Ảnh hưởng của tỷ lệ chất độn Canxi cacbonat tới một số tính chất của vật liệu composite gỗ nhựa

rừng 
 - Phụ gia bôi trơn được sử dụng là BKY – P Trung, Gò Vấp, TP. Hồ Chí Minh. 
4101 được sản xuất tại BYK Kometra GmbH, 2.2. Phương pháp nghiên cứu 
Đức. Để thực hiện nội dung nghiên cứu nhóm tác 
 - Chất làm chậm oxy hóa sử dụng là giả dùng phương pháp tiếp cận hệ thống, 
IRGANOX B215 được mua tại Công ty Phụ phương pháp giải tích toán học và quy hoạch 
gia nhựa Thành Lộc, địa chỉ số 424/4/4 Quang thực nghiệm, được tóm tắt như sau: 
Trung, Gò Vấp, TP. Hồ Chí Minh. * Bố trí thí nghiệm 
 - Chất hấp thụ tia cực tím là TINUVIN 1130 - Thí nghiệm: Trong nghiên cứu này chúng 
được mua tại Công ty Phụ gia nhựa Thành tôi sử dụng phương pháp nghiên cứu thực 
Lộc, địa chỉ số 424/4/4 Quang Trung, Gò Vấp, nghiệm và các thí nghiệm được tiến hành bố trí 
TP. Hồ Chí Minh. với tỷ lệ chất độn thay đổi từ 0 – 11% và các 
 - Chất độn bột đá được mua tại Công ty Phụ thành phần khác được cố định và xác định như 
gia nhựa Thành Lộc, địa chỉ số 424/4/4 Quang bảng 01. 
 Bảng 01. Tỷ lệ hỗn hợp giữa các thành phần 
 Phụ Gia Bôi Chống Oxy Hấp Thụ tia Tổng 
 Bột đá Bột gỗ Nhựa PP MAPP 
 Trơn hóa UV cộng 
 (%-kg) (%-kg) (%-kg) (%-kg) 
 (%-kg) (%-kg) (%-kg) (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 đoạn tạo hạt gỗ nhựa * Công đoạn tạo mẫu 
 - Cân chính xác các thành phần với độ chính - Mẫu ép được gia công trên thiết bị máy ép 
xác 0,1 g như bảng 01 và trộn đều các thành phun SW-120B (tại Trung tâm Công nghệ cao, 
phần, rồi đem đi đùn tạo hạt gỗ nhựa. Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ 
 - Thiết bị sử dụng trong thực nghiệm là máy Chí Minh). Máy ép phun có một số đặc điểm 
ép đùn hai trục vít của Đài Loan tại công ty chính là: nhiệt độ ép, áp suất ép, tốc độ phun 
TNHH Chính Phát Thanh. Máy có 10 vùng được chia thành 4 vùng; Máy ép SW-120B và 
nhiệt độ, đầu đùn có 2 lỗ đùn, đường kính lỗ mẫu thử được thể hiện như hình 01. 
đùn là 3,2 mm. Chế độ tạo hạt gỗ nhựa với - Chế độ gia công mẫu: Trên cơ sở các 
 o o
nhiệt độ các vùng là: T1: 90 C, T2: 130 C, T3: nghiên cứu trước chúng tôi đã xác định được 
 o o o o
140 C, T4: 140 C, T5: 150 C, T6: 150 C, T7: chế độ gia công hợp lý và chế độ ép cho thí 
 o o o o
145 C, T8: 165 C, T9: 175 C, T10: 180 C. Sau nghiệm như sau: nhiệt độ ép (T1: 180; T2: 177; 
 o
khi ra khỏi máy sợi gỗ nhựa được làm nguội T3: 172; T4: 162) C, tốc độ phun (S1: 60; S2: 
bằng không khí khi qua băng tải được chuyển 55; S3: 50; S4: 45)%, áp suất phun (P1:9,0; P2: 
qua máy cắt hạt để tạo hạt gỗ - nhựa với kích 9,0; P3: 8,5; P4: 8,0) MPa, thời gian ép 30s 
thước là 3,2 x 5 mm, sau đó sấy khô và đóng (trong đó thời gian phun 3 giây) và được gia 
gói. công trên máy ép W-120B. 
150 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 1-2018 
 Công nghiệp rừng 
 Hình 01. Máy ép phun SW-120B và mẫu thử kéo, uốn 
2.3. Xác định độ hút nước, độ bền kéo và 
 m2 m1 
 W .100 (%) 
bền uốn m
 * Xác định độ hút nước của vật liệu 1
 Trong đó: 
composite gỗ nhựa (Lý Tiểu Phương, 2010) 
 W - độ hút nước sau 24 giờ (%); 
 - Độ hút nước được xác định theo tiêu 
 m - khối lượng mẫu trước khi hút nước (g); 
chuẩn GB/T1034-70 của Trung Quốc. 1
 m - khối lượng sau khi hút nước (g). 
 - Mẫu thử có kích thước (50 x 10 x 4) mm, 2
 * Xác định ứng suất kéo của vật liệu 
mỗi nhóm sử dụng 5 mẫu thử. Cho mẫu thử 
 composite gỗ nhựa (Lý Tiểu Phương, 2010) 
vào tủ sấy ở nhiệt độ 105oC sấy trong thời gian 
 - Ứng suất kéo được xác định theo tiêu 
1 giờ, rồi dùng cân điện tử để cân trọng lượng 
 chuẩn GB/T1040-1992 của Trung Quốc. 
các mẫu thử với độ chính xác là 0,001 g. Sau 
 - Mẫu có hình dạng và kích thước như hình 
đó cho toàn bộ mẫu thử vào nước đã qua 
 02; Số lượng thử nghiệm không ít hơn 5 mẫu, 
chưng cất trong thời gian 24h, rồi dùng giấy 
 bề mặt mẫu bằng phẳng, mịn, không bị nứt, tốc 
lọc thấm hết nước trên bề mặt mẫu và cuối 
 độ gia tải 5 mm/phút và được thử trên máy 
cùng dùng cân điện tử để cân trọng lượng các 
 INSTRON 3367 của Mỹ (tại Trường Đại học 
mẫu thử, độ chính xác đến 0,001 g. 
 Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh). 
 Công thức xác định độ hút nước: 
 Hình 02. Mẫu xác định độ bền kéo của vật liệu composite gỗ nhựa 
 * Xác định ứng suất uốn của vật liệu 03; Số lượng thử nghiệm không ít hơn 5 mẫu, 
composite gỗ nhựa (Lý Tiểu Phương, 2010) khoảng cách hai gối đỡ 64 mm, bề mặt mẫu 
 - Ứng suất uốn được xác định theo tiêu bằng phẳng, mịn, không bị nứt, tốc độ gia tải 2 
chuẩn GB/T9431-2000 của Trung Quốc. mm/phút và được thử trên máy INSTRON 
 - Mẫu có hình dạng và kích thước như hình 3367. 
 ` 
 Hình 03. Mẫu xác định độ bền uốn của vật liệu composite gỗ nhựa 
 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 1-2018 151
 Công nghiệp rừng 
III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, THẢO LUẬN định tính chất của vật liệu tại Trung tâm 
3.1. Ảnh hưởng của chất độn bột đá đến độ nghiên cứu Chế biến lâm sản, giấy và bột giấy, 
hút nước Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh 
 Xác định tính chất của vật liệu: Mẫu sau khi và thu được kết quả như bảng 02. 
gia công để nguội 24 giờ, sau đó đem mẫu xác 
 Bảng 02. Ảnh hưởng của tỷ lệ bột đá đến độ hút nước 
 Số lần đo Trung 
 Mẫu 
 Tỷ lệ bột đá (%) bình 
 TN Lần 1 Lần 2 Lần 3 Lần 4 Lần 5 
 (%) 
 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 
 Tiến hành phân tích phương sai và hồi quy - Kiểm tra độ tin cậy của các hệ số hồi quy 
giữa các đại lượng thu được ta có: theo tiêu chuẩn Student cho thấy các hệ số hồi 
 - Hệ số tương quan: R = 0,974; quy tồn tại vì tt > tb, do vậy ta tìm được mối 
 - Phương trình tương quan ở dạng thực W = tương quan giữa độ hút nước và tỷ lệ bột đá. 
0,4738 + 0,0090.D (trong đó D – tỷ lệ bột đá); 
 0.7
 0.6
 0.5
 0.4
 0.3
 0.2
 0.1
 0
 0 3 5 7 9 11
 Đường thực nghiệm Đường lý thuyết 
 Hình 04. Ảnh hưởng của tỷ lệ bột đá đến độ hút nước 
 Qua hình 04 biểu diễn tương quan giữa tỷ lệ cấp thực nghiệm, điều này càng làm tăng độ tin 
bột đá với độ hút nước của vật liệu cho thấy, cậy của phương trình tương quan giữa chúng. 
mối quan hệ này rất chặt được thể hiện qua hệ 3.2. Ảnh hưởng của chất độn bột đá đến độ 
số tương quan, đường thực nghiệm và đường bền kéo 
lý thuyết. Hơn nữa, đường biểu diễn quan hệ Xác định tính chất của vật liệu: Mẫu sau khi 
này đều nằm trong khoảng biến động của các gia công để nguội 24 giờ, sau đó đem mẫu xác 
152 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 1-2018 
 Công nghiệp rừng 
định tính chất của vật liệu tại tại Trung tâm Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh 
nghiên cứu chế biến lâm sản, giấy và bột giấy, và thu được kết quả như bảng 03. 
 Bảng 03. Ảnh hưởng của tỷ lệ bột đá đến độ bền kéo 
 Trung 
 Mẫu Tỷ lệ bột đá Số lần đo 
 bình 
 TN (%) 
 Lần 1 Lần 2 Lần 3 Lần 4 Lần 5 (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 
 Tiến hành phân tích phương sai và hồi quy - Kiểm tra độ tin cậy của các hệ số hồi quy 
giữa các đại lượng thu được ta có: theo tiêu chuẩn Student cho thấy các hệ số hồi 
 - Hệ số tương quan: R = 0,911; quy tồn tại vì tt > tb, do vậy ta tìm được mối 
 - Phương trình tương quan ở dạng thực k = tương quan giữa độ bền kéo và tỷ lệ bột đá. 
30,8834 - 0,7058.D (trong đó D – tỷ lệ bột đá); 
 35
 30
 25
 20
 15
 10
 5
 0
 0 3 5 7 9 11
 Đường thực nghiệm Đường lý thuyết 
 Hình 05. Ảnh hưởng của tỷ lệ bột đá đến độ bền kéo 
 Qua hình 05 biểu diễn tương quan giữa tỷ lệ 3.3. Ảnh hưởng của chất độn bột đá đến độ 
bột đá với độ bền kéo của vật liệu cho thấy, bền uốn 
mối quan hệ này rất chặt được thể hiện qua hệ Xác định tính chất của vật liệu: Mẫu sau khi 
số tương quan, đường thực nghiệm và đường gia công để nguội 24 giờ, sau đó đem mẫu xác 
lý thuyết. Hơn nữa, đường biểu diễn quan hệ định tính chất của vật liệu tại tại Trung tâm 
này đều nằm trong khoảng biến động của các nghiên cứu Chế biến lâm sản, giấy và bột giấy, 
cấp thực nghiệm, điều này càng làm tăng độ tin Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh 
cậy của phương trình tương quan giữa chúng. và thu được kết quả như bảng 04. 
 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 1-2018 153
 Công nghiệp rừng 
 Bảng 04. Ảnh hưởng của tỷ lệ bột đá đến độ bền uốn 
 Số lần đo Trung 
 Mẫu Tỷ lệ bột đá 
 bình 
 TN (%) Lần 1 Lần 2 Lần 3 Lần 4 Lần 5 
 (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 
 Tiến hành phân tích phương sai và hồi quy - Kiểm tra độ tin cậy của các hệ số hồi quy 
giữa các đại lượng thu được ta có: theo tiêu chuẩn Student cho thấy các hệ số hồi 
 - Hệ số tương quan: R = 0,9209; quy tồn tại vì tt > tb, do vậy ta tìm được mối 
 - Phương trình tương quan ở dạng thực u = tương quan giữa độ bền uốn và tỷ lệ bột đá. 
72,1504 - 1,6614.D (trong đó D – tỷ lệ bột đá); 
 80
 70
 60
 50
 40
 30
 20
 10
 0
 0 3 5 7 9 11
 Đường thực nghiệm Đường lý thuyết 
 Hình 06. Ảnh hưởng của tỷ lệ bột đá đến độ bền uốn 
 Qua hình 06 biểu diễn tương quan giữa tỷ lệ pha nền được liên tục cho nên độ hút nước, độ 
bột đá với độ bền uốn của vật liệu cho thấy, bền kéo, độ bền uốn có giảm nhưng ít. Tuy 
mối quan hệ này rất chặt được thể hiện qua hệ nhiên, khi tỷ lệ chất độn quá nhiều pha nền 
số tương quan, đường thực nghiệm và đường không bao bọc được hết cốt và chất độn; do 
lý thuyết. Hơn nữa, đường biểu diễn quan hệ vậy các pha trong vật liệu không liên tục và có 
này đều nằm trong khoảng biến động của các hiện tượng tách pha, vì vậy tính chất của vật 
cấp thực nghiệm, điều này càng làm tăng độ tin liệu giảm nhanh. 
cậy của phương trình tương quan giữa chúng. IV. KẾT LUẬN 
 Nhận xét: Qua thực nghiệm ta thấy cho chất Từ các kết quả nghiên cứu, có thể rút ra một 
độn vào vật liệu độ hút nước tăng, độ bền kéo số kết luận sau: 
và độ bền uốn giảm; sở dĩ có hiện tượng này là Khi cho chất độn Canxi cacbonat làm chất 
do chất độn Canxi cacbonat là chất vô cơ có độn để sản xuất vật liệu Composite gỗ nhựa thì 
phân cực, không thể liên kết trực tiếp được với độ hút nước, độ bền kéo, độ bền uốn có sự thay 
bột gỗ và nhựa PP. Khi tỷ lệ chất độn ít thì pha đổi. Khi tỷ lệ chất độn này tăng thì độ hút nước 
nền có thể bao bọc được hết chất độn do vậy tăng, độ bền kéo, độ bền uốn giảm nhưng 
154 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 1-2018 
 Công nghiệp rừng 
không đều; nhưng ở giai đoạn đầu thì giảm Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian ép đến độ bền kéo, 
chậm sau đó giảm mạnh. độ bền uốn của vật liệu phức hợp gỗ nhựa. Tạp chí khoa 
 học giáo dục kỹ thuật, số 24, trang 91-96. 
 Tỷ lệ chất độn Canxi cacbonat hợp lý để sản 
 5. Quách Văn Thiêm, Trần Văn Chứ (2013). Nghiên 
xuất loại vật liệu này từ 7 - 9% là hợp lý và cứu ảnh hưởng nhiệt độ đầu vòi phun tới độ bền kéo, độ 
đảm bảo được các yêu cầu về kinh tế, về kỹ bền uốn của vật liệu phức hợp gỗ nhựa. Tạp chí Khoa học 
thuật một số tính chất được cải thiện rõ rệt & Công nghệ Lâm nghiệp, số 3, trang 86-91. 
như: độ bóng của vật liệu, độ co ngót, độ 6. Quách Văn Thiêm, Trần Văn Chứ (2013). 
 Nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ nhựa polypropylen, trợ 
cứng mà vẫn đảm bảo được các yêu cầu kỹ 
 tương hợp, bột gỗ tới độ bền kéo và độ bền uốn của vật 
thuật khác để sử dụng trong trang trí nội, ngoại liệu phức hợp gỗ nhựa. Tạp chí Khoa học Lâm nghiệp, 
thất. số 3, trang 2948-2955. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 7. Quách Văn Thiêm, Trần Văn Chứ (2013). 
 1. Nguyễn Đình Đức (2007). Công nghệ vật liệu Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ ép tới độ bền kéo và độ 
compozit. Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật. bền uốn của vật liệu phức hợp gỗ nhựa. Tạp chí Khoa 
 2. Đoàn Thị Thu Loan (2010). Nghiên cứu cải thiện học & Công nghệ Lâm nghiệp, số 4, trang 52-59. 
tính năng của vật liệu Composite sợi đay/nhựa 8. Quách Văn Thiêm, Trần Văn Chứ (2015). 
Polypropylene bằng phương pháp biến tính nhựa nền. Nghiên cứu ảnh hưởng phụ gia chống lão hóa tới độ bền 
Tạp chí khoa học và công nghệ, Đại học Đà Nẵng, Số kéo và độ bền uốn của vật liệu phức hợp gỗ nhựa. Tạp 
36(1): 28-35 chí Khoa học & Công nghệ Lâm nghiệp, số 1, trang 100-
 3. Lý Tiểu Phương (2010). Nghiên cứu vật liệu 108. 
phức hợp gỗ nhựa PP. Luận văn thạc sỹ, Đại học Đông 9. Anatole Klyosov (2007). Wood plastic 
Sơn, Trung Quốc. composites. Wiley-interscience A John Wiley & Sons, 
 4. Quách Văn Thiêm, Trần Văn Chứ (2013). INC, Publication. pp.150 - 172. 
 EFFECT OF ADDITIVE RATIO OF CALCIUM CARBONATE ON 
 PROPERTIES OFWOOD PLASTIC COMPOSITE MATERIAL 
 Quach Van Thiem1, Tran Van Chu2, Phan Duy Hung3 
 1Hochiminh University of Technology and Education 
 2,3Vietnam 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. 
 Ngày nhận bài : 15/8/2017 
 Ngày phản biện : 12/9/2017 
 Ngày quyết định đăng : 20/9/2017 
 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 1-2018 155