ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA HÓA


ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2
ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU COMPOSITE TRÊN

CƠ SỞ NHỰA POLY(VINYL CHLORIDE) VÀ MÙN
CƯA ĐỊNH HƯỚNG CHẾ TẠO SẢN PHẨM BÀN
Giáo viên hướng dẫn :

PGS.TS Đoàn Thị Thu Loan

Đà Nẵng, 4-2021


Đồ án cơng nghệ 2

GVHD: PGS.TS Đồn Thị Thu Loan

MỤC LỤC
PHẦN MỞ ĐẦU.........................................................................................................6
1. Đặt vấn đề.........................................................................................................6
2. Các nghiên cứu trong và ngồi nước................................................................7
3. Tính cấp thiết của vấn đề..................................................................................7
4. Mục tiêu đề tài...................................................................................................9
5. Nội dung thực nghiệm.......................................................................................9
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT..............................................................11
1.1 Tổng quan về composite................................................................................11
1.1.1 Khái niệm về vật liệu composite..............................................................11

1.1.2 Đặc điểm, tính chất của vật liệu composite..............................................11
1.1.3 Thành phần của vật liệu composite..........................................................11
1.1.4 Ưu và nhược điểm của vật liệu composite...............................................11
1.1.5 Ứng dụng của vật liệu Composite............................................................12
1.2 Vật liệu composite từ độn mùn cưa và nhựa poly(vinylcloride)....................13
1.2.1 Nhựa poly(vinyl cloride).........................................................................13
1.2.2 Mùn cưa...................................................................................................14
1.2.3 Phụ gia ổn định nhiệt..............................................................................16
1.2.4 Phụ gia hỗ trợ gia công............................................................................17
1.3 Phương pháp gia công..................................................................................17
CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM...............................................................................22
Page 2


Đồ án cơng nghệ 2

GVHD: PGS.TS Đồn Thị Thu Loan

2.1. Đối tượng nghiên cứu.................................................................................22
2.1.1 Nguyên liệu.............................................................................................22
2.1.2 Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm................................................................22
2.2 Nghiên cứu gia cơng tạo mẫu........................................................................22
2.2.1 Quy trình nghiên cứu...............................................................................22
2.2.2 Chuẩn bị nguyên liệu..............................................................................23
2.3 Nội dung nghiên cứu.....................................................................................24
2.3.1 Điều kiện gia cơng...................................................................................24
2.3.2 Khảo sát tính chất composite...................................................................24
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.............................................................25
3.1 Mẫu nghiên cứu của nhóm............................................................................25
3.2 Các nghiên cứu tham khảo............................................................................26

3.2.1 Nghiên cứu 1...........................................................................................26
3.2.2 Nghiên cứu 2...........................................................................................29
3.2.3 Nghiên cứu 3...........................................................................................31
3.2.4 Nghiên cứu 4...........................................................................................34
3.3 Kết luận:........................................................................................................37
3.4 Kiến nghị.......................................................................................................38
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................39

Page 3


Đồ án cơng nghệ 2

GVHD: PGS.TS Đồn Thị Thu Loan

DANH MỤC HÌNH ẢN
Hình 1 : Cơ cấu ngun liệu nhựa nhập khẩu 2020....................................................9
Y

Hình 1.1 : Cấu trúc vĩ mơ của gỗ..............................................................................15
Hình 1.2: Phương pháp lăn tay.................................................................................17
Hình 1.3: Phương pháp phun bắn.............................................................................18
Hình 1.4: Phương pháp RTM...................................................................................19
Hình 1.5: Cấu tạo máy đúc tiêm...............................................................................19
Hình 1.6: Quy trình phương pháp đúc ép.................................................................21
Hình 2.1: Quá trình thực hiện...................................................................................23
Hình 3.1: Hình ảnh sản phẩm thu được....................................................................26
Hình 3.2: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ bền của vật liệu......................................28
Hình 3.3: Ảnh hưởng của thời gian gia cơng đến độ bền của vật liệu [19]...............29
Hình 3.4: Độ bền uốn của mẫu composite PVC/nùn cưa với hàm lượng mùn cưa 20


phr và mẫu PVC ngun (khơng có mùn cưa) theo tiêu chuẩn ISO 178.[14]...................31
Hình 3.5: Độ bền kéo của mẫu composite PVC/nùn cưa với hàm lượng mùn cưa 20
phr và mẫu PVC ngun (khơng có mùn cưa) theo tiêu chuẩn ASTM D389.[14]............32
Hình 3.6: Modun đàn hồi của vật liệu composite PVC/mùn cưa với hàm lượng PVC
tương ứng 40, 50, 60, 80 phr theo tiêu chuẩn ISO 527. [13].............................................34
Hình 3.7: Độ bền kéo của mẫu composite PVC/mùn cưa với các thành phần mùn
cưa khác nhau như 40, 50, 60, 80 phr...............................................................................35
Hình 3.8: Bề mặt mẫu composite PVC/mùn cưa tạo thành với hàm lượng mùn cưa
khác nhau.......................................................................................................................... 36
Hình 3.9: Độ bền kéo và độ bền va đập với hàm lượng mùn cưa khác....................37
Hình 3.10: Độ bền uốn và độ modun uốn với hàm lượng mùn cưa khác nhau.........38

Page 4


Đồ án cơng nghệ 2

GVHD: PGS.TS Đồn Thị Thu Loan

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1: Đơn phối liệu hỗn hợp nguyên liệu............................................................24
Bảng 2: Thành phần nguyên liệu.............................................................................32
Bảng 3: Thành phần nguyên liệu của nghiên cứu 4.................................................36

Page 5


Đồ án cơng nghệ 2


GVHD: PGS.TS Đồn Thị Thu Loan

PHẦN MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Ngày nay, cùng với sự phát triển của đất nước, ngành gỗ Việt Nam trong những năm
qua đã có tốc độ phát triển cao và là một trong 10 ngành xuất khẩu chủ lực của cả nước.
Chỉ trong 13 năm trở lại đây, kim ngạch xuất khẩu ngành gỗ đã tăng rất nhanh, từ 219
triệu USD năm 2000, đã tăng lên khoảng 5 tỷ USD trong năm 2013. Hằng năm ngành
công nghiệp chế biến gỗ nước ta phải nhập khẩu từ 3.5-4 triệu m 3 gỗ tự nhiên trong khi
lượng phế liệu trong sản xuất chế biến gỗ phụ thuộc vào nguyên liệu [1]. Có thể thấy
lượng phế liệu này là rất lớn và hiện nay chủ yếu được sử dụng để làm nguyên liệu. Vấn
đề đặt ra là làm thế nào để sử dụng hiệu quả lượng phế liệu này đồng thời bảo vệ môi
trường.
Trong nghiên cứu này mùn cưa được sử dụng kết hợp với Poly(vinyl cloride) (PVC).
Là loại chất dẻo phổ biến trong các dồ dùng sinh hoạt hằng ngày, phổ biến trên khắp thế
giới. Có nhiều ưu điểm hơn so với các loại nhựa nhiệt dẻo khác như polypropylen (PP),
polyethylen (PE)… là giá thành rẻ, tính chất cơ lý tốt, bền hóa chất, có tính chống cháy,
và đặc biệt là có độ phân cực cao nên có độ tương hợp tốt với mùn cưa. Composite nhựa
nhiệt dẻo có độ độc hại rất thấp.
So với các sản phẩm bàn ghế nội thất truyền thống được sản xuất từ gỗ nguyên khối,
các sản phẩm được sản xuất dựa trên cơ sở composite từ gỗ-nhựa có các tính chất ưu việt
hơn như: Tính hút nước, khả năng trương nở thấp, hầu như không bị vi sinh vật, mối mọt
phá hủy, bề mặt có chất lượng cao hơn gỗ, có thể gia cơng trên các máy chế biến gỗ thông
thường. Việc kết hợp mùn cưa và nhựa poly(vinyl cloride) để tạo ra sản phẩm vừa hạn chế
được lượng chất thải rắn đi vào môi trường, vừa tạo ra được sản phẩm có giá trị và giá trị
sử dụng cao hơn những chất tham gia vào kết cấu sản phẩm [2].
Vì vậy, việc nghiên cứu sử dụng mùn cưa và nhựa PVC để sản xuất vật liệu gỗ nhựa
là xu hướng mới được quan tâm nghiên cứu, vừa để nâng cao giá trị sử dụng của gỗ, tiết
kiệm ngun liệu, góp phần giảm thiểu ơ nhiễm mơi trường.


Page 6


Đồ án cơng nghệ 2

GVHD: PGS.TS Đồn Thị Thu Loan

2. Các nghiên cứu trong và ngoài nước
 Trong nước: Composite sợi tự nhiên rất phát triển ở nước ta, là đề tài của nhiều
nghiên cứu khoa học không chỉ trong phạm vi trường học mà còn được ứng dụng nhiều
trong cuộc sống.
o “Nghiên cứu ảnh hưởng của kích thước bột gỗ đến tính chất composite gỗnhựa” của Ngơ Thùy Dương, Đại học lâm nghiệp Hà Nội xác định ảnh hưởng của kích
thước bột gỗ và nhựa PP, PE đến một số tính chất chủ yếu của composite gỗ-nhựa [3].
o “Nghiên cứu chế tạo vật liệu composite trên nền nhựa polyethylene và mùn
cưa” của Trần Thị Thu Hằng, Đại học Đà Nẵng nghiên cứu chế tạo vật liệu từ mùn cưa và
nhựa PE tỷ trọng cao [4].
o “Nghiên cứu chế tạo vật liệu composite trên nền nhựa poly(vinyl cloride)
với độn mùn cưa, trấu” Phạm Thị Vân, Nguyễn Thu Phương, báo cáo hội nghị sinh viên
nghiên cứu khoa học, đại học Đà Nẵng 2010 [5].
 Ngoài nước: Trong những năm gần đây vật liệu gỗ nhựa (WPC) được nghiên cứu
thành công và áp dụng tại Mỹ và được phát triển mạnh mẽ ở nhiều nước trên thế giới như
Nhật, Ấn Độ, Trung Quốc, Nga.
o “Evaluation of mechanical properties of teak sawdust and PVC wood plastic
composite” nhóm tác giả Latha Shankar, Ấn Độ. Đánh giá tính chất cơ học của composite
mùn cưa teak và nhựa PVC [6].
o “Flat-pressed wood plastic composite from sawdust and recycled
polyethylene terephthalate (PET): physical and mechanical properties” nhóm tác giả
Khandkar- Siddikur Rahman. Tổng hợp vật liệu, xác định các tính chất của gỗ ép từ mùn
cưa và nhựa polyethylen terephthalate (PET) [7].
o “Modelling and Production of Injection Moulded Polyvinylchloride-Sawdust Composite” nhóm tác giả Đại học Benin, Nigeria. Nghiên cứu chế tạo vật liệu

composite từ PVC- mùn cưa bằng phương pháp đúc tiêm [8].
3. Tính cấp thiết của vấn đề
Nhu cầu về vật liệu mới với những tính chất cơ lý vượt trội hơn đã dẫn đến việc tạo
nên một loại vật liệu mới là sự kết hợp giữa các vật liệu thành phần. Điều đó đã được
chứng minh qua sự phát triển công nghệ phụ thuộc vào sự tiến bộ trong lĩnh vực khoa học
vật liệu. Đặc biệt, việc tận dụng được những loại phế phẩm để chế tạo vật liệu mang ý
nghĩa rất lớn trong việc bảo vệ môi trường.

Page 7


Đồ án cơng nghệ 2

GVHD: PGS.TS Đồn Thị Thu Loan

Việt Nam là một nước có nguồn nhiên liệu năng lượng tương đối phong phú, nhưng
việc sử dụng tài nguyên đó chưa hợp lý và triệt để. Nước ta là một nước nông nghiệp,
hàng năm thải ra một lượng lớn đến hàng chục triệu tấn các chất thải (sinh khối).
Trong quá trình khai thác, chế biến gỗ rừng trồng, ln ln để lại một lượng phế
liệu đáng kể là gỗ cành ngọn trong khai thác và lõi gỗ sau khi bóc ván mỏng, mùn cưa,
dăm bào, gỗ vụn. Là một loại vật liệu hữu cơ có nguồn gỗ từ các loại gỗ, tre, nứa… được
bào mỏng, nghiền vụn thành những hạt có kích thước nhỏ [9]. Đặc điểm chung của những
dạng phế liệu này là khối lượng thể tích thấp, tiết diện hình trịn, đường kính nhỏ và độ
cong ít. Nếu tiếp tục gia cơng thành ngun liệu hình hộp, bằng phương pháp xẻ, thì hiệu
suất sử dụng gỗ thấp, chí phí lớn, hiệu quả kinh tế khơng cao, chất thải rắn nhiều, bất lợi
cho môi trường. Đồng thời, những phần gỗ tốt nhất bị loại bỏ thành phế liệu. Tất cả nhược
điểm của những phế liệu này có thể được khắc phục bằng cách chế biến chúng thành gỗ
vụn, dăm nhỏ kết hợp với chất kết dính thích hợp để sản xuất một dạng vật liệu mới sử
dụng trong trang trí nội thất.
Là một trong những vật liệu được sử dung phổ biến nhất hiện nay, PVC luôn là một

trong những vật liệu không thể thiếu trong các nghành công nghiệp. Thị trường nhựa PVC
toàn cầu đã tăng trưởng với tốc độ đáng kể trong vài năm qua nhờ nhu cầu ngày càng tăng
đối với các ứng dụng vật liệu cứng như ống,… Hoạt động xây dựng đang gia tăng tại các
thị trường mới nổi như Brazil, Trung Quốc Ấn Độ dự kiến sẽ là động lực quan trọng cho
nhu cầu PVC tồn cầu trong một số năm tới [10].
Tình hình trong nước, ngành nhựa Việt Nam cũng như một số ngành công nghiệp
khác hiện tại vẫn phụ thuộc chủ yếu vào nguyên liệu nhập khẩu. Trong số các loại nguyên
liệu nhựa nguyên sinh nhập khẩu PE vẫn là loại nguyên liệu chiếm tỷ trọng lớn nhất với
34%, PP và PVC là 2 loại nguyên liệu được nhập khẩu nhiều thứ hai với lần lượt là 22,8%
và 8,8% trong năm 2020 [11].

Page 8


Đồ án cơng nghệ 2

GVHD: PGS.TS Đồn Thị Thu Loan

Hình 1 : Cơ cấu nguyên liệu nhựa nhập khẩu 2020

Với những tính chất nổi trội hơn các loại nhựa khác và được ứng dụng trong nhiều
lĩnh vực. Kèm theo đó là một lượng phế thải nhựa khổng lồ, lượng phế thải này không chỉ
làm ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng tới đời sống con người mà cịn góp phần làm cho hệ
sinh thái bị thay đổi kéo theo nhiều hệ lụy xảy ra. Việc làm sao để xử lý được lượng phế
thải đó đã đặt ra thách thức đối với con người. Vì thế việc sử dụng PVC cho việc chế tạo
sản phẩm bàn vừa giúp giảm thiểu được một phần nào các vấn đề về môi trường vừa tạo
ra được sản phẩm có ích cho con người.
Vật liệu composite mùn cưa-nhựa PVC là sự kết hợp giữa mùn cưa và nhựa nhiệt
dẻo, sự kết hợp này mang lại nhiều tính năng ưu việt cho sản phẩm composite như: Khối
lượng riêng nhẹ, tính năng cơ lý cao, khả năng chịu môi trường tương đối tốt, cách nhiệt,

…
Từ những lý do trên chúng em lựa chọn đề tài “Nghiên cứu composite từ nhựa
poly(vinyl chloride) và mùn cưa định hướng chế tạo sản phẩm bàn”.
4. Mục tiêu đề tài
- Nghiên cứu xây dựng quy trình chế tạo vật liệu composite từ nhựa PVC và mùn
cưa định hướng chế tạo sản phẩm bàn.
5. Nội dung thực nghiệm
- Tìm hiểu lựa chọn nguyên liệu và các phụ gia phù hợp.
- Nghiên cứu ảnh hưởng của các thành phần chính và phụ gia để thiết lập đơn phối
liệu tối ưu.
Page 9


Đồ án cơng nghệ 2

GVHD: PGS.TS Đồn Thị Thu Loan

- Nghiên cứu đưa ra điều kiện gia công chế tạo mẫu tối ưu (khảo sát nhiệt độ gia
công, thời gian gia cơng…).
- Khảo sát tính năng của sản phẩm (các tính chất cơ lý, thực hiện các phép đo độ bền
kéo, độ bền uốn…).
- Đánh giá khả năng sử dụng của sản phẩm.

Page 10


Đồ án cơng nghệ 2

GVHD: PGS.TS Đồn Thị Thu Loan


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
1.1 Tổng quan về composite[18]
1.1.1 Khái niệm về vật liệu composite
Vật liệu composite là vật liệu tổ hợp (mức độ vĩ mô) của hai hay nhiều vật liệu
thành phần nhằm tạo ra vật liệu mới có tính chất trội hơn tính chất của từng vật liệu thành
phần.
1.1.2 Đặc điểm, tính chất của vật liệu composite
Những đặc điểm chính của vật liệu composite gồm:
 Là vật liệu nhiều pha
 Trong vật liệu composite có tỷ lệ, hình dạng, kích thước cũng như sự phân bố của
nền và cốt tuân theo các quy định thiết kế trước.
 Tính chất của các pha thành phần được kết hợp để tạo nên tính chất chung của
composite. Tuy nhiên tính chất của composite khơng bao gồm tất cả tính chất của pha
thành phần khi chúng đứng riêng lẻ mà chỉ lựa chọn những tính chất tốt và phát huy thêm
1.1.3 Thành phần của vật liệu composite
Gồm 2 thành phần chính:
a) Vật liệu nền (pha liên tục): các nền thường hay sử dụng như nền polymer nhựa
nhiệt dẻo, nhiệt rắn; nền kim loại và nền ceramic.
b) Vật liệu gia cường (pha gián đoạn): là thành phần cốt lõi của vật liệu composite, có
hai loại vật liệu gia cường cơ bản là dạng cốt sợi và dạng cốt hạt.
1.1.4 Ưu và nhược điểm của vật liệu composite


Ưu điểm: Do composite có thể thay đổi cấu trúc hình học, sự phân bố và

các vật liệu thành phần để tạo ra một vật liệu mới có độ bền theo mong muốn, đây là một
ưu điểm rất lớn. Ngồi ra, nó cịn có các ưu điểm sau:

Khối lượng riêng nhỏ, độ bền cơ học cao


Khả năng chịu đựng thời tiết, chống lão hóa, chống tia UV cao, cách điện và
cách nhiệt tốt

Khả năng kháng hóa chất và kháng ăn mịn cao, khơng tốn kém trong bảo
quản, khơng cần phải sơn phủ chống ăn mịn

Gia cơng và chế tạo đơn giản, dễ tạo hình, tạo màu
Page 11


Đồ án cơng nghệ 2

GVHD: PGS.TS Đồn Thị Thu Loan



Tuổi thọ sử dụng cao (thời gian sử dụng dài hơn kim loại, gỗ khoảng 2-3



Khuyết điểm: Bên cạnh những ưu điểm trên thì vật liệu composite vẫn có

lần).
những hạn chế nhất định như:

Khó tái chế và tái sử dụng khi hư hỏng

Giá nguyên liệu để chế tạo composite cao hơn so với thép và nhôm

Nhiệt độ sử dụng của các sản phẩm composite bị giới hạn (-40 đến 100⁰C)


Một số composite hấp thụ ẩm mạnh
1.1.5 Ứng dụng của vật liệu Composite
Vật liệu composite được ứng dụng vào nhiều lĩnh vực để tạo ra các sản phẩm phục
vụ đời sống, sản xuất khắc phục những nhược điểm mà những loại vật liệu khác, góp
phần nâng cao hiệu suất, hiệu quả, chất lượng cơng việc và đời sống con người, ví dụ
như:





Vỏ động cơ tên lửa
Vỏ tên lửa, máy bay, tàu vũ trụ
Bình chịu áp lực cao
Ống dẫn xăng dầu composite cao cấp 3 lớp (Sử dụng công nghệ cuốn ướt

của Nga và các tiêu chuẩn sản xuất ống dẫn xăng, dầu)

Ống dẫn nước sạch, nước thơ, nước nguồn composite (hay cịn gọi là ống
nhựa cốt sợi thủy tinh)

Ống dẫn nước thải, dẫn hóa chất composite

Ống thủy nơng, ống dẫn nước nguồn qua vùng nước ngậm mặn, nhiễm phèn

Vỏ bọc các loại bồn bể, thùng chứa hàng, mặt bàn ghế, trang trí nội thất,
tấm panell composite

Hệ thống ống thoát rác nhà cao tầng


Hệ thống sứ cách điện, sứ polymer, sứ silicon, sứ epoxy các loại sứ chuỗi,
sứ đỡ, sứ cầu giao, sứ trong các bộ thiết bị điện, chống sét, cầu chì

1.2 Vật liệu composite từ độn mùn cưa và nhựa poly(vinylcloride)
1.2.1 Nhựa poly(vinyl cloride)[20]
a. Cấu tạo
Page 12


Đồ án cơng nghệ 2

GVHD: PGS.TS Đồn Thị Thu Loan

PVC có cấu tạo phân tử mạch thẳng rất ít nhánh. Khối lượng phân tử của
Poly(vinylcloride) kĩ thuật từ 18.000 – 30.000 phân tử.
Công thức cấu tạo dạng tổng quát của nhựa PVC:

Cấu trúc PVC chủ yếu có 2 dạng:
 Đầu nối đuôi:

 Đầu nối đầu

PVC là một polymer phân cực mạnh. Ở trạng thái khơng kéo căng PVC hồn tồn
vơ định hình, chỉ khi nào kéo căng thật mạnh mới có khả năng định hướng một phần.
b. Tính chất
PVC chưa pha trộn dai, giịn và có độ ổn định nhiệt tương đối kém so với các vật
liệu nhựa nhiệt dẻo khác (PVC có nhiệt độ phân hủy nhỏ hơn nhiệt độ chảy) và do đó
khơng được sử dụng nếu khơng biến tính. Với điều kiện mức độ hóa dẻo thấp, hầu hết các
hợp chất PVC cháy chậm và có xu hướng tự tắt. Các tính chất vật lý của hợp phần phụ

thuộc tính chất của cả nhựa và các thành phần khác. PVC hóa dẻo là một trong những vật
liệu nhựa phổ biến nhất hiện nay. Việc phối trộn tạo ra một loạt các ứng dụng cho PVC,
gần với ứng dụng của cao su và nhựa kỹ thuật. Hạn chế là nó bị phân huỷ ở nhiệt độ cao,
Page 13


Đồ án cơng nghệ 2

GVHD: PGS.TS Đồn Thị Thu Loan

có thể ăn mịn các thiết bị sản xuất, có tỷ trọng tương đối cao hơn các loại nhựa khác và
dễ bị ảnh hưởng bởi dung môi.
PVC thường bị mềm ở 75 - 90°C. Nhiệt độ hóa thủy tinh của PVC phụ thuộc vào
nhiệt độ trùng hợp và do đó phụ thuộc vào khối lượng phân tử. Đối với khoảng nhiệt độ
trùng hợp là 50 - 90°C, nhiệt độ hóa thủy tinh Tg tương ứng là 85 – 80 ⁰C. Nhiệt độ phân
huỷ của PVC phụ thuộc vào nhiều tham số như hàm lượng PVC thấp phân tử, phần hạt
kích thước nhỏ, lượng hạt xốp và không xốp, tạp chất v.v ... PVC thường phân huỷ ở nhiệt
độ ~195⁰C. Nhiệt độ sử dụng thông thường của PVC là 65 - 80⁰C.
c. Ứng dụng
Do những ưu điểm của PVC: ổn định hóa học, bền cơ học, dễ gia công ra nhiều loại
sản phẩm thơng dụng,… Chính vì vậy hiện nay PVC được ứng dụng rất nhiều trong sản
xuất và đời sống.
1.2.2 Mùn cưa
Đối với các cở sở sản xuất gỗ xẻ, ván, đồ mộc… thải ra một lượng chất thải rắn rất
lớn, bao gồm vỏ cây, cành ngọn, mùn cưa, phôi bào, bụi gỗ mịn...nhưng số lượng mùn
cưa được sử dụng còn rất hạn chế, do đó một lượng lớn mùn cưa thải ra vẫn cịn chưa
được xử lý gây ơ nhiêm mơi trường nghiêm trọng. Vì nó có khả năng đốt cháy, nó thường
được sử dụng làm nguồn nhiên liệu trong các q trình nhiệt. Mùn cưa ở thí nghiệm này
được lấy từ xưởng mộc là loại mùn cưa của gỗ tràm.
Cấu tạo của gỗ (Hình 1.1) [20]:


Page 14


Đồ án cơng nghệ 2

GVHD: PGS.TS Đồn Thị Thu Loan

Hình 1.1 : Cấu trúc vĩ mô của gỗ

Gồm:
- Lớp vỏ chết bên ngoài (periderm bark)
- Lớp vỏ sống bên trong (inner living bark)
- Tầng phát triển/ sinh trưởng (Vascular cambium)
- Gỗ giác (bần) (Sapwood)
- Lõi gỗ (hearwood)
Ngoài ra, thành phần hóa học cơ bản của gỗ tạo ra mùn cưa còn gồm [20]:
- Cellulose khoảng từ 43- 45%
- Hemicellulose khoảng từ 25-35%
- Lignin khoảng từ 18-30%
- Các chất chiết khoảng từ 2-8%
 Gỗ keo lá tràm
Cây keo lá tràm có lẽ khơng cịn xa lạ với người dùng Việt Nam. Không chỉ được sử
dụng làm ván sàn nhà mà nhiều đồ nội thất trong nhà đều có thể trang tri từ loại gỗ này.
Cốt gỗ khá cứng chắc, đạt tỷ trọng tự nhiên khoảng 650kg/m 3 nên có thể chịu được sức
nặng của các đồ nội thất kê trên [11].

Page 15



Đồ án cơng nghệ 2

GVHD: PGS.TS Đồn Thị Thu Loan

Là loại cây cho hiệu quả kinh tế cao, thời gian trồng ngắn, giá trị gỗ không thua kém
so với các loại gỗ khác, được sử dụng khá phổ biến tại các cơ sở chế biến làm ván sàn, gỗ
dán, đồ nội thất, giấy.
Hằng năm, diện tích rừng trồng Keo lá tràm tăng khoảng 10000 tới 15000 ha. Keo lá
tràm được trồng nhiều ở hầu hết các tỉnh miền Trung và Đông Nam Bộ cho năng suất và
chất lượng cao [12]. Do có nhiều ưu điểm và được sử dụng chủ yếu để làm đồ nội thất
dẫn đến lượng mùn cưa thải ra từ loại gỗ này rất nhiều. Việc tận dụng lượng mùn cưa này
vừa giải quyết được vấn đề ô nhiễm vừa tạo ra được các sản phẩm có ích cho con người.
1.2.3 Phụ gia ổn định nhiệt
Cơ chế ổn định của phụ gia ổn định nhiệt:
Phụ gia ổn định nhiệt polymer có vai trị ổn định nhựa nền trong q trình gia cơng,
ví dụ ép đùn…và bảo vệ chống lại sự phân hủy oxi hóa nhiệt trong suốt thời gian sử dụng,
ổn định tính chất của vật liệu như chỉ số chảy, độ nhớt, khối lượng phân tử, sự mất màu.
Sự phân hủy oxi hóa nhiệt của polymer có thể được ức chế bằng các phụ gia phù
hợp, được gọi là chất chống oxi hóa.
Các chất chống oxi hóa hoạt động bằng cách làm gián đoạn q trình phân hủy,
được chia loại dựa vào hình thức tác dụng:
Loại 1: Chất chống oxi hóa sơ cấp, chúng giữ lại các gốc tự do tạo thành trong
polymer, thường là gốc hydroperoxy, bằng cách nhường hydro linh động (không bền) cho
các gốc này.
Loại 2: Chất chống oxi hóa thứ cấp, tham gia vào bước tự oxi hóa bằng cách phân
hủy hidroperoxyde thành dạng bền (ancol).
Thường thì kết hợp cả hai loại chất chống oxi hóa này để tạo được độ bền cao nhất
cho polymer.
Trong nghiên cứu này chúng tôi sử dụng phụ gia ổn định nhiệt SMS 318.
Thành phần của phụ gia ổn định nhiệt SMS 318:[21]

+ Pb chứa xấp xỉ 26%
+ Tro chứa khoảng 44,6 ± 1,5%
Lượng dùng khoảng 2,5 – 3 (phr).
Page 16


Đồ án cơng nghệ 2

GVHD: PGS.TS Đồn Thị Thu Loan

1.2.4 Phụ gia hỗ trợ gia công
Chất hỗ trợ gia công là các hóa chất hỗ trợ q trình gia cơng trong đó PVC ở trạng
thái nóng chảy. Chất hỗ trợ gia công không làm giảm độ chảy nhớt, chúng cải thiện tính
chất đàn hồi (elastic) của nhựa nóng chảy. Các chất phụ gia này được đặc trưng bởi mức
độ tương thích cao với PVC và khối lượng phân tử cao hơn nhiều so với PVC, do đó các
mạch này có xu hướng liên kết cấu trúc PVC nóng chảy với nhau theo do đó làm tăng độ
bền kéo của chất nóng chảy. Chúng cũng có thể tạo ra sự dẻo hóa nhanh hơn.
Chất hỗ trợ gia cơng dùng ở thí nghiệm này là LP-40D.
Thành phần của phụ gia hỗ trợ gia công LP-40D chủ yếu là acrylic.
Lượng dùng khoảng 2 phr.
1.3 Phương pháp gia công [18]
Sơ lược một số phương pháp gia công composite như:
 Phương pháp lăn tay (Hand lay-up)
Đây là công nghệ chế tạo theo khuôn hở, các cơng đoạn được thực hiện hồn tồn
bằng tay từ hịa trộn nguyên liệu đến khi lấy sản phẩm ra từ khn (Hình 1.2).

Hình 1.2: Phương pháp lăn tay

Ưu điểm: Cơng nghệ đơn giản, thơng dụng, dễ làm, có thể thay đổi cấu trúc sản
phẩm dễ dàng, chi phí đầu tư thiết bị thấp, khơng địi hỏi trình độ nhân cơng cao, vật liệu

làm khuôn đơn giản, rẻ tiền.

Page 17


Đồ án cơng nghệ 2

GVHD: PGS.TS Đồn Thị Thu Loan

Nhược điểm: Chất lượng sản phẩm không đồng đều, sản phẩm chỉ láng bóng một
mặt (mặt tiếp xúc với khn), năng suất thấp. Dung môi cũng là nguyên nhân ảnh hưởng
đến sức khỏe con người.
 Phương pháp phun bắn (Spray-up)
Đây là công nghệ chế tạo sử dụng khuôn hở giống như phương pháp Hand lay-up.
Trong phương pháp này, quá trình phủ gel-coat trên khuôn và tạo lớp gia cường được thực
hiện bằng súng phun (Hình 1.3):

Hình 1.3: Phương pháp phun bắn

Ưu điểm: Năng suất cao hơn nhiều so với công nghệ lăn tay, sử dụng khuôn và
nguyên liệu rẻ tiền, phù hợp cho mọi kích thước sản phẩm.
Nhược điểm: Khơng phù hợp với những sản phẩm cấu trúc yêu cầu có độ bền cao,
khó điều chỉnh hàm lượng sợi và chiều dày sản phẩm, độ độc hại cao, sản phẩm chỉ bóng
láng một bề mặt, địi hỏi nhựa có độ nhớt thấp.
 Phương pháp đúc chuyển nhựa – RTM (Resin transfer moulding)
RTM là phương pháp dùng áp suất thấp chuyển nhựa vào khn kín, tạo sản phẩm
composite chặt chẽ về hình dạng preform (hoặc sợi) và nhựa (Hình 1.4):

Page 18



Đồ án cơng nghệ 2

GVHD: PGS.TS Đồn Thị Thu Loan

Hình 1.4: Phương pháp RTM

Ưu điểm: RTM có thể sản xuất các sản phẩm phức tạp, có kích thước lớn và cơ tính
cao. Sản phẩm bóng láng hai mặt, ít bọt khí, khơng có đường bavia cắt nên ít tốn ngun
liệu. An toàn đối với sức khỏe và hạn chế được ô nhiễm môi trường.
Nhược điểm: Chi phí khuôn và trang thiết bị cao, thiết kế khn phức tạp địi hỏi
trình độ nhân công cao. Thời gian gia công sản phẩm kéo dài, khơng phù hợp với những
sản phẩm lớn, khó khăn trong việc vệ sinh.
 Phương pháp đúc tiêm
Sản phẩm được tạo thành bằng cách tiêm nhựa nóng chảy/lỏng vào khuôn dưới áp
lực và nhiệt độ cao. Cấu tạo máy đúc tiêm (Hình 1.5):

Hình 1.5: Cấu tạo máy đúc tiêm

Page 19


Đồ án cơng nghệ 2

GVHD: PGS.TS Đồn Thị Thu Loan

Ưu điểm: Cho phép sản xuất những sản phẩm có hình dạng phức tạp, năng suất cao,
chi phí thấp, ít tốn nhân cơng lao động, có thể gia cơng các chi tiết, sản phẩm từ bé đến
lớn, ít tổn thất nguyên liệu.
Nhược điểm: Vốn đầu tư lớn, chi phí đầu tư cao địi hỏi nhân cơng có trình độ cao,

cơng nghệ này không phù hợp với quy mô sản xuất nhỏ.
 Phương pháp đúc ép
Là công nghệ chế tạo theo khuôn kín có thể gia cơng sản phẩm composite trên nền
nhựa nhiệt rắn và nhựa nhiệt dẻo có hiệu suất tương đối cao. Phương pháp này chủ yếu
dùng để tạo dạng tấm.
Nguyên tắc đúc ép composite nhựa nhiệt dẻo: Nguyên liệu được đặt vào khuôn gia
nhiệt và dưới áp suất nhựa sẽ chảy, mềm và định hình theo hình dạng khi khn đóng.
Các bước tiến hành đối với phương pháp đúc ép composite nhựa nhiệt dẻo: (Hình
1.6)
-

Làm sạch và chống dính khn
Đặt ngun liệu vào khn và đóng khn
Tăng áp suất, tăng nhiệt độ nhựa chảy, mềm và định hình theo hình dạng

-

khn
Làm nguội với tốc độ phù hợp, thường 2 đến 10⁰C/ phút
Mở khuôn và tháo sản phẩm.

Page 20


Đồ án cơng nghệ 2

GVHD: PGS.TS Đồn Thị Thu Loan

Hình 1.6: Quy trình phương pháp đúc ép


Ưu điểm: Thời gian gia cơng sản phẩm tương đối nhanh, có tỷ lệ cao. Năng suất cao,
chất lượng bề mặt cao, phương pháp này dùng chủ yếu gia công nhựa nhiệt dẻo nên sản
phẩm có khả năng tái chế, ít ảnh hưởng đến môi trường.
Nhược điểm: Chủ yếu là để tạo các sản phẩm dạng tấm, sản phẩm dễ bị cong vênh,
chi phí đầu tư ban đầu cao, khó tạo những sản phẩm dày bằng công nghệ này.

Page 21


Đồ án cơng nghệ 2

GVHD: PGS.TS Đồn Thị Thu Loan

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM
2.1.

Đối tượng nghiên cứu
Nghiên cứu ảnh hưởng của các điều kiện gia công (nhiệt độ, thời gian, áp suất). Tỷ

lệ các thành phần nhựa PVC, mùn cưa, chất phụ gia ảnh hưởng đến tính chất của
composite trên cơ sở nhựa PVC và mùn cưa.
2.1.1 Nguyên liệu
-

Nhựa Polyvinyl Chloride (PVC) SG580 cung cấp bởi Công ty TNHH Nhựa và Hóa

-

chất TPC VINA.
Mùn cưa lấy từ xưởng mộc ở Quảng Nam

Phụ gia ổn định nhiệt SMS 318
Phụ gia hỗ trợ gia cơng LP-40D
2.1.2 Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm

-

Máy đúc ép
Cân khối lượng, tủ sấy
May đo độ bền kéo, uốn
Các dụng cụ thiết bị khác

2.2 Nghiên cứu gia công tạo mẫu
2.2.1 Quy trình nghiên cứu

Phụ gia

Mùn cưa

Nhựa PVC

Đúc ép

Mẫu

Đo cơ lý
Khảo sát khả năng
Hìnhchịu
2.1:mơi
Qtrường
trình thực hiện


Page 22


Đồ án cơng nghệ 2

GVHD: PGS.TS Đồn Thị Thu Loan

Thuyết minh quy trình: Mùn cưa được loại bỏ tạp chất, sàng phân loại kích thước
hạt và được sấy khơ trong tủ sấy. Sau đó được trộn đều với PVC và các chất phụ gia (chú
ý đối với phụ gia SMS 318 phải nghiền nhỏ vì khi ở dạng vảy kích thước lớn khó có thể
phát huy được hết khả năng của nó). Làm sạch khn, tẩy sạch loại bỏ các vết bụi bẩn
bám lên khuôn (bụi bẩn làm giảm chất lượng bề mặt của mẫu). Bôi sáp lên bề mặt khuôn
và các bề mặt tiếp xúc với mẫu để tránh sự dính khn và dễ dàng trong việc tháo khn
lấy sản phẩm. Cho hỗn hợp nguyên liệu vào khuôn đã làm nóng trước. Đóng khn và
tiến hành tăng áp suất nhiệt độ theo yêu cầu và thời gian ép sản phẩm theo yêu cầu. Làm
nguội khuôn và lấy mẫu ra. Mẫu đó đem đi khảo sát điều kiện gia cơng và đo các tính
chất cơ lý.
2.2.2 Chuẩn bị nguyên liệu
Mùn cưa được sấy khơ trong tủ sấy trong vịng 2h ở 103 ± 5ºC để loại bỏ ẩm và
cho vào túi để bảo quản [12].
Ta có đơn phối liệu như Bảng 1:
Bảng 1: Đơn phối liệu hỗn hợp nguyên liệu
Mẫu

-

PVC
(phần
khối

lượng,
phr)

Mùn cưa
(phr)

Phụ gia
trợ gia
công
LP-40D
(phr)
[21]

Phụ gia
ổn định
nhiệt
SMS 318
(phr)[22]

1
55
40
2
3
Thành phần mùn cưa tự lựa chọn để khảo sát
Thành phần phụ gia
Thành phần Nhựa PVC= 100 – (thành phần mùn cưa+ Thành phần phụ gia)

2.3 Nội dung nghiên cứu
2.3.1 Điều kiện gia công

a) Khảo sát nhiệt độ gia công
Khảo sát nhiệt độ đúc ép: Sau khi chuẩn bị xong thì cho hỗn hợp vào khuôn và nhiệt
độ đạt đến nhiệt độ khảo sát (150, 160, 170 ⁰C) thì tiến hành lắp khn vào thớt máy ép.
Page 23


Đồ án cơng nghệ 2

GVHD: PGS.TS Đồn Thị Thu Loan

Điều chỉnh thớt dưới đi lên đến khi máy ép chạm khuôn trên và đạt áp lực 100 Kg/
cm2[19]. Các mẫu được đo các tính chất kéo, uốn, va đập nhằm xác định nhiệt độ đúc ép
tối ưu và giải thích.
b) Khảo sát thời gian gia công [19]
Khảo sát trên máy ép đúc với các khoảng thời gian 15, 20, 25 phút.
2.3.2 Khảo sát tính chất composite
Khảo sát tính năng cơ lý
 Đo độ bền uốn: theo tiểu chuẩn ISO 178
Đặt mẫu giữa 2 gối đỡ và tác dụng lực ở giữa mẫu với tốc độ xác định, không đổi
cho đến khi mẫu bị phá hủy hoặc đạt độ biến dạng nhất định.
 Đo độ bền kéo: tiêu chuẩn ISO 527
Mẫu được đặt giữa 2 ngàm kẹp và kéo cho đến khi đứt.

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1 Mẫu nghiên cứu của nhóm
Dựa vào thành phần và tỷ lệ phần trăm như trên đơn phối liệu ở bảng 1, nhóm đã
tiến hành trộn một hỗn hợp 50g bao gồm 27,5g nhựa PVC + 20g mùn cưa + 1g LD-40P +
1.5g SMS 318.
Mẫu được ép ở các nhiệt độ 150, 160, 170 ⁰C với thời gian 15, 20, 25 phút.
Dưới đây là hình ảnh mẫu được ép ở nhiệt độ 160 ⁰C và thời gian 20p.


Page 24


Đồ án cơng nghệ 2

GVHD: PGS.TS Đồn Thị Thu Loan

Hình 3.1: Hình ảnh sản phẩm thu được

Chưa có đủ thời gian để làm các khảo sát tính chất của sản phẩm, nhưng qua bề
ngồi ta có một số đánh giá ngoại quan như sau:
 Mẫu tạo thành có hình dạng của khuôn, lúc mới tháo khuôn chưa đat độ cứng nhất
định, sau khi để nguội một thời gian mẫu trở nên cứng lại, bề mặt đạt phẳng tuy nhiên vẫn
có một số khuyết điểm do q trình chống dính vẫn chưa tốt, ít phần thừa(ba via).
 Xuất hiện những đốm trắng trên bề mặt mẫu do không nguồn phụ gia SMS dạng
vảy
 Nhựa chảy không đều ở hai đầu sản phẩm do sự phân bố nhiệt của thiết bị gia cơng
khơng đồng đều nên có nhiều chỗ mẫu bị cháy đen, nhiều chỗ nhựa chưa kịp kết dính.
 Do quá trình trộn hỗn hợp nhựa, mùn cưa và phụ gia khơng đồng đều nên trên mẫu
có nhiều chỗ bị thiếu nhựa.

Page 25