L ời cam đ oan
4.4.1. Kiểm tra kết quả nghiên cứu lý thuyết với thực nghiệ m
4.4.1.1. Tạo mẫu thí nghiệm * Tỷ lệ pha trộn giữa các thành phần Bảng 4.11: Tỷ lệ pha trộn tối ưu giữa các thành phần STT NGUYÊN LIỆU TỶ LỆ GHI CHÚ 1 Nhựa nền PP 50,0% 2 Bột gỗ cao su 46,0% 3 Trợ tương hợp MAPP 4,0% Thành phần chính (TPC), tính theo khối lượng 4 Phụ gia bôi trơn 1,0/100 so với TPC Tính theo khối lượng 5 Phụ gia chống lão hóa 0,2/100 so với TPC Tính theo khối lượng 6 Phụ gia hấp thụ tia UV 1,5/100 so với TPC Tính theo khối lượng
* Chếđộ tạo hạt gỗ nhựa
Bột gỗ cao su được làm phế liệu gỗ như mùn cưa, phoi bào sau đó nghiền về kích thước (0,3-0,45mm) và được sấy về độẩm từ 3 – 5% (sấy ở
nhiệt độ từ 90oC-110oC trong khoảng thời gian từ 8 – 12giờ thì có thể đạt
được độẩm 3 – 5%)
Trộn hỗn hợp: sau khi cân chính xác thành phần theo đúng tỷ lệ hỗn hợp được trộn đều trên máy quay ly tâm dạng trống quay để cho hỗn hợp
được đồng đều. Sau đó gia công tạo hạt trên máy ép đùn hai trục vít tạo hạt gỗ
– nhựa với nhiệt độ gia công trong khoảng từ 90– 180oC.
* Chếđộ gia công sản phẩm
- Trước khi ép hạt gỗ – nhựa nên sấy lại trên máy ép khoảng 1 - 2giờ ở
nhiệt độ 90 ± 5oC.
- Nhiệt độ ép (T1=180; T2=177; T3=172; T4=162)oC
- Tốc độ phun(S1=60%; S2=55%; S3=50%; S4=45)%
- Thời gian ép 30s (trong đó thời gian phun 3giây)
4.4.1.2. Đánh giá chất lượng sản phẩm
Xác định các tính chất của vật liệu: mẫu sau khi ép để nguội ít nhất 24 giờ và xác định tính chất tại Trung tâm nghiên cứu chế biến lâm sản, giấy và bột giấy, Trường Đại Học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh và đạt được kết quả
tổng hợp như bảng 4.12 Bảng 4.12: Tính chất của vật liệu tại chếđộ gia công thử STT Chỉ tiêu đánh giá Kết quả 1 Khối lượng thể tích 1,052 (g/cm3) 2 Độ hút nước 0,482 (%) 3 Độ bến kéo 32,48 (MPa) 4 Độ bền uốn 80,15 (MPa) 5 Độ bền va đập 11,07(KJ/m2)
Với các kết quả thu được trong thực nghiệm, so sánh với các nghiên cứu lý thuyết có sai số nhỏ và đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật của vật liệu WPC dùng trong trang trí nội, ngoại thất.
Kiểm tra bề mặt phá hủy của mẫu bột gỗ và nhựa phân bốđều, không có vết nứt, bề mặt liên kết giữa bột gỗ và nhựa rất tốt thể hiện như hình 4.25:
công tối ưu
4.4.2. Sản xuất thử một số sản phẩm
Sản xuất thử một số sản phẩm mỹ nghệ như: Lược, Đế ly đựng nước, Gạch trang trí nội thất. Kết quả sản xuất thửcho thấy chất lượng và màu sắc rất tốt; thể hiện như hình 4.40
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. Kết luận
Đề tài đã giải quyết triệt để mục đích ban đầu đã đặt ra là “Nghiên cứu một số yếu tố công nghệ tạo vật liệu composite gỗ nhựa plypropylene”. Với các kết quả thu được, qua phân tích đánh giáchúng tôi rút ra một số kết luận sau:
1. Đây là luận án đầu tiên nghiên cứu về tạo vật liệu composite gỗ Cao su- nhựa PP 348 được nghiên cứu một cách có hệ thống. Luận án đã đề xuất được các loại nguyên liệu để sản xuất vật liệu composite gỗ nhựa với các chất dễ
tìm kiếm trên thị trường mà vẫn đảm bảo tốt yêu cầu về kinh tế, kỹ thuật, môi trường cho vật liệu composite.
2. Luận án đã xác định tỷ lệ tối ưu về thành phần nhựa PP/bột gỗ/MAPP
đảm bảo các yêu cầu về kinh tế và kỹ thuật trong vật liệu WPCthông qua bài toán quy hoạch với các điều kiện biên đã được xác định trước.
3. Liên kết giữa bột gỗ Cao su và nhựa polypropylene RP348 khi sử dụng trợ tương hợp MAPP có độ bền đáp ứng được yêu cầu của liệu composite gỗ
nhựa dùng trong trang trí nội ngoại thất. Độ bền của vật liệu phụ thuộc vào tỷ
lệ thành phần nhựa PP/MAPP/bột gỗ Cao su.
4. Tỷ lệ nhựa PP/MAPP/bột gỗ Cao su ảnh hưởng lớn khối lượng thể tích,
độ hút nước, độ bền kéo, độ bền uốn, độ bền va đập và có quan hệ dạng parabol
5. Chế độ gia công ảnh hưởng lớn tới độ bền kéo, độ bền uốn, độ bền va
đập của vật liệu và có quan hệ dạng parabol; nhưngchế độ gia công ít ảnh hưởngtới độ hút nước, khối lượng thể tích chỉ bị ảnh hưởng bởi áp suất phun còn ít bị ảnh hưởng bởi các yếu tố công nghệ khác.
6. Luận án đã mô hình hóa được các mối quan hệ của tỷ lệ thành phần, nhiệt độ, áp suất, thời gian tới một số tính chất của vật liệu thông qua phương trình tương quan và đã xác định được các thông số công nghệ gia công hợp lý.
7. Các kết quả nghiên cứu này áp dụng được vào thực tiễn sản xuất với nguyên liệu và máy móc tương tự như luận án đã thực nghiệm.
2. Kiến nghị
1. Tiếp tục nghiên cứu lập mô hình bài toán quy hoạchvới hàm mục tiêu là chi phí năng lượng nhỏ nhất với các ràng buộc về kỹ thuật nhưđộ bền kéo, độ
bền uốn, độ bền va đập,... từđó tùy từng yêu cầu của sản phẩm mà ta xác định nhanh được chếđộ gia phù hợp.
2. Tiếp tục nghiên cứu ảnh hưởng của tốc độ phun, thời gian phun, chếđộ
làm nguội khuôn tới chất lượng sản phẩm WPC.
3. Tiếp tục nghiên cứu ảnh hưởng của phụ một số phụ gia như phụ gia chống oxy hóa, phụ gia hấp thụ tia UV, chất độn,... tới chất lượng sản phẩm.
4. Tiếp tục nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ phối trộn giữa bột gỗ Cao su với các loại bột gỗ khác tới tính chất của vật liệu WPC.
5. Xây dựng tiêu chuẩn kiểm tra tính chất cơ học và vật lý đối với vật liệu composite gỗ-nhựa sản xuất theo tiêu chuẩn Việt Nam.
6. Tiếp tục nghiên cứu áp dụng mô hình toán của luận án đã tìm ra trongquy mô phòng thí nghiệm áp dụng cho sản xuất các sản phẩm có kích thước lớn hơn xem có cần bổ sung hệ số điều chỉnh về (nhiệt độ ép, áp suất ép, thời gian ép) không.
DANH MỤC CÁC BÀI BÁO, CÔNG TRÌNH KHOA HỌC
ĐÃ CÔNG BỐ
1. Quach Van Thiem. Research on usingsawdust,shaving for the production
ofwoodplasticcomposite. International conference on green technology and sustainable development, Volume 1-2012, page 267-270.
2. Quách Văn Thiêm, Trần Văn Chứ. Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian ép đến độ bền kéo, độ bền uốn của vật liệu phức hợp gỗ nhựa. Tạp chí khoa học giáo dục kỹ thuật, số 24-2013, trang 91-96.
3. Quách Văn Thiêm, Trần Văn Chứ. Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độđầu vòi phun tới độ bền kéo, độ bền uốn của vật liệu phức hợp gỗ nhựa. Tạp chí Khoa học & Công nghệ Lâm nghiệp, số 3-2013, trang 86-91.
4. Quách Văn Thiêm, Trần Văn Chứ. Nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ nhựa polypropylen, trợ tương hợp, bột gỗ tới độ bền kéo và độ bền uốn của vật liệu phức hợp gỗ nhựa. Tạp chí Khoa học Lâm nghiệp, số 3-2013, trang 2948-2955.
5. Quách Văn Thiêm, Trần Văn Chứ. Nghiên cứu ảnh hưởng chếđộ ép tới độ
bền kéo và độ bền uốn của vật liệu phức hợp gỗ nhựa. Tạp chí Khoa học & Công nghệ Lâm nghiệp, số 4-2013, trang 52-59.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng việt
1.Bùi Chương, Phan Thị Minh Ngọc (2010), Cơ sở hóa học polymer, Nhà
xuất bản bách khoa, Hà Nội.
2.Trần Vĩnh Diệu, Bùi Chương (2010), Nghiên cứu và ứng dụng sợi thực vật- nguồn nguyên liệu có khả năng tái tạo để bảo vệ môi trường, Nhà xuất bản khoa học tự nhiên và công nghệ.
3.Trần Vĩnh Diệu (2005), Gia công Polyme, Nhà xuất bản Đại học Bách Khoa Hà Nội.
4.Trần Vĩnh Diệu, Trần Trung Lê (2006), Môi trường trong gia công chất dẻo và compozit, Nhà xuất bản Đại học Bách khoa, Hà nội.
5.Trần Vĩnh Diệu, Lê Thị Phái, Phan Minh Ngọc, Lê Phương Thảo, Lê Hồng Quang (2002), ”Nghiên cứu chế tạo vật liệu Polyme compozit trên cơ sở
nhựa PP gia cường bằng sợi đay”, Tạp chí Hóa Học, T40(3A), Tr 8-13.
6.Trần Vĩnh Diệu, Phạm Gia Huân (2003), “Nghiên cứu chế tạo vật liệu Polyme-compozit trên cơ sở nhựa PP gia cường bằng hệ lai tạo tre, luồng- sợi thủy tinh”, Tạp chí Hóa Học, T41(3), Tr 49-53.
7.Vũ Huy Đại (2012), Báo cáo Đề tài khoa học công nghệ cấp Bộ“Nghiên cứu công nghệ sản xuất composite từ phế liệu gỗ và chất dẻo phế thải”,
Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, Hà Nội
8.Nguyễn Đình Đức (2007), Công nghệ vật liệu compozit, Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật.
9.Lê Minh Đức (2008), Thiết bị gia công polymer, Nhà xuất bản Bách khoa, Hà Nội.
10.Nguyễn Vũ Giang (2013), Báo cáo Đề tài khoa học công nghệ cấp Bộ“Nghiên cứu chế tạo vật liệu composite trên cơ sở nhựa polylefin (polyetylen, polypropylen) khâu mạch (XLPO) và bột gỗ biến tính ứng
dụng làm vật liệu xây dựng, kiến trúc nội- ngoại thất”, Bộ khoa học và công nghệ, Hà Nội
11.Hoàng Thị Thanh Hương (2011), Báo cáo Đề tài khoa học công nghệ cấp Bộ“Nghiên cứu công nghệ phòng chống cháy cho vật liệu gỗ”, Bộ giáo dục và đào tạo, Hà Nội.
12.Đoàn Thị Thu Loan (2010), “Nghiên cứu cải thiện tính năng của vật liệu Composite sợi đay/ nhựa Polypropylene bằng phương pháp biến tính nhựa nền”, Tạp chí khoa học và công nghệ, Đại học Đà Nẵng, Số
1(36), Tr 28-35
13.Hà Tiến Mạnh, Nguyễn Bảo Ngọc, Nguyễn Đức Thành, Đỗ Thị Hoài Thanh, Hà Thị Thu, Nguyễn Hải Hoàn (2011), “Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ bột gỗ và nhựa polypropylene đến tính chất composite gỗ- nhựa”Tạp chí khoa học Lâm Nghiệp, Số 1, Tr 1752-1759.
14.Phạm Ngọc Nam (1998), “Một sốđặc điểm cấu tạo và tính chất vật lý của gỗ Cao su”, Tạp chí Lâm nghiệp, Số 2, Tr 32-33.
15.Phạm Ngọc Nam (2000), “Nghiên cứu công nghệ sản xuất ván dăm từ
cành ngọn và bìa bắp gỗ Cao su”, Tạp chí Nông nghiệp công nghiệp thực phẩm, số 5, Tr 207-209.
16.Phạm Ngọc Nam (2001), “Một số tính chất Cơ học chủ yếu của gỗ Cao su”, Tạp san Khoa học kỹ thuật Nông Lâm Nghiệp, NXB Nông nghiệp, số 1, Tr 177-180.
17.Nguyễn Hữu Niếu, Trần Vĩnh Diệu (2004), Hóa lý Polyme, Nhà xuất bản
Đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh.
18.Phan Thị Minh Ngọc, Trần Vĩnh Diệu, Nguyễn Thúy Hằng (2007), “Ảnh hưởng của chất trợ tương hợp Polypropylen ghép Anhydrit Maleic đến tính chất cơ học của vật liệu Polypropylen Compozit gia cường bằng mắt tre”, Tạp chí Hóa học, T45 (5A), Tr 77-84.
19.Nguyễn Văn Thái và cộng sự (2006), Công nghệ Vật liệu, NXB. Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội
20.Hồ Sĩ Tráng(2006), Cơ sở hóa học gỗ và Xenluloza tập 1,2, NXB. Khoa
học và kỹ thuật, Hà nội
21.Lê Xuân Tình (1998), Khoa học gỗ, NXB. Nông nghiệp, Hà Nội.
Tiếng anh
22.Ann Jennifer Roberts (2009), Bonding of Additives to Functional
Polyolefins by Reactive Blending, The University of Auckland, New
Zealand.
23.A.K.Bledzki, J.Gassan (1999), “Composites reinforced with cellulose based fibers”, Prog.Polyme, Sci. 24, pp. 221-274.
24.Anatole Klyosov (2005), Wood plastic composites, Wiley-interscience A John Wiley& Sons, INC, Publication.
25.Apri Heri Iswanto and Fauzi Febrianto (2005), “The Role of Dicumyl Peroxide (DCP) In the Strengthening of Polymer Composites”,Peronema Forestry Science Journal, Vol.1, No.2, ISSN 18296343.
26.Behzad kord (2011), “Influence of Maleic Anhydride on the Flexural, Tensile and Impact Characteristics of Sawdust Flour Reinforced Polypropylene Composite”,World Applied Sciences Journal, 12 (7), pp. 1014-1016.
27.B. Mohebby, A. R. Ghotbifar, and S. Kazemi-Najafi (2011), “Influence of Maleic-Anhydride-Polypropylene (MAPP) on Wettability of Polypropylene/Wood Flour/Glass Fiber Hybrid Composites”, J. Agr.
Sci. Tech, Vol. 13, pp. 877-884.
28.Craig M.Clemons, Daniel F. Caufield (2003), “Wood Flour”, Functional
29.Cao Jin-Zhen, Wang Yi, Xu Wei-yue, Wang Lei (2010), “Preliminary study of viscoelastic properties of MAPP-modified wood flour/polypropylene composites”,For. Stud, China, 12(2), pp. 85-89.
30.Darilyn Roberts, Roberts C. Constable (2003),Chemical Coupling Agents
for Filled and Grafted Polypropylene Composites, Handbook of
polypropylene and polypropylene composites, vol. 3, pp. 45-50.
31.Ezequiel Pérez, Lucía Famá, Santiago García P, María J. Abad and Celina Bernal (2011), “Mechanical Behaviour of PP/Woodflour Composites”, 6th International Conference on Composite Structure.
32.Ferran Martı-Ferrer, Francisco Vilaplana, Amparo Ribes-Greus (2005),
Flour Rice Husk as Filler in Block Copolymer Polypropylene,“Effect of Different Coupling Agents” Published online in Wiley InterScience.
33.Farshid Basiji, Vahidreza Safdari,Srikanth Pilla (2009), “The effects of fiber length and fiber loading on the mechanical properties of wood- plastic (polypropylene) composites”, Turk Agric, vol. 34, pp. 191-196. 34.Fatih Mengeloglu, Ramazan Kurt, Douglas J. Gardner
(2007),“Mechanical Properties of Extruded High Density Polyethylene and polypropylene Wood Flour Decking Boards”,Iranian Polymer
Journal 16 (7), pp. 477-487.
35.Felix J.M., Gatenholm P., Schreiber H.P (1993), “Controlled interactions in cellulose-polymer composites”, Polymer Composites, vlo. 14, pp. 234-256.
36.Fauzi Febrianto, Dina Setyawati, Myrtha Karina, Edi Suhaimi Bakar and Yusuf Sudo Haidi (2006), “Influence of Wood Flour and Modifier Contents on the Physical and Mechanical Propertes of Wood Flour- Recycle Polypropylene composites”,Journal of Biological Sciences, 6 (2), pp. 337-343.
37.G. E. Myers ( 1991), Wood Flour and polypropylene or High density
Polyethylene composites,“Influence of Maleated polypropylene Concentration and Extrusion Temperature on Properites” Intern. J.
Polymeric Mater, Vol. 15, pp. 171-186.
38.Han-Seung Yang, Michael P. Wolcott, Hee-Soo Kim, Sumin Kim (2007),“Effect of differet compatibilizing agents on the mechanical properties of lignocellulosic material filled polyethylene bio- composites”,Composite Structures, vol.79, pp. 369-375.
39.Ichazo M.N., Albano C., Gonzales J., Perera R., Candal (2001), “Polypropylene/wood flour composites: Treatment and properties”,
Composite Structures, vol. 54, pp. 207-214
40.Johnz. Lu, Joan I. Negulescu and Qinglin Wu (2005),Maleated wood-
fiber/high-density-polyethylene composites, “Coupling mechanisms and interfacial characterization, Coupling mechanisms and interfacial characterization in WPC”,Composite Interfaces, Vol. 12, pp. 125–140.
41.Jutarat Prachayawarakorn and Niracha Yanembunying (2005), “Effect of recycling on properties of rice husk-filled- polypropylene”,Songklanakarin J. Sci. Technol,27 (2), pp. 343-352. 42.John Z.lu, Qinglin Wu, Harold S. McNabb, Jr (2000), Chemical coupling
in wood fiber and polymer composites: A review of coupling agents and treatments, Wood and fiber science, Vol. 32(1).
43.Konstantinos Giannadakis (2010), Mechanisms of Inelastic Behavior of
Fiber Reinforced Polymer Composite, Lulea University of Technoligy,
Lulea, Sweden SE 97187.
44.Kishi, H., M. Yoshioka, A. Yamanoi, and N. Shiraishi (1988), Composites of
wood and polypropylenes I. Mokuzai Gakkaishi, vol.34(2), pp. 133-139.
45.Keener T.J., Stuart R.K., Brown T.K (2003), Maleated coupling agents for
46.Hee-Soo Kim, Byoung-Ho Lee, Seung-Woo Choi (2007),The effect of
types of maleic anhydride-grafted polypropylene (MAPP) on the interfacial adhesionproperties of bio-flour-filled polypropylene composites, Composites: Part A 38, pp. 1473-1482.
47.Lu, J. Z., Q. Wu, and H. S. McNabb (2000), “Chemical coupling in wood fiber and polymer composites: A review of coupling agents and treatments”Wood Fiber Sci. ,vol.32(1), pp. 88-104.
48.Mousa Ghaemy, Solaiman Roohina (2003), “Grafing of Maleic Anhydride on Polyethylene in a Homogeneous Medium in the Presence of Radical Initiators”, Iranian Polymer Journal, vol 12 (1), pp. 21-29.
49.Monchai Tajan, Phasawat Chaiwutthinan (2008), “Thermal and Mechanical Properties of Wood-Plastic Composites from Iron Wood Flour and Recycled Polypropylene Foam”,Journal of Metals and
Minerals, Vol. 18, pp. 53-56.
50.M. Khalid, S. Ali, C.T Ratnam and S.Y.Thomas Choong (2006),“Effect of mapp as coupling on the mechanical properties of palm fiber empty fruit bunch and cellulose polypropylene biocomposites”International
Journal of Engineering and Technology, vol.3, No.1, pp. 79-84.
51.Mohammad Razavi-Nouri, Fatemeh Jafarzadeh-Dogouri, Abdulrasoul Oromiehie, and Amir Ershad Langroudi (2006), Mechanical Properties
and Water Absorption Behaviour of Chopped Rice Husk Filled Polypropylene Composites, Faculty of Polymer Processing, Iran
Polymer and Petrochemical Institute, Tehran, Iran
52.Nicole M. Stark and Robert E. Rowlands (2003), “Effects of Wood Fiber Characteristics on Mechanical Properties of Wood/Polypropylene Composites”, Wood and fiber science, vol. 35(2), pp. 56-87.
53.N. Sombatsompop, C. Yotinwattanakumtorn, C. Thongpin (2005),Influence of Type and concentration of maleic anhydride grafted
polypropylene and Impact modifiers on Mechanical properties of PP/Wood Sawdust Composites, PP/Wood SawdustComposites.
54.Rashmi Kumari(2008), Fundamental Study on Highly-Filled Wood-Plastic
Composite, Graduate School of Agriculture Kinki University -
Department of Advanced Bioscience.
55.Roger M. Rowell (2005), Wood chemistry and Wood composite, Taylor & Francis Group, the academic division of T&F Informa plc.
56.Roger M. Rowell (2006),Advances and challenges of wood polymer