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

Gỗ nhựa (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, Thuỵ Điển, Nga, Trung Quốc. Sản phẩm gỗ nhựa WPC rất đa dạng và
được ứng dụng ở nhiều lĩnh vực: xây dựng, nội ngoại thất, công trình dân
dụng, giao thông.
Trong công nghiệp chế tạo ôtô: Vật liệu composite được sử dụng nhằm
làm giảm trọng lượng của xe, tiết kiệm nhiên liệu và giảm độ rung, ồn cho xe.
Bên cạnh đó sử dụng vật liệu composite còn có tác dụng giảm bớt nguy hiểm
cho người sử dụng xe khi gặp nguy hiểm. Hiện nay loại vật liệu này được ứng
dụng làm một số bộ phận trong ôtô như: vỏ, trần, nội thất…
Trong công nghiệp đóng tàu: So với các vật liệu như kim loại thì vật
liệu polyme composite (PC) có những ưu điểm khi sử dụng làm vật liệu đóng
tàu như tỉ trọng thấp, có khả năng cách điện tốt, đặc biệt là bền trong môi
trường hóa chất và nước biển…Hiện nay trong ngành đóng tàu vật liệu
composite đang được sử dụng để sản xuất một số chi tiết như: thân tàu, cột
buồm, thùng chứa, ca nô cứu sinh…
Trong công nghiệp xây dựng: Vật liệu composite được ứng dụng để sản
xuất các sản phẩm với nhiều chủng loại như: tấm lợp, thanh chịu lực, ống

phộng, tre nứa, trấu, ) và nhựa (có thể sử dụng nhựa HDPE, PVC, PP, ABS,
PS, ). Bột nhựa gỗ được trộn 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 1.6: Hỗn hợp nhựa WPC
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
8
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.
* Ưu – nhược điểm của composite gỗ - nhựa
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.

O
5
)
n
hay
[C
6
H
7
O
2
(OH)
3
]
n
; và công thức cấu tạo như sau:

Hình 1.7: Công thức cấu tạo xenlulo [18]
Cơ chế phân hủy sinh học của xelulo: Một số nấm có thể tiết ra các
enzym, xúc tác phản ứng oxy hóa xenlulo. Ví dụ peroxydaza có thể cung cấp
hydroperoxyt để tấn công vào vị trí C
2
– C
3
của xenlulo, tạo ra andehyt
xenlulozơ hoạt tính rất cao và có thể thủy phân thành các phân đoạn khối
lượng phân tử nhỏ hơn. Các vi khuẩn cũng sản sinh ra các enzym nội bào và
ngoại bào, một trong số đó sẽ tạo ra các phức làm thủy phân xenlulo, tạo ra
các thức ăn cacbuahydrat cho các vi sinh vật.


hydrocacbon là thành phần tạo nên lignin.
Lignin có cấu trúc vô định hình, có khối lượng phân tử từ 4000 -10000,
độ trùng hợp cao n = 25 – 45, liên kết giữa các đơn vị lignin rất phức tạp. Bản
chất của các liên kết này chưa được xác định rõ ràng, trong lignin có nhiều
nhóm chức như hydroxyl tự do, nhóm metoxyl, nhóm cacbonyl và nối đôi,
nhờ vậy mà nó có thể tham gia các phản ứng như oxy hóa làm đứt mạch
cacbon tạo thành các axit béo và thơm, hydro hóa và khử, phản ứng với
halogen, axit nitric, phản ứng metyl hóa. Lignin nóng chảy ở nhiệt độ 140 –
160
o
C.
Một dạng công thức điển hình của lignin như sau:

Hình 1.10: Công thức cấu tạo của Lignin [14]
12
+ Thành phần vô cơ [10]
Hàm lượng các chất vô cơ trong thực vật thường được quy về hàm
lượng tro, nó được đo xấp xỉ bằng lượng muối khoáng và các chất vô cơ khác
trong sợi sau khi nung ở nhiệt độ 575±25
o
C. Các chất vô cơ thường gặp trong
thành phần của tro là oxit silic chiếm chủ yếu 90 - 97%, oxit kali chiếm 1.8 -
2.8%, CaO, PbO, Al
2
O
3
, Fe

+ Tái chế dễ dàng.
+ Giá thấp hơn gỗ tự nhiên rất nhiều.
+ Giúp giảm thiệu nạn phá rừng.
+ Giá thành sợi rẻ.
+ Nguồn nguyên liệu sẵn có và dễ chế tạo.
+ Có khả năng phân huỷ sinh học, hoặc phân huỷ bởi nhiệt.
Do vậy, sử dụng sợi thực vật gia cường cho vật liệu WPC không những
thu được hiệu quả kinh tế cao mà còn giảm tối thiểu được ô nhiễm môi
trường.
Nhược điểm của vật liệu WPC gia cường bằng sợi thực vật: Trong sợi
thực vật thường chứa các nhóm ưa nước do vậy khó tương hợp với chất nhựa
nền. Đồng thời, sợi thực vật dễ hấp thụ ẩm làm giảm độ bền và tuổi thọ của
sản phẩm. Nhược điểm này có thể được khắc phục bằng cách xử lý sợi bằng
một số chất hoá học khác nhau.
1.2.2.2. Vật liệu nền (nhựa polypropylen)
Sự lựa chọn loại nhựa để sử dụng trong vật liệu tổng hợp nhựa - gỗ phụ
thuộc vào một số yếu tố. Trong đó có yếu tố nhiệt độ, chất lượng gỗ sẽ bị suy
giảm ở nhiệt độ cao, cho nên chất dẻo nào có thể xử lý được ở nhiệt độ dưới
200°C thường được sử dụng.
Sự lựa chọn của nhựa sẽ phụ thuộc vào yêu cầu ứng dụng cụ thể. Dựa
trên công nghệ WPC hiện có, các vật liệu polymer thích hợp nhất để sử dụng
14
trong việc sản xuất WPC là Polyetylen (PE), Plypropylen (PP),
Polyvinylclorua (PVC), Polystiren (PS).
Nhiệt độ gia công của PVC nằm trong khoảng 150-220
o
C, tuy nhiên ở

đã chọn nhựa PP làm vật liệu nền trong composite gỗ -nhựa.

Hình 1.13: Hạt nhựa PP tái sinh
* Một số tính chất của nhựa PP:
 Tính chịu nhiệt
Polypropylene (PP) là loại nhựa bán kết tinh có nhiệt độ nóng chảy cao
hơn PE (160-170
0
C). Nếu không có tác dụng của ngoại lực thì PP có thể giữ
được trạng thái kích thước 3 chiều ở nhiệt độ gần 150
o
C.
Ở nhiệt độ 155
0
C, PP còn ở thể rắn nhưng đến gần nhiệt độ nóng chảy,
PP chuyển sang trạng thái mềm cao. Khi giảm từ nhiệt độ nóng chảy đến
120
0
C, PP bắt đầu kết tinh lại. Ở 300
0
C, nếu PP có chứa chất ổn định thì khả
năng chịu nhiệt sẽ tăng lên và không bị phân hủy ngay cả khi đun vài giờ
trong không khí.
16
 Tính chất hóa học
Ở nhiệt độ thường, PP không tan trong các dung môi hữu cơ, trương
trong hydrocacbon thơm và clo hóa, khi nhiệt độ lớn hơn 80

500 - 700
Độ cứng Brinel N/mm
2
0,6 - 0,65
Độ chịu lạnh thấp
o
C
-5 đến -15
Nhiệt độ nóng chảy
o
C
164 - 170
Hằng số điện môi ở 10
16
Hz
0,0002 – 0,0003
Điện thế đánh thủng kV/mm
30 - 32
Polypropylen (PP) là loại vật liệu dẻo được dùng nhiều trong các lĩnh
vực công nghiệp và dân dụng, polypropylen được gia công bằng các phương
pháp như đúc, phun, tạo hình dưới chân không và các phương pháp khác….
1.2. Phương pháp trộn
Các máy trộn đều có nguyên lý làm việc chung là xáo trộn hai hay
nhiều thành phần nguyên liệu để cho các thành phần đó di chuyển xen kẽ lẫn
17
nhau. Về nguyên lý cấu tạo, theo dạng nguyên liệu đưa vào trộn mà máy trộn
có cấu tạo khác nhau.

Loại này gồm kiểu trống, lập thể, côn…được dùng rộng rãi trong công
nghiệp. Ưu điểm của loại này là có cấu tạo đơn giản, dễ làm sạch, công suất
thấp. Nhược điểm là tốc độ trộn thấp, làm việc gián đoạn, thể tích hữu ích
thấp, không thể trộn nguyên liệu dính.
+ Cấu tạo máy trộn thùng quay
Máy trộn thùng quay được dùng rộng rãi trong các ngành công nghiệp.
Trong công nghiệp hóa học sử dụng để trộn các phối liệu, trong công nghiệp
thực phẩm để trộn các loại hạt liệu rời…
Yêu cầu của vật liệu đưa vào trộn phải rời xốp, độ kết dính nhỏ và cho
phép làm dập nát. Máy trộn loại này chủ yếu làm việc gián đoạn, nhưng đối
với loại thùng nằm ngang cũng có thể làm việc liên tục. Cấu tạo của máy
gồm: thùng trộn, bộ phận dẫn động và bộ phận đỡ.
Thùng trộn có nhiều cách bố trí và có nhiều hình dạng khác nhau để tạo
ra dòng vật liệu chuyển động khác theo yêu cầu công nghệ. Thông thường là
hình trụ nằm ngang (hình 1.14a) hoặc thẳng đứng (hình 1.14b). Loại này dễ
chế tạo, dễ lắp ráp, dễ điều chỉnh. Để trộn sản phẩm thật mãnh liệt và khi trộn
cho phép nghiền, người ta dùng thùng quay lục giác nằm ngang (hình 1.14c).
Loại thùng quay hình trụ chéo (hình 1.14f) bảo đảm trộn nhanh chóng và chất
lượng cao vì ở đây thực hiện đồng thời cả trộn chiều trục lẫn trộn hướng kính,
cả trộn khuếch tán lẫn trộn đối lưu, va đập và nghiền.
Loại thùng hình trụ kép chữ V (hình 1.14g) dùng khi cần trộn hiệu quả
cao. Máy dùng để trộn các hỗn hợp có yêu cầu độ trộn đều cao như premix,
thuốc thú y dạng bột,… Ở loại máy trộn này có đầy đủ cả năm quá trình trộn
đã nêu.
Máy trộn hình nón gồm hai hình nón cụt nối với ống hình trụ, trục quay
thường đi qua theo đường kính ống (hình trụ), hay trong những trường hợp
riêng có thể trùng với đường tâm của hình trụ. Trong loại máy trộn này, hiệu
19
có đường vít trái và vít phải. Dải băng được cố định trên trục. Trong trường
hợp khi dung máy trộn băng xoắn để trộn sản phẩm rời rắn và đồng thời làm
ẩm vật liệu thì trục máy trộn phải có những cào đặc biệt. Để làm sạch thành
máng, khi đó băng xoắn phải quay với khe hở thành thùng khoảng vài mm.
Loại máy trộn này được sử dụng ở những nhà máy thức ăn.

Hình 1.15: Các dạng máy trộn có bộ phận trộn quay
21
Máy trộn dạng cánh đảo (hình 1.15d,e) cũng thuộc loại máy trộn vận
chuyển. Việc khuấy trộn được tiến hành bằng cánh đảo, thông thường thì các
cánh này được lắp chặt trên trục nằm ngang. Các máy trộn loại này có thể làm
việc liên tục hay gián đoạn.
Ở những máy làm việc liên tục, các cánh đảo được lắp chặt trên trục
theo đường ren vít, nhằm đảm bảo đồng thời khuấy trộn và chuyển dời sản
phẩm dọc trục. Chất lượng trộn của loại máy này phụ thuộc vào thời gian trộn
và được xác định bằng thực nghiệm. Thời gian trộn phải phù hợp với thời
gian chuyển dời sản phẩm trong máy trộn từ cửa nạp đến cửa tháo. Thời gian
đó có thể thay đổi bằng cách thay đổi số vòng quay của trục cánh đảo cũng
như góc xoay của cánh đảo đối với trục. Trong máy trộn dùng cách đảo làm
việc gián đoạn, sản phẩm thường được trộn bằng cách đảo hướng tâm, hơi
nghiêng một chút đối với trục thùng quay. Cách bố trí như vậy của những bộ
phận làm việc đảm bảo quá trình trộn và đồng thời tuần hoàn sản phẩm ở
trong máy trộn.
Máy trộn kiểu vít tải có thể làm việc gián đoạn hay liên tục. Ở máy trộn
vít tải cánh đứt (hình 1.15f) thực hiện trộn vật liệu bằng cả năm quá trình trộn.
Nó được sử dụng khi vừa trộn vừa vận chuyển vật liệu. Vật liệu được đảo
trộn mảnh liệt hơn nếu trộn ở máy trộn vít tải hai trục (hình1.15g). Các bộ

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
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

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
25
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