Ván sàn từ phế phẩm gỗ và rác thải nhựa

Gỗ nhựa có độ bền cao, chịu được các điều kiện thời tiết khắc nghiệt.

Thu gom phế phẩm tạo ván sàn

ThS Nguyễn Trọng Nghĩa - Viện Nghiên cứu Công nghiệp rừng cho biết, Đồng Nai là một trong những địa phương tập trung nhiều doanh nghiệp sản xuất, chế biến các sản phẩm gỗ lớn nhất cả nước, chiếm hơn 50% sản lượng và hơn 70% giá trị xuất khẩu. Trong quá trình chế biến gỗ, luôn có một lượng lớn phế phẩm như mùn cưa, dăm bào, bìa bắp, vỏ cây...

Hiện nay, các nguyên liệu này chủ yếu được dùng làm nhiên liệu đốt, ván ép, phân bón hoặc chôn lấp. Ngoài phụ phẩm từ quá trình chế biến gỗ, Đồng Nai còn là tỉnh có lượng rác thải nhựa tương đối lớn, gần 100 tấn mỗi ngày, cũng chủ yếu được chôn lấp.

Gỗ nhựa composite (WPC) là loại nguyên liệu được tổng hợp từ bột gỗ và nhựa, cùng một số phụ gia khác. Do WPC kết hợp được cả ưu điểm của gỗ và nhựa trong một vật liệu, nên có khả năng kháng ẩm, chống nước… vượt trội so với gỗ tự nhiên và gỗ công nghiệp. Bởi vậy WPC có thể dùng làm sàn nhà, cửa, tủ bếp,…

Các sản phẩm WPC trong nước hiện nay chủ yếu sử dụng nguồn nhựa nguyên sinh như PP, PVC. Các nghiên cứu tái chế nhựa HDPE (nhựa dẻo làm từ dầu mỏ, là loại nhựa tổng hợp được sử dụng phổ biến hiện nay), LDPE (loại nhựa dẻo polythylene, trọng lượng nhẹ, được dùng rộng rãi trong sản xuất bao bì), để làm vật liệu nền trong chế tạo WPC còn rất ít.

Nhằm tận dụng được hai nguồn phế phẩm này, ThS Nguyễn Trọng Nghĩa và cộng sự đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu công nghệ sản xuất ván sàn composite gỗ - nhựa bằng phế phụ phẩm sau chế biến gỗ kết hợp với rác thải nhựa HDPE trên địa bàn tỉnh Đồng Nai”.

Nhóm thực hiện đã khảo sát hơn 20 cơ sở chế biến gỗ tại 11 huyện của Đồng Nai cho thấy, phế liệu từ chế biến gỗ rất đa dạng, như phôi bào, mùn cưa, đầu mẩu gỗ, bìa bắp,… Trong đó, chỉ một lượng nhỏ được sử dụng làm ván nhân tạo, chủ yếu là ván dăm, còn lại dùng làm chất đốt.

Sau quá trình nghiên cứu, nhóm đã xây dựng được quy trình công nghệ xử lý rác thải nhựa có nguồn gốc HDPE và quy trình công nghệ xử lý phế phụ phẩm sau chế biến gỗ thành nguyên liệu đầu vào sản xuất vật liệu composite gỗ - nhựa. Đồng thời, hoàn thiện quy trình công nghệ tạo vật liệu composite từ phụ phẩm gỗ, kết hợp rác thải nhựa.

Theo đó, phế phụ phẩm (mùn cưa, phôi bào, bìa bắp, gỗ vụn) thu mua từ các công ty chế biến gỗ, được đem sấy khô rồi nghiền nhỏ thành bột có kích thước 2 - 4 mm. Rác thải nhựa có nguồn gốc HDPE (chai, can, chậu, ống nhựa,…), sau khi thu mua được làm sạch, sấy khô và cho vào máy ép đùn, cắt thành hạt.

Bột gỗ và hạt nhựa được phối trộn với phụ gia MAPE rồi đưa vào máy trộn nóng để tạo hỗn hợp gỗ - nhựa. Trong quá trình trộn, có thể thêm chất tạo màu. Sau quá trình trộn, hỗn hợp được đưa vào máy ép đùn để tạo hạt. Tiếp theo, hạt lại được ép bằng máy ép phẳng để tạo vật liệu composite gỗ - nhựa.

Chọn được tỉ lệ phối trộn tối ưu

Qua quá trình nghiên cứu và thử nghiệm, nhóm lựa chọn được thông số công nghệ ép tạo vật liệu composite gỗ - nhựa từ phụ phẩm sau chế biến gỗ kết hợp với rác thải nhựa HDPE.

Cụ thể, tỷ lệ phối trộn giữa gỗ và nhựa phù hợp nhất để tạo vật liệu composite gỗ - nhựa là 60 - 40, cùng với chất trợ tương MAPE ở tỷ lệ 0,5%, với áp suất ép 1,2 MPa, thời gian ép 25 phút, ở nhiệt độ 180oC.

ThS Nguyễn Trọng Nghĩa cho biết, chế độ ép này cho ra sản phẩm vật liệu composite gỗ - nhựa có tính chất cơ học, vật lý tốt nhất, với khối lượng thể tích đạt 1,257gr/cm3, độ trương nở chiều dài sau khi ngâm nước ở mức 1,928%, độ bền kéo đạt 10,74 MPa. Ván có độ bền tự nhiên đạt mức tốt, có khả năng ứng dụng cao cho các sản phẩm ngoài trời.

Vật liệu này khắc phục được cả hai nhược điểm của vật liệu nguyên thủy là khả năng chống thấm, chống ẩm tốt, tính thẩm mỹ cao và dễ tạo hình. Thêm vào đó, chất liệu gỗ nhựa composite hoàn toàn có thể được thu hồi và xử lý thành dạng hỗn hợp ban đầu trước khi gia công. Như vậy tái sử dụng gần như triệt để nguồn nguyên vật liệu và giảm thiểu tối đa khả năng xả rác ra môi trường.

Kiểm tra tính chất cơ lý của ván sàn composite gỗ - nhựa cho thấy, phế phụ phẩm từ quá trình sản xuất gỗ trên địa bàn tỉnh đáp ứng được yêu cầu về nguyên liệu sản xuất ván sàn.

Độ bền uốn, độ bền nén, độ bền mài mòn đều đạt yêu cầu theo tiêu chuẩn của vật liệu xây dựng, sản phẩm không trương nở khi gặp môi trường có độ ẩm cao, không bị nấm mục hay mối mọt.

Vật liệu composite gỗ - nhựa có ưu điểm nổi bật là cứng chắc, chịu va đập, uốn, kéo tốt; chịu hóa chất, không bị sét gỉ, ăn mòn; màu sắc đa dạng, độ bền cao; dễ dàng tạo hình theo ý muốn; không chịu tác động của thời tiết…

Trong thời gian tới, các nhà khoa học sẽ tiếp tục phát triển nghiên cứu nhằm nâng cao chất lượng vật liệu composite, đáp ứng các nhu cầu cụ thể khác của nhà sản xuất.

Nhật Mai