Bài viết trình bày kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ chất độn canxi cacbonat tới độ hút nước, độ bền kéo, độ bền uốn của vật liệu; các thông số tìm được sẽ là cơ sở để đề xuất chế độ gia công và ứng dụng vào trong thực tiễn sản xuất.
Trang 1NH H NG C A T L CH T N CANXI CACBONAT
T I M T S TÍNH CH T C A V T LI U COMPOSITE G NH A Quách V n Thiêm 1
, Tr n V n Ch 2 , Phan Duy H ng 3
1
i h c S ph m K thu t Tp H Chí Minh
2,3 Tr ng i h c Lâm nghi p
TÓM T T
V t li u composite g nh a là lo i v t li u m i có r t nhi u u đi m nh : có kích th c n đ nh h n, không b
xu t hi n v t r n n t, không b cong vênh… Tuy nhiên c ng có nh c đi m là t c đ lão hóa c a nh a r t nhanh, đ c ng và ch u mài mòn th p kh c ph c nh c đi m này ngoài vi c s d ng m t s ph gia đ làm
ch m quá trình lão hóa c a nh a, ta có th s d ng m t s lo i ch t đ n nh Canxi cacbonat đ t ng đ c ng và
ch u mài mòn Canxi c acbonat đ c s d ng làm ch t đ n r ng rãi trong ngành s n xu t đ nh a và v t li u composite g nh a Khi s d ng t l Canxi cacbonat h p lý có th c i thi n đ c m t s tính ch t nh : đ
c ng, đ ch u mài mòn, đ bóng s n ph m đ t đ c t t h n… Tuy nhiên, vi c s d ng ch t đ n này v i t l bao nhiêu thì c n ph i có nh ng nghiên c u c th vào t ng l nh v c Bài báo trình bày k t qu nghiên c u nh
h ng c a t l ch t đ n Canxi cacbonat t i đ hút n c, đ b n kéo, đ b n u n; k t qu nghiên c u cho th y khi t l ch t đ n Canxi cacbonat t ng thì các tính ch t này có xu h ng gi m, nh ng giai đo n đ u thì gi m
ch m sau đó gi m m nh Qua nghiên c u cho th y t l ch t đ n Canxi cacbonat t 7 - 9% là h p lý và đ m
b o đ c các yêu c u v kinh t , k thu t
T khóa: Ch t đ n, đ b n kéo, đ b n u n, đ hút n c.
I T V N
V t li u composite g nh a là m t lo i v t
li u m i; là s k t h p gi a b t g , nh a nhi t
d o và m t s lo i ph gia, s k t h p gi a các
lo i nguyên li u này mang l i tính n ng u vi t
cho s n ph m composite g nh a nh : b n khi
s d ng, tu i th c a s n ph m cao, có b
ngoài mang ch t li u g , có đ c ng cao h n
so v i v t li u nh a, không có Formaldehyde
Có nhi u tính ch t t t ví d so v i g nh : có
kích th c n đ nh h n, không b xu t hi n v t
r n n t, không b cong vênh, d t o màu s c
cho s n ph m, có th gia công l n th 2 gi ng
nh v t li u g , d c t g t Tuy nhiên, đ h n
ch quá trình co ngót, t ng đ c ng, ch u mài
mòn cho v t li u… khi s n xu t ng i ta
th ng s d ng b t đá làm ch t đ n đ t ng
nh ng tính ch t này
Vi t Nam, vi c nghiên c u s d ng ch t
đ n cho v t li u ph c h p g nh a còn ít; các
nghiên c u v lnh v c này ch y u nghiên c u
v t l b t g /nh a, kích th c b t g ,
ph ng pháp gia công, nh h ng c a t l
ch t tr t ng h p đ n tính ch t v t li u
Tr c th c tr ng đó, đ b sung, hoàn thi n c
s khoa h c cho các nghiên c u nh m nâng cao ch t l ng v t li u ph c h p g nh a, kéo dài tu i th t đó góp ph n ti t ki m nguyên
li u, gi m thi u ô nhi m môi tr ng là m t
đi u có ý ngh a Bài báo trình bày k t qu nghiên c u nh h ng c a t l ch t đ n b t
t i đ hút n c, đ b n kéo, đ b n u n c a
v t li u; các thông s tìm đ c s là c s đ
đ xu t ch đ gia công và ng d ng vào trong
th c ti n s n xu t
II PH NG PHÁP NGHIÊN C U 2.1 V t li u nghiên c u
Các v t li u đ c s d ng trong thí nghi m dùng cho nghiên c u g m:
- Nh a n n polypropylen có tên th ng m i
là Moplen RP348N đ c s n xu t t i HMC Polymers Company Limited, Thái Lan
- B t g cao su đ c làm ph li u g nh mùn c a, phoi bào đ c l y t Công ty C
ph n ván ghép N m Trung, D An, Bình
D ng, sau đó đ c s y r i nghi n v kích
th c 0,3 - 0,45 mm
- Ph gia liên k t s d ng là Scona TPPP
8112 GA đ c s n xu t t i BYK Kometra GmbH, c
Trang 2- Ph gia bôi tr n đ c s d ng là BKY – P
4101 đ c s n xu t t i BYK Kometra GmbH,
c
- Ch t làm ch m oxy hóa s d ng là
IRGANOX B215 đ c mua t i Công ty Ph
gia nh a Thành L c, đ a ch s 424/4/4 Quang
Trung, Gò V p, TP H Chí Minh
- Ch t h p th tia c c tím là TINUVIN 1130
đ c mua t i Công ty Ph gia nh a Thành
L c, đ a ch s 424/4/4 Quang Trung, Gò V p,
TP H Chí Minh
- Ch t đ n b t đá đ c mua t i Công ty Ph
gia nh a Thành L c, đ a ch s 424/4/4 Quang
Trung, Gò V p, TP H Chí Minh
2.2 Ph ng pháp nghiên c u
th c hi n n i dung nghiên c u nhóm tác
gi dùng ph ng pháp ti p c n h th ng,
ph ng pháp gi i tích toán h c và quy ho ch
th c nghi m, đ c tóm t t nh sau:
* B trí thí nghi m
- Thí nghi m: Trong nghiên c u này chúng tôi s d ng ph ng pháp nghiên c u th c nghi m và các thí nghi m đ c ti n hành b trí
v i t l ch t đ n thay đ i t 0 – 11% và các thành ph n khác đ c c đ nh và xác đ nh nh
b ng 01
B ng 01 T l h n h p gi a các thành ph n
(%-kg)
B t g
(%-kg)
Nh a PP (%-kg)
MAPP (%-kg)
Ph Gia Bôi
Tr n
(%-kg)
Ch ng Oxy hóa (%-kg)
H p Th tia
UV (%-kg)
T ng
c ng (kg)
3 - 0,6 50 - 10 46 - 9,2 4 - 0,8 1 - 0,2 0,2 - 0,04 2,3 - 0,46 21,3
5 - 1,0 50 - 10 46 - 9,2 4 - 0,8 1 - 0,2 0,2 - 0,04 2,3 - 0,46 21,7
7 - 1,4 50 - 10 46 - 9,2 4 - 0,8 1 - 0,2 0,2 - 0,04 2,3 - 0,46 22,1
9 - 1,8 50 - 10 46 - 9,2 4 - 0,8 1 - 0,2 0,2 - 0,04 2,3 - 0,46 22,5
11 - 2,2 50 - 10 46 - 9,2 4 - 0,8 1 - 0,2 0,2 - 0,04 2,3 - 0,46 22,7
* Công đo n t o h t g nh a
- Cân chính xác các thành ph n v i đ chính
xác 0,1 g nh b ng 01 và tr n đ u các thành
ph n, r i đem đi đùn t o h t g nh a
- Thi t b s d ng trong th c nghi m là máy
ép đùn hai tr c vít c a ài Loan t i công ty
TNHH Chính Phát Thanh Máy có 10 vùng
nhi t đ , đ u đùn có 2 l đùn, đ ng kính l
đùn là 3,2 mm Ch đ t o h t g nh a v i
nhi t đ các vùng là: T1: 90oC, T2: 130oC, T3:
140oC, T4: 140oC, T5: 150oC, T6: 150oC, T7:
145oC, T8: 165oC, T9: 175oC, T10: 180oC Sau
khi ra kh i máy s i g nh a đ c làm ngu i
b ng không khí khi qua b ng t i đ c chuy n
qua máy c t h t đ t o h t g - nh a v i kích
th c là 3,2 x 5 mm, sau đó s y khô và đóng
gói
* Công đo n t o m u
- M u ép đ c gia công trên thi t b máy ép phun SW-120B (t i Trung tâm Công ngh cao,
Tr ng i H c S Ph m K Thu t TP H Chí Minh) Máy ép phun có m t s đ c đi m chính là: nhi t đ ép, áp su t ép, t c đ phun
đ c chia thành 4 vùng; Máy ép SW-120B và
m u th đ c th hi n nh hình 01
- Ch đ gia công m u: Trên c s các nghiên c u tr c chúng tôi đã xác đ nh đ c
ch đ gia công h p lý và ch đ ép cho thí nghi m nh sau: nhi t đ ép (T1: 180; T2: 177;
T3: 172; T4: 162)oC, t c đ phun (S1: 60; S2: 55; S3: 50; S4: 45)%, áp su t phun (P1:9,0; P2: 9,0; P3: 8,5; P4: 8,0) MPa, th i gian ép 30s (trong đó th i gian phun 3 giây) và đ c gia công trên máy ép W-120B
Trang 3Hình 01 Máy ép phun SW-120B và m u th kéo, u n
2.3 Xác đ nh đ hút n c, đ b n kéo và
b n u n
* Xác đ nh đ hút n c c a v t li u
composite g nh a (Lý Ti u Ph ng, 2010)
- hút n c đ c xác đ nh theo tiêu
chu n GB/T1034-70 c a Trung Qu c
- M u th có kích th c (50 x 10 x 4) mm,
m i nhóm s d ng 5 m u th Cho m u th
vào t s y nhi t đ 105o
C s y trong th i gian
1 gi , r i dùng cân đi n t đ cân tr ng l ng
các m u th v i đ chính xác là 0,001 g Sau
đó cho toàn b m u th vào n c đã qua
ch ng c t trong th i gian 24h, r i dùng gi y
l c th m h t n c trên b m t m u và cu i
cùng dùng cân đi n t đ cân tr ng l ng các
m u th , đ chính xác đ n 0,001 g
Công th c xác đ nh đ hút n c:
100
1
1 2
m
m m
(%) Trong đó:
W - đ hút n c sau 24 gi (%);
m1 - kh i l ng m u tr c khi hút n c (g);
m2 - kh i l ng sau khi hút n c (g)
* Xác đ nh ng su t kéo c a v t li u composite g nh a (Lý Ti u Ph ng, 2010)
- ng su t kéo đ c xác đ nh theo tiêu chu n GB/T1040-1992 c a Trung Qu c
- M u có hình d ng và kích th c nh hình 02; S l ng th nghi m không ít h n 5 m u,
b m t m u b ng ph ng, m n, không b n t, t c
đ gia t i 5 mm/phút và đ c th trên máy INSTRON 3367 c a M (t i Tr ng i h c Nông Lâm TP H Chí Minh)
* Xác đ nh ng su t u n c a v t li u
composite g nh a (Lý Ti u Ph ng, 2010)
- ng su t u n đ c xác đ nh theo tiêu
chu n GB/T9431-2000 c a Trung Qu c
- M u có hình d ng và kích th c nh hình
03; S l ng th nghi m không ít h n 5 m u, kho ng cách hai g i đ 64 mm, b m t m u
b ng ph ng, m n, không b n t, t c đ gia t i 2 mm/phút và đ c th trên máy INSTRON
3367
`
Trang 4III K T QU NGHIÊN C U, TH O LU N
3.1 nh h ng c a ch t đ n b t đá đ n đ
hút n c
Xác đ nh tính ch t c a v t li u: M u sau khi
gia công đ ngu i 24 gi , sau đó đem m u xác
đ nh tính ch t c a v t li u t i Trung tâm nghiên c u Ch bi n lâm s n, gi y và b t gi y,
Tr ng i h c Nông Lâm TP H Chí Minh
và thu đ c k t qu nh b ng 02
(%)
No 1 0 0,47 0,50 0,48 0,48 0,49 0,48
No 2 3 0,53 0,50 0,49 0,48 0,49 0,50
No 3 5 0,51 0,52 0,49 0,52 0,49 0,51
No 4 7 0,52 0,52 0,54 0,55 0,53 0,53
No 5 9 0,55 0,56 0,55 0,57 0,56 0,56
No 6 11 0,58 0,57 0,59 0,57 0,59 0,58
Ti n hành phân tích ph ng sai và h i quy
gi a các đ i l ng thu đ c ta có:
-H s t ng quan: R = 0,974;
-Ph ng trình t ng quan d ng th c W =
0,4738 + 0,0090.D (trong đó D – t l b t đá);
-Ki m tra đ tin c y c a các h s h i quy
theo tiêu chu n Student cho th y các h s h i
quy t n t i vì tt > tb, do v y ta tìm đ c m i
t ng quan gi a đ hút n c và t l b t đá
Qua hình 04 bi u di n t ng quan gi a t l
b t đá v i đ hút n c c a v t li u cho th y,
m i quan h này r t ch t đ c th hi n qua h
s t ng quan, đ ng th c nghi m và đ ng
lý thuy t H n n a, đ ng bi u di n quan h
này đ u n m trong kho ng bi n đ ng c a các
c p th c nghi m, đi u này càng làm t ng đ tin
c y c a ph ng trình t ng quan gi a chúng
3.2 nh h ng c a ch t đ n b t đá đ n đ
b n kéo
Xác đ nh tính ch t c a v t li u: M u sau khi gia công đ ngu i 24 gi , sau đó đem m u xác
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
Trang 5đ nh tính ch t c a v t li u t i t i Trung tâm
nghiên c u ch bi n lâm s n, gi y và b t gi y,
Tr ng i h c Nông Lâm TP H Chí Minh
và thu đ c k t qu nh b ng 03
Ti n hành phân tích ph ng sai và h i quy
gi a các đ i l ng thu đ c ta có:
- H s t ng quan: R = 0,911;
- Ph ng trình t ng quan d ng th c k =
30,8834 - 0,7058.D (trong đó D – t l b t đá);
- Ki m tra đ tin c y c a các h s h i quy
theo tiêu chu n Student cho th y các h s h i
quy t n t i vì tt > tb, do v y ta tìm đ c m i
t ng quan gi a đ b n kéo và t l b t đá
Qua hình 05 bi u di n t ng quan gi a t l
b t đá v i đ b n kéo c a v t li u cho th y,
m i quan h này r t ch t đ c th hi n qua h
s t ng quan, đ ng th c nghi m và đ ng
lý thuy t H n n a, đ ng bi u di n quan h
này đ u n m trong kho ng bi n đ ng c a các
c p th c nghi m, đi u này càng làm t ng đ tin
c y c a ph ng trình t ng quan gi a chúng
3.3 nh h ng c a ch t đ n b t đá đ n đ
b n u n
Xác đ nh tính ch t c a v t li u: M u sau khi gia công đ ngu i 24 gi , sau đó đem m u xác
đ nh tính ch t c a v t li u t i t i Trung tâm nghiên c u Ch bi n lâm s n, gi y và b t gi y,
Tr ng i h c Nông Lâm TP H Chí Minh
và thu đ c k t qu nh b ng 04
0 5 10 15 20 25 30 35
TN
T l b t đá
(%)
bình (Mpa)
No 1 0 29,38 30,97 30,47 29,32 30,65 30,16
No 2 3 28,5 29,42 28,62 29,11 27,67 28,66
No 3 5 26,71 28,21 27,88 27,57 27,89 27,65
No 4 7 26,92 26,91 26,47 27,11 27,02 26,89
No 5 9 26,26 26,23 26,62 25,66 25,97 26,15
No 6 11 21,89 21,29 20,74 21,09 20,43 21,09
Trang 6B ng 04 nh h ng c a t l b t đá đ n đ b n u n
Ti n hành phân tích ph ng sai và h i quy
gi a các đ i l ng thu đ c ta có:
- H s t ng quan: R = 0,9209;
- Ph ng trình t ng quan d ng th c u =
72,1504 - 1,6614.D (trong đó D – t l b t đá);
- Ki m tra đ tin c y c a các h s h i quy
theo tiêu chu n Student cho th y các h s h i
quy t n t i vì tt > tb, do v y ta tìm đ c m i
t ng quan gi a đ b n u n và t l b t đá
Qua hình 06 bi u di n t ng quan gi a t l
b t đá v i đ b n u n c a v t li u cho th y,
m i quan h này r t ch t đ c th hi n qua h
s t ng quan, đ ng th c nghi m và đ ng
lý thuy t H n n a, đ ng bi u di n quan h
này đ u n m trong kho ng bi n đ ng c a các
c p th c nghi m, đi u này càng làm t ng đ tin
c y c a ph ng trình t ng quan gi a chúng
Nh n xét: Qua th c nghi m ta th y cho ch t
đ n vào v t li u đ hút n c t ng, đ b n kéo
và đ b n u n gi m; s d có hi n t ng này là
do ch t đ n Canxi cacbonat là ch t vô c có
phân c c, không th liên k t tr c ti p đ c v i
b t g và nh a PP Khi t l ch t đ n ít thì pha
n n có th bao b c đ c h t ch t đ n do v y
pha n n đ c liên t c cho nên đ hút n c, đ
b n kéo, đ b n u n có gi m nh ng ít Tuy nhiên, khi t l ch t đ n quá nhi u pha n n không bao b c đ c h t c t và ch t đ n; do
v y các pha trong v t li u không liên t c và có
hi n t ng tách pha, vì v y tính ch t c a v t
li u gi m nhanh
IV K T LU N
T các k t qu nghiên c u, có th rút ra m t
s k t lu n sau:
Khi cho ch t đ n Canxi cacbonat làm ch t
đ n đ s n xu t v t li u Composite g nh a thì
đ hút n c, đ b n kéo, đ b n u n có s thay
đ i Khi t l ch t đ n này t ng thì đ hút n c
t ng, đ b n kéo, đ b n u n gi m nh ng
0 10 20 30 40 50 60 70 80
TN
T l b t đá
(%)
bình (MPa)
No 1 0 71,55 71,49 71,29 72,74 71,12 71,64
No 2 3 64,63 67,38 66,27 66,17 65,24 65,94
No 3 5 62,89 64,51 63,03 64,03 63,36 63,56
No 4 7 62,06 63,39 62,52 63,4 62,97 62,87
No 5 9 61,03 60,94 61,03 60,92 61,43 61,07
No 6 11 50,48 50,12 49,66 48,95 49,16 49,67
Trang 7không đ u; nh ng giai đo n đ u thì gi m
ch m sau đó gi m m nh
T l ch t đ n Canxi cacbonat h p lý đ s n
xu t lo i v t li u này t 7 - 9% là h p lý và
đ m b o đ c các yêu c u v kinh t , v k
thu t m t s tính ch t đ c c i thi n rõ r t
nh : đ bóng c a v t li u, đ co ngót, đ
c ng… mà v n đ m b o đ c các yêu c u k
thu t khác đ s d ng trong trang trí n i, ngo i
th t
TÀI LI U THAM KH O
1 Nguy n ình c (2007) Công ngh v t li u
compozit Nhà xu t b n Khoa h c k thu t
2 oàn Th Thu Loan (2010) Nghiên c u c i thi n
tính n ng c a v t li u Composite s i đay/nh a
Polypropylene b ng ph ng pháp bi n tính nh a n n
36(1): 28-35
3 Lý Ti u Ph ng (2010) Nghiên c u v t li u
S n, Trung Qu c
4 Quách V n Thiêm, Tr n V n Ch (2013)
Nghiên c u nh h ng c a th i gian ép đ n đ b n kéo,
đ b n u n c a v t li u ph c h p g nh a T p chí khoa
h c giáo d c k thu t, s 24, trang 91-96
5 Quách V n Thiêm, Tr n V n Ch (2013) Nghiên
c u nh h ng nhi t đ đ u vòi phun t i đ b n kéo, đ
b n u n c a v t li u ph c h p g nh a T p chí Khoa h c
& Công ngh Lâm nghi p, s 3, trang 86-91
6 Quách V n Thiêm, Tr n V n Ch (2013) Nghiên c u nh h ng t l nh a polypropylen, tr
t ng h p, b t g t i đ b n kéo và đ b n u n c a v t
li u ph c h p g nh a T p chí Khoa h c Lâm nghi p,
s 3, trang 2948-2955
7 Quách V n Thiêm, Tr n V n Ch (2013) Nghiên c u nh h ng ch đ ép t i đ b n kéo và đ
b n u n c a v t li u ph c h p g nh a T p chí Khoa
h c & Công ngh Lâm nghi p, s 4, trang 52-59
8 Quách V n Thiêm, Tr n V n Ch (2015) Nghiên c u nh h ng ph gia ch ng lão hóa t i đ b n
kéo và đ b n u n c a v t li u ph c h p g nh a T p chí Khoa h c & Công ngh Lâm nghi p, s 1, trang
100-108
9 Anatole Klyosov (2007) Wood plastic composites Wiley-interscience A John Wiley & Sons,
INC, Publication pp.150 - 172
EFFECT OF ADDITIVE RATIO OF CALCIUM CARBONATE ON PROPERTIES OFWOOD PLASTIC COMPOSITE MATERIAL
Quach Van Thiem 1 , Tran Van Chu 2 , Phan Duy Hung 3
1 Hochiminh University of Technology and Education
2,3 Vietnam National University of Forestry
SUMMARY
Wood plastic composite material, which is emerging as a new material, possesses many advantages: more stable dimension, less split and curved, etc, for instance Besides that, however, it also shows given disadvantages such as fast aging rate, low hardness and abrasion-resistance In order to overcome the disadvantages of this material, other than using some additives for slowing down aging process, calcium carbonate is considered to be added for getting a higher hardness and abrasion-resistant material Calcium carbonate is commonly applied in the manufacturing of plastic-products and wood plastic composite materials Some properties of products may be better when calcium carbonate is added with the reasonable ratio, such as higher hardness, glossiness, abrasion-resistant, and lower aging rate This paper shows the research on the influence of the additive ratio of calcium carbonate on properties of wood plastic composite material including the water absorption, tension strength and bending strength The researched results suggest that when the ratio
of added calcium carbonate increased, these properties of product decreased with tendency, slowly and rapidly
in the early and final stages, respectively It also indicates that the reasonable ratio of calcium carbonate, which can meet requirements on technology and economy, is from 7% to 9%
Keywords: Additive, bending strength, tension strength, water absorption.