Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu, xác định các thông số làm việc hợp lý cho quá trình ép gạch lót sàn từ vật liệu composite gỗ nhựa

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:86

Thêm vào BST

Báo xấu

18
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn nhằm để tạo ra một sản phẩm vật liệu composite gỗ nhựa hoàn chỉnh phải trải qua hai công đoạn chính, đó là công đoạn trộn tạo hạt và công đoạn ép vật liệu thành phẩm trong đó công đoạn trộn tạo hạt là công đoạn rất quan trọng, có ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm do sản phẩm được sản xuất từ nhựa WPC chưa được phổ biến ở Việt Nam. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu, xác định các thông số làm việc hợp lý cho quá trình ép gạch lót sàn từ vật liệu composite gỗ nhựa

BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP VƯƠNG HỒNG CHÍNH NGHIÊN CỨU, XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ LÀM VIỆC HỢP LÝ CHO QUÁ TRÌNH ÉP GẠCH LÓT SÀN TỪ VẬT LIỆU COMPOSITE GỖ NHỰA LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đồng Nai, 2014
BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP VƯƠNG HỒNG CHÍNH NGHIÊN CỨU, XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ LÀM VIỆC HỢP LÝ CHO QUÁ TRÌNH ÉP GẠCH LÓT SÀN TỪ VẬT LIỆU COMPOSITE GỖ NHỰA CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ MÃ SỐ: 60520103 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. ĐẶNG THIỆN NGÔN Đồng Nai, 2014
1 ĐẶT VẤN ĐỀ Ngành gỗ Việt Nam đã đạt được trong những năm qua là có tốc độ phát triển cao, và là một trong 10 ngành xuất khẩu chủ lực của cả nước. Chỉ trong 12 năm trở lại đây, kim ngạch xuất khẩu của ngành gỗ đã tăng trên 20 lần, từ 219 triệu USD năm 2000, đã tăng lên khoảng 4,5 tỷ USD năm 2012. Với kim ngạch xuất khẩu đồ gỗ trong những năm qua; Việt Nam đang khẳng định vị trí số 1 ở khu vực Đông Nam Á về sản xuất và xuất khẩu đồ gỗ. Khi chế biến gỗ có tạo ra một lượng phế liệu gỗ lớn như mùn cưa, dăm bào, gỗ vụn… Để tận dụng triệt để nguồn phế liệu này chúng ta có thể nghiền tạo thành dạng bột kết hợp với chất kết dính để tạo ra một loại vật liệu mới có nhiều tính chất tốt; vật liệu phức hợp giữa gỗ nhựa có thể đáp ứng và giải quyết được vấn đề này. Vật liệu phức hợp gỗ nhựa (Wood –Plastic Composites, viết tắt WPC) là một loại vật liệu mới là sự kết hợp giữa sợi gỗ và vật liệu nhựa, sự kết hợp giữa vật liệu sợi gỗ và vật liệu nhựa mang lại tính năng ưu việt cho sản phẩm phức hợp gỗ nhựa như: Bền khi sử dụng, tuổi thọ của sản phẩm cao, có bề ngoài mang chất liệu gỗ, có độ cứng cao hơn so với vật liệu nhựa, không có Formaldehyde .... Có nhiều tính chất tốt ví dụ so với vật liệu gỗ như có kích thước ổn định hơn, không bị xuất hiện vết rạn nứt, không bị cong vênh, dễ dàng tạo màu sắc cho sản phẩm, có thể gia công lần thứ 2 giống như vật liệu gỗ, dễ dàng cắt gọt, dùng keo để kết dính, có thể dùng đinh hoặc ốc vít để liên kết, cố định, quy cách hình dạng có thể căn cứ vào yêu cầu của người dùng để điều chỉnh, tính linh hoạt cao. Có tính nhiệt dẻo của vật liệu nhựa từ đó dễ dàng gia công, tạo hình, thông thường có thể gia công theo mẫu đặt sẵn hoặc có thể gia công theo yêu cầu cụ thể, có khả năng ứng dụng rộng. Tính năng hóa học tốt, chịu được độ PH, chịu được hóa chất, chịu được nước mặn, có thể sử dụng được ở
2 nhiệt độ thấp, không bị biến đổi hình dạng khi hút ẩm. Có thể sử dụng nhiều lần hoặc thu hồi tái sử dụng, có lợi ích trong bảo vệ môi trường. Hiện nay nhu cầu sử dụng vật composite gỗ nhựa trong nước là rất lớn, tuy nhiên việc đáp ứng nhu cầu này chủ yếu dựa vào nhập khẩu. Còn tình hình sản xuất trong nước chưa phát triển, nguyên nhân của việc này xuất phát từ lý do đó là chưa có nhiều nghiên cứu về máy móc thiết bị và công nghệ, hoặc việc nhập công nghệ và máy móc thiết bị về Việt Nam có chi phí rất lớn. Để sản xuất trong nước được phát triển thì việc nghiên cứu về công nghệ, máy móc thiết bị, nguyên vật liệu phù hợp với đặc điểm phát triển ở trong nước là rất cần thiết và quan trọng. Để tạo ra một sản phẩm vật liệu composite gỗ nhựa hoàn chỉnh phải trải qua hai công đoạn chính, đó là công đoạn trộn tạo hạt và công đoạn ép vật liệu thành phẩm trong đó công đoạn trộn tạo hạt là công đoạn rất quan trọng, có ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm do sản phẩm được sản xuất từ nhựa WPC chưa được phổ biến ở Việt Nam nên các công trình nghiên cứu về máy trộn hạt nhựa gỗ chưa được quan tâm. Xuất phát từ những vấn đề trên chúng tôi chọn đề tài nghiên cứu là: “Nghiên cứu, xác định các thông số làm việc hợp lý cho quá trình ép gạch lót sàn từ vật liệu composite gỗ nhựa”.
3 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Khái quát chung về vật liệu gỗ nhựa 1.1.1. Giới thiệu chung Nhựa Gỗ (WPC – Wood Plastic Composite) 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. Hình 1.1: Nguyên liệu chính hình thành nên WPC
4 Trong những năm gần đây, WPC được nghiên cứu thành công tại Mỹ và đã phát triển rất mạnh ở nhiều nước trên thế giới như Nhật, Mỹ, Phần Lan, Đức, Thụy điển, Nga, Trung Quốc. 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 rẵn xử lý này còn có thể bị mối mọt, mục rữa nhanh do môi trường ẩm ướt bên ngoài. Những lợi thế của WPC so với các vật liệu khác như ván dăm, ván sợi là có thể tạo ra các hình dạng phức tạp khác nhau và hoàn toàn có thể tái chế sử dụng. Hình 1.2: Ứng dụng WPC trang trí ngoài trời
5 Hình 1.3: Ứng dụng WPC lót nền Hình 1.4: Ứng dụng WPC hàng rào lang can Hình 1.5: Ứng dụng WPC làm ghế
6 Hình 1.6: Ứng dụng WPC trang trí nội thất Nhựa gỗ hiện vẫn là một loại vật liệu rất mới 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 mùn 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 trồn 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. Hình 1.7: Hỗn hợp nhựa WPC
7 Một lợi thế lớn của gỗ - nhựa so với gỗ là khả năng có thể tạo hình thành hầu hết các hình dạng không gian theo yêu cầu. Nó dễ dàng uốn, và cố định để tạo thành các đường cong lớn. Do sự kết hợp trong quá trình sản xuất, nhựa gỗ vừa có tính chất như gỗ: Có thể gia công bằng các công cụ mộc truyền thống. Đồng thời, nhựa gỗ vừa có tính chất như nhựa: Khả năng chống ẩm và chống mục nát, mặc dù độ cứng chắc không bằng gỗ thường, và có thể hơi biến dạng trong môi trường thời tiết cực nóng. Sản xuất các vật liệu thành phần bao gồm bột gỗ và nhựa là bước đầu trong quá trình hình thành sản phẩm WPC. Trong bước tiếp theo, bột gỗ hoặc sợi gỗ được kết hợp với nhiệt dẻo nóng chảy để tạo nên một hỗn hợp đồng nhất. Hai phương pháp phổ biến để sản xuất WPC là đùn và đúc áp lực. 1.1.2. Ưu – nhược điểm của composite gỗ - nhựa 1.1.2.1. Ưu điểm + Dễ bảo quản - có thể được sơn hoặc nhuộm màu (nếu cần thiết). + Khả năng chống ẩm tốt. + Bền hơn (nghĩa là không thể bẻ cong hoặc tách). + Thân thiện với môi trường - sử dụng vật liệu tái chế và bản thân chúng có thể tái chế được. + Có thể được gia công và lắp ghép giống như gỗ. + Không cần bảo trì thường xuyên. 1.1.2.2. Nhược điểm + Giá thành cao hơn các sản phẩm tương tự sản xuất từ các vật liệu khác + Nặng hơn gỗ hơn 2 lần (Tỷ trọng của WPC là 0,95-1,46 và gỗ là 0,35-0,5949). + WPC dễ phân hủy, mức độ phụ thuộc vào tỉ lệ gỗ (ví dụ như bị nấm móc khi không sử dụng chất bảo quản).
8 + Bị lão hóa bởi tia cực tím khi ứng dụng ngoài trời. 1.2. Tình hình sản xuất và phát triển của ngành công nghiệp gỗ nhựa 1.2.1. Trên thế giới Composite gỗ nhựa đã được sử dụng ở Mỹ từ lâu. Mặc dù, nó chỉ mới phát triển mạnh trong những năm gần đây. Trong đó, tấm panel trước của xe hơi bằng WPC là một trong những ứng dụng đầu tiên của loại vật liệu này. Trong tình hình biến đổi khí hậu như hiện nay thì việc bảo vệ rừng là việc làm chung của cả thế giới. Muốn bảo vệ rừng hiệu quả thì chúng ta cần phải tìm ra một vật liệu có thể thay thế được cho gỗ tự nhiên và WPC là sự thay thế tốt nhất. Vào những trước năm 90, thị trường WPC ở Mỹ đã phát triển một cách ấn tượng với tốc độ tăng trưởng gấp đôi hàng năm do những đặc tính về chi phí bảo dưỡng thấp, chống lại sự tác động của môi trường, chi phí sản xuất thấp hơn, … Hiện nay, WPC vẫn chỉ chiếm một phần nhỏ trong ngành công nghiệp gỗ nhưng nó vẫn đang phát triển với tốc độ rất nhanh. Do giá thành sản xuất giảm và đặc tính của WPC không ngừng được nâng cao ngày càng có thể thay thế gần như hoàn toàn gỗ tự nhiên. Hiện nay, WPC được sử dụng ở nhiều quốc gia như: Nhật, Mỹ, Phần Lan, Đức, Trung Quốc, … Mà điển hình là thị trường Mỹ
9 Bảng 1.1. Nhu cầu WPC ở Mỹ (USD) Năm 1992 1996 2001 2006 2011 Nền và sàn 97 195 410 990 2485 Trang Trí 115 218 330 430 580 Hàng rào chắn 12 55 160 315 560 Hệ thống cửa 1 15 65 135 240 Ứng dụng khác 47 75 105 170 245 Tổng nhu cầu 272 558 1070 1950 4110 Hình 1.8: Biểu đồ nhu cầu sản phẩm gỗ nhựa theo các năm 1.2.2. Ở Việt Nam Hàng năm ngành công nghiệp chế biến gỗ nước ta phải nhập khẩu từ 3.5 - 4 triệu m3 gỗ tròn. Trong khi đó lượng phế liệu trong sản xuất chế biến gỗ phụ thuộc vào nguyên liệu, kích thước tạo sản phẩm, công suất thiết bị và
10 thường chiếm tỷ trọng từ 45-63% thể tích nguyên liệu. Như vậy có thể thấy lượng phế liệu gỗ rất lớn và hiện nay sử dụng chủ yếu làm nhiên liệu. Vấn đề đặt ra là làm thế nào để sử dụng hiệu quả lượng phế liệu gỗ này nhằm nâng cao tỷ lệ lợi dụng nguyên liệu đồng thời bảo vệ được môi trường. Phế liệu chất dẻo từ các loại nhựa của đồ dùng trong sinh hoạt rất đa dạng và phong phú. Phế liệu này chủ yếu có nguồn gốc từ Polypropylen (PP), Polyethylene (PE) và Polyvinyl cloride (PVC). Số liệu điều tra chính xác về lượng nhựa phế thải trong toàn quốc chưa được thực hiện, tuy nhiên theo kết quả điều tra năm 2002 của viện vật liệu xây dựng cho thấy lượng nhựa phế thải trong rác thải sinh hoạt của thành phố Hà Nội là khá cao (từ 7 đến 8%). Nếu tính lượng rác thải trung bình của Hà Nội là 18.000 tấn/ngày thì mỗi ngày Hà Nội thải ra khoảng trên 120 tấn nhựa phế thải. Nguồn nguyên liệu (phế liệu chất dẻo và phế liệu gỗ) để sản xuất vật liệu WPC có tiềm năng rất lớn. Hiện nay, các nghiên cứu về vật liệu WPC ở Việt Nam còn ít được quan tâm nghiên cứu và ứng dụng vào sản xuất. Do đó việc nghiên cứu tạo vật liệu WPC 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, đặc biệt có ý nghĩa trong việc bảo vệ môi trường. 1. 3. Các công trình nghiên cứu về gỗ - nhựa 1.3.1. 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
11 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 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
12 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 thành công sợi thuỷ tinh; Fillis và Foster dùng gia cường cho Polyeste không no và giải pháp này đã được áp dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp chế tạo máy bay, tàu chiến phục vụ cho đại chiến thế giới lần thức hai. Năm 1950 bước đột phá quan trọng trong ngành vật liệu Composite đó là sự xuất hiện nhựa Epoxy và các sợi gia cường như Polyeste, nylon,… Từ năm 1970 đến nay vật liệu composite nền chất dẻo đã được đưa vào sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp và dân dụng,y tế, thể thao, quân sự vv... Các kết quả nghiên cứu trong lĩnh vực vật liệu composite gỗ - nhựa cho thấy có thể tạo ra các sản phẩm vật liệu composite gỗ - nhựa có chiều dày khác nhau từ 4mm đến 40mm, khối lượng thể tích từ 0.65g/cm3 đến 1.2g/cm3 và có nhiều ưu điểm so với sản phẩm gỗ truyền thống. Vật liệu có thể tái tạo, ít bị khuyết tật, khả năng cách nhiệt tốt hơn so với chất dẻo; tính năng giống như gỗ nhưng có độ bền uốn rất cao tính ổn định kích thước cao hơn gỗ; tính ổn định kích thước cao, khả năng hút ẩm thấp; Có khả năng chống nấm mốc, sinh vật hại gỗ; có thể sản xuất với các hình dạng khác nhau; không bị nứt toác hoặc tách khả năng gia công tốt, và thân thiện với môi trường. Những lợi thế của vật liệu composite gỗ - nhựa so với các vật liệu khác như ván dăm, ván sợi là có thể tạo ra các hình dạng phức tạp khác nhau và hoàn toàn có thể tái chế sử dụng. Công nghệ và thiết bị đáp ứng được yêu cầu của công nghệ và thiết bị hệ tiên tiến và có chất lượng cao khi sử dụng hầu hết phế liệu gỗ và chất dẻo phế thải. Trong thành phần của vật liệu composite gỗ- nhựa bao gồm một số thành phần như sau: Bột gỗ được nghiền nhỏ, kết hợp
13 với nhựa nguyên sinh, chất tăng cường để nâng cao tính chất công nghệ và sử dụng của sản phẩm. Sản xuất vật liệu composite gỗ-nhựa có thể thực hiện bằng các phương pháp ép đùn, ép trong khuôn kín. Công nghệ ép đùn có thể tạo ra các sản phẩm có hình dạng (Profile) khác nhau ở dạng đặc, rỗng. Hình dạng sản phẩm phụ thuộc vào khuôn ép trục vít ở trong máy ép đùn. Công nghệ ép đùn được xem là loại hình công nghệ tiên tiến, hiện đại trong việc tạo ra các sản phẩm có nhiều ưu điểm và thân thiện với môi trường có khả năng thay thế vật liệu gỗ truyền thống. Công nghệ tạo vật liệu composite trong khuôn ép kín bao gồm các công đoạn: tạo bột gỗ, nhựa nguyên sinh hoặc nhựa phế thải, trộn hỗn hợp, trải trên khuôn ép, ép trong khuôn kín, làm nguội. Ưu điểm của phương pháp này là công nghệ đơn giản, đầu tư thấp, hiệu quả cao phù hợp với điều kiện sản xuất nhỏ. Nhược điểm là kích thước sản phẩm bị hạn về chiều dài, chiều rộng và chiều dày thường mỏng. Năng suất và mức độ tự động hoá không cao so với ép đùn. Như vậy, công nghệ sản xuất vật liệu gỗ - nhựa đã phát triển rất mạnh trên thế giới. Sản phẩm gỗ-nhựa rất đa dạng và được ứng dụng ở nhiều lĩnh vực: xây dựng, nội ngoại thất, công trình dân dụng, giao thông. 1.3.2. Trong nước Từ năm 1972 đến 1973 tại Trường đại học Bách khoa Hà nội bắt đầu sử dụng composite trên cơ sở nhựa Epgoxy (EP) gia cường bằng sợi thủy tinh ứng dụng sửa chữa các đường ống dẫn dầu. Từ năm 1986 đến nay, vật liệu composite trên cơ sở nhựa polyeste không no gia cường bằng sợi thủy tinh đã phát triển trong cả nước với nhiều sản phẩm nổi bật: vòm che máy bay (1996- 1999), bồn chứa, lớp bọc chống ăn mòn, vách nhà làm từ tre và bùn ao trộn với rơm, thuyền tre trát sơn trộn mùn cưa…
14 Hiện nay, ở nước ta mới chỉ phát triển một số loại hình công nghệ tạo vật liệu composite trên nền nhựa Epoxy, Polyester, Vinyleste kết hợp với sợi thủy tinh bao gồm sợi dài, vải và mạt dùng để chế tạo các sản phẩm: ống dẫn có đường kính lớn, tấm lợp lấy ánh sáng, bồn tắm, đá nhân tạo, bàn bếp, khung cửa, các loại cano, thuyền cứu sinh, hộp công tơ điện, ghế ngồi sân vận động… Khoảng 98% vật liệu polyme composite bán ra thị trường và được chấp nhận có chứa các loại sợi gia cường như thủy tinh, cacbon và aramit. Trong công nghiệp chế biến gỗ ở nước ta đã thành công trong việc sản xuất các loại ván dăm, ván ép định hình từ bột gỗ kết hợp với nhựa nhiệt rắn PF, UF và ứng dụng vào thực tế sản xuất. Các loại chất dẻo phế thải PP, PE, PVC và chất thải khác chiếm khối lượng lớn trong thực tế từ các đồ dùng bằng nhựa trong cuộc sống đã được tái sử dụng bằng cách băm nghiền nhựa và tạo ra các hạt nhựa tái sinh để sử dụng trong công nghệ sản xuất các sản phẩm nhựa mới. Rất nhiều cơ sở làng nghề đã thu gom nhựa phế thải và thực hiện việc tái chế theo hướng này. Một số công trình nghiên cứu của Trung tâm Nghiên cứu vật liệu polyme đã đề cập đến việc sử dụng sợi thực vật (bột tre) kết hợp với ba loại nhựa nhiệt rắn có nguồn gốc polyeste không no, epoxy, vinyleste để tạo ra vật liệu composite. Vật liệu composite trên nền nhựa nhiệt dẻo có nguồn gốc polypropylen gia cường bằng hệ sợi lai tạo tre, luồng - thuỷ tinh đã được nghiên cứu thử nghiệm thành công. Nhận xét: Có nhiều công trình nghiên cứu về vật liệu composite gỗ nhựa ở trên thế giới và ở trong nước, song các công trình trên chủ yếu tập trung vào nghiên cứu tối ưu tỷ lệ trộn giữa gỗ và nhựa, rất ít công trình nghiên cứu tối ưu thông số của quá trình ép. Do vậy đề tài " Nghiên cứu xác định một số thông số tối ưu cho quá trình ép gạch lót sàn bằng vật liệu composite gỗ nhựa" là rất cần thiết.
15 Chương 2 MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Mục tiêu nghiên cứu Xác định một số thông số tối ưu cho quá trình ép gạch lót sàn từ vật liệu composite gỗ nhựa. 2.2. Đối tượng nghiên cứu 2.2.1. Vật liệu nghiên cứu - Vật liệu composite gỗ nhựa - Khuôn ép gạch lót sàn kích thước 20cm x 20cm. - Máy ép phun W-120B của công ty Shine Well Machinery co., LTD. 2.2.2. Thiết bị nghiên cứu Hình 2.1: Máy ép phun W-120B của công ty Shine Well Machinery co., LTD.
16 Bảng 2.1. Thông số kỹ thuật của máy ép phun W-120B Thông tin tổng quan 1 Khối lượng 4.5 (tấn) 2 Kích thước (Dài-Rộng-Cao) 4.8 x 1.3 x 1.65 (m) 3 Tốc độ dòng nước 20 (l/min) 4 Dầu thuỷ lực American ESSO – 68 (350L) 5 Dầu bôi trơn ESSO 3 – Mobil No. 3 (2L) 6 Hành trình mở khuôn 380 (mm) 7 Kích thước phiến 595 x 595 (mm) 8 Chiều cao khuôn 140 ~ 440 (mm) 9 Kích thước khuôn 295 x 350 (mm) Bộ phận phun 1 Đường kính trục vít me 45 (mm) 2 Áp suất phun 1393 (kg/cm2) 3 Lưu lượng phun 131 (cm3/sec) 4 Năng suất chảy dẻo 74 (kg/hour) 5 Tốc độ trục vít me 0 ~ 200 (rpm) 6 Năng suất phun 267 (g/lần phun) Bộ phận kẹp 1 Lực kẹp 120 (ton) 2 Hành trình mở khuôn 380 (mm) 3 Công suất bơm 20 (HP/KW) 4 Công suất nung 4.6 (KW) 5 Điều khiển nhiệt độ (0 ~ 399) x 4 (set)
17 2.3. Phạm vi nghiên cứu Trên cơ sở hướng nghiên cứu đã xác định, với khuôn khổ của một luận văn tốt nghiệp Cao học và điều kiện thực hiện, đối tượng nghiên cứu của đề tài này được lựa chọn là máy ép phun W-120B của công ty Shine Well Machinery co., LTD. Đặt tại trường ĐH sư phạm kỹ thuật TP HCM Đề tài không có điều kiện nghiên cứu nhiều loại vật liệu mà chỉ tập trung vào loại vật liệu composite gỗ nhựa. Do hạn chế về quy mô đề tài và thời gian làm luận văn tốt nghiệp, đề tài chỉ tập trung nghiên cứu ảnh hưởng của độ kéo dãn và uốn của vật liệu để xác định các thông số tối ưu cho quá trình ép. 2.4. Nội dung nghiên cứu Để đạt được mục tiêu nghiên cứu đã trình bày ở trên, chúng tôi thực hiện các nội dung nghiên cứu sau: - Phân tích đặc điểm, cấu trúc và thành phần hóa học của vật liệu composite gỗ nhựa - Xây dựng cơ sở lý thuyết tạo sản phẩm từ vật liệu gỗ nhựa - Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ép vật liệu gỗ nhựa - Tính toán thiết kế khuân ép gạch lót sàn bằng vật liệu composite gỗ nhựa - Nghiên cứu thực nghiệm xác định một số thông số tối ưu của quá trình ép gạch lót sàn bằng vật liệu composite gỗ nhựa. 2.5. Phương pháp nghiên cứu Để đạt được mục tiêu nghiên cứu, đề tài đã sử dụng một số phương pháp nghiên cứu như sau: 2.5.1. Phương pháp kế thừa Kế thừa có chọn lọc tài liệu và các công trình nghiên cứu ở trong nước và trên thế giới có liên quan đến vấn đề nghiên cứu.
18 2.5.2. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm - Phương pháp nghiên cứu tính chất vật lý và tính chất cơ học của nguyên liệu trong luận văn này được tiến hành theo các tiêu chuẩn VN, và được tiến hành trong phòng thí nghiệm tiêu chuẩn quốc gia của Trường Đại học Lâm nghiệp (Vilas 309) - Phương pháp đo các đại lượng nghiên cứu trong luận văn được thực hiện theo phương pháp đo lường các đại lượng không điện bằng điện. Nội dung của phương pháp cũng như việc xử lý các kết quả thực nghiệm được trình bày trong các tài liệu [10], [11], [13]. Việc tổ chức và tiến hành thí nghiệm xác định độ bền cơ học, và năng suất được tiến hành theo phương pháp thống kê toán học và phương pháp kế hoạch hoá thực nghiệm, việc lập kế hoạch và tổ chức thực nghiệm cũng như xử lý các số liệu thí nghiệm được trình bày rõ trong các tài liệu [7], [10], [11], [12], [13]. Do vậy, ở đây cũng chỉ trình bày việc áp dụng các kết luận đó vào các bài toán cụ thể. Việc áp dụng các phương pháp nghiên cứu nêu trên sẽ được trình bày cụ thể ở các chương tiếp theo khi tiến hành nghiên cứu từng nội dung. 2.6. Kiểm tra kết quả thí nghiệm * Tiêu chuẩn kiểm tra Các mẫu thí nghiệm được gia công theo các tiêu chuẩn của ISO về xác định các tính chất vật lý, cơ học của composite. Kích thước và tiêu chuẩn thử được trình bày ở bảng 2.2.