Nghiên cứu sản xuất vật liệu kiến trúc gỗ ép đa năng từ lục bình

Đề tài “Nghiên cứu, sản xuất vật liệu kiến trúc - gỗ ép đa năng từ lục bình” giúp giải quyết vấn nạn lục bình và tình trạng khang hiếm gỗ trong sản xuất gỗ MDF nói riêng và ngành sản xuất gỗ nói chung. Phương pháp nghiên cứu gồm 4 phần chính: Phân tích nguyên liệu, quy trình thí nghiệm, quy trình sản xuất và xác định một số tính chất của gỗ đa năng từ lục bình.

NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT VẬT LIỆU KIẾN TRÚC GỖ ÉP ĐA NĂNG TỪ LỤC BÌNH

Đặng Thị Ngọc Ánh*

Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế

*Tác giả liên hệ: dangthingocanha2@gmail.com

TÓM TẮT

Đề tài “Nghiên cứu, sản xuất vật liệu kiến trúc - gỗ ép đa năng từ lục bình” giúp giải quyết vấn nạn lục bình và tình trạng khang hiếm gỗ trong sản xuất gỗ MDF nói riêng và ngành sản xuất gỗ nói chung Phương pháp nghiên cứu gồm 4 phần chính: Phân tích nguyên liệu, quy trình thí nghiệm, quy trình sản xuất và xác định một số tính chất của gỗ đa năng từ lục bình Kết quả nghiên cứu về hình thái sợi của lục bình cho thấy thân lục bình có hàm lượng cellulose là 29% Chiều dài sợi trung bình là 1,644mm và đường kính sợi trung bình là 5,5

µm Cho thấy lục bình là nguyên nguyên liệu phù hợp để sản xuất gỗ ép Các thông số kỹ thuật của gỗ ép từ lục bình là: độ ẩm 8%, lực bám đinh 110N, Độ bền uốn tĩnh 36 Mpa, độ bền kéo 1,2 Mpa, độ bền nén 65,3 Mpa Sản phẩm gỗ ép đa năng từ lục bình có thể ứng dụng hoàn toàn thay cho gỗ tự nhiên cũng như gỗ MDF hiện nay gồm: ứng dụng đồ nội thất, ứng dụng làm ván lót dàn giáo trong xây dựng,…Hứa hẹn sẽ là đề tài có khả năng ứng dụng cao nếu được đầu tư nghiên cứu sâu hơn

Từ khóa: Gỗ ép lục bình, thủy lực gia nhiệt, vật liệu bền vững

RESEARCH AND MANUFACTURING ABOUT ARCHITECTURE MATERIAL

PLYWOOD FROM WATER HYACINTH

Dang Thi Ngoc Anh*

Hue university of sciences

*Corresponding author: dangthingocanha2@gmail.com

ABSTRACT

Research and manufacturing about architecture material – plywood from water hyacinth The study resolve “the development of water hyacinth” and “deficiency of wood material” The study has 4 contents: materials analysis, process of the experiment, process of the produce and check about "plywood from water hyacinth" Results of materials analysis indicate that the: cellulose 29%, medium length 1,644mm and average diameter 5,5 µm “Plywood from water hyacinth” is like criterion of Vietnam about plywood: humidity 8%, stick to screws 110N, reliability of bending force 36 Mpa, reliability of traction 1,2 Mpa, reliability of pressure 65,3 Mpa “Plywood from water hyacinth” use like as MDF of today It’s good project in the future

Keywords: Plywood from water hyacinth, sustainable material

TỔNG QUAN

Đề tài “Nghiên cứu, sản xuất vật liệu bền

vững - gỗ ép đa năng từ lục bình” gồm: Phân

tích xác định thành phần và hình thái sợi của

lục bình, nghiên cứu quá trình sản xuất gỗ ép

từ lục bình và phương pháp làm tăng khả

năng chịu kéo của gỗ ép MDF từ lục bình

Đề tài nhằm tìm ra đối tượng đầu vào cho

ngành sản xuất bột giấy để đáp ứng nhu cầu

tiêu thụ cao của thị trường Đồng thời tận

dụng lượng lớn lục bình dồi dào của Việt

Nam để làm nguồn nguyên liệu đầu vào tiềm

năng với giá thành đầu vào thấp nhưng sản

phẩm đầu ra là gỗ đa năng có tính ứng dụng

và hiệu quả kinh tế cao

VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP Lục bình và thành phần sợi của lục bình

Lục bình Eichhornia crassipes (danh pháp Pontederiaceae) còn được gọi là lộc

bình, bèo tây là một loài thực vật thủy sinh, thân thảo, sống nổi theo dòng nước, thuộc

về chi Eichhornia của họ Bèo tây (Pontederiaceae)

Bảng 1 Thành phần hóa học của sợi lục bình

Thành phần Phần trăm (%)

Hemicellulose 21 - 33

Tổng cộng 98 - 101

Sợi lục bình có nguồn gốc từ thiên nhiên nên

sợi lục bình cũng có thành phần hóa học và

tính chất cơ lý tương tự như sợi thiên nhiên

Đặc biệt thân lục bình có hàm lượng

cellulose là 29% Chiều dài sợi trung bình là

1,644mm và đường kính sợi trung bình là

5,5µm

Phương pháp

Sau khi nguyên liệu lục bình được phần tích,

xử lý đem ngâm nguyên liệu trong bùn hoạt

tính ứng dụng các vi sinh vật sẽ hấp thụ và

đồng hóa các chất dinh dưỡng trong nước

thải để tăng sinh khối (tăng trọng lượng và

kích thước) và phát triển (tăng số lượng)

Mỗi loại vi sinh vật có đường cong sinh

trưởng và phát triển riêng và phụ thuộc vào

nguồn thức ăn, chất dinh dưỡng có sẵn, điều

kiện môi trường như pH, nhiệt độ, điều kiện

kị khí hay hiếu khí Việc này giúp gia tăng

tuổi thọ của gỗ và chống mối mọt hiệu quả

cũng là vấn đề cần quan tâm Quá trình gồm:

 Oxy hóa các chất hữu cơ

CxHyOz + O2 CO2+H2O+∆H

 Tổng hợp xây dựng tế bào

CxHyOz + O2 tế bào SV+CO2+H2O +

C5H7NO2 - ∆H

 Tự oxy hóa chất liệu tế bào

C5H7NO2 + 5O2 5CO2+2H2O+NH3+∆H

Sau quá trình này lục bình được chọn lựa đưa

vào quy trình sản xuất Quá trình sản xuất

chú ý ở giai đoạn nấu và xử lý nguyên liệu

bằng tác nhân là dung dịch NaOH với tỉ lệ,

nhiệt độ, áp suất và thời gian phù hợp (Thời

gian nấu trong thí nghiệm là 70 phút bao gồm

40 phút gia nhiệt và 30 phút bảo ôn) Trong

quá trình nấu thành phần lignin của nguyên

liệu xảy ra các phản ứng đáng chú ý

Hình 1 Phân hủy liên kết ete β – aryl của lignin

Quá trình ép gia nhiệt tỷ lệ phối trộn nguyên liệu cần đảm bảo tỉ lệ chính xác, gia nhiệt và

xả khuôn phù hợp Trong quá trình ép nhiệt cần xả hơi nước ở 5 phút đầu và 20 phút sau khi đóng khuôn, nhằm giảm sự phá hoại và

áp lực của phản lực cũng như nội ứng suất của gỗ Sau khi hoàn thành quy trình đưa sản phẩm đi bảo quản: Mẫu gỗ được điều hòa bằng cách đặt mẫu trong môi trường có độ

ẩm tương đối là 25 – 30% và nhiệt độ là 20 –

25oC với thời gian là 24 giờ, sau khi điều hòa mẫu ta lấy mẫu ra khỏi bình hút ẩm và đặt mẫu trong môi trường nhiệt độ phòng 27 ±

1oC và độ ẩm tương đối là 20% tối thiểu 5 - 8 giờ để mẫu ổn định độ ẩm rồi tiến hành đo tính chất gỗ Sau đó đánh giá xác định các tính chất của gỗ ép lục bình như: độ ẩm, bền kéo, bền nén, bền uốn và lực bám đinh vít,…

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Từ kết quả bảng dưới cho thấy thành phần lignin của lục bình thấp hơn hẳn các nguyên liệu khác giúp việc xử lý nguyên liệu dễ dàng hơn, ít sử dụng hóa chất hơn và giảm hao mòn máy móc hơn Dựa vào bảng trên ta thấy tỉ số giữa hàm lượng cellulose so với lignin của phế phẩm nông nghiệp đạt 2.29, nhưng đối với bạch đàn chỉ đạt 1.93, đối với thông hai lá chỉ đạt 1,37 và tre nứa chỉ đạt 1,2 Cho thấy hiệu quả và tiềm năng kinh tế của nguyên liệu lục bình không hề kém cạnh

so với các nguyên liệu cho ngành gỗ và sản phẩm gỗ hiện nay

Bảng 2 So sánh thành phần sợi của lục binh và một số cây thông dụng khác

Cellulose (%) Lignin (%)

Enzim

Kết quả nghiên cứu cho thấy gỗ ép lục bình

sử dụng kết cấu trợ lực lưới thép và lưới sợi

lục bình cho thấy khả năng chịu lực cao hơn

so với gỗ ép thuần bột dăm mảnh, cụ thể: Độ bền kéo cao hơn 2,17 lần Độ bền nén cao hơn 1,01 lần Độ bền uốn cao hơn 1,41 lần

Hình 2 So sánh khả năng chịu lực của gỗ lục bình dạng bột dăm và dạng lưới chịu lực

Bên cạch đó khi so sánh các tính chất của gỗ

ép từ lục bình với các tiêu chuẩn Việt Nam

về kỹ thuật với ván MDF TCVN 7750 : 2007

ta được bảng dưới Dễ thấy các chỉ tiêu

nghiên cứu về nguyên liệu gỗ ép từ lục bình

có khả năng ứng dụng thực tiễn đáp ứng đầy

đủ TCVN tiêu chuẩn này qui định yêu cầu kỹ thuật đối với ván sợi sản xuất theo phương pháp khô (ván MDF)

Bảng 3 So sánh giá trị chỉ tiêu của gỗ ép từ lục bình so với TCVN 7750 : 2007

Chỉ tiêu Kết quả thí nghiệm

Gỗ ép từ lục bình

TCVN 7750 : 2007

Độ trương nở chiều dày sau 24 giờ

ngâm trong nước, %, không lớn hơn

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Việc thành phần lignin trong thành phần sợi

thấp hơn các nguyên liệu khác giúp quy trình

xử lý sợi dễ dàng hơn, ít sử dụng hóa chất và

ít hao mòn thiết bị hơn, giúp giảm thiểu

nguồn năng lượng sử dụng trong quá trình

sản xuất giấy và bột giấy góp phần bảo vệ

môi trường Đồng thời do đặc thù phát triển

đột biến của lục bình gây nên các vấn nạn

hiện nay trên các mặt nước nên lục bình sẽ là

nguyên liệu đầu vào dồi dào, giá rẻ, thân

thiện với môi trường Với lợi ích mà sản phẩm gỗ ép đa năng từ lục bình mang lại và

là nguồn tái tạo nhanh chóng thì đây hứa hẹn

sẽ là vật liệu bền vững thân thiện đối với kiến trúc xây dựng

Kết quả thử nghiệm, ứng dụng sản phẩm gỗ

ép đa năng từ lục bình trong thực tiễn có phạm vi ứng dụng rộng rãi, như: Sản xuất sản phẩm gỗ, đồ nội thất Sử dụng cho ván lót dàn giáo, ván ốp tường, ốp sàn

Đề tài đưa giấy gỗ ép đa năng từ lục bình thử

nghiệm ứng dụng trên nhiều lĩnh vực khác

nhau trong thực tiễn, tuy nhiên có 1 lĩnh vực

có triển vọng đầu tư nghiên cứu trong tương

lai là gỗ ép từ lục bình cách âm cách nhiệt

Với khả năng cách âm lên đến 35-50dB và

kết cấu mộng khóa các lớp giúp dễ dàng thi

công lắp đặt, giá thành thấp hơn với các sản phẩm cách âm tương đương nhập ngoại - điều này có ý nghĩa to lớn với môi trường giúp loại bỏ dấu chân cacbon của việc nhập khẩu các vật liệu cách âm mang lại

Hình 3 Kết cấu gỗ cách âm từ lục bình

TÀI LIỆU THAM KHẢO

VESK PA, NOCKOLDS CE, ALLAWAY WG (1999) Metal localization in water hyacinth

root from an urban rainyland Plant Cell Environ 22:149-158

SULLIVAN, PAUL R AND WOOD, ROD 2012 Water hyacinth, Eichhornia crassipes (Mart.) Solms, seed longevity and the implications for management 18th Australasian

Weeds Conference Melbourne: Conference Proceedings CD

ALSINA O L S ,DE CARVALHO L.H “ Thermal properties of Hybrid Lignocellulosic Fabric – Reinforced Polyester Matrix Composites” , Polymer Testing Vol.24,P.P.(81-

85) , 2005

NIHAT, SC VÀ O NILGUN 2002 Sử dụng lignin organosolv trong nhựa phenol formaldehyde để sản xuất tấm lát I1 Sản xuất ván dăm và các sản phẩm Int J

Keo Adhes 22:481-486

PHẠM NGỌC NAM, NGUYỄN THỊ ÁNH NGUYỆT, 2005 Khoa học gỗ Nhà xuất bản

Nông Nghiệp

HỒ SĨ TRÁNG, 2003 Cơ sở hóa học gỗ và xenllulose Nhà xuất bản Khoa Học và Kỹ Thuật

Hà Nội