Vật liệu gỗ nhựa composite thân thiện với môi trường
Gỗ nhựa composite – một dạng vật liệu tổng hợp được làm từ bột gỗ, nhựa và phụ gia vừa có khả năng chịu lực của gỗ tự nhiên và bền dẻo của nhựa – giờ trở thành nguyên liệu chính cho rất nhiều vật dụng như đồ nội thất, ván sàn, lan can, gỗ trang trí, tấm chắn, ghế công viên, khung bao cửa và cửa sổ... Nó có ưu điểm linh hoạt, chi phí thấp hơn so với gỗ tự nhiên mà lại tốn ít chi phí bảo trì hơn.
PGS. TS. Nguyễn Vũ Giang, Viện Kỹ thuật nhiệt đới, (bên phải) tại dây chuyền sản xuất vật liệu composite nhựa gỗ
Năm 2012, PGS. Nguyễn Vũ Giang - Phó viện trưởng Viện Kỹ thuật nhiệt đới cùng các cộng sự đã thực hiện một đề tài cấp Nhà nước (KC.02) nghiên cứu khoa học công nghệ định hướng ứng dụng do Bộ KH&CN tài trợ, sử dụng bột gỗ được nghiền từ các phế phẩm của ngành sản xuất và chế biến gỗ trong nước kết hợp với các loại polyme nhiệt dẻo phổ biến như PE, PP, PVC, PA… và các chất phụ gia khác để tạo ra một hỗn hợp dẻo có thể đùn ép thành các sản phẩm composite nhựa gỗ trên quy mô công nghiệp.
Bằng việc sử dụng những phụ gia và kỹ thuật đặc biệt, không gây ô nhiễm môi trường để tạo ra pha vật liệu thứ ba dạng hạt hoặc màng kích thước nanomet có thể gắn kết gỗ và nhựa, nhóm nghiên cứu đã thành công trong việc xử lý bột gỗ thành vật liệu gia cường cho nhựa nhiệt dẻo. Nhóm nghiên cứu đã trộn bột gỗ vào dung dịch TEOS để tạo ra các hạt nano SiO2 có khả năng liên kết với nhóm -OH trong bột gỗ. Khi các hạt SiO2 này bám vào bề mặt bột gỗ, chúng sẽ lấp đầy các lỗ trống khiến bột gỗ được phủ tấm áo mới kị nước và trở nên tương thích hơn với bề mặt nhựa. Các chất hóa học trong phụ gia sẽ khơi mào cho những phản ứng tạo liên kết ngang, hình thành nên cầu nối giữa vật liệu nhựa nền và bột gỗ.
Vật liệu nhựa gỗ composite
Ưu điểm của các hạt hoặc màng nano này là làm tăng bề mặt riêng của bột gỗ tiếp xúc nhựa nền trong quá trình phối trộn nóng chảy, do đó làm tăng khả năng kết dính với nền nhựa khi hình thành sản phẩm cuối. Kỹ thuật phối trộn với tốc độ cao lên tới hàng trăm vòng/phút và nhiệt ma sát trong khi quay sẽ khiến bột gỗ dàn đều trên nền nhựa. Kết thúc quá trình này, hỗn hợp sệt sẽ được đưa vào máy đùn trục vít để đẩy khuôn, qua hệ thống làm mát bằng nước và ra thành phẩm profile composite nhựa gỗ.
Quy trình này là đã giải quyết được vấn đề tương hợp giữa bột gỗ với nền nhựa, đồng thời đưa được lượng bột gỗ cao lên tới 60-70% khối lượng hoặc hơn vào trong sản phẩm tùy theo chất lượng yêu cầu. Điều này sẽ giúp giảm giá thành sản xuất vật liệu ở Việt Nam và khiến composite có nhiều tính chất giống gỗ hơn, cân đối giữa sức bền và tính thẩm mỹ, nhưng đồng thời vẫn có được các tính chất quan trọng của nhựa như chống ẩm, chống thấm và dễ tạo hình. Điều đáng quý ở vật liệu gỗ composite này là sau nhiều năm sử dụng, ván sàn hay vách cửa làm từ vật liệu gỗ composite có thể thu hồi, làm sạch, nghiền nhỏ và sử dụng phương pháp nhiệt để trở lại dạng hỗn hợp ban đầu trước khi gia công lại. Điều này giúp cho cho chúng ta có thể tận dụng lại vật liệu và giảm thiểu tối đa rác thải ra môi trường.
Với các ưu điểm trên của vật liệu gỗ nhựa composite, các nhà khoa học Viện Kỹ thuật nhiệt đới đã phối hợp cùng doanh nghiệp trong nước (Công ty Cổ phần Đầu tư và Phát triển Nhựa gỗ Châu Âu –Eurostark) để đưa vật liệu gỗ nhựa composite ứng dụng vào đời sống. Đến nay, các sản phẩm vật liệu gỗ nhựa composite đã được xuất khẩu tới nhiều quốc gia ở Trung Đông và Châu Âu. Trên cơ sở thành công ban đầu, các nhà khoa học tiếp tục thực hiện các nghiên cứu tiếp theo về vật liệu composite chất lượng cao.
