Đây là loại được ứng dụng trong xây dựng hạ tầng hệ thống truyền tải điện lực, viễn thông và các hệ thống thoát nước, phân phối khí. Do tác động của thời tiết, khí hậu nhiệt đới, nhựa HDPE thông thường dễ bị phân hủy quang-nhiệt-ẩm dẫn tới sự suy giảm nhanh và rõ rệt tới chất lượng sản phẩm.
Nhựa HDPE có nhiệt độ bắt cháy tương đối thấp nên dễ bắt cháy, làm ảnh hưởng đến khả năng ứng dụng trong một số lĩnh vực đòi hỏi điều kiện kỹ thuật khắc nghiệt. Thực trạng này chính là cơ hội để các nhà khoa học phối hợp với doanh nghiệp tiến hành nghiên cứu, phát triển các dòng sản phẩm ống gân xoắn HDPE chất lượng cao, có tính năng ưu việt hơn như khả năng chống bắt cháy tốt hơn, bền hơn khi để ở điều kiện ngoài trời.
Dựa trên nhu cầu thực tế của thị trường đối với sản phẩm ống gân xoắn, nhóm nghiên cứu tại Viện Kỹ thuật Nhiệt đới (Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam) đã phối hợp cùng một số doanh nghiệp triển khai thực hiện nhiệm vụ khoa học và công nghệ “Nghiên cứu, chế tạo vật liệu tổ hợp HDPE/EVA/gypsum biến tính ứng dụng chế tạo ống gân xoắn chất lượng cao chống cháy, bền thời tiết phục vụ ngành điện lực và viễn thông”.
Từ nguồn vật liệu tổ hợp HDPE/EVA/gypsum biến tính và một số phụ gia, nhóm nghiên cứu đã sản xuất thành công các loại ống gân xoắn chất lượng cao, có khả năng chống cháy, bền thời tiết đáp ứng chất lượng đạt chuẩn.
Sản phẩm ống gân xoắn chống cháy có đường kính 25/32 mm và đường kính 55/65 mm, được sản xuất bằng thành phần nguyên liệu chủ yếu gồm hạt chất chủ HDPE/EVA/gypsum/phụ gia chống cháy và hạt HDPE. Ống có tỷ lệ khối lượng 0,18-0,32 kg/m, thời gian tắt cháy dưới 15-17 giây, độ bền nén 2,89%, độ bền kéo đứt là 22,4-22,67MPa, độ ngấm nước trong 24 giờ là 0,15%.
Sản phẩm ống gân xoắn bền thời tiết có đường kính 55/65 mm được sản xuất bằng thành phần nguyên liệu chủ yếu gồm hạt chất chủ HDPE/EVA/gypsum/phụ gia bền thời tiết và hạt HDPE. Sau thử nghiệm gia tốc thời tiết (được tiến hành theo tiêu chuẩn ASTM G154 trong điều kiện 8 giờ chiếu bức xạ tử ngoại ở 600C và 4 giờ ngưng hơi ẩm ở 500C là 1 chu kỳ; mẫu được phơi trong tủ thời tiết với thời gian tương đương với 56 chu kỳ), mẫu có độ bền cơ học và độ bền màu sắc vẫn đảm bảo, không có sự thay đổi đáng kể so với mẫu trước thử nghiệm.
Điểm đặc biệt ở nhiệm vụ là các nhà khoa học đưa gypsum (thạch cao phế thải) vào thành phần vật liệu tổ hợp (HDPE/EVA/gypsum biến tính) chế tạo ống gân xoắn.
Gypsum là sản phẩm phụ của quá trình sản xuất phân lân, được nhóm nghiên cứu sử dụng làm chất độn, do có các tính năng nổi bật như khả năng chống cháy và bền thời tiết. Trong đó, để nâng cao hàm lượng độn sử dụng, gypsum được biến tính với natri dodecyl sulfat (SDS), hoặc etylen bis stearamide (EBS), để có khả năng tương tác với gypsum tốt hơn (so với axit stearic).
Bên cạnh đó, để cải thiện độ bền va đập và độ dẻo dai của sản phẩm, EVA (nhựa copolyme etylen vinylaxetat) được sử dụng đóng vai trò làm chất tương hợp giữa các cấu phần của vật liệu.
PGS.TS. Nguyễn Vũ Giang (chủ nhiệm nhiệm vụ) cho biết: “Gypsum có nhiều ưu điểm như độ bền nhiệt cao, khả năng chống cháy, chịu mài mòn và bền thời tiết nên được nghiên cứu và ứng dụng như một chất độn vô cơ thông thường để tăng tính cơ học, khả năng chống cháy cải thiện độ bền nhiệt của pha nền.
So với các loại chất độn và các chất gia cường nhập ngoại, gypsum có nguồn gốc trong nước có giá thành thấp hơn, chỉ khoảng 50 – 75%, góp phần tiết kiệm chi phí sản xuất và giảm tỷ lệ nhập khẩu nguyên vật liệu. Việc nghiên cứu xử lý gypsum phế thải thành các sản phẩm chất độn cho nhựa nhiệt dẻo còn mang tính bảo vệ môi trường cao”.
