Hoàn thiện công nghệ tách sợi, chế tạo các dạng bán thành phẩm từ sợi dừa và ứng dụng cho vật liệu composite

Hoạt động nghiên cứu về ứng dụng sợi xơ dừa làm vật liệu cho composite đã được bắt nguồn từ hiện trạng hoạt động sản xuất của cây dừa thuộc tỉnh Bến Tre. Đây là tỉnh có diện tích trồng dừa rất lớn khoảng 58.440 ha chiếm 37% tổng diện tích trồng dừa của cả nước năm 2012 (157.000 ha). Do vậy, đa số người dân ở Bến Tre sinh sống nhờ vào loại cây công nghiệp này. Sản phẩm hay các bộ phận từ cây dừa được sử dụng hầu hết. Ví dụ cơm dừa được dùng trong chế biến thực phẩm, gáo dừa được dùng sản xuất than hoạt tính, hàng thủ công mỹ nghệ, thân dừa được dùng làm gỗ… Trong đó, vỏ dừa là một phụ phẩm chiếm tỉ lệ khá lớn (hơn 30 % khối lượng trái dừa) và là nguồn nguyên liệu khá quan trọng từ cây này.

Hiện nay, chúng được dùng để tách lấy sợi để làm thảm, chậu hoa, lưới xơ dừa để chống xói mòn hoặc đóng thành kiện để xuất khẩu. Từ trước đến nay, xơ dừa chủ yếu được đóng thành kiện để xuất khẩu với giá trị không cao mà lại không ổn định do phụ thuộc vào đầu ra. Qua các lần khảo sát, tham quan thực tế của Đại học Cần Thơ, Đại học bách khoa Hà Nội và Đại học Leuven - Bỉ, các đơn vị đã thống nhất đề xuất dự án nghiên cứu và phát triển composite sợi tự nhiên trong đó có sợi xơ dừa của đồng bằng sông Cửu Long cụ thể là Bến Tre. Một số trong những mục tiêu của dự án là nhằm tăng giá trị của sản phẩm từ cây dừa, ổn định đầu ra, tăng thu nhập của người dân và góp phần bảo vệ môi trường.

Trong các nghiên cứu trước đây, một số tính chất đặc trưng của composite sợi xơ dừa đã được phát hiện như khả năng chịu va đập, cách nhiệt và cách âm hứa hẹn những ứng dụng phù hợp mặc dầu cơ tính của loại vật liệu này là không cao so với những loại composite sợi tư nhiên khác như tre và lanh. Qui trình và thiết bị tách sợi cũng đã được quan tâm cụ thể là đối với sợi thẳng nhưng chỉ ở qui mô phòng thí nghiệm. Để thực hiện các mục tiêu nói trên đối với sợi dừa thì vẫn còn nhiều vấn đề cần được tiếp tục triển khai nghiên cứu như hợp lý hóa qui trình và thiết bị tách sợi dạng thẳng và dạng rối nhằm tăng tỉ lệ sợi thu được, giảm tiêu hao năng lượng và tăng cường an toàn lao động cho người sử dụng. Ngoài ra, việc xác định các tính chất làm việc và cải thiện tính chất của composite xơ dừa cũng cần được chú trọng. Thêm vào đó, khả năng và qui trình ứng dụng các công nghệ, phương pháp sản xuất composite nền nhựa với sợi xơ dừa là vấn đề cần được giải quyết. Đối với các sản phẩm thu được từ việc tách sợi xơ dừa thì việc tìm ra các ứng dụng với khối lượng lớn nhằm tăng giá trị sử dụng cũng như giải quyết vấn đề môi trường cũng được địa phương đặc biệt quan tâm. Do đó, nhiệm vụ nghị định thư Việt - Bỉ “Hoàn thiện công nghệ tách sợi, chế tạo các dạng bán thành phẩm từ sợi dừa và ứng dụng cho vật liệu composite” của nhóm nghiên cứu Trường Đại học Cần Thơ do TS. Trương Chí Thành đứng đầu đã được phê duyệt để giải quyết các vấn đề nêu trên.

Đây là nhiệm vụ tiếp nối với nhiệm vụ trước đây trong giai đoạn 2009-2011 “Hoàn thiện công nghệ xử lý sợi tự nhiên dùng cho composite và phát triển các ứng dụng của composite sợi tự nhiên” cũng được thực hiện bởi cùng nhóm nghiên cứu (Đại học Bách khoa Hà Nội, Đại học Cần Thơ và Đại học Leuven - Bỉ)

Sau một thời gian triển khai thực hiện (từ tháng 06/2014 đến tháng 06 năm 2017), nhóm đề tài đã thu được một số kết quả sau:

1. Hoàn thiện quy trình tách sợi và chuẩn hóa việc đánh giá tính chất sợi

- Đã xây dựng và hợp lý hóa công nghệ tách sợi dừa từ vỏ dừa đạt năng suất và chất lượng ở qui mô sản xuất công nghiệp nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng.

- Đã chuẩn hóa các phương pháp kiểm tra đánh giá tính chất sợi, độ bền liên diện, độ bền cơ học của sợi.

2. Công nghệ chế tạo bán thành phẩm sợi xơ dừa cho composite

- Nghiên cứu chế tạo tấm xơ dừa đẳng hướng hay preform UD (loại bán thành phẩm cho cơ tính cao nhất theo hướng sợi) phục vụ gia công composite.

- Nghiên cứu chế tạo tấm sợi xơ dừa phân bố ngẫu nhiên (ramdom mat) không sử dụng chất kết dính và có sử dụng chất kết dính phục vụ gia công composite.

3. Gia công và đánh giá tính chất vật liệu composite sợi xơ dừa

- Gia công các loại composite được gia cường bằng các bán thành phẩm sợi xơ dừa được tạo ra từ nhiệm vụ sử dụng các phương pháp có thể áp dụng trong điều kiện Việt Nam, bao gồm ép nóng, ép đùn hay ép phun, đúc chuyển nhựa vào khuôn (resin transfer moulding) và túi chân không (vacuum bag). Sau đó, cơ tính (kéo, uốn, va đập) và tính chất sử dụng (ổn định kích thước, lão hóa, khả năng chịu ẩm, chịu nước mặn, chịu nhiệt) của các composite nói trên sẽ được đánh giá.

4. Ứng dụng

Chế tạo một số sản phẩm có khả năng ứng dụng đại trà (có thể sử dụng một lượng lớn sản phẩm sợi xơ dừa) bao gồm panel nền nhựa sợi xơ dừa dùng trong nội thất, tấm cách nhiệt và cách âm bằng sợi xơ dừa, vách ngăn bê tông, gạch lát vỉa hè sử dụng sợi xơ dừa.

Như vậy, đề tài đã hoàn thiện công nghệ bao gồm qui trình và thiết bị để tách sợi dừa dạng thẳng và dạng rối từ vỏ dừa. Chế tạo các dạng bán thành phẩm từ sợi dừa dạng thẳng và dạng rối để làm nguyên liệu gia công vật liệu composite. Ứng dụng sợi dừa và các bán thành phẩm từ sợi dừa vào những sản phẩm cụ thể. Đồng thời, nâng cao năng lực khoa học của cán cán bộ tham gia dự án và góp phần đào tạo nguồn nhân lực cho xã hội.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 16688/2019) tại Cục Thông tin Khoa học và Công nghệ Quốc gia.

Theo Vista.gov.vn