Nắp hố ga vật liệu composite SMC cải tiến bằng Bakelite có nguồn gốc biến tính dầu điều là sản phẩm của các nhà khoa học Viện Khoa học Vật liệu Ứng dụng.

Giải bài toán mất trộm hố ga

ThS Huỳnh Thành Công, Viện Khoa học Vật liệu Ứng dụng cho biết, sản phẩm được sử dụng trong các công trình thoát nước đô thị như nắp hố ga, nắp ga thoát nước mưa thường sử dụng các loại vật liệu như gang, sắt, thép, bê tông cốt thép.

Hạn chế của các sản phẩm này là thi công phức tạp, giá thành cao, thường xuyên xảy ra tình trạng bị kẻ gian lấy trộm, qua đó gây thiệt hại về kinh tế cho chủ đầu tư và hơn hết là làm xấu vẻ mỹ quan đô thị. Ngoài ra, nắp hố ga truyền thống còn nhanh chóng bị ăn mòn theo thời gian sử dụng nên phải thường xuyên thay mới.

Khắc phục những hạn chế trên, nắp hố ga được nhiều quốc gia chế tạo bằng nhựa composite, pha trộn giữa nhựa và chất độn nhằm tăng tính chất cơ lý của sản phẩm.

Trong đó, nắp hố ga bằng composite được cải tiến bằng nhựa Bakelite có những lợi thế vượt trội như chịu được nhiệt độ, có khả năng kháng ăn mòn, chịu trọng tải lớn. Chưa dừng lại ở đó, composite cải tiến có thể được đúc rất nhanh chóng, giảm thời gian sản xuất, có khả năng chống điện và được đánh giá cao vì độ dẫn điện thấp.

Ngoài ra, công nghệ sản xuất nắp hố ga bằng composite có nguồn nguyên liệu dồi dào, giá thành thấp, trọng lượng nhẹ bằng 1/4 so với gang thép, nên dễ dàng thay thế, sửa chữa, vận chuyển, thuận lợi cho việc thi công lắp đặt, đặc biệt là không tạo tiếng ồn khi xe chạy qua…

Một lợi điểm quan trọng khác của loại nắp hố ga này là không bị mất trộm, bởi vật liệu này không có khả năng tái chế nên rất thích hợp để sử dụng tại vị trí công cộng.

Để sản xuất vật liệu Bakelite biến tính, các công ty có thể dùng dầu từ vỏ hạt điều, dựa trên phản ứng trùng ngưng của nhóm phenol với formaldehyde. Nhằm tận dụng vỏ hạt điều là phụ phẩm của quá trình sản xuất và chế biến hạt thành thực phẩm, để giảm giá thành điều chế nhựa tổng hợp, nhóm chuyên gia tại Viện Khoa học Vật liệu Ứng dụng đã triển khai nhiệm vụ khoa học - công nghệ “Nghiên cứu cải tiến hỗn hợp SMC (từ nhựa polyesther và sợi thủy tinh) bằng nhựa Bakelite biến tính dầu điều ứng dụng sản phẩm nắp hố ga cho khu dân cư thuộc Thành phố Hồ Chí Minh”.

ThS Huỳnh Thành Công, chủ nhiệm nhiệm vụ cho biết, trong vỏ hạt điều chứa 20 - 25% lượng dầu nên là nguồn nguyên liệu có giá trị trong sản xuất nhiên liệu tái tạo, biodiesel, vật liệu kết dính, sản xuất sơn phủ, sử dụng làm chất đốt, phụ gia thuốc bảo vệ thực vật…

Các hợp chất hóa học trong dầu vỏ hạt điều có thể tham gia vào các phản ứng ngưng tụ với formaldehyde qua nhân phenol tạo thành nhựa cardanol formaldehyde, hoặc trùng hợp qua mạch nhánh chưa bão hòa để tạo thành các sản phẩm nhựa có các đặc tính đặc biệt, đơn cử như nhựa sau khi đóng rắn vẫn giữ được độ dẻo cao hơn so với các nhựa phenol khác, nhất là ở nhiệt độ cao.

“Nhựa có thể hòa tan hoặc tương hợp với các hydrocarbure tương tự như các nhựa trên cơ sở alkylphenol, có thể chống được acid, kiềm do bản chất kỵ nước của các mạch hydrocarbon”, đại diện nhóm triển khai nhiệm vụ thông tin thêm.

Nhóm đã nghiên cứu, chế tạo nhựa Bakelite phụ gia làm gia cường bề mặt cho vật liệu composite ứng dụng trong sản xuất nắp hố ga thu nước thải. Đồng thời, nghiên cứu cải thiện và phát triển công nghệ chế tạo, công thức phối trộn (nguyên vật liệu, thời gian ép, lực ép, nhiệt độ ép), thiết lập quy trình sản xuất thử nghiệm và đánh giá chất lượng các sản phẩm.

Bắt đầu nghiên cứu từ năm 2020, sau hai năm, ThS Huỳnh Thành Công và các cộng sự tại Viện Khoa học Vật liệu Ứng dụng đã tổng hợp thành công được nhựa Bakelite từ dầu vỏ hạt điều phản ứng trùng ngưng với formaldehyde, sử dụng xúc tác ở quy mô phòng thí nghiệm.

Chịu được trọng tải hàng chục tấn

Sau khi hoàn thiện quy trình nghiên cứu, nhóm đã tiến hành sản xuất thử vành và nắp hố ga tại Công ty Vicadi. Kích thước của sản phẩm vành thu nước mưa 960x530x70 mm, nắp thu nước mưa 860x430x50 mm, vành hố ga 800x800x70 mm, nắp hố ga D700x40 mm. Sản phẩm vành hố ga, vành và nắp thu nước mưa chịu được tải trọng 12,5 tấn, nắp hố ga chịu được lực được tải trọng 25 tấn.

Các sản phẩm của đề tài có tính chất cơ lý như độ bền va đập và khả năng chịu mài mòn vượt trội so với một số sản phẩm nắp hố ga composite hiện được thương mại trên thị trường.

Cụ thể, nắp hố ga được chế tạo từ vật liệu composite SMC/Bakelite với thành phần 97% SMC và 3% Bakelite tổng hợp từ dầu vỏ hạt điều đạt khả năng chịu tải trọng, có độ bền uốn, bền kéo, bền nén cao, độ hấp thụ nước nhỏ hơn 1%, kháng mài mòn nên đạt tiêu chuẩn để đưa vào sản xuất và ứng dụng.

ThS Huỳnh Thành Công khẳng định, vành và nắp hố ga được làm từ composite có gia cố sợi thủy tinh hoặc vật liệu composite khác thể hiện tính năng ưu việt hơn so với các vật liệu truyền thống như nhẹ, chống chịu được thời tiết khắc nghiệt, môi trường có tính ăn mòn cao… nên từ lâu đã được ứng dụng tại các nước châu Âu.

“Do đó, việc sử dụng nắp hố ga bằng composite có nhiều ưu điểm so với sử dụng nắp hố ga truyền thống như có thể thi công tùy theo tải trọng cần thiết, dễ lắp đặt, sửa chữa, chi phí bảo trì thấp, có thể điều chỉnh màu sắc, thiết kế họa tiết… phù hợp với mục đích của người sử dụng và đặc biệt là ít bị lấy cắp do vật liệu này không thể tái chế”, ThS Huỳnh Thành Công cho biết.

Sản phẩm vành và nắp hố ga là kết quả của nhiệm vụ khoa học - công nghệ vừa được Sở KH&CN TPHCM nghiệm thu cũng đã được lắp đặt thử nghiệm trên Quốc lộ 50 đoạn qua địa bàn huyện Cần Giuộc, tỉnh Long An. Sau 3 tháng sử dụng cho thấy, sản phẩm không bị cong vênh hay nứt gãy.