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 Nôị - 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 và 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 Nôị - 2011

` 1

ĐẶT VẤN ĐỀ

Hiện nay ngành công nghiệp chế biến gỗ của Việt Nam phát triển rất

nhanh. Trong khi đó, nhu cầu đa dạng hóa các hàng hóa, thúc đẩy các doanh

nghiệp phát triển, tìm kiếm các vật liệu mới đang trở nên cấp bách.

Vật liệu phức hợp gỗ nhựa Wood plastic composite (WPC) là một loại

nguyên liệu tổng hợp, được tạo thành từ bột gỗ và nhựa. Ngoài nhựa và bột

gỗ, WPC còn có thể chứa một số chất phụ gia làm đầy có gốc cellulose hoặc

vô cơ. Do đó, WPC còn có thể được gọi là vật liệu composite nhựa sợi tự

nhiên hay sợi tự nhiên được gia cường bằng nhựa. WPC có nhiều ứng dụng

trên thị trường, đặc biệt là sử dụng làm vật liệu thô. Nhựa gỗ được sử dụng

rộng rãi nhất trong các công trình ngoài trời như lãnh vực ván sàn ngoài trời,

ngoài ra còn có thể ứng dụng làm lan can, hàng rào ngoài trời, gỗ trang trí,

tấm chắn, ghế công viên, khung bao cửa và cửa sổ,... hoặc có thể làm đồ gỗ

nội ngoại thất. Các nhà sản xuất khẳng định nhựa gỗ thân thiện môi trường

hơn, và tốn ít chi phí bảo trì hơn các loại gỗ rắn xử lý khác. Ngoài bị nứt nẻ,

bị rạn, các loại gỗ rắn xử lý này còn có thể bị mối mọt, mục rữa nhanh do môi

trường ẩm ướt bên ngoài. Nhựa Gỗ hiện vẫn là một loại vật liệu rất mới mẻ so

với lịch sử phát triển lâu dài của gỗ tự nhiên trong ứng dụng làm vật liệu xây

dựng, nhưng nó có thể thay thế gỗ trong hầu hết trường hợp không chịu lực

(non-structural). Nhựa gỗ được hình thành từ gỗ, (như mạt cưa, sợi bột giấy,

vỏ đậu phộng, tre nứa, trấu, ..) và nhựa (có thể sử dụng nhựa HDPE, PVC, PP,

ABS, PS, ...). Bột nhựa gỗ 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, chất gia cường, chất tạo nổi,... sẽ giúp cho sản phẩm cuối cùng

phù hợp cho nhiều hướng ứng dụng.

Trong quá trình tạo Wood plastic composite, yếu tố ảnh hưởng rất

mạnh đến chất lượng của vật liệu là hàm lượng gỗ, nhựa. Hàm lượng nhiều

` 2

hay ít sẽ ảnh hưởng đến tính chất cơ lý và độ bền của sản phẩm. Chính vì vậy

cần đặt ra nghiên cứu về vấn đề này.

Các nghiên cứu về vật liệu composite gỗ - nhựa ở Việt Nam hiện nay

còn rất ít, do vậy việc nghiên cứu tạo vật liệu composite gỗ-nhựa ở nước ta có

ý nghĩa khoa học và thực tiễn, mở ra xu hướng mới trong sử dụng hiệu quả

nguyên liệu gỗ và tạo vật liệu mới thay thế gỗ tự nhiên trong xây dựng và nội

thất.

Được sự nhất trí của Nhà trường, tôi tiến hành đề tài “Nghiên cứu ảnh

hưởng của tỉ lệ nhựa Polyetylen (PE) và bột gỗ đến một số chỉ tiêu chất

lượng gỗ phức hợp”

` 3

Chương 1

TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

Ngành công nghiệp chế biến gỗ của Việt Nam hiện nay phát triển rất

nhanh, với nhiều sản phẩm đa dạng và phong phú. Sản phẩm đồ gỗ tự nhiên

rất được ưa chuộng, tuy nhiên nhược điểm của gỗ tự nhiên là chống ẩm, mốc

kém, dễ cong vênh, nứt nẻ đã tạo tiền đề cho các vật liệu mới được tạo ra với

các ưu điểm của gỗ tự nhiên và khắc phục được các nhược điểm của nó.

Vật liệu phức hợp gỗ nhựa Wood plastic composite (WPC) là lợi dụng

bột gỗ với nhựa nguyên sinh hoặc nhựa đã qua sử dụng làm nguyên liệu chủ

yếu, hỗn hợp thông qua nhiệt độ cao, gia công hình thành một loại phức hợp

vật liệu.

Nguồn nguyên liệu để sản xuất vật liệu composite gỗ - nhựa có tiềm

năng rất lớn. Các kết quả nghiên cứu và tình hình sản xuất vật liệu composite

gỗ - nhựa có thể thấy rằng, sản xuất vật liệu composite gỗ-nhựa là xu hướng

công nghệ hiện đại, thân thiện môi trường, có ý nghĩa về mặt xã hội và sử

dụng hiệu quả nguồn tài nguyên.

Công nghệ sản xuất vật liệu composite gỗ - nhựa hiện nay được nhiều

nước trên thế giới như Nhật Bản, Mỹ, Canada xác định là hướng nghiên cứu

ưu tiên trong lĩnh vực công nghệ vật liệu mới. Sản xuất vật liệu composite gỗ

nhựa trên nền nhựa nhiệt dẻo có thể bằng các phương pháp ép phẳng, ép đùn,

ép phun. Công nghệ áp dụng hiện nay chủ yếu là công nghệ ép đùn để tạo ra

các sản phẩm composite có các profile khác nhau. Tuy nhiên, giá thành đầu tư

một dây chuyền công nghệ và thiết bị sản xuất vật liệu composite gỗ-nhựa

bằng phương pháp ép đùn rất cao trị giá từ 400.000 USD đến 1.500.000 USD

phụ thuộc vào công suất của dây chuyền (công suất từ 50 kg/h – 650 kg/h).

Tại Nga, Đức đã phát triển công nghệ sản xuất vật liệu composite gỗ-nhựa

` 4

bằng phương pháp ép khuôn, sản phẩm chủ yếu là các tấm phẳng có chiều

dày không lớn từ 3-20 mm dùng để làm vách ngăn, ván phủ, các chi tiết đồ

mộc.

Sản phẩm composite gỗ - nhựa có chiều dày khác nhau từ 4mm đến 40

mm, khối lượng thể tích có thể đạt tới 1140 kg/m3

có rất nhiều ưu điểm như:

tính ổn định kích thước cao, khả năng chống sinh vật hại tốt, bề mặt mịn, dễ

gia công, có thể tạo ra màu sắc thích hợp.. được ứng dụng trong 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 rất phù hợp với sản xuất quy

mô nhỏ, vốn đầu tư thấp, sử dụng nguyên liệu là các phế liệu trong công

nghiệp gỗ và công nghệ chất dẻo.

Hiện nay, các nghiên cứu về vật liệu composite gỗ - nhựa ở Việt Nam

hầu như chưa được nghiên cứu và ứng dụng vào sản xuất, do vậy việc nghiên

cứu tạo vật liệu composite gỗ-nhựa ở nước ta có ý nghĩa khoa học và thực

tiễn, mở ra xu hướng mới trong sử dụng hiệu quả nguyên liệu gỗ và tạo vật

liệu mới thay thế gỗ tự nhiên trong xây dựng và nội thất

1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU

1.2.1. Trên thế giới

Tại một số quốc gia, vật liệu phức hợp gỗ nhựa được đưa vào ứng dụng

từ những năm giữa thế kỷ 20. Thập niên 80 của thể kỷ 20 Italia tạo vật liệu

hỗn hợp sử dụng 50% bột gỗ và 50% nhựa pp được gọi là wood-stock. Vật

liệu phức hợp gỗ nhựa có các ưu thế như giá thành rẻ, cường độ tốt, độ cứng

cao, được hãng ôtô Ford sử dụng trong đồ nội thất ô tô, đến nay đã được sử

dụng rộng rãi. Năm 2004 khi mà châu âu và Nhật bản đóng cửa rừng thì sản

phẩm gỗ nhựa là sản phẩm thay thế số 1 cho vật liệu gỗ tự nhiên. Những năm

90 của thế kỷ 20 thì sợi thực vật kết hợp với vật liệu nhựa hình thành lên vật

liệu phức hợp gỗ nhựa là sản phẩm lựa chọn hàng đầu, đây là giai đoạn đưa

` 5

sản phẩm ứng dụng vào thực tế, nhưng sản phẩm chủ yếu được ứng dụng vào

tạo ván, đóng thùng…Những năm gần đây trên thế giới kỹ thuật sản xuất các

sản phẩm từ vật liệu gỗ nhựa phát triển lên một tầm cao mới, bổ xung phát

triển thành phần bột gỗ làm biến tính vật liệu nhựa. Tại Nhật bản sản phẩm

nổi tiếng là “Tình yêu với gỗ” là một ví dụ cụ thể; công ty Xiede của canada

phát triển và sản xuất các sản phẩm từ vật liệu phức hợp gỗ nhựa(sử dụng

phương pháp phun và phương pháp nén áp); tại Autralia, Hàn quốc đều có các

công ty sản xuất từ vật liệu này . Vật liệu phức hợp gỗ đã trở thành một ngành

công nghiệp phát đạt tại châu Âu, điển hình là sử dụng nội thất xe hơi, như tại

Mỹ có tập Ford, GM; tại Đức thì có Volkswagen; Audi, Nhật bản có Toyota,

Honda, Nisan các hãng xe đều sử dụng vật liệu phức hợp gỗ nhựa trong làm

ván cửa trước, cửa sau và làm giá đỡ, hộp đựng hành lý với những ứng dụng

khác nhau. Năm 2004, chỉ tính riêng tại Mỹ vật liệu WPC sử dụng trong xây

dựng đã chiếm tỷ lệ 15% -20% trong tổng số các loại vật liệu gỗ. Lĩnh vực sử

dụng vật liệu composite gỗ-nhựa rất rộng rãi: làm ván sàn, ván ốp tường, ván

phủ mặt, khung cửa sổ, cửa đi, đồ dùng ngoài trời, sàn tàu, khung cửa sổ, cửa

đi, các chi tiết mộc, trang trí, dụng cụ thể thao…

Vật liệu Composite đã xuất hiện từ rất lâu trong cuộc sống, khoảng

5.000 năm trước Công nguyên người cổ đại đã biết vận dụng vật liệu

composite vào cuộc sống (ví dụ: sử dụng bột đá trộn với đất sét để đảm bảo

sự dãn nở trong quá trình nung đồ gốm). Người Ai Cập đã biết vận dụng vật

liệu Composite từ khoảng 3.000 năm trước Công nguyên, sản phẩm điển hình

là vỏ thuyền làm bằng lau, sậy tẩm pitum về sau này các thuyền đan bằng tre

chát mùn cưa và nhựa thông hay các vách tường đan tre chát bùn với rơm, dạ

là những sản phẩm Composite được áp dụng rộng rãi trong đời sống xã hội.

Sự phát triển của vật liệu composite đã được khẳng định và mang tính đột

biến vào những năm 1930 khi mà stayer và Thomat đã nghiên cứu, ứng dụng