Luận văn Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ ép tới một số tính chất của ván LVL sản xuất từ gỗ Keo lai ppt

Luận văn Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ ép tới một số tính chất của ván LVL sản xuất từ gỗ Keo lai... Ván LVL có cường độ lớn có thể dùng trong xây dựng, đồ mộc, kiến trúc…Đặc biệt v

Luận văn Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt

độ ép tới một số tính chất của ván

LVL sản xuất từ gỗ Keo lai

LỜI NÓI ĐẦU

Nhân dịp hoàn thành bản khoá luận tốt nghiệp em xin bày tỏ lòng biết

ơn sâu sắc tới thầy giáo : Phan Duy Hưng Cảm ơn các thầy giáo, cô giáo trong khoa chế biến lâm sản, trung tâm thực nghiệm và chuyển giao công nghệ công nghiệp rừng, trung tâm thông tin thư viện - Trường Đại học Lâm Nghiệp, Xưởng chế biến - Viện khoa học Lâm Nghiệp Việt Nam, Lâm trường Lạc Thuỷ , nhà máy chế biến gỗ Cầu Đuống…Cùng bạn bè người thân đã hết lòng giúp đỡ em hoàn thành bản khoá luận này

Hà Tây 5 - 2004

Sinh viên:

Nguyễn Đức Vaxi

Cây Keo lai là loài cây được lai tạo giữa hai loài keo :Keo lá tràm và Keo tai tượng Keo lai có nhiều ưu thế hơn cây bố mẹ về sinh trưởng cũng như tính chất cơ vật lý

Ván LVL (Laminted Veneer Lumber) là một loại ván dán đặc biệt,

các lớp ván được xếp song song, ván mỏng có chiều dầy lớn và chiều dầy ván cũng rất lớn Ván LVL có cường độ lớn có thể dùng trong xây dựng, đồ mộc, kiến trúc…Đặc biệt ván LVL có nhiều tính chất tương đương với một số loại

gỗ quý như: Đinh, Lim, Sến, Táu…Do đócó thể sử dụng loại ván này để thay thế, đặc biệt tỏ ra hiệu quả khi dùng trong xây dựng và kiến trúc

Ván LVL là một loại hình ván mới và cây Keo lai là một loài cây mới, việc thử nghiệm một loại cây mới cho một loại hình sản phẩm mới không chỉ làm phong phú tập đoàn cây cho công nghiệp chế biến mà còn làm đa dạng loại hình sản phẩm ván nhân tạo

Để hoàn thiện hơn chúng ta phải tìm ra được thông số công nghệ hợp lý cho loại ván này.Chính vì lý do trên tôi nghiên cứu thông số ép nhiệt của loại ván này song vì điều kiện thưc thi có hạn do đó tôi chỉ nghiên cứu thông số nhiệt độ ép với các thông số khác được cố định Đươc sự đồng ý của bộ môn ván nhân tạo khoa Chế Biến Lâm Sản, trường Đại học Lâm Nghiệp tôi nghiên cứu đề tài:

"Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ ép tới một số tính chất của ván

LVL sản xuất từ gỗ Keo lai"

Ván LVL (Laminated Veneer Lumber) là loại hình sản phẩm mới được sản xuất với công nghệ hiện đại với mục đích tạo ra ván có chiều dầy sản phẩm lớn để có thể thay thế gỗ tự nhiên Nó được đưa vào sản xuất trong mấy thập kỷ gần đây tại Bắc mĩ và Châu Âu

Ván LVL khác với ván dán thông thường ngoài chiều dày ván LVL lớn

mà các lớp ván mỏng được xếp song song với nhau Trong 20 năm trở lại đây loại hình sản phẩm này trở thành vấn đề được đặc biệt quan tâm và tỏ ra phù hợp với thực tế, đặc biệt các chi tiết chịu lực như: dầm, xà, khung cửa… chiều dày của ván có thể tới 0.075 m, chiều rộng : 1.8m, chiều dày trên lý thuyết là không có giới hạn Sản phẩm ván LVL được giới thiệu vào những năm 70 của thế kỉ XX

Dây chuyền 1- được sản xuất vào năm 1981

Dây chuyền 2- được sản xuất vào năm 1986

Dây chuyền 3- được sản xuất vào năm 1997

Ngày nay có hai dây chuyền sản xuất ván LVL với sản lượng 60.000

m3/ 1 dây chuyền/ năm, trong đó 75-80% xuất khẩu Thị trường chính tiêu thụ loại hình sản phẩm này là các nước Trung Âu.Lượng tiêu hao nguyên liệu :2.7 m3 gỗ /m3 sản phẩm

Theo các tác giả nghiên cứu về ván LVL sản xuất từ Keo tai tượng và

gỗ Cao su(11) Các tấm ván mỏng sau khi bóc được sấy xuống độ ẩm < 6% ở nhiệt độ 150 - 170 oC Có thể sử dụng 3 loại keo làm chất kết dính: U-F, P-F, MUF Cấu trúc của ván LVL có thể theo nguyên tắc đối xứng ( các tấm ván mỏng được xếp mặt phải với mặt phải hoặc mặt trái với mặt trái ) hoặc không đối xứng(trái - phải).Ván LVL sau khi xếp được ép nguội khoảng 20 phút với

P = 10 kgf/cm2, sau đó được ép nhiệt với thời gian 50 phút với nhiệt độ 125,

120, 110 oC tương ứng với các loại keo: MUF, PF, UF

1.1.2 Trong nước:

Cây Keo lai được phát hiện vào những năm 1970 và đã được đưa vào nghiên cứu và phát triển ở nhiều vùng của nước ta như: Hà Tây, Hoà Bình, Tuyên Quang, Thái Nguyên… Hiên nay,đã có một số công trình nghiên cứu

về cây Keo lai nhu:

 GS Lê Đình Khả(1999): "Nghiên cứu sử dụng giống Keo lai tư nhiên giữa keo tai tượng và keo lá tràm ở Việt Nam".Nhà xuất bản Nông nghiệp, Hà Nội

 Bùi Đình Toàn (2002):Luận văn thạc sỹ:"Nghiên cứu đặc điểm cấu tạo, tính chất chủ yếu của cây keo lai và định hướng sử dụng trong công nghệ sản xuất ván ghép thanh"

 Bạch Công Nam (2002): Luận văn tốt nghiệp: "Nghiên cứu cấu tạo, tính chất chủ yếu của gỗ keo lai và đề xuất hướng sử dụng "

Đây là cây có nhiều thế mạnh và là nguồn nguyên liệu to lớn cho các nghành công nghiệp chế biến gỗ và đang được đầu tư nghiên cứu Ngoài

nguồn keo lai tự nhiên, cây keo lai đã và đang được nhân giống bằng hom từ cây mẹ lai tự nhiên ở các trung tâm nghiên cứu và các lâm trường

Từ những nghiên cứu về gỗ keo lai cho thấy loại cây này có thể

sử dụng làm ván LVL và trong tương lai đây có thể là nguồn nguyên liệu để phục vụ cho sản xuất ván LVL Như chúng ta đã biết nhu cầu về gỗ trong xây dựng hiên nay là rất lớn trong khi đó gỗ tự nhiên ngày càng cạn kiệt, nhất là với gỗ tư nhiên đường kính lớn Để đáp ứng nhu cầu về gỗ xây dựng, cũng như giảm thiểu sự khai thác gỗ tự nhiên cho nên nghiên cứu và đưa ván LVLvào sản xuất là cần thiết Hiện nay đã có một số công trình nghiên cứu ván LVL dùng cho đồ mộc với loại keo sử dụng là keo UF như:

 Lê Công Nam - Luận văn tốt nghiệp: "Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian ép tới một số tính chất của ván LVL sản xuất từ gỗ Keo lai với chiều dầy ván mỏng là 2 mm "

 Lê Vũ Thanh - Luận văn tốt nghiệp :"Nghiên cứu ảnh hưởng của áp suất ép tới một số tính chất của ván LVL sản xuất từ gỗ Keo lai với chiều dầy ván mỏng là 2 mm"

 Nguyễn Văn Nam - L uận văn tốt nghiệp :"Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ ép tới một số tính chất của ván LVL sản xuất từ gỗ Keo lai với chiều dầy ván mỏng là 2 mm"

Và một số nghiên cứu khác của các đồng nghiệp

Để sản xuất ván LVL chúng ta cần có nhiều nghiên cứu cụ thể hơn về loại ván này

1.1.3.Những vấn đề còn tồn tại và hướng đề xuất:

Tuy hiên nay đã có một số công trình nghiên cứu về ván LVL nhưng tựu chung lại đây mới chỉ là một phần nhỏ Với các nghiên cứu đó mới chỉ tập chung cho đồ mộc còn một lĩnh vực về nhu cầu cũng như khả năng tiêu thụ loại ván này rất lớn đó là ván dùng trong xây dựng và kiến trúc lại chưa được

chú ý nhiều Đối với ván LVL sử dụng trong xây dựng yêu cầu phải có khả năng chống chịu môi trường, chịu nước, nhiệt…Ván LVL sản xuất với chất kết dính là keo PF rất phù hợp, không chỉ về chất lượng sản phẩm mà ngay cả

về hiêu quả kinh tế Do vậy tôi chọn chất kết dính là keo PF cho loại hình sản phẩm ván LVL với chiều dầy ván mỏng là 3 mm

Đề tài " Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ ép tới một số tính chất của ván LVL sản xuất từ gỗ Keo lai "

Là một hướng nghiên cứu thăm dò cho khả năng sản xuất ván LVL ở nước ta

1.1.4.Tính cấp thiết của đề tài

Việt nam là một nước nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm, mưa nhiều, khí hậu thay đổi theo mùa, đây là điều kiện bất lợi cho vật liệu có nguồn gốc từ kim loại và là điều kiện lý tưởng cho vi sinh vật phá hoại các sản phẩm có nguồn gốc từ gỗ tự nhiên làm giảm độ bền của vật liệu, tuổi thọ của công trình

Việc nghiên cứu và tìm ra một loại vật liệu chịu lực có khả năng khắc phục được các hạn chế trên là hết sức cấp bách và cần thiết Một hướng giải quyết là sử dụng một số loại gỗ quý như: Đinh, Lim, Sến, Táu…Tuy nhiên, trên thực tế hiện nay nhữnh loại gỗ này đã bị cấm khai thác, còn sử dụng gỗ nhập khẩu loại này giá thành lại quá lớn (16 - 18 triệu/m3 gỗ thành khí) Tronh khi đó ván LVL với chất kết dính là keo PF sẽ cho ta một loại ván có khả năng chống chịu môi trường và cường độ ván lại lớn rất phù hợp với các chi tiết chịu lực đặc biệt là các chi tiết dùng trong xây dựng và kiến trúc Hơn nữa ván LVL còn cải thiện một số nhược điểm của gỗ tư nhiên như : tính chất đồng đều hơn gỗ nguyên, có thể tạo ra các chi tiết có kích thước và khẩu độ lớn khắc phục được hạn chế về đường kính và chiều cao

Sản xuất ván LVL từ gỗ keo lai là một hướng đi tắt đón đầu một loai nguyên liệu mới cho một loại hình sản phẩm mới, điều này có ý nghĩa rất lớn

không chỉ làm phong phú tập đoàn cây công nghiệp mà còn đáp ứng mục tiêu

sử dụng gỗ đa mục đích và đa dạng hoá loại hình sản phẩm từ gỗ

Nghiên cứu các thông số ép nhiệt là một vấn đề hết sức quan trọng trong quá trình sản xuất ván nhân tạo nói chung và ván LVL nói riêng Do

đó, để tạo ra một loại hình sản phẩm mới chúng ta phải đặc biệt chú ý tới vấn

đề này Tuy nhiên, trên thực tế do điều kiện thực thi có hạn cho nên đề tài chỉ nghiên cứu ảnh hưởng của thông số nhiệt độ ép đến một số tính chất cuả ván LVL trên cơ sở khống chế các thông số khác

1.2 Mục tiêu

1.2.1 Mục tiêu tổng quan

Nhằm tạo ra được loại ván có chất lượng tốt có thể thay thế được một

số loại gỗ tự nhiên có chất lượng tốt hiện nay nhưng khả năng cung cấp của chúng trong tương lai sẽ bị hạn chế

Tạo Ván LVL (dày 30mm, 11 lớp  nằm trong khoảng 0,65 – 0,7g/cm3 )

Bằng các phương pháp Single step và step by step và ở các nhiệt độ ép khác nhau

Kiểm tra các tính chất cơ bản của ván theo các phương pháp và các chế

độ ép

Đánh giá mức độ ảnh hưởng của phương pháp ép và nhiệt độ ép tới tính chất của ván

Bước đầu lựa chọn trị số nhiệt độ hợp lý của từng phương pháp

1.3.2 Phạm vi nghiên cứu

1.3.2.1 Các phương pháp cố định

 Nguyên liệu: là gỗ Keo lai (8-10 tuổi)

 Phương pháp step by step

 Áp suất ép P = 13kgf/cm2

 Thời gian ép:  = 0,2 phút/1mm chiều dày sản phẩm

 Phương pháp Single step

Chương 2 :Cơ sở lý thuyết

2.1 Nguyên liệu:

2.1.1 Những vấn đề chung về gỗ Keo lai

a Cấu tạo của gỗ Keo lai:

- Cấu tạo thô đại:

Gỗ Keo lai (8 - 10 tuổi) vỏ có mầu nâu xám, có nhiều dạn dọc nhỏ chạy dọc thân cây, lớp vỏ ngoài khô mủn, lớp trong xốp Gỗ Keo lai có giác, lõi phân biệt, lúc chặt hạ thì chưa rõ ràng nhưng để sau mọt thời gian thì sự phân biệt giữa giác và lõi trở lên rõ ràng hơn Vòng năm không rõ ràng, thớ gỗ thẳng và khá thô, khối lượng thể tích trung bình

- Cấu tạo hiển vi:

Gỗ sớm, gỗ muộn không phân biệt, mạch gỗ xếp phân tán, hình thức tụ hợp đơn kép 2 - 4 lỗ mạch/mm2 Đường kính lỗ mạch trung bình theo phương tiếp tuyến ( 0.1- 0.2)mm Trong lỗ mạch không có thể bít Tia gỗ nhỏ (< 0.1mm ) số lượng tia gỗ từ 5 - 10 tia/mm Tế bào mô mền có hình thức phân

bố phân tán, hìng thức tụ hợp vây quanh mạch kín, lỗ thông ngang xếp so le kích thước nhỏ có đường kính từ 0.6- 0.8 mm, gỗ Keo lai không có cấu tạo lớp và không có ống dẫn nhựa dọc

b.Một số tính chất vật lý - cơ học của gỗ Keo lai:

Các thông số về tính chất vật lý và cơ học của gỗ Keo lai được xác định quả nghiên cứu về gỗ keo lai 9- 10 năm tuổi [13] được ghi trong bảng 02:

Bảng 02: Một số tính chất vật lý và cơ học của gỗ Keo lai

1 Khối lượng thể tích

0= 0,466 12 0,549

553,0

0,59 3,73 7,61

0,37 3,41 7,94

% % %

15 Giới hạn bền khi trượt

ngang thớ xuyên tâm (MC=12%)

5,17 MPa

16 Giới hạn bền khi trượt

ngang thớ tiếp tuyến (MC=12%)

Bảng 03: Yêu cầu đối với nguyên liệu dùng cho sản xuất ván dán

Stt Thông số Yêu cầu Đơn vị

3 Độ cong một chiều < 2-3 tuỳ loại %

11 Khối lượng thể tích của gỗ (0,4 – 0,7) g/cm3

12 Dầu nhựa và chất chiết

ván mỏng khi bóc chúng ta thấy rằng : Gỗ Keo lai hoàn toàn có thể đáp ứng

được yêu cầu đối với nguyên liệu làm ván mỏng

Tuy nhiên, đây mới chỉ là kết luận dựa trên yêu cầu đối với nguyên liệu sản xuất ván dán Để có thể khẳng địng gỗ Keo lai có thực sự dùng làm

nguyên liệu sản xuất ván LVL được hay không cần phải tiến hành thực

nghiệm tạo ván mỏng và sản xuất thử sản phẩm ván LVL, thông qua kiểm tra tính chất của ván để khẳng định khả năng sử dụng gỗ Keo lai dùng làm

nguyên liệu sản xuất ván LVL

2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng ván LVL

2.2.1.Sự ảnh hưởng của nguyên liệu

+Loại gỗ:

Các loại gỗ khác nhau sẽ đòi hỏi công nghệ sản xuất khác nhau, đồng thời cũng sẽ tạo ra các sản phẩm có các tính chất khác nhau Loại gỗ mềm sẽ thuận lợi cho quá trính gia công cắt gọt hơn gỗ cứng, đặc biệt trong quá trình bóc ván mỏng, để đảm bảo chất lượng các loại gỗ cúng nhất thiết phải được

xử lý nhiệt trước khi bóc Ngoài ra, loại gỗ mềm sẽ dễ sấy, khả năng thẩm thấu keo cao, và được nén ép nhiều hơn khi ép nhiệt, vì vậy nó sẽ có chất lượng mối dán tốt hơn cứng với cùng một áp suất ép Tuy nhiên, gỗ mềm thường có cường độ thấp do đó tạo ra sản phẩm có cường độ thấp hơn khi sử dụng nguyên liệu là gỗ cứng hay gỗ có khối lượng thể tích cao hơn Chính vì vậy, khi sản xuất ván dán nói chung và ván LVL nói riêng người ta thường sử dụng các loại gỗ có khối lượng thể tích trung bình từ 0,4 – 0,7g/cm3 Gỗ Keo lai cũng thuộc nhóm các loại gỗ có khối lượng thể tích trung bình cho nên hoàn toàn có thể tạo ra được sản phẩm có chất lượng tốt

+Chiều dày và khuyết tật ván mỏng:

Chiều dày ván mỏng có ảnh hưởng rất lớn đến các khuyết tật của nó Chiều dày ván mỏng càng lớn thì chiều sâu vết nứt, tần số vết nứt, sai số chiều dày ván càng lớn [2] Những khuyết tật này càng lớn thì lượng keo dùng cho một đơn vị diện tích ván càng lớn, màng keo khó có thể mỏng đều liên tục, do

đó chất lượng mối dán cũng sẽ giảm xuống rõ rệt Đối với ván LVL chiều dày ván mỏng thường lớn (2mm) do đó khuyết tật của ván mỏng là khó tránh khỏi Để hạn chế khuyết tật của ván người ta thường sử dụng các giải pháp như xử lý nhiệt cho gỗ trước khi bóc, dùng thước nén trong quá trình bóc ván mỏng

+Độ ẩm ván mỏng:

Độ ẩm của ván mỏng trước khi tráng keo là một trong những yếu tố ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng của ván Độ ẩm của ván mỏng qúa lớn, khó có

thể đưa được một lượng keo cần thiết lên bề mặt ván mỏng, đồng thời khi ép nhiệt sẽ tạo ra các túi khí làm cho khả năng nổ ván rất cao, cường độ dán dính thấp Nếu độ ẩm ván mỏng quá thấp lượng keo thấm vào ván nhiều làm cho lượng keo trên bề mặt giảm cũng làm cho cường độ liên kết của màng keo giảm Vì vậy, độ ẩm của ván sau khi sấy phải đảm bảo nằm trong khoảng 6-8%

b/Sự ảnh hưởng của chất kết dính

Đối với ván dán nói chung và ván LVL nói riêng có thể sử dụng các loại chất kết dính khác nhau Hiện nay, người ta thường sử dụng các loại chất kết dính có nguồn gốc từ nhựa nhiệt rắn để sản xuất ván LVL như: U-F (Urea Formalđehye); P-F (Phenol Formaldehye); U-M-F (Urea Melamine Formaldehyde) [5] Mỗi một loại chất kết dính sẽ tạo ra một loại ván có tính chất và công dụng khác nhau như ván dùng trong đồ mộc, ván chịu nước, ván chống chịu thời tiết Trong các loại chất kết dính trên thì nhựa P-F được dùng phổ biến nhất trong công nghiệp sản xuất ván LVL, bởi đây là loại chất kết dính có cường độ dán dính cao, có khả năng chịu nước, chống chịu môi trường, mặc dù màu sắc không đẹp, song phần lớn các sản phẩm ván LVL đều

sử dụng trong các chi tiết cần dán phủ bề mặt nên nó vẫn được dùng

Keo P-F khi sử dụng trong sản xuất ván LVL sẽ cho ta cơ hội ép nhiệt ở nhiệt độ cao hơn so với KeoU-F hay U-M-F, do đó có thể rút ngắn được thời gian ép mà vẫn đảm bảo chất lượng sản phẩm Chính vì vậy, trong đề tài này chúng tôi sử dụng chất kết dính là keo P-F dạng lỏng do hãng Dynochem Việt Nam cung cấp, với tên thương mại Dynosol WG 6111

Keo P – F dạng lỏng có các đặc điểm sau:

+ Dạng keo: Dạng lỏng màu nâu đỏ

+ Độ nhớt tại 300C : 70 – 110cps

+ Hàm lượng chất rắn (2h/ 1200C) : 43  1 %