Xác định thông số công nghệ tạo composite từ sợi xơ dừa với chất nền là nhựa HDPE

Công nghiệp rừng 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 4 - 2018 167 
XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ TẠO COMPOSITE 
TỪ SỢI XƠ DỪA VỚI CHẤT NỀN LÀ NHỰA HDPE 
Hoàng Xuân Niên 
Trường Đại học Thủ Dầu Một 
TÓM TẮT 
Sợi xơ dừa và các mảnh nhựa phế thải High density polyethylene (HDPE) là hai loại vật liệu phế liệu có nguồn 
gốc từ tự nhiên và nhân tạo khác nhau. Nhưng qua quá trình chế biến sẽ tạo ra được một loại vật liệu composite 
có khả năng chống chịu môi trường tốt. Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu sự tương quan của thời gian ép, 
áp suất ép và lượng chất nền là nhựa HDPE tới chất lượng composite từ sợi xơ dừa. Việc bố trí thí nghiệm đa 
yếu tố được sử dụng trong nghiên cứu sau khi đã xác định được giá trị của yếu tố cố định là nhiệt độ tan chảy 
hoàn toàn của nhựa HDPE là 180 - 2000C và lựa chọn khối lượng thể tích của vật liệu composite nhựa - xơ dừa 
từ 0,38 - 0,39 g/cm3. Kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng: áp suất ép, thời gian xử lý ép nhiệt và lượng chất nền là 
những nhân tố có ảnh hưởng mang tính chất quyết định tới chất lượng của composite; Với nhiệt độ ép 1800C; 
áp suất ép 1,7 MPa; thời gian ép 9 giờ và tỷ lệ chất nền 50% ta sẽ nhận được một vật liệu composite nhựa - xơ 
dừa có các thông số đặc tính là: khối lượng thể tích 0,39 g/cm3; độ bền uốn tĩnh 14,68 MPa; độ bền kéo vuông 
góc 0,28 MPa và độ trương nở chiều dày 0,87%. Sản phẩm composite được tạo ra của nghiên cứu này đáp ứng 
được tiêu chuẩn chất lượng của vật liệu dùng trong sản xuất đồ mộc, nội thất và xây dựng. 
Từ khóa: Composite, HDPE, sợi xơ dừa. 
I. ĐẶT VẤN ĐỀ 
Vật liệu composite khởi thuỷ được chế tạo 
từ vật liệu cốt nhân tạo và các loại vật liệu nền. 
Những nghiên cứu chế tạo vật liệu composite 
từ vật liệu cốt sợi thực vật được tiến hành 
muộn hơn và vẫn tiếp tục tuỳ theo loại vật liệu 
và mục đích sử dụng. Các loại sợi thực vật 
được nghiên cứu nhiều là sợi chuối, sợi đay, 
sợi gai, rơm, xơ dừa Trong đó xơ dừa là loại 
sợi thực vật có chu kỳ sinh trưởng ngắn 
khoảng 10 - 12 tháng, số lượng nhiều do năng 
suất cao (9.900 trái khô/ha/năm) và diện tích 
trồng dừa của Việt Nam khá lớn, tập trung ở 
Tây Nam bộ và Duyên hải miền Trung. Sử 
dụng xơ dừa làm vật liệu cốt tạo ra những sản 
phẩm có giá thấp hơn so với các loại cốt sợi 
nhân tạo mà vẫn đảm bảo chất lượng theo mục 
đích sử dụng. Vật liệu nền cần được nghiên 
cứu sử dụng theo hướng giảm giá thành của vật 
liệu, tránh ô nhiễm môi trường trong sản xuất, 
nâng cao giá trị của vật liệu gốc mà vẫn đảm 
bảo được tính năng sử dụng của vật liệu 
composite mới tạo thành. Một trong những vật 
liệu nền được sử dụng phổ biến là nhựa - 
Polymer. Nhựa - Polymer được sử dụng trong 
rất nhiều lĩnh vực khác nhau của đời sống hàng 
ngày và các ngành sản xuất. Khi sản phẩm 
nhựa sử dụng xong hoặc hư hỏng biến thành 
chất thải rắn có thời gian phân huỷ từ vài chục 
năm trở lên. Mặt khác, khi phân huỷ nhựa phế 
liệu sẽ thải ra các chất làm ô nhiễm đất, ô 
nhiễm nguồn nước. Vì vậy, cần hạn chế thải 
phế liệu nhựa ra môi trường. 
Nghiên cứu này trình bày kết quả xác định 
thông số công nghệ tạo composite từ xơ dừa 
với chất nền là nhựa phế thải để làm cơ sở cho 
việc sử dụng nhựa phế liệu làm chất nền cho 
công nghệ chế tạo composite nhằm kéo dài 
vòng đời sản phẩm nhựa, góp phần giảm thiểu 
ô nhiễm môi trường và tạo ra sản phẩm mới có 
giá trị và giá trị sử dụng cao. 
II. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 
2.1. Kế hoạch thực nghiệm đơn yếu tố 
Kế hoạch thực nghiệm đơn yếu tố sử dụng 
cho nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố riêng 
lẻ: thời gian, nhiệt độ ảnh hưởng đến vật liệu 
cốt và nền trong quá trình chế tạo sản phẩm 
composite từ sợi xơ dừa và nhựa phế liệu. 
2.2. Kế hoạch thực nghiệm đa yếu tố 
Kế hoạch đa yếu tố nghiên cứu sự ảnh 
hưởng của áp suất ép, thời gian ép, lượng chất 
nền đến một số tính chất cơ học, vật lý của 
composite xơ dừa - nhựa phế liệu. 
 - Các yếu tố đầu vào: 
+ Yếu tố cố định: Khối lượng thể tích vật 
liệu; Chiều dày sản phẩm; Lượng xơ dừa. 
Công nghiệp rừng 
168 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 4 - 2018 
+ Yếu tố thay đổi: Áp suất ép; Thời gian ép; 
Lượng chất nền. 
- Yếu tố đầu ra là một số chỉ tiêu chất lượng 
cơ bản của composite đặc trưng cần nghiên 
cứu bao gồm: Độ bền uốn tĩnh (MOR); Độ bền 
kéo vuông góc (IB); Độ trương nở (TS). 
Các yếu tố đầu ra là các hàm biến thiên biểu 
thị mối quan hệ giữa chỉ tiêu đánh giá và các 
thông số tính toán bằng phương trình hồi quy 
đa thức bậc hai. 
- Xử lý số liệu bằng phần mềm thống kê 
Stagrafic 7.0. 
III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 
3.1. Nghiên cứu vật liệu cốt và chất nền tạo 
composite 
3.1.1. Vật liệu cốt xơ dừa 
a) Một số thông số đặc tính công nghệ 
Giống dừa cung cấp vỏ dừa khô để chế biến 
xơ dừa sử dụng trong nghiên cứu này là Dừa ta 
có tên khoa học là Cocos nucifera. Vỏ dừa khô 
của giống dừa này lớn, có chu vi chiều dài dọc 
vỏ trung bình 50 - 65 cm, chu vi trung bình 
theo chiều ngang 52 - 56 cm, trọng lượng trung 
bình từ 600 - 650 g. Xơ dừa được tách ra từ vỏ 
quả dừa khô. Tuỳ theo mục đích sử dụng xơ 
dừa được tách theo hai phương pháp khác nhau 
để tạo ra hai dạng chỉ xơ dừa: chỉ sóng và chỉ 
rối. Hầu hết các sản phẩm từ xơ dừa đều sử 
dụng chỉ rối làm nguyên liệu (Hình 1). 
Hình 1. Vỏ dừa khô và hai hình thái xơ dừa: rối - sóng 
Về đặc trưng hình thái: Xơ dừa có dạng 
hình tròn và gồm 3 nhóm đường kính khác biệt 
có khối lượng thể tích và tính chất cơ học khác 
nhau. Theo nghiên cứu của Hoàng Xuân Niên 
(2007) về xơ dừa và một số xơ sợi khác cho 
thấy xơ dừa có những điểm khác biệt so với 
những xơ sợi thực vật khác về khả năng chịu 
lực (độ bền kéo) của xơ dừa thay đổi theo 
đường kính của sợi xơ (kết quả ghi trong bảng 
1). Trong cơ cấu thành phần của ba cấp đường 
kính của xơ dừa thì nhiều nhất là xơ có đường 
kính trung bình (d2 = 0,37 mm) chiếm 60 -
70%, tiếp đến là cấp đường kính lớn (d3 = 0,59 
mm) chiếm 15 - 20% và cấp đường kính nhỏ 
(d1 = 0,15 mm) chiếm chỉ 10 - 15% khối lượng 
thành phần. 
Bảng 1. Kích thước, khối lượng thể tích, độ bền kéo của một số loại sợi gỗ 
Thông số đặc trưng Sợi xơ dừa 
Tre 
lồ ô 
Gỗ 
cao su 
Gỗ 
xoan 
Đường kính sợi, mm 0,15 0,37 0,59 - - - 
Khối lượng thể tích, g/cm3 0,41 0,363 0,455 0,68 0,55 0,58 
Độ bền kéo, N/m2 1550.105 711.105 341.105 380.105 1089.105 800.105 
Nguồn: Kết quả nghiên cứu của tác giả 
Kết quả của bảng 1 cho thấy: Trị số độ bền 
kéo lớn nhất (ứng với sợi có đường kính nhỏ 
nhất) của sợi xơ dừa cao hơn độ bền kéo của 
các sợi khác như: hơn 4 lần so với sợi tre, gần 
1,42 lần so với sợi gỗ xoan và gần 1,94 lần so 
với sợi của gỗ cao su. 
Độ ẩm bão hòa của xơ dừa cũng đạt ở mức 
thấp cũng là một trong những đặc tính rất có 
Công nghiệp rừng 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 4 - 2018 169 
lợi cho quá trình chế biến bảo quản sợi. Đặt xơ 
dừa trong môi trường ẩm NaCO2 bão hoà thì 
độ ẩm của xơ dừa là 8,2%; nếu đặt trong môi 
trường tự nhiên xơ dừa có độ ẩm ổn định 
khoảng 7,2%. Do vậy, khi xơ dừa đạt đến độ 
ẩm bão hòa thì nước và hơi ẩm chỉ có thể bám 
bên ngoài sợi xơ dừa; xơ sợi độ ẩm của thay đổi 
không đáng kể theo thời gian và không chịu tác 
động xấu của môi trường (ẩm) xung quanh. 
b) Thành phần hoá học của xơ dừa 
Thành phần hóa học của sợi xơ dừa gồm: 
Cellulose chiếm 38,9%; Lignin 32,5%; 
Pentozen 23,5%; Tỷ lệ chất chiết suất: tan 
trong dung dịch NaOH 1% 18,9%; nước nóng 
3,7%; nước lạnh 3,1%, cồn 2,7%; Hàm lượng 
tro chiếm 1,67% và Lipid chiếm 0,26%. Độ pH 
= 6,28 - giá trị này không gây ảnh hưởng xấu 
đến quá trình tạo sản phẩm từ xơ dừa. 
Theo nghiên cứu của Elseveir polym. 
(2008), tỷ lệ giữa lignin và cellulose trong 
thành phần vật liệu sợi có thể coi là chỉ số “bê 
tông” hoá đánh giá mức độ bền vững của vật 
liệu. Đối với sợi xơ dừa, giá trị này là 83,81 
cao hơn tre nứa gần 2,4 lần, cao hơn sợi gỗ 
bạch đàn trắng 1,5 lần. Cũng thông qua chỉ số 
tỷ lệ lignin/cellulose có thể coi xơ dừa là một 
loại xơ sợi có độ bền đặc biệt so với một số vật 
liệu sợi gỗ thông dụng. Chi tiết nêu trong bảng 2. 
Bảng 2. Tỷ lệ Lignin/Cellulose của một số vật liệu sợi 
Vật liệu Rơm rạ Bạch đàn trắng Thông 3 lá Tre nứa Xơ dừa 
Tỷ lệ 
Lignin/Cellulose 
49,464 54,68 59,92 35,42 83,81 
Qua kết quả nghiên cứu và các trị số nêu tại 
bảng 1 và bảng 2 ta có thể nhận thấy cả 3 cấp 
đường kính xơ dừa có thể sử dụng làm vật liệu 
cốt để sản xuất vật liệu composite. Và do đặc 
thù hình thái tồn tại tự nhiên của sợi xơ dừa 
nên khi tách sợi ra khỏi vỏ, các sợi xơ dừa 
cong quăn móc nối đan chéo với nhau thành 
đống nguyên liệu rối, không thể xếp thẳng 
được. Do vậy, chúng ta chọn xơ dừa sử dụng 
nghiên cứu là xơ dừa rối, tỷ lệ sợi của các 
nhóm đường kính trung bình sau phân loại coi 
như không đổi so với khi còn nằm nguyên 
trong vỏ. Chiều dài tối đa sau phân loại của chỉ 
xơ dừa rối là 20 cm. 
3.1.2. Vật liệu nền - Nhựa phế liệu 
Nhựa phế liệu gồm các loại bao bì nhựa, lõi 
cuộn chỉ, thùng chứa chất lỏng các loại, thường 
được làm bằng nhựa PE. Trong đó phần lớn là 
nhựa có mật độ cao HDPE (High density 
polyethylene). Mỗi loại sản phẩm nhựa khi sản 
xuất đều có các chỉ số kỹ thuật được tính trước 
khi sản xuất. 
Hình 2. Can nhựa phế liệu và mảnh nhựa băm 
Phế liệu nhựa chọn để sử dụng nghiên cứu 
là các mảnh nhựa được chế từ các can nhựa 
đựng chất lỏng màu trắng (hình 2), có nguồn 
gốc từ sản phẩm chế tạo từ nhựa HDPE. Thông 
số đặc tính của nhựa phế liệu (theo nghiên cứu 
của Almeida, J.R.M.D, và cộng sự, 2008) 
được ghi trong bảng 3. 
Công nghiệp rừng 
170 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 4 - 2018 
Bảng 3. Thông số kỹ thuật của nhựa HDPE (High density polyethylene) 
Thông số Giá trị 
Tỷ trọng, g/cm3 0,95 - 0,96 
Độ hút nước trong 24 giờ, % < 0,01 
Điểm hoá mềm, 0C 120 
Nhiệt độ chảy, 0C 133 
Chỉ số chảy g/10 phút 0,1 - 20 
Lực kéo đứt, kG/cm2 220 - 300 
3.2. Xác định yếu tố công nghệ tạo compsite 
3.2.1. Tính khối lượng thể tích chung của vật 
liệu cốt 
Khối lượng thể tích chung của chỉ xơ dừa 
rối trong hỗn hợp gồm 3 loại đường kính trung 
bình khác nhau. Khi trong một hỗn hợp vật 
liệu gồm nhiều loại vật liệu có khối lượng thể 
tích khác nhau, tỷ lệ mỗi loại không đều nhau, 
khối lượng thể tích của hỗn hợp được tính theo 
công thức: 
 = 100/{[p1/(d1)] + [p2/ (d2)] + [p3/(d3)]} 
Trong đó: pi là tỷ lệ từng loại xơ dừa có 
trong hỗn hợp xơ dừa đập ra từ vỏ dừa; 
 (di) là khối lượng thể tích của xơ dừa có 
đường kính di; 
 là khối lượng thể tích của hỗn hợp. 
Kết quả tính được: 
 = 100/[(15/410) + (70/363) + (15/455)] 
 = 381,11 kg/m3 = 0,381 g/cm3 
3.2.2. Tính khối lượng thể tích của vật liệu 
composite thí nghiệm 
Trong cấu trúc vật liệu composite gồm cả 
xơ dừa và nhựa (theo Nguyễn Hoa Thịnh, 
2002) tỷ lệ vật liệu cốt nhiều nhất không được 
quá 60 – 65%. Mỗi loại vật liệu cốt và nền đều 
có một tỷ lệ phù hợp để có các tính chất của 
sản phẩm tốt nhất. Chọn các tỷ lệ vật liệu cốt 
xơ dừa/vật liệu nền ngẫu nhiên để thí nghiệm. 
Khi đó, khối lượng thể tích của composite (dựa 
theo cách tính của Slate F.O, 1976) được tính 
như sau: 
 = 100/[( p1/0,381) + (p2/0,95)] g/cm
3 
Giá trị tính toán khối lượng thể tích của 
composite xơ dừa - nhựa thể hiện trong bảng 4. 
Bảng 4. Khối lượng thể tích của composite theo các tỷ lệ cốt khác nhau 
Thông số Tỷ lệ theo vật liệu 
Khối lượng thể tích xơ dừa, g/cm3 0,381 0,381 0,381 
Tỷ lệ vật liệu cốt - xơ dừa, % 65 50 45 
Khối lượng riêng của nhựa phế liệu, g/cm3 0,95 0,95 0,95 
Tỷ lệ vật liệu nền – nhựa, % 35 50 55 
Khối lượng thể tích của composite, g/cm3 0,482 0,544 0,568 
3.2.3. Thí nghiệm xác định nhiệt độ tan chảy 
nhựa phế liệu trong hỗn hợp xơ dừa - nhựa 
- Quy cách thảm thí nghiệm hỗn hợp 
composite: 30 x 30 x 1,13 cm. 
- Khối lượng của tấm hỗn hợp tính theo cốt 
xơ dừa: theo tính toán tại bảng 4. 
- Trải 1 lớp nhựa phế liệu lên mặt dưới của 
tấm gia nhiệt. 
- Áp lực khoang ép ban đầu: 5 KG/cm2 . 
- Mức gia nhiệt trong các thí nghiệm là 
1500C và 2000C. Mức nhiệt này là nhiệt độ của 
bàn ép (Nhiệt độ thực của mặt bàn ép tác dụng 
trực tiếp vật liệu thấp hơn). 
- Thời gian giữ nhiệt ở mỗi mức xử lý nhiệt 
độ: 5 phút. 
Kết quả sau 3 lần thí nghiệm tương đối 
giống nhau, bảng 5. 
Bảng 5. Kết quả xác định nhiệt độ tan chảy của nhựa trong thảm xơ dừa - nhựa 
Nhiệt độ 1500C 2000C 
Trạng thái của thảm 
xơ dừa - Nhựa 
- Nhựa mềm chảy chậm ra ngoài 
khoang ép. 
- Xơ dừa chưa bị chuyển màu. 
- Áp lực ép TB giảm dần. 
- Phế liệu nhựa tan chảy thành chất 
lỏng. 
- Xơ dừa chưa bị chuyển màu. 
- Áp lực ép giảm về 0 KG/cm2 
Công nghiệp rừng 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 4 - 2018 171 
Quan sát quá trình thí nghiệm cho thấy: Khi 
nhiệt độ đạt tới mức 1800C thì nhựa phế liệu 
bắt đầu tan chảy thành chất lỏng; Nhiệt độ ở 
mức 2000C thì nhựa chuyển trạng thái hoàn 
toàn, thành dạng lỏng và tràn vào khoảng trống 
giữa các sợi xơ dừa, duy trì mức nhiệt đó trong 
5 phút thì đồng hồ chỉ áp lực ép giảm dần về 
mức 0 KG/cm2; màu sắc của xơ dừa không bị 
thay đổi trong toàn bộ quá trình nén ép và duy 
trì nhiệt. Như vậy, ta xác định nhiệt độ tan 
chảy nhựa phế liệu trong hỗn hợp thảm 
composite là 180 – 2000C. 
3.2.4. Xác định thông số công nghệ tạo 
composite 
Các thông số công nghệ cố định: 
- Nhiệt độ: 2000C; 
- Kích thước sản phẩm thí nghiệm: 30 x 30 
x 1,13cm; 
- Khối lượng thể tích của sản phẩm: 390 
g/cm3; 
- Lượng xơ dừa: 190 g. 
Các thông số thay đổi: 
- Lượng nhựa (g) - X1; 
- Thời gian tạo sản phẩm (bao gồm thời 
gian duy trì và hạ nhiệt độ, giờ) - X2; 
- Áp lực ép (kG/cm2) - X3 (tính trên mm 
chiều dày). 
Các thông số kiểm tra theo TCVN 7754 - 5: 
2007 (vật liệu chịu tải trong điều kiện ẩm): 
- Độ bền uốn tĩnh -Y1; 
- Độ bền kéo vuông góc - Y2; 
- Độ trương nở sau ngâm nước - Y3. 
Bố trí kế hoạch thực nghiệm đa yếu tố: 
Khoảng thay đổi các thông số thí nghiệm trị số 
1,215; chi tiết nêu tại bảng 6. 
Bảng 6. Kế hoạch thực nghiệm đa yếu tố 
Các thông số 
Ký 
hiệu 
Đơn vị 
tính 
Khoảng thay đổi của thông số 
- α -1 0 1 + α 
Lượng nhựa X1 g 113,55 120 150 180 186,45 
Thời gian nén phôi X2 h 8,925 10 15 20 21,075 
Áp lực nén phôi X3 kG/cm
2 0,8925 1 1,5 2 2,1075 
Tiến hành thí nghiệm: 
- Tạo thảm hỗn hợp xơ dừa - nhựa: Hai 
dạng vật liệu có đặc điểm khác biệt nhau, đó 
là: Xơ dừa rối thường là mềm, cong, quăn, đan 
chéo với nhau, mà nhựa phế liệu lại ở dạng các 
mảnh nhỏ, cứng nên chúng không thể trộn đều 
theo phương pháp trộn thông thường. Do vậy, 
thảm hỗn hợp được tạo thành theo phương 
pháp tạo lớp. Xơ dừa được trải thảm thành 
dạng tấm có chiều dày 1,0 ± 0,2 cm, đảm bảo 
độ đồng đều về mật độ, chiều dày; Sau đó trải 
một lớp nhựa lên tấm thảm xơ dừa lên, rồi tiếp 
tục đặt thảm xơ dừa thứ 2 lên lớp nhựa, cuối 
cùng trải thêm 1 lớp nhựa nữa lên trên mặt lớp 
thảm xơ dừa (Hình 3). Đưa toàn bộ thảm xơ dừa 
- nhựa vào máy ép theo kế hoạch thực nghiệm. 
Hình 3. Thảm xơ dừa rối và hỗn hợp thảm xơ dừa - nhựa 
Công nghiệp rừng 
172 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 4 - 2018 
- Tạo mẫu composite trên máy ép nhiệt: Ép 
hỗn hợp thảm đã trải với chế độ gia nhiệt là 
2000C và các thông số khác (lượng nhựa, thời 
gian ép và áp suất ép) theo kế hoạch thực 
nghiệm ghi trong bảng 7. 
- Các mẫu thí nghiệm được kiểm tra thông 
số theo TCVN 7754 - 5: 2007. Kết quả kiểm 
tra tính chất mẫu được ghi trong bảng 7. 
Bảng 7. Kế hoạch thực nghiệm và kết quả thí nghiệm 
Xử lý số liệu thu được trong bảng 7 bằng 
phần mềm thống kê Stagrafic 7.0 ta được các 
phương trình tương quan như sau: 
a) Độ bền uốn 
* Dạng mã hóa: 
y1 = 11,907 + 0,7573*x1 + 1,1657*x2 + 
0,6542*x3 – 1,2125*x1*x2 + 1,1536*x11 - 
1,0818*x33 
* Dạng thực: 
Y1 = 3,5775- 0,238*X1 + 1,4456*X2 + 
14,29*X3 – 0,008*X1*X2 + 0,001282*X11 – 
4,3272*X33 
b) Độ bền kéo vuông góc 
* Dạng mã : 
y2 = 0,2141 + 0,0229*x1 + 0,0305*x2 + 
0,03026*x3 – 0,02125*x1*x3 
* Dạng thực: 
Y2 = -0,420 + 0,00289*X1 + 0,00611*X2 + 
0,273*X3 – 0,0014*X1*X3 
c) Độ trương nở 
* Dạng mã hóa: 
y3 = 11,82 – 1,4748*x1 - 1,099*x2 – 
0,6693*x3 – 0,825*x2*x3 
* Dạng thực: 
Y3 = 17,0725 – 0,04919*X1 + 0,2751*X2 
+ 3,6113*X3 - 0,331*X2*X3 
d) Xác định giá trị thông số công nghệ 
Từ các phương trình dạng thực của các đại 
lượng chỉ tiêu chất lượng sản phẩm mẫu 
composite (độ bền uốn, độ bền kéo vuông góc, 
độ trương nở) chúng ta tiến hành thiết lập 
phương trình trọng số Y chung rồi tìm giá trị 
tối ưu. Ta có: 
Y chung = 0,7877 + 0,0533*x1 + 0,0804*x2 
+ 0,0496*x3 - 0,072*x12 - 0,0073*x13 + 
0,069*x11 - 0,0649*x33 
Giải bài toán tối ưu theo phương pháp trao 
đổi chỉ số phụ, ta nhận được các thông số công 
nghệ có giá trị X1 = 186,45; X2 = 8,925; X3 = 
1,657. 
Tính chất của mẫu kiểm tra đạt được: Độ 
bền uốn tĩnh Y1 = 15,26 MPa [mức tiêu chuẩn 
12 MPa]; Độ bền kéo vuông góc Y2 = 0,29 
MPa [mức tiêu chuẩn 0,25 MPa]; Tỷ lệ trương 
nở chiều dày sau khi ngâm nước lạnh 24 giờ 
Y3 = 0,79% [mức tiêu chuẩn 13%]. 
Số TN X1 X2 X3 Y1 Y2 Y3 
1 180 20 2 13,8 0,32 0,73 
2 180 20 1 11,4 0,28 0,97 
3 180 10 2 13,6 0,22 0,95 
4 180 10 1 12,8 0,24 0,96 
5 120 20 2 14,9 0,31 0,91 
6 120 20 1 12,4 0,21 1,06 
7 120 10 2 9,1 0,25 1,30 
8 120 10 1 9,7 0,16 1,16 
9 150 15 1,5 12,7 0,23 0,92 
10 186,45 15 1,5 14,5 0,29 0,80 
11 113,55 15 1,5 12,2 0,19 1,19 
12 150 21,075 1,5 14,1 0,25 0,81 
13 150 8,925 1,5 9,6 0,18 1,01 
14 150 15 2,1075 10,9 0,27 0,86 
15 150 15 0,8925 9,2 0,17 1,13 
Công nghiệp rừng 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 4 - 2018 173 
Với các thông số ban đầu cố định khi thực 
hiện thí nghiệm là: Nhiệt độ ép 2000C; dự kiến 
khối lượng thể tích của composite là 0,39 
g/cm3; khối lượng xơ dừa 190 g ta thu được 
sản phẩm mẫu các kết quả chỉ tiêu chất lượng 
đều đạt và vượt yêu cầu của vật liệu theo tiêu 
chuẩn TCVN 7754 - 5:2007 chúng ta chọn 
thông số công nghệ tạo composite xơ dừa rối 
với chất nền là nhựa phế liệu HDPE là: Khối 
lượng nhựa/khối lượng xơ dừa là 186,5/190; 
Thời gian ép 9 giờ; Áp lực ép/mm chiều dày 
mẫu là 1,66 kG/cm2. 
3.3. Chế tạo mẫu vật liệu composite cốt xơ 
dừa theo các thông số tối ưu 
Chọn các thông số công nghệ theo chế độ 
tối ưu để tạo mẫu vật liệu composite, cụ thể: 
- Kích thước sản phẩm theo khuôn: 50 x 50 
x 1,0 cm; 
- Lượng xơ dừa: 540 g; 
- Lượng nhựa: 540 g; 
- Áp lực ép: 17 kG/cm2; 
- Nhiệt độ ép: 1800C; 
- Thời gian ép và giữ sản phẩm trên máy: 9 giờ. 
Sản phẩm composite xơ dừa với chất nền là 
HDPE được tạo thành như hình 4. 
Hình 4. Sản phẩm composite xơ dừa – nhựa dạng viên ngói và sóng 
Kết quả kiểm tra tính chất theo TCVN 
7754-5:2007: Độ bền uốn tĩnh 14,68 MPa; Độ 
bền kéo vuông góc 0,28 MPa; Tỷ lệ trương nở 
0,87%. Các chỉ số thu được từ sản phẩm mẫu 
đều vượt mức yêu cầu tối thiểu của vật liệu 
tiêu chuẩn thử. 
Xác định thông số công nghệ tạo composite 
xơ dừa - nhựa HDPE 
Từ kết quả thí nghiệm và sản xuất thử mẫu 
composite, chúng ta xác định thông số công 
nghệ chính để tạo composite xơ dừa với chất 
nền là nhựa HDPE như sau: 
- Áp lực ép: 17 kG/cm2; 
- Nhiệt độ: 1800C; 
- Thời gian ép và giữ sản phẩm trên máy: 9 giờ; 
- Tỷ lệ cốt xơ dừa 50%; 
- Sản phẩm vật liệu composite cốt xơ dừa - 
nhựa phế liệu có: Chiều dày 1,0 - 2,0 cm; Khối 
lượng thể tích 0,38 - 0,39 g/cm3. 
IV. KẾT LUẬN 
1. Sợi xơ dừa rối và nhựa phế liệu HDPE là 
2 vật liệu tạo nên cấu trúc vật liệu composite 
cốt sợi thực vật có chất lượng tốt. Các thông số 
chất lượng cơ bản của composite nhựa – xơ 
dừa đạt các chỉ tiêu của vật liệu làm đồ mộc, 
nội thất, xây dựng và có khả năng chịu tải 
trong điều kiện ẩm theo TCVN 7754-5:2007. 
2. Chế độ công nghệ chế tạo vật liệu 
composite sợi xơ dừa rối và phế liệu nhựa: 
- Áp lực ép: 17 kG/cm2; 
- Nhiệt độ 1800C; 
- Thời gian ép và giữ sản phẩm trên máy: 9 giờ; 
- Tỷ lệ chất nền HDPE: 50%; 
- Chiều dày sản phẩm 1 cm; 
- Khối lượng thể tích của vật liệu composite 
xơ dừa – nhựa phế liệu: 0,39 g/cm3; 
- Thông số chất lượng của sản phẩm: Độ 
bền uốn tĩnh 14,68 MPa; Độ bền kéo vuông góc 
0,28 MPa; và độ trương nở chiều dày 0,87 %. 
Công nghiệp rừng 
174 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 4 - 2018 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
1. Tiêu chuẩn quốc gia: TCVN 7756 - 1 ÷ 12 : 
2007: Gỗ ván nhân tạo (wood based panels - test 
methods) - Hà Nội. 
2. Nguyễn Hoa Thịnh (2002). Vật liệu composite cơ 
học và công nghệ. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, 
Hà Nội. 
3. Hoàng Xuân Niên (2004). Nghiên cứu một số 
yếu tố công nghệ sản xuất ván dăm từ nguyên liệu xơ 
dừa - Viện khoa học Lâm nghiệp Việt Nam, Hà Nội. 
4. Slate, F. O. (1976). Coconut Fibers In Concrete. 
Eng J. Singapore, 3(1). 
5. Almeida, J.R.M.D, Monterio, S.N, Terrones, 
L.A.H (2008). Mechanical properties of coir/polyester 
composites. Elseveir Polym. Test., 27 (5). 
DETERMINING THE TECHNOLOGICAL PARAMETERS TO CREATE 
COMPOSITE FROM COIR FIBER WITH THE SUBSTRATE HDPE 
Hoang Xuan Nien 
Thu Dau Mot University 
SUMMARY 
Coir fiber and high density polyethylene (HDPE) waste plastics are two different types of waste materials from 
natural and man-made sources. But through the process, they will produce a composite material that is well 
resistant to the environment. The paper presents the results of the study on the correlation among press time, 
press pressure and substrate content of HDPE to composite quality from coir fiber. The multi-factorial design 
was used in the study after determining the value of the fixation factor as the total melting temperature of 
HDPE was 180 - 2000C and the volume choice of the material Composite resin - Coir fiber from 0.38 to 0.39 
g/cm3. The results show that press pressure, heat-treatment time and substrate content are critical determinants 
of composite quality; At a temperature of 1800C; press pressure 1.7 MPa; Pressing time 9 hours at 50% 
substrate rate will receive a plastic composite material - Coir fiber has the characteristic parameters: mass 
volume 0.39 g/cm3; MOR 14.68 MPa; IB 0.28 MPa and TS 0.87%. The composite product of this study meets 
the quality standards of materials used in furniture, furniture and construction. 
Keywords: Coir fiber, composite, HDPE. 
Ngày nhận bài : 27/6/2018 
Ngày phản biện : 25/7/2018 
Ngày quyết định đăng : 03/8/2018