tạo hỗn hợp gỗ nhựa PE nguyên sinh; Xác định thông số: Tỷ trọng vật liệu; Độ bền kéo; Độ bền va đập izod; Độ bền uốn tĩnh; Độ hấp thụ nước Với cấp tỷ lệ gỗ - nhựa 30/70, 40/60, 50/50, 60/40, 70/30 xác định ảnh hưởng tỷ lệ bột gỗ - nhựa đến số tính chất composite gỗ-nhựa PE Hạt gỗ - nhựa tạo tỷ lệ 70/30 rời rạc, liên kết khơng cao, khó tạo hay tắc máy Do tỷ lệ gỗ nhựa 70/30 coi cận để tạo vật liệu gỗ nhựa Sơ đồ công nghệ tạo vật liệu gỗ phức hợp nêu luận văn cho phép tạo vật liệu, đáp ứng yêu cầu vật liệu dùng xây dựng hàng mộc Với độ bền học tương đối cao, độ hút nước, độ dãn nở thấp, khả chống chịu môi trường tốt KIẾN NGHỊ Tiếp tục mở rộng hướng nghiên cứu với loại gỗ khác cấp kích thước bột gỗ khác để tối ưu hóa sản phẩm Nghiên cứu với tỷ lệ bột gỗ loại nhựa khác để tìm thơng số tối ưu q trình sản xuất composite gỗ - nhựa nhằm đa dạng sản phẩm Nghiên cứu giải pháp trang sức để sản phẩm phù hợp với công sử dụng điều kiện mơi trường khác Tính tốn tối ưu hóa chi phí tạo vật liệu gỗ - nhựa sản xuất thực tế ` 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Bộ môn cao phân tử (1971), Kỹ thuật sản xuất chất dẻo, Đại học Bách Khoa, Hà Nội Lê Cao Chiến (2009), Nghiên cứu tính chất lý vật liệu polyme compozit sở nhựa polyvinyl ancol gia cường sợi nứa, Luận văn tốt nghiệp, Đại học Bách Khoa, Hà Nội PGS TS Bùi Chương (2008), Hội thảo vật liệu Polyme compozit, Hà Nội Nguyễn Đăng Cường (2005), Compozit sợi thủy tinh ứng dụng, Nxb Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Ngô Thùy Dương, Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành Kỹ thuật máy, thiết bị công nghệ gỗ, giấy (2010), "Nghiên cứu ảnh hưởng kích thước bột gỗ đến tính chất composite gỗ-nhựa", Đại học Lâm nghiệp, Hà nội Trần Vĩnh Diệu, Lê Thị Phái, Phan Thị Minh Ngọc, Lê Thị Phương Thảo, Lê Hồng Quang (2002), “Nghiên cứu chế tạo vật liệu polyme compozit sở nhựa polypropylen gia cường sợi đay”, Tạp chí Hố học, Số(3A), Trang 40 Trần vĩnh Diệu, Lê Thị Phái (1998), Vật liệu compozit - vấn đề khoa học, hướng phát triển ứng dụng, Trung tâm KHKT CNQG, Trung tâm thơng tin tư liệu Nguyễn Đình Đức, Nguyễn Hoa Thịnh (2002), Vật liệu composite học công nghệ, Nxb Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Phạm Minh Hải (1991), Vật liệu chất dẻo tính chất cơng nghệ gia công, Trường Đại học Bách Khoa, Hà Nội 10 Phạm Ngọc Lân (2006), Vật liệu polyme phân hủy sinh học, Nxb Bách ` 66 Khoa, Hà Nội 11 Nguyễn Phạm Duy Linh (2004), Nghiên cứu chế tạo vật liệu polyme compozit thân thiện với môi trường sở nhựa polypropylen sợi tre ngắn, Đại học Bách khoa, Hà Nội 12 Nguyễn Phạm Duy Linh (2007), Bài giảng Green Compozit, Trung tâm nghiên cứu vật liệu Polyme Compozit, Đại học Bách khoa, Hà Nội 13 Lê Đức Lượng, Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành vật liệu Polyme Compozit (2008), Nghiên cứu chế tạo vật liệu polyme – compozit sở nhựa polylactic axit gia cường mat nứa, Đại học Bách khoa, Hà Nội 14 Nguyễn Bảo Ngọc, Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành Kỹ thuật máy, thiết bị công nghệ gỗ, giấy (2010), Nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ bột gỗ nhựa PP (Polypropylen) đến tính chất composite gỗ nhựa, Đại học Lâm nghiệp, Hà nội 15 Nguyễn Hoài Thu (2008), Nghiên cứu chế tạo vật liệu Polyme Compozit sở nhựa polyeste không no gia cường mat nứa lai tạo với mat thủy tinh, Luận văn thạc sỹ, Đại học Bách khoa, Hà Nội 16 Hồ Sĩ Tráng (2004), Cơ sở hóa học gỗ xenlulo, Tập 2, Nxb Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Tiếng Anh 18 Anatole Klyosov (2005), Wood plastic composites, Wiley – interscience, A John Wiley & Sons, INC, Publication 19 Gi Young Jeong, Fracture Behavior of Wood Plastic Composite (WPC), B.S., Chonnam National University, August, 2005 ii 67 ` MỤC LỤC Trang phụ bìa Trang Lời cảm ơn i Mục lục ii Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt .iv Danh mục bảng .v Danh mục hình .vi ĐẶT VẤN ĐỀ Chương 1:TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 1.2.1 Trên giới 1.2.2 Trong nước 1.3 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 1.3.1 Mục tiêu chung 1.3.2 Mục tiêu cụ thể 1.4 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 1.4.1 Đối tượng nghiên cứu 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu 1.5 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 10 1.6 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 10 1.6.1 Phương pháp kế thừa 10 1.6.2 Phương pháp xử lý số liệu 10 1.6.3 Phương pháp sử dụng tiêu chuẩn để đánh giá 10 1.6.4 Kiểm tra kết thí nghiệm 10 1.7 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 15 Chương 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN 16 2.1 LÝ THUYẾT VỀ VẬT LIỆU POLYME COMPOSITE 16 iii 68 ` 2.1.1 Đặc tính vật liệu 16 2.1.2 Phân loại composite gỗ-nhựa 16 2.1.3 Thành phần polyme composite 18 2.1.4 Composite gỗ từ nhựa polyetylen (PE) bột gỗ 26 2.1.5 Một số yếu tố ảnh hưởng đến tính chất composite gỗ-nhựa 32 2.2 GỖ KEO LAI 34 2.3 CƠ SỞ LỰA CHỌN CÁC THÔNG SỐ CHẾ ĐỘ ÉP 37 2.3.1 Nhiệt độ ép 37 2.3.2 Thời gian ép 38 2.3.3 Áp suất ép 39 2.4 ỨNG DỤNG CỦA VẬT LIỆU WPC 39 Chương 3: NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 43 3.1 THỰC NGHIỆM TẠO COMPOSITE TỪ GỖ VÀ NHỰA PE 43 3.1.1 Tiến hành thực nghiệm 45 3.1.2 Thiết bị nguyên liệu 54 3.1.3 Xây dựng tỷ lệ bột gỗ nhựa PE 55 3.2 KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 56 3.2.1 Kết đánh giá tỷ trọng vật liệu 56 3.2.2 Kết độ bền kéo 57 3.2.3 Độ bền va đập izod 58 3.2.4 Kết độ bền uốn tĩnh 59 3.2.5 Kết độ hấp thụ nước 60 3.3 PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 61 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 64 KẾT LUẬN 64 KIẾN NGHỊ 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC ... 1.5 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU - Nghiên cứu số giải pháp tạo gỗ phức hợp - Nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ bột gỗ - nhựa PE đến số tính chất composite gỗ - nhựa PE 1.6 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Căn vào nội dung... DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP NGUYỄN TẤT THẮNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA TỈ LỆ NHỰA POLYETYLEN (PE) VÀ BỘT GỖ ĐẾN MỘT SỐ CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG GỖ PHỨC HỢP... hành đề tài ? ?Nghiên cứu ảnh hưởng tỉ lệ nhựa Polyetylen (PE) bột gỗ đến số tiêu chất lượng gỗ phức hợp? ?? ` Chương TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Ngành công