2.3.1. Nghiên cứu chế tạo vỏ bầu ươm cây tự hủy từ PE phế thải và phụ gia xúc tiến oxy hóa (rPE – Oxo) tiến oxy hóa (rPE – Oxo)
Quy trình chế tạo bầu ươm được thể hiện trên sơ đồ hình 2.1.
Hình 2.2: Sơ đồ chế tạo bầu ươm cây
* Thuyết minh quy trình:
- Bước 1: Quá trình trộn nhựa với phụ gia và cắt hạt được thực hiện trên máy đùn 2 trục vít liên hợp với máy cắt hạt series SHJ-30A. Hạt nhựa cùng với phụ gia xúc tiến oxy được trộn trước bằng máy trộn siêu tốc Supermix sau đó đưa đến bộ
- PPA (hàm lượng thay đổi: 1; 1,5; 2; 2,5 và 3% - Hạt màu đen 1% Trộn hợp Máy thổi Máy đục lỗ, cắt, dán Sản phẩm bầu ươm Oxo được đưa vào dưới dạng
MB (CoSt 2/MnSt 2/FeSt 3 = 20/4/1) hàm lượng 0,02; 0,04; 0,06 và 0,08% Tỉ lệ rPE/LDPE = 75/25, 80/20, 85/15, 90/10 và 95/5 Thơng số cơng nghệ: - Tốc độ trục vít 27 r/min - Tốc độ kéo 850 r/min - Nhiệt độ 170 0 C
phận nạp liệu của máy đùn. Nhựa được đùn qua một chuỗi những lỗ trịn bố trí xếp thành hàng ngang trên khuôn tạo sợi để định dạng sợi nhựa tròn. Những sợi này được kéo liên tục qua máng nước làm nguội và được cắt thành hạt bằng máy cắt công suất cao. Sản phẩm thu được là masterbatch. Các hạt masterbatch ẩm được sấy trong tủ sấy ở nhiệt độ 500C sau đó được đưa vào lưu kho hoặc sử dụng như một phụ gia cho quá trình thổi màng.
- Bước 2: Quá trình thổi màng được thực hiện trên máy thổi series SJ-45. Hạt nhựa phế thải được trộn cùng với masterbatch, phụ gia quá trình và hạt màu đen theo đơn phối liệu đã định sau đó đưa vào phễu nạp liệu và tiến hành đùn thổi màng. Hỗn hợp được phối trộn đều trong thời gian 30 phút, sau đó chuyển sang máy đùn trục vít gia nhiệt đến 1700C và tốc độ quay của trục vít là 27 r/min, tốc độ kéo 850 r/min. Nhựa được thổi đều trên mặt thớt định vị tạo thành ống màng có chiều dày 35-40µm, rộng 7cm.
- Bước 3: Các cuộn ống màng được đưa lên thiết bị đục vi lỗ để tiến hành đục lỗ. Sau đó màng được chuyển qua máy cắt dán tiến hành cắt thành các túi nhỏ và được xếp lần lượt tự động theo thứ tự vào khn thành tập có chiều dài 12 cm.
Bước 4: Sản phẩm sau đó được đem đi đóng bao bảo quản.
2.3.1.1. Nghiên cứu lựa chọn tổ hợp nhựa nền
Tiến hành thổi màng trên thiết bị đùn thổi màng một trục vít series SJ-45 (đường kính trục vít 45mm, tỷ lệ L/D 28:1). Thành phần đơn phối liệu chế tạo màng gồm: tổ hợp phụ gia xúc tiến oxy hóa 0,06%, phụ gia quá trình 2%, hạt màu đen 1%, tỉ lệ nhựa nền PEtái sinh/PEnguyên sinh = 75/25, 80/20, 85/15, 90/10 và 95/5 (kí hiệu mẫu LP1, LP2, LP3, LP4 và LP5). Các mẫu màng sau đó được tiến hành đo cơ lí để xác định được tổ hợp nhựa nền phù hợp.
2.3.1.2. Nghiên cứu lựa chọn hàm lượng phụ gia quá trình
Tiến hành thổi màng trên thiết bị đùn thổi màng một trục vít series SJ-45. Thành phần đơn phối liệu chế tạo màng gồm: tỉ lệ nhựa nền PEtái sinh/PEnguyên sinh = 85/15 tổ hợp phụ gia xúc tiến oxy hóa 0,06%, hạt màu đen 1%, hàm lượng phụ gia
quá trình thay đổi 1,0; 1,5; 2,0; 2,5 và 3,0%. Ảnh hưởng của hàm lượng phụ gia quá trình trong sản phẩm được đánh giá qua tính chất lưu biến (chỉ số chảy, mô men xoắn), tính chất cơ lý và hình thái học bề mặt.
2.3.1.3. Chế tạo vỏ bầu ươm cây tự hủy từ PE phế thải và phụ gia xúc tiến oxy hóa
Vỏ bầu ươm cây trong nghiên cứu này là màng polyme trên cơ sở polyetylen tái sinh và phụ gia xúc tiến oxy hóa dưới dạng masterbatch 7% có chiều dày 30µm. Q trình chế tạo màng được thực hiện trên thiết bị đùn thổi màng một trục vít series SJ-45 (đường kính trục vít 45mm, tỷ lệ L/D 28:1). Thành phần đơn phối liệu chế tạo màng được trình bày trong bảng 2.1.
Bảng 2.1: Đơn phối liệu chế tạo màng
Ký hiệu mẫu
Thành phần đơn phối liệu (phần khối lượng)
Nhựa nền Phụ gia Nhựa PE tái sinh Nhựa PE nguyên sinh Tổ hợp phụ gia xúc tiến oxy hóa*
Cacbon đen Phụ gia q trình PE 85 15 0 0 0 PE02 85 15 0,02 1 2 PE04 85 15 0,04 1 2 PE06 85 15 0,06 1 2 PE08 85 15 0,08 1 2
2.3.2. Thử nghiệm gia tốc thời tiết
Các mẫu vỏ bầu ươm cây được cắt thành hình chữ nhật, kích thước 7x12 (cmxcm), được thử nghiệm gia tốc thời tiết (bằng cách chiếu bức xạ UV bước sóng 340nm (8 giờ chiếu, 4 giờ ngưng, nhiệt độ 700C, độ ẩm 55%) trên thiết bị UVCON (Ultra Violet/Condensation Screening Device) Model UV-260 theo tiêu chuẩn ASTM G154-12a. Định kỳ mẫu được lấy ra để xác định tính chất cơ lý, chỉ số cacbonyl và chụp ảnh SEM để đánh giá mức độ phân hủy của vỏ bầu.
Theo tiêu chuẩn ASTM G154-12a, ASTM D5510, ASTM D3826 màng được coi là tự hủy khi độ dãn dài khi đứt nhỏ hơn 5%. .
2.3.3. Nghiên cứu quá trình phân hủy của màng polyme tự hủy trong môi trường
Các mẫu màng được thổi vi chiu dy 35-40àm, kớch thc 7ì12 cm, sau khi lão hóa tự nhiên (đã bị phân hủy giảm cấp) được tiến hành đánh giá khả năng
phân hủy trong đất. Các mẫu trước khi chôn được rửa sạch bằng nước cất, sau đó làm khơ trong tủ sấy chân không ở nhiệt độ 600C và cân khối lượng.
Vị trí chơn mẫu: mẫu được chôn trên đất của Trung tâm KHKT giống cây trồng Đạo Đức – Vị Xuyên. Đào 6 rãnh sâu 30 cm, rộng 15 cm và dài 3m. Đặt các mẫu xuống rãnh (mỗi mẫu cách nhau khoảng 5 cm) và chôn lấp. Cứ sau thời gian 1 tháng đào các mẫu trong một rãnh đất lên, rửa sạch bằng nước cất sau đó rửa bằng axeton, sấy trong chân không ở nhiệt độ 600C, xác định sự thay đổi khối lượng và hình thái học bề mặt.
2.3.4. Ứng dụng bầu ươm cây tự hủy để ươm giống cho một số loài cây
Giai đoạn ươm giống cây keo, cây thông được thực hiện tại khu vực canh tác của Trung tâm KHKT giống cây trồng Đạo Đức – Vị Xuyên.
Thời gian: từ tháng 5 đến tháng 12/2016.
Triển khai ươm giống đối với cây keo lá tràm và cây thông Caribe sử dụng bầu ươm đối chứng là loại thông dụng trên thị trường và bầu ươm tự hủy.
Bố trí thí nghiệm: thí nghiệm được bố trí theo phương pháp ngẫu nhiên gồm 06 công thức, 03 lần lặp lại, 100 cây/công thức/lần lặp.
Vỏ bầu sử dụng là vỏ bầu polyetylen thường và vỏ bầu polyetylen tự hủy có kích thước 7x12 cm, độ dày 35-40µm. Thời gian phân hủy của vỏ bầu polyetylen tự hủy 6-8 tháng. Trọng lượng trung bình của 01 bầu đất khoảng 270g. Chế độ chăm sóc và làm cỏ được tiến hành đồng bộ cho các cơng thức thí nghiệm. Các cơng thức cụ thể được mơ tả trong bảng và hình ảnh thí nghiệm được trình bày trong hình sau:
Bảng 2.2: Các công thức tổ hợp túi bầu và ruột bầu
Tên công thức Loại vỏ Nội dung tổ hợp cơng thức thí nghiệm
bầu Loại đất Liều lượng polyme/bầu
PE-Keo PE thường
Đất đồi + Đất màu (2:1) 0g
TH-Keo PE tự hủy
PEPAM-Keo PE thường 0g AMS + 50 ml dd
PAM 10ppm THPAM-Keo PE tự hủy
PEAMS+PAM-Keo PE thường 0,216g AMS-1 + 50 ml
dd PAM 10ppm THAMS+PAM-Keo PE tự hủy
* Đo các chỉ tiêu sinh trưởng:
trình phân hủy của bầu ươm:
+ Tốc độ sinh trưởng chiều cao cây: Được đánh giá bằng cách tiến hành phép đo chiều cao 10 cây bằng thước dây trong từng tháng và lấy giá trị trung bình. Kết quả của chiều cao cây trong tháng cuối cùng trước khi xuất vườn được ghi lại trong bảng kết quả.
+ Đường kính cổ rễ: Được đánh giá bằng cách tiến hành phép đo đường kính cổ rễ của 10 cây bằng thước kẹp trong từng tháng và lấy giá trung bình. Kết quả đo đường kính cổ rễ của cây trong tháng cuối trước khi xuất vườn được ghi lại trong bảng kết quả.
+ Chiều dài rễ chính: Được đánh giá bằng cách tiến hành phép đo chiều dài rễ chính của 10 cây bằng thước kẻ trong từng tháng và lấy giá trung bình. Kết quả đo chiều dài rễ của cây trong tháng cuối trước khi xuất vườn được ghi lại trong bảng kết quả.
+ Tỉ lệ héo lá: Được đánh giá bằng cách tiến hành theo dõi , kiểm tra tỉ lệ héo lá của cây trồng sau tưới.
* Nghiên cứu quá trình phân hủy của túi bầu ươm
- Sự suy giảm khối lượng khi trồng trong đất: Được tiến hành bằng cách thu thập các mảnh bầu ươm bị phân rã, rửa sạch bằng nước cất và làm khô trong tủ sấy chân không ở 600C đến khối lượng khơng đổi. Q trình phân hủy sinh học được đánh giá tương đối thông qua tỷ lệ khối lượng các mảnh bầu ươm thu hồi được và khối lượng trung bình của bầu ươm ban đầu.
Tổn hao khối lượng (%) = (m2 - m1)/m1 x 100
Với: m1, m2 là khối lượng của màng polyme trước và sau khi trồng trong đất. - Độ bền va đập: Được xác định theo tiêu chuẩn ISO 179 - 1993 (E) trên máy đo va đập của Olsen Tinus (Mỹ). Độ bền va đập được xác định theo công thức:
acu = W/h.b x 103 Trong đó: acu: độ bền va đập [KJ/m2
]
W: công cần thiết để đập vỡ mẫu [J] h: chiều dài mẫu đo [mm]
b: chiều rộng mẫu đo [mm]
Yêu cầu: Kích thước mẫu đo là 80 x 10 x 4mm.
Bề mặt mẫu đo phải bằng phẳng, không khuyết tật. Kết quả đo là lấy giá trị trung bình của 3 đến 5 phép đo.
- Độ bền kéo đứt: Được xác định theo tiêu chuẩn ASTM D882 trên thiết bị đo cơ lý BP-168.