CỎ VOI VÀ NHỰA TỔNG HỢP PE ĐẾN COMPOSITE GỖ - NHỰA Ngơ Anh Sơn
(Phịng Khoa học & HTQT, Trường Đại học Nơng - Lâm Bắc Giang)
TĨM TẮT
Composite gỗ - nhựa (WPC) là vật liệu được tạo nên bởi sự pha trộn giữa sợi gỗ và nhựa. Nghiên cứu sử dụng sợi cỏ Voi thay cho sợi gỗ và nhựa PE tỉ trọng cao (HDPE) làm nguyên liệu chính tạo ra vật liệu phức hợp WPC. Sử dụng phương pháp bố trí ma trận thí nghiệm trực giao, nghiên cứu ảnh hưởng của các tham số công nghệ: Thành phần trọng lượng nhựa HPDE/sợi cỏ với tỉ lệ: 100/40; 100/60; 100/80, kích thước sợi nhỏ hơn 0,15; 0,15-0.30; 0,30-0,45mm, tỉ lệ chất tương tác PE-MAH: 100/4; 100/8; 100/12 đến tính chất cơ lý Gỗ - Nhựa (WPC). Các kết quả nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm đã góp phần làm rõ được lý thuyết về ảnh hưởng của chất tương tác PE-MAH, làm gia tăng liên kết giữa sợi cỏ và nhựa PE, nâng cao tính chất cơ vật lý của vật liệu phức hợp. Kết quả thí nghiệm cũng cho thấy mức độ ảnh hưởng khi thay đổi các cấp K1, K2, K3 của mỗi nhân tố đến kết quả thí nghiệm. Sự thay đổi tỉ lệ nhựa HDPE và sợi cỏ ảnh hưởng mạnh nhất đến tính chất sản phẩm khoảng biến động R luôn lớn nhất: bền kéo 2.16Mpa, mô đun đàn hồi kéo 760Mpa, cường độ uốn tĩnh 8.41Mpa, mô đun đàn hồi uốn tĩnh 323Mpa so với sự thay đổi cấp độ của các nhân tố khác. Khi tỉ lệ sợi tăng cường từ 100/40 đến 100/80 tính chất cơ lý sản phẩm có xu hướng giảm: cường độ kéo giảm từ 23.63Mpa xuống 20,27Mpa, cường độ uốn tĩnh giảm mạnh từ 28.81 xuống 21.60, mô đun đàn hồi uốn tĩnh, và khả năng chịu nước cũng giảm. Chỉ có Mơ đun đàn hồi kéo tăng từ 2396Mpa lên 3102Mpa, kích thước sợi cũng ảnh hưởng đế kết quả thí nghiệm. Khi kích thước sợi tăng, tính chất cơ lý của sản phẩm đều giảm. Các kết quả đó là cơ sở xây dựng qui trình cơng nghệ và lựa chọn được tỷ lệ nhựa và sợi cỏ phù hợp cho quá trình tạo vật liệu này, đồng thời đã mở ra các định hướng mới cho nghiên cứu tiếp theo.
Từ khóa: Cỏ Voi, nhựa HDPE, vật liệu WPC.
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Vật liệu phức hợp Gỗ nhựa (WPC) là một loại nguyên liệu tổng hợp, được tạo thành từ hai nguyên liệu chính là sợi gỗ và nhựa tổng hợp. Ngoài ra, WPC cịn có thể chứa một số chất phụ gia làm đầy có gốc cellulose hoặc vơ cơ. Do đó, WPC cịn có thể được gọi là vật liệu composite nhựa sợi tự nhiên hay sợi tự nhiên được gia cường bằng nhựa. Gỗ nhựa được sử dụng rộng rãi nhất trong các cơng trình ngồi trời ván sàn, lan can, hàng rào ngồi trời, gỗ trang trí, tấm chắn, ghế cơng viên, khung bao cửa và cửa sổ... hoặc có thể làm đồ gỗ nội thất. Gỗ nhựa thân thiện với mơi trường hơn và tốn ít chi phí bảo trì hơn các loại gỗ rắn đã qua xử lý khác. Gỗ nhựa hạn chế được nứt nẻ, mối mọt, nấm mục do ảnh hưởng của môi trường đối với các loại gỗ tự nhiên khác. Gỗ nhựa được hình thành từ gỗ (như mạt cưa, bột giấy, vỏ lạc, tre nứa, trấu...) và nhựa (có thể sử dụng nhựa Polyethylene tỉ trọng cao HDPE, Polyvinylclorua PVC, Polypropylene PP, Acrylonitrin butadien styren ABS, Polystyrene PS...) nên có thể sử dụng phế liệu nơng, lâm sản và các loại nhựa tái chế, Lin Jianguo và Huang Xudong (2006). Hỗn hợp gỗ nhựa được trộn đều,
đồng nhất, sau đó được đùn hoặc ép thành các hình dạng theo yêu cầu. Các phụ gia như chất tạo màu, chất tạo nối, chất ổn định, hạt gia cường, chất tạo nổi... sẽ giúp cho sản phẩm cuối cùng phù hợp cho nhiều hướng ứng dụng. Một lợi thế lớn của gỗ nhựa so với gỗ tự nhiên là khả năng ngun liệu có thể tạo hình thành hầu như bất kỳ hình dạng khơng gian nào theo u cầu. Nó dễ dàng uốn, và cố định để tạo thành các đường cong lớn. Do sự kết hợp trong quá trình sản xuất, gỗ nhựa vừa có tính chất như gỗ: có thể gia cơng bằng các cơng cụ mộc truyền thống, vừa có tính chất như nhựa: khả năng chống ẩm, và chống mục nát, mặc dù độ cứng chắc khơng bằng gỗ tự nhiên, và có thể hơi biến dạng trong môi trường thời tiết nhiệt độ cao, Annon (2005).
Nhiều nhà khoa học đã tiến hành nghiên cứu loại vật liệu được cho là còn mới này: Chuai Chengzhi, Li Shu, Lin Yanqin (2000), nghiên cứu tính năng, tính tương tác của vật liệu phức hợp nhựa Polypropylene/Sợi gỗ. Li Siyuan, Yang Wei, Shi Wei (2005), nghiên cứu q trình kết tinh và tính năng cơ học của vật liệu phức hợp Gỗ/Polypropylene. Lin Jianguo, Huang Xudong. (2006), đã sử dụng bột trấu trong các sản phẩm
CHẾ BIẾN GỖ
nhựa gỗ. Li Siyuan, Yang Wei, Shi Wei (2005),