Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ đến chất lượng ván dăm hỗn hợp từ gỗ keo lai và bèo lục bình

Hiện nay, ván nhân tạo đang là một nguồn nguyên liệu khá phổ biến để thay thế cho nguyên liệu gỗ tự nhiên trong đó ván dăm được các doanh nghiệp sử dụng rất nhiều trong sản xuất đồ nội t

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

-

NGUYỄN THỊ THUẬN

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN CHẤT LƯỢNG VÁN DĂM HỖN HỢP

TỪ GỖ KEO LAI VÀ BÈO LỤC BÌNH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Hà Nội, 2011

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

-

NGUYỄN THỊ THUẬN

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN CHẤT LƯỢNG VÁN DĂM HỖN HỢP

TỪ GỖ KEO LAI VÀ BÈO LỤC BÌNH

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT MÁY, THIẾT BỊ VÀ CÔNG NGHỆ GỖ GIẤY

MÃ SỐ: 60.52.24

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC NGƯT.PGS.TS TRẦN VĂN CHỨ

Hà Nội, 2011

LỜI CẢM ƠN

Nhân dịp hoàn thành luận văn cao học, cho tôi bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo PGS.TS Trần Văn Chứ đã tận tình hướng dẫn giúp đỡ tôi trong suốt quá trình làm luận văn

Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban giám hiệu Trường Đại học Lâm nghiệp, khoa Sau đại học, Khoa Chế biến Lâm sản, Trung tâm thực nghiệm và phát triển công nghiệp rừng đã giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn trên

Xin cảm ơn gia đình người thân và bạn bè, đã động viên, chia sẻ, giúp

đỡ tôi trong suốt thời gian học tập và thực hiện luận văn

Tôi cam đoan, đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác

Xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, tháng 12 năm 2011

Tác giả

Nguyễn Thị Thuận

MỤC LỤC Trang

LỜI CẢM ƠN iii

MỤC LỤC iv

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT vii

DANH MỤC CÁC HÌNH viii

DANH MỤC CÁC HÌNH ix

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 3

1.1 Tình hình nghiên cứu 3

1.1.1 Tình hình nghiên cứu về ván dăm hỗn hợp trên thế giới 3

1.1.2 Tình hình nghiên cứu về ván dăm hỗn hợp ở Việt Nam 7

1.1.3 Nhận xét chung 8

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 9

1.2.1 Mục tiêu lý thuyết 9

1.2.2 Mục tiêu thực tiễn 9

1.3 Đối tượng nghiên cứu 9

1.4 Nội dung nghiên cứu 10

1.5 Phạm vi nghiên cứu 10

1.5.1 Các yếu tố cố định 10

1.5.2 Các yếu tố thay đổi 10

1.6 Phương pháp nghiên cứu 11

1.6.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết 11

1.6.2 Phương pháp thực nghiệm 11

1.6.2.1 Kế hoạch thực nghiệm đơn yếu tố 132

1.6.2.2 Kế hoạch thực nghiệm đa yếu tố 13

1.6.2.3 Phương pháp xử lý số liệu 16

1.6.2.4 Giải bài toán tối ưu 16

1.6.3 Phương pháp kiểm tra chất lượng sản phẩm ván dăm hỗn hợp 17

1.6.3.1 Kiểm tra khối lượng thể tích 17

1.6.3.2 Phương pháp xác định độ dãn nở chiều dày khi hút nước 18

1.6.3.3 Phương pháp xác định ứng suất uốn tĩnh 19

1.6.3.4 Phương pháp xác định độ bền kéo vuông góc 21

1.7 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 22

1.7.1 Ý nghĩa khoa học 22

1.7.2 Ý nghĩa thực tiễn 22

Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 23

2.1 Công nghệ tạo ván dăm 23

2.1.1 Nguyên lý hình thành ván dăm 23

2.1.2 Yêu cầu nguyên liệu trong sản xuất ván dăm 27

2.1.2.1 Nguyên liệu gỗ 27

2.1.2.2 Dăm và các chất phụ gia 28

2.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng ván dăm 30

2.1.3.1 Ảnh hưởng của nguyên liệu tạo dăm tới chất lượng ván 31

2.1.3.2 Ảnh hưởng của keo chất lượng ván dăm 33

2.1.3.3 Ảnh hưởng của chất phụ gia tới chất lượng ván dăm 34

2.1.3.4 Ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ tới chất lượng ván dăm 34 2.1.4 Đặc điểm và tính chất của ván dăm 37

2.1.4.1 Tính chất vật lý 38

2.1.4.2.Tính chất cơ học 40

2.2 Đặc điểm nguyên liệu 41

2.2.1 Keo lai 41

2.2.2 Bèo lục bình 43

2.3 Cơ sở lựa chọn thông số thí nghiệm 46

Chương 3 NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 52

3.1 Sơ đồ công nghệ tạo ván dăm 52

3.2 Thực nghiệm tạo ván dăm hỗn hợp 53

3.2.1 Nguyên liệu 53

3.2.1.1 Dăm 53

3.2.1.2 Keo dán 57

3.2.2 Trộn keo 58

3.2.3 Lên khuôn 59

3.2.4 Ép nhiệt 60

3.2.5 Hoàn thiện sản phẩm 61

3.3 Kết quả thí nghiệm 62

3.3.1 Tỷ lệ dãn nở chiều dày của ván dăm 62

3.3.2 Độ bền uốn tĩnh của ván dăm 66

3.3.3 Độ bền kéo vuông góc bề mặt của ván dăm 69

3.3.4 Xác định các thông số của hàm đa mục tiêu 73

3.4 Sản xuất ván dăm hỗn hợp với các thông số tối ưu 74

3.5 Đề xuất công nghệ tạo ván dăm hỗn hợp 74

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 75

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 76

Kết luận 76

Kiến nghị 77

TÀI LIỆU THAM KHẢO 78

PHỤ LỤC 80

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

MOEtb Mô đun đàn hồi trung bình

Ft Giá trị tính theo tiêu chuẩn Fisher

Fb Giá trị bảng theo tiêu chuẩn Fissher

σUSUT Ứng suất uốn tĩnh

STT DANH SÁCH CÁC BẢNG Trang

Bảng 1.1 Mức, bước thay đổi của các thông số thí nghiệm 14

Bảng 2.2 Các chỉ tiêu trung bình về tính chất của ván 41

Bảng 3.2 Kết quả thực nghiệm tỷ lệ dãn nở chiều dày ván

dăm

62

Bảng 3.4 Độ bền kéo vuông góc bề mặt của ván dăm 70 Bảng 3.5 Kết quả một số tính chất của ván dăm hỗn hợp

sản xuất thử

74

Hình 1.1 Bèo lục bình phát triển nhanh trên mặt nước 6

Hình 3.1 Sơ đồ công nghệ sản xuất ván dăm hỗn hợp 52

ĐẶT VẤN ĐỀ

Ngày nay, trồng rừng đã và đang là một vấn đề mà Nhà nước ta rất quan tâm Diện tích đất rừng tự nhiên ngày càng giảm thay vào đó là những khu đất trống đồi trọc ngày càng gia tăng do con người đã khai thác rừng bừa bãi, thiếu khoa học Theo thống kê của Cục Kiểm Lâm thuộc bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn năm 2007 độ che phủ của rừng trên toàn quốc đạt 38,2%, tăng 0,52% so với năm 2006 là 37,7% Tuy nhiên, mức độ gia tăng diện tích rừng này vẫn không đủ đáp ứng nhu cầu sử dụng gỗ của con người Vì vậy, nguyên liệu vẫn luôn là vấn đề được các nhà doanh nghiệp đề cập đến hàng ngày Hiện nay, ván nhân tạo đang là một nguồn nguyên liệu khá phổ biến để thay thế cho nguyên liệu gỗ tự nhiên trong đó ván dăm được các doanh nghiệp sử dụng rất nhiều trong sản xuất đồ nội thất Song ngày nay, nguồn nguyên liệu để làm ra những loại ván dăm đang được tận dụng triệt để từ nguồn phế thải trong nông – lâm nghiệp Do đó có thể thấy sản xuất ván dăm là một hướng phát triển hiệu quả, vì quá trình công nghệ đã tận dụng phế liệu trong khai thác, chế biến gỗ và các loại thực vật khác làm nguyên liệu Hiện nay, công nghiệp ván nhân tạo là một nhánh quan trọng của ngành sản xuất vật liệu ở nhiều nước phát triển và cả ở nước ta Trong

đó ván dăm ngày càng tăng tỷ trọng sản lượng so với những loại ván nhân tạo khác Vì vậy, cần đầu tư thích hợp cho quá trình sản xuất ván dăm để tăng sản lượng và nâng cao hiệu quả đầu tư nhưng quan trọng hơn là tìm nguồn nguyên liệu ổn định lâu dài cho quá trình sản xuất

Như chúng ta đã biết, Việt Nam là nước sản xuất nông nghiệp chiếm 70% Do đó, phế liệu trong ngành nông nghiệp thải rất lớn, một trong những loại phế liệu này có cây Bèo lục bình thuộc dạng cây thân thảo Ở nước ta, sử dụng cây thân thảo và phế liệu nông nghiệp đưa vào sản xuất ván nhân tạo còn chưa được chú ý đúng mức Điều này, một mặt do tập quán sản xuất và sử

dụng vật liệu của người Việt nam Mặt khác do chưa có những nghiên cứu hoàn chỉnh và chuyển giao công nghệ của cơ quan nghiên cứu cho nhà sản xuất, nên việc sử dụng thực vật thân thảo sản xuất sản phẩm ván nhân tạo vẫn chưa được triển khai nhiều trong thực tế

Ngoài những công dụng hữu ích như làm thuốc chữa bệnh, làm đồ thủ công mỹ nghệ… thì bèo lục bình còn gây ra nhiều bất lợi cho đời sống xã hội

Vì vậy, cần sử dụng triệt để nguồn thực vật này vào sản xuất những sản phẩm

có ích Một trong những sản phẩm có thể sản xuất quy mô công nghiệp từ nguyên liệu bèo lục bình đó là việc kết hợp giữa bèo lục bình với gỗ để tạo ra sản phẩm ván dăm đảm bảo được những tính chất chủ yếu của ván dăm, điều này vừa góp phần giải quyết bài toán thiếu hụt nguồn nguyên liệu cho ngành chế biến gỗ lại vừa giải quyết được những bất cập mà bèo lục bình gây ra

Xuất phát từ những lý do trên, tôi đã tiến hành thực hiện đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ đến chất lượng ván dăm hỗn hợp từ gỗ Keo lai và Bèo lục bình”

Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tình hình nghiên cứu

1.1.1 Tình hình nghiên cứu về ván dăm hỗn hợp trên thế giới

Ván dăm hỗn hợp là sản phẩm sử dụng dăm gỗ kết hợp với vật liệu ngoài gỗ trộn với chất kết dính phù hợp, dưới tác động của các yếu tố vật lý tạo thành

Trên thế giới đã có nhiều nước nghiên cứu sản xuất ván nhân tạo từ vật liệu ngoài gỗ Do chủng loại và đặc điểm của nguyên liệu ở mỗi nước khác nhau nên xử lý kỹ thuật ở mỗi công đoạn sản xuất cũng có những sự khác biệt Vì vậy, với mỗi loại nguyên liệu khác nhau cần có những nghiên cứu cụ thể để đảm bảo ứng dụng vào sản xuất phù hợp

Một số loại ván dăm hỗn hợp được sản xuất từ các nguyên liệu thực vật

khác nhau của các nước như :

Tại Hàn quốc, Han Seung Yang và các cộng sự (2003) đã tiến hành sản xuất ván dăm từ hỗn hợp rơm rạ và gỗ sử dụng keo UF để tạo vật liệu cách

âm dùng trong xây dựng Sản phẩm ván tạo ra có cường độ uốn tĩnh là 6,21 MPa (với ván có khối lượng thể tích 0,6 g/cm3) và là 9,65-20 MPa (với ván có khối lượng thể tích 0,8 g/cm3) Đặc biệt, sản phẩm ván tạo ra có khả năng hấp phụ âm thanh (hệ số hấp thụ âm thanh tới trên 0,3 - kiểm tra theo tiêu chuẩn Mỹ ASTM C384) tốt hơn nhiều so với các loại ván nhân tạo khác

4,83-Tại California, Mỹ, theo nghiên cứu của Kiran L.Kadam và các cộng

sự (2000) rơm rạ có thể được sử dụng để sản xuất giấy Theo Alex Wilson (1995) nguyên liệu rơm rạ (từ lúa mạch, lúa gạo, lúa mạch đen) có thể là một loại nguyên liệu mới cho ngành xây dựng như tạo các vách tường trong các ngôi nhà

Ở Trung Quốc ngành công nghệ sản xuất ván nhân tạo từ phế liệu nông nghiệp đã hình thành từ đầu những năm 50 của thế kỷ 20, thông qua hàng

chục năm nghiên cứu và sản xuất thử nghiệm để phát triển về kỹ thuật, công nghệ, quy mô sản xuất, chủng loại sản phẩm, chất lượng sản phẩm, đến nay

có thể nói về kỹ thuật và công nghệ sản xuất ván nhân tạo từ phế liệu nông nghiệp của Trung Quốc đã đạt tới mức độ thành thục Tính đến nay Trung Quốcđã có 210 nhà máy sản xuất ván nhân tạo từ phế liệu nông nghiệp, năng suất hàng năm đạt trên 500.000 m3 sản phẩm Về máy móc thiết bị, hiện nay Trung Quốc có thể tự sản xuất được các loại dây chuyền sản xuất ván nhân tạo từ phế liệu nông nghiệp có công suất 5.000 đến 30.000 m3/năm

Ván dăm bã mía (Trung quốc, Brazil, Malaysia, Thái lan ): Công nghệ sản xuất ván dăm bã mía của các nước hầu hết đều giống nhau, nhưng so với công nghệ ản xuất ván dăm gỗ có một số công đoạn khác biệt: Ván dăm bã mía sử dụng bã mía sau khi ép lấy nước tại các nhà máy sản xuất đường nên

có chiều dài đều nhau (khoảng 5 – 7 cm) Do đó, không cần công đoạn cắt ngắn và xử lý nguyên liệu thô Tuy nhiên , sản xuất ván dăm bã mía lại thêm công đoạn khử tủy và ủ cho cho đường còn trong bã tự phân hủy Thời gian

ủ nguyên liệu khoảng 3 tháng Thông thường sau giai đoạn ủ, bã mía biến màu hơi sẫm, chất lượng sợi nhìn chung có giảm, nhưng lượng đường dư trong bã không còn nữa nên thuận lợi cho quá trình ép ván

Ván vỏ lạc (Trung quốc, Bắc Mỹ, Nhật ) : Vỏ lạc được tách thành sợi

và xe lại thành sợi dài, đan lưới làm thành lớp lõi sản xuất vật liệu composit Trong trường hợp sản xuất ván dăm thông dụng, công nghệ tiến hành giống như sản xuất ván dăm gỗ nhưng không cần công đoạn băm dăm

Ván vỏ hạt hướng dương: Công nghệ sản xuất giống như sản xuất ván dăm gỗ nhưng không có công đoạn băm nghiền Tuy nhiên độ ẩm nguyên liệu cần giữ thích hợp để vỏ không bị quá giòn Tỷ lệ keo tương đương sản xuất ván dăm gỗ

Ván dăm từ trấu: Được các nước Hàn quốc, Ấnđộ, Thái lan, Trung quốc nghiên cứu

Thực vật có sợi và phế liệu nông nghiệp thường là cây một lá mầm hoặc thân thảo, dây leo…Trong đó, một số loài có vỏ cứng, trơn bóng, khả năng liên kết keo thấp (tre, mía…) Nhiều loài chứa tủy hoặc ruột bấc, không

có tính chất cơ học, khó trộn keo (mía, lau, thân cây ngô, thân cây sắn…) Ngoài ra, đa số loài có thân hình ống, quả hoặc vỏ có sợi rất khó cắt ngắn và nghiền thành dăm mảnh (rơm rạ, cỏ, sợi đay, sợi bông, thân chuối, xơ dừa,

…) Tạo dăm công nghệ trên các máy và thiết bị sản xuất dăm gỗ thường không thực hiện được hoặc gặp nhiều khó khăn Đặc biệt, rất khó trộn đều keo với nguyên liệu dạng sợi mềm trong sản xuất ván dăm Vì vậy, đa số các nước sử dụng phế liệu nông nghiệp và thực vật ngoài gỗ làm nguyên liệu sản xuất ván sợi, nhưng vẫn có những nước sản xuất cả ván sợi và ván dăm như: ván dăm bã mía, tre (Trung Quốc), ván dăm trấu (Hàn Quốc, Malaysia), ván dăm rơm (Ấn Độ)…

Bèo Lục bình có nguồn gốc từ Nam Mỹ và đã lan rộng ra hơn 50 nước trên thế giới Tác dụng lớn nhất của lục bình là góp phần làm sạch nguồn nước, phân giải các chất độc Là một trong những cây sinh trưởng nhanh nhất được biết trên thế giới, bèo lục bình sinh sản chính bằng thân bò lan Chúng

cũng có thể sinh sôi bằng hạt Bèo lục bình thông dụng nhất (Eichhornia crassipes) là loài sinh trưởng mạnh mẽ, chúng có thể nhân đôi số lượng chỉ

sau hai tuần Ở nơi giàu dinh dưỡng, trong hai tháng một cây lục bình có thể

đẻ tới 1.000 cá thể Sinh khối phát triển đạt 150 tấn chất khô/ha/năm

Hình 1.1 Bèo lục bình phát triển nhanh trên mặt nước

Gỗ Keo lai mọc trên đất sét pha cát hoặc đất pha cát, Keo lai cũng có thể sinh trưởng mạnh trên đất laterit Keo lai thường phân bố ở những nơi có biên

độ nhiệt thay đổi từ 12 ÷ 350C, lượng mưa hàng năm từ 1200 ÷ 1800mm và

độ cao 50 ÷ 350m so với mặt nước biển Loài cây này là cây mọc nhanh, thích sáng và khả năng sinh trưởng nhanh nhất ở vùng khí hậu ẩm

Hình 1.2 Rừng Keo lai

Bèo lục bình ở các nước chủ yếu được sử dụng làm các đồ mỹ nghệ, thuốc, thức ăn gia súc Gỗ Keo lai thường được sử dụng làm đồ mộc, phần phế liệu thường được đưa vào sản xuất ván dăm Riêng trong sản xuất ván dăm hỗn hợp giữa gỗ và bèo thì hầu như chưa có công trình nào nghiên cứu

1.1.2 Tình hình nghiên cứu về ván dăm hỗn hợp ở Việt Nam

Công nghệ sản xuất ván dăm của Việt Nam phát triển mạnh từ những năm 1970 trở lại đây Đã có nhiều nhà khoa học nghiên cứu về ván dăm và nhiều nhà máy, xí nghiệp sản xuất ván dăm ra đời

Theo định hướng nghiên cứu tìm nguồn nguyên liệu mới thay thế gỗ trong sản xuất ván dăm, đặc biệt sử dụng thứ, phế liệu nông, lâm nghiệp, các nhà khoa học đã ứng dụng những thành quả khoa học trên thế giới vào điều kiện Việt Nam Các nghiên cứu tập trung vào nguyên liệu: tre, xơ dừa, bã mía, thây cây, bèo,…

Song song với việc tìm nguồn nguyên liệu mới thay thế gỗ trong sản xuất ván dăm thì việc nghiên cứu tạo ra loại ván dăm hỗn hợp đảm bảo được các chỉ tiêu, tính chất của ván dăm cũng là hướng đi được nhiều nhà nghiên cứu hướng tới Tuy nhiên, công nghệ sản xuất ván dăm kết hợp gỗ với phế liệu nông nghiệp thực sự còn chưa phát triển và vẫn cần phải nghiên cứu sâu hơn

Ván sản xuất từ phế liệu nông nghiệp gồm thân cây mỳ (sắn); thân cây ngô; cọng dừa nước, vỏ lạc, vỏ cà phê, thân chuối cũng đã được một số nhà khoa học nghiên cứu Kết quả ban đầu cho thấy các hướng nghiên cứu rất khả quan Ngoài ra, ván dăm sản xuất từ rơm rạ kết hợp với trấu, mụn chỉ xơ dừa kết hợp với trấu được Phạm Ngọc Nam, Lâm Trần Vũ nghiên cứu và báo cáo trong các đề tài cấp bộ

Năm 1999, Nguyễn Trọng Nhân nghiên cứu sử dụng cọng dừa nước làm nguyên liệu sản xuất ván dăm Cọng dừa nước có thể đập thành sợi hoặc chẻ thành dăm mảnh Trộn đều dăm với 12% keo U-F

Ván dăm sản xuất từ xơ dừa (công ty Chỉ Xơ dừa 25/8 – Bến tre): nguồn nguyên liệu xơ dừa tái sinh đều đặn, chu kỳ ngắn (8 – 12) tháng Độ bền kéo của sợi rất cao (1550 KG/cm2) Nhược điểm của xơ dừa là cong

quăn, dễ rối Khi trộn keo, hỗn hợp dăm xơ dừa – keo cuốn lại như tổ kén bên trong chứa keo Lúc nén ép tạo ván, lượng keo này tràn ra đóng rắn thành cục rất cứng, rải rác trên toàn bộ diện tích bề mặt ván Trong khi đó những vị trí còn lại không có keo không liên kết các sợi với nhau Vì vậy, sản xuất ván dăm xơ dừa cần lưu ý công đoạn trộn đều dăm với keo Thông

số sản xuất ván dăm xơ dừa như sau: tỷ lệ keo là 11– 12%, nhiệt độ bàn ép

160 – 1700C, thời gian ép 50 giây/1mm chiều dày, áp lực 17KG/cm2, ván dày 18mm

Nghiên cứu tạo ván dăm hỗn hợp từ gỗ và bã mía đã được tác giả Lâm Thị Biên Thùy thực hiện vào năm 2010 với các thông số ván dăm như: ván dày 18mm, áp lực ép 15kG/cm2, tỷ lệ keo 11-12%

Nhìn chung, công nghệ sản xuất ván nhân tạo từ thực vật có sợi và phế liệu nông nghiệp dựa trên cơ sở công nghệ sản xuất ván nhân tạo từ nguyên liệu gỗ Nhưng xử lý kỹ thuật ở từng công đoạn và thông số công nghệ tạo ván đối với mỗi loại nguyên liệu cụ thể đều có sự khác biệt Đối với những nguyên liệu dạng sợi mềm, máy và thiết bị phải có cấu tạo và đặc tính kỹ thuật phù hợp Khi phối hợp những nguyên liệu có đặc tính công nghệ không giống nhau cần có sự nghiên cứu đầy đủ các yếu tố công nghệ, cũng như máy và thiết bị đáp ứng những yêu cầu xử lý kỹ thuật và công nghệ tạo sản phẩm từ nhóm nguyên liệu cụ thể

chung Chúng ta không thể áp dụng những kết quả đó vào sản xuất ván dăm của nước ta

Nguyên liệu gỗ cho sản xuất ván dăm có rất nhiều Trên thế giới, cũng

có nhiều công trình nghiên cứu sử dụng nguyên liệu cho ván dăm Tuy nhiên, chưa có công trình nào nghiên cứu về sử dụng bèo lu ̣c bình làm nguyên liệu cho sản xuất ván dăm thông dụng

Ở Việt Nam, Bèo lục bình đã được dùng làm nguyên liệu cho sản xuất các mặt hàng mỹ nghệ, đệm Tuy nhiên, việc tạo ra ván dăm hỗn hợp từ gỗ Keo lai và Bèo lục bình thì chưa có công trình nào nghiên cứu

Do đó, hướng nghiên cứu của luận văn là nghiên cứu, tạo ra loại ván dăm hỗn hợp từ gỗ Keo lai và Bèo lu ̣c bình có các tính chất cơ học, vật lý đáp ứng yêu cầu Quy trình sản xuất ván dăm không xáo trộn (hoặc thay đổi rất ít) so với quy trình sản xuất ván dăm thông dụng

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

1.2.1 Mục tiêu lý thuyết

Nghiên cứu, tạo ra loại ván dăm hỗn hợp giữa gỗ Keo lai và Bèo lục bình đáp ứng được những yêu cầu kỹ thuật của ván dăm dùng trong xây dựng, hàng mộc, trong điều kiện công nghệ sản xuất của Việt Nam và đóng góp những cơ sở khoa học cho việc sản xuất đó

1.2.2 Mục tiêu thực tiễn

- Tìm ra các thông số công nghệ (nhiệt độ ép, thời gian ép, tỷ lệ phối trộn) hợp lý, các giải pháp công nghệ tạo ván dăm phù hợp khi sản xuất ván dăm hỗn hợp dăm gỗ Keo lai và dăm từ bèo lục bình

- Xây dựng và đề xuất được quy trình công nghệ sản xuất ván dăm hỗn hợp từ gỗ Keo lai và Bèo lục bình

1.3 Đối tượng nghiên cứu

- Cây Bèo lục bình và cây gỗ Keo Lai

- Công nghệ sản xuất ván dăm hỗn hợp

- Các thông số công nghệ tạo ván dăm hỗn hợp từ gỗ Keo lai với bèo lục bình và keo U-F (nhiệt độ ép, thời gian ép, tỷ lệ phối trộn)

1.4 Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ ép đến chất lượng ván dăm hỗn hợp từ gỗ Keo lai và Bèo lục bình

- Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian ép đến chất lượng ván dăm hỗn hợp từ gỗ Keo lai và Bèo lục bình

- Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn đến chất lượng ván dăm hỗn hợp từ gỗ Keo lai và Bèo lục bình

- Xây dựng quy trình công nghệ tạo ván dăm hỗn hợp trong điều kiện công nghệ của Việt Nam

- Phương pháp ép sử dụng là ép phẳng có gia nhiệt bàn ép Thanh cữ kim loại 18mm

- Thông số áp suất ép: 1.5Mpa

1.5.2 Các yếu tố thay đổi

- Nhiệt độ ép: Thay đổi theo các mức nhiệt độ là: 133.2, 140, 150, 160

1.6 Phương pháp nghiên cứu

1.6.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

* Phương pháp tiếp cận hệ thống

Là phương pháp kế thừa các thành tựu nghiên cứu về ép ván trong và ngoài nước, tạo điều kiện thuận lợi cho việc xác định các thông số công nghệ tối ưu Các lý thuyết giúp kế thừa trong quá trình nghiên cứu bao gồm:

- Ứng dụng lý thuyết kỹ thuật và công nghệ sản xuất ván dăm

- Xác định tính chất vật lý và tính chất cơ học của ván dăm theo tiêu chuẩn ngành 04TCN2 – 1999

* Phương pháp giải tích toán học

Phương pháp này được sử dụng để giải các bài toán giải tích trong quá trình nghiên cứu

1.6.2 Phương pháp thực nghiệm

Căn cứ vào nội dung luận văn, điều kiện tiến hành luận văn, chúng tôi chọn phương pháp nghiên cứu thực nghiệm theo lý thuyết quy hoạch thực nghiệm Phương pháp thực nghiệm trong luận văn gồm: kế hoạch thực nghiệm đơn yếu tố và kế hoạch thực nghiệm đa yếu tố

Trong kế hoạch thực nghiệm đa yếu tố, các số liệu đo đếm theo mô hình bố trí thí nghiệm sẽ được xử lý theo phương trình toán học bậc nhất trước Khi xử lý số liệu, nếu các số liệu tính toán đảm bảo tính tương thích của mô hình toán học thì mô hình toán bậc nhất được chấp nhận Nếu không tương thích thì phải nâng bậc của mô hình toán lên bậc hai

Quá trình kiểm tra theo thống kê toán học nếu đảm bảo độ tin cậy của các yếu tố và tính tương thích của mô hình thì các phương trình tương quan sẽ

ở dạng bậc 2

1.6.2.1 Kế hoạch thực nghiệm đơn yếu tố

Chúng tôi tiến hành các thí nghiệm theo kế hoạch thực nghiệm đơn yếu

tố nhằm nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố riêng lẻ: Thời gian ép, nhiệt độ

ép và tỷ lệ phối trộn đến chất lượng ván dăm hỗn hợp

Thực nghiệm đơn yếu tố được tiến hành theo các bước sau:

- Thực hiện thí nghiệm với thông số thay đổi với số mức không nhỏ hơn

4, khoảng thay đổi lớn hơn 2 lần sai số bình phương trung bình của phép đo giá trị thông số đó Số thí nghiệm lặp lại n = 3 (theo tính toán)

- Sau khi thí nghiệm xong, tiến hành xác định độ tin cậy về ảnh hưởng của một số yếu tố đến chất lượng ván dăm hỗn hợp

- Đánh giá tính thuần nhất của phương sai trong quá trình thí nghiệm, để chứng tỏ ảnh hưởng khác đối với thông số cần xét là không có hoặc không đáng kể

- Kiểm tra độ tương thích của mô hình theo tiêu chuẩn Fisher

- Quan hệ giữa các hàm chỉ tiêu Y và các thông số ảnh hưởng xi:

Y = bo + bi xi + bii xi2 (1.1) Trong đó: Y - các hàm chỉ tiêu (tỷ lệ co rút, tỷ lệ giãn nở );

xi - giá trị mã hóa của các biến số;

bo - hệ số tự do;

bi - các hệ số tuyến tính;

bii - các hệ số bậc hai

1.6.2.2 Kế hoạch thực nghiệm đa yếu tố

Mục đích của kế hoạch đa yếu tố là nghiên cứu sự ảnh hưởng của nhiệt

độ ép, thời gian ép, tỷ lệ phối trộn đến các tính chất vật lý, cơ học của ván dăm hỗn hợp

Có rất nhiều yếu tố công nghệ tham gia vào quá trình sản xuất sản phẩm

Tuy nhiên, dựa trên tính điều khiển được, khả năng tác động mạnh đến chất

lượng, năng suất, giá thành của quá trình sản xuất của của các yếu tố, chúng tôi lựa chọn các yếu tố nghiên cứu như sau:

số trong khoảng 120 – 1800C Thời gian có các trị số từ 20 giây đến 90 giây/1mm chiều dày, áp suất ép khoảng 1.5 - 1.85MPa

Các chỉ tiêu chất lượng đầu ra của ván dăm chọn trên cơ sở ván dăm cấp

II dùng cho đồ mộc như sau: Các chỉ tiêu chất lượng ván dăm gồm có: tỷ lệ trương nở chiều dày ΔD = Y1  12%, độ bền uốn tĩnh u = Y2  140KG/cm2,

Như đã chọn và từ kết quả nghiên cứu cho thấy mô hình bài toán tối ưu ở hình 1.3 thuộc dạng bậc hai

Quan hệ giữa hàm Y và các thông số x1, x2… xn được mô tả bằng phương trình hồi quy đa thức bậc hai:

N

Y X b

1

(1.3)

* Chuyển dạng mã về dạng thực theo công thức:

xi = (Zi – Zi0)/L (1.4) Trong đó: Zi thông số nghiên cứu (nhiệt độ, thời gian, tỷ lệ phối trộn)

Zi0 là giá trị tại tâm của các thông số nghiên cứu

L là khoảng cách biến thiên

- Các thí nghiệm của luận văn tiến hành theo kế hoạch thực nghiệm các yếu tố rút gọn

Với 3 biến số thí nghiệm, số thí nghiệm với 01 lần lặp là 20

Các mức thí nghiệm và bước thay đổi của các thông số thí nghiệm được trình bày ở bảng 1.1

Bảng 1.1 Mức, bước thay đổi của các thông số thí nghiệm

Bảng ma trận kế hoạch thí nghiệm được trình bày ở bảng 1.2

1.6.2.3 Phương pháp xử lý số liệu

(a) Kiểm tra độ tương thích của mô hình hồi quy

Độ tương thích của mô hình hồi quy kiểm tra theo tiêu chuẩn Fisher.: Giá trị tính toán của tiêu chuẩn Fisher là:

(b) Kiểm tra mức ý nghĩa của các hệ số hồi quy

Mức ý nghĩa của các hệ số hồi quy kiểm tra theo tiêu chuẩn Student:

bi

i i

0 1

2 0 0 2

n

i i

Trong đó: Sth: Phương sai tái hiện

0

i

Y - giá trị thông số ở thí nghiệm ở tâm

Y0 - giá trị trung bình của các thông số thí nghiệm ở tâm Nếu Ti > Tbảng thì hệ số tồn tại Nếu Ti < Tbảng thì hệ số không tồn tại

1.6.2.4 Giải bài toán tối ưu

Bài toán tối ưu hoá được xây dựng trên cơ sở các hàm toán là các phương trình hồi quy đã được xác định bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm Các phương trình hồi quy này, đưa ra hàm mục tiêu với các chỉ số tối ưu đặc trưng cho mục đích nghiên cứu như: độ trương nở chiều dày, độ bền uốn tĩnh Bài toán tối ưu đơn được lập trên cơ sở hàm:

Y1 Min và Y2 Max

Khi tối ưu hoá hàm đa mục tiêu chúng tôi sử dụng phương pháp trọng

số như sau:

Min Y

Y Y

Y

max 2 min

1

)1

Thoả mãn điều kiện ràng buộc: 1 , 68  xi  1 , 68 với i  1 , 3

Trong đó: Y1min – giá trị cực tiểu của hàm Ydn

Y2max – giá trị cực đại của hàm YUSUT

 - trọng số tuỳ ý thoả mãn điều kiện 0≤  ≤ 1

1.6.3 Phương pháp kiểm tra chất lượng sản phẩm ván dăm hỗn hợp

1.6.3.1 Kiểm tra khối lượng thể tích (theo tiêu chuẩn 04TCN2 : 1999)

- Phương pháp xác định: cân – đo

Hình 1.4 Vị trí kiểm tra chiều dày mẫu thử

Khối lượng thể tích của mẫu thử được tính theo công thức sau, chính xác đến 0.01g/cm2:

Trong đó: γ - Khối lượng thể tích, g/cm3

m - Khối lượng mẫu, g

v - Thể tích mẫu, cm3

Hình 1.5 Dụng cụ kiểm tra khối lượng thể tích ván

1.6.3.2 Phương pháp xác định độ dãn nở chiều dày khi hút nước

Độ dãn nở chiều dày khi hút nước là tỷ lệ tăng chiều dày sau hút nước

so với chiều dày trước khi hút nước, tính theo % Phương pháp xác định độ trương nở chiều dày của mẫu sản phẩm được xác định theo tiêu chuẩn 04TCN2 – 1999

Dụng cụ: Tủ bảo ôn, phạm vi điều khiển nhiệt độ: (20 ± 2)0C Thước panme, độ chính xác 0,01mm

Phương pháp đo: Mẫu được đặt trong điều kiện chuẩn cho đến khi khối lượng không thay đổi Xác định chiều dày ở trung tâm điểm đo, chính xác đến 0,01mm Mẫu gỗ được ngâm trong bình nước ở nhiệt độ (20 ± 2)0C, ngập trong nước khoảng 20mm Mặt dưới mẫu và đáy bình cách nhau một khoảng nhất định, giữa các mẫu gỗ có khe hở nhất định để đảm bảo mẫu trương nở tự

do Sau khi ngâm 2h ± 5 phút, lấy mẫu ra, lau nước bám trên bề mặt mẫu Đo chiều dày ở điểm đo, việc đo phải được tiến hành trong vòng 30 phút

Kết quả tính theo phần trăm theo công thức sau:

D x100

1

1 2

t

t

Trong đó: D: Độ trương nở chiều dày

t1: Chiều dày ván trước khi ngâm nước, mm

t2: Chiều dày ván sau khi ngâm nước, mm Giá trị bình quân có độ chính xác đến 0,1% Giá trị trương nở được công

bố là giá trị trương nở trung bình nhất của các mẫu thử ván

1.6.3.3 Phương pháp xác định ứng suất uốn tĩnh (theo 04TCN2 – 1999)

Dụng cụ: Máy thử cơ, lý MTS-Qtest/25 của phòng thí nghiệm khoa Chế biến lâm sản; thước kẹp độ chính xác 0,1mm, Panme có độ chính xác 0,01mm, đồng hồ bấm giây

Phương pháp đo: Mẫu được đặt trong điều kiện chuẩn cho đến khi khối lượng không thay đổi Chiều rộng được xác định ở điểm giữa cạnh dài, độ chính xác đến 0,1mm Chiều dày được được xác định ở điểm giữa cạnh dài mẫu, cách mép cạnh 10mm, mỗi cạnh xác đinh một điểm, độ chính xác 0,1mm, khi tính giá trị bình quân toán học của hai điểm chính xác đến 0,1mm Xác định độ bền uốn tĩnh theo hình 1.7

Hình 1.6 Sơ đồ bố trí mẫu thử độ bền uốn tĩnh

Hình 1.7 Thiết bị đo độ bền uốn tĩnh

Khi chiều dày mẫu thử ≤ 7mm thì đường kính đặt tải và gối đỡ 15 ±

0,5mm Khi chiều dày mẫu thử >7mm thì đường kính đặt tải và gối đỡ 30 ±

0,5mm Chiều rộng bộ phận đặt tải và gối đỡ nên lớn hơn chiều rộng mẫu thử

Khoảng cách giữa hai gối đỡ bằng 10 lần chiều dày danh nghĩa của ván,

nhưng không nhỏ hơn 150mm Giao tuyến giữa mặt trục gia tải và mặt ván

phải vuông góc với trục dài mẫu thử Khi xác định căn cứ vào sự khác nhau

giữa hướng trải thảm và bề mặt phải trái mỗi loại xác định 3 mẫu Khi xác

định tải trọng tăng đều (trong vòng 30 – 90 giây mẫu phải bị phá huỷ) Ghi tải

b - chiều rộng mẫu kiểm tra (cm); t - chiều dày mẫu kiểm tra (cm)

Khi tính thì tính giá trị bình quân toán học Tìm ra giá trị bình quân của

các mẫu thử cường độ bề mặt của ván và công bố các kết quả đó

1.6.3.4 Phương pháp xác định độ bền kéo vuông góc

Độ bền kéo vuông góc được xác định theo tiêu chuẩn TCVN 7756-7: 2007

- Dụng cụ: Thước cặp có độ chính xác đến 0,01mm; thước thẳng có độ chính xác đến 0,1mm; thiết bị thử có thể kéo theo hướng vuông góc với bề mặt của mẫu thử thông qua bộ gá và đo lực với độ chính xác 1%

- Phương pháp: Mỗi mẫu thử được dán lên tai kéo bằng chất kết dính phù

hợp, keo Epoxy hoặc Phenolic, gạt bỏ keo thừa Khi dán không dùng lực nén lên mẫu thử Mẫu thử đã dán được duy trì ở môi trường có độ ẩm tương đối là (65 ± 5)% và nhiệt độ là (27± 2)oC trong một thời gian đủ để mẫu thử dính chặt với tai kéo mới đem thử (theo kinh nghiệm thường duy trì trong thời gian 24 giờ đối với keo Epoxy và 72 giờ đối với các loại keo khác) Tiến hành thử nghiệm không quá 1 giờ sau khi lấy mẫu thử ra khỏi môi trường dưỡng hộ như trên Lắp tai kéo lên bộ

gá và đặt tải trọng tăng dần với tốc độ không đổi cho đến khi mẫu bị đứt Tốc độ tăng tải được điều chỉnh sao cho đạt mức cực đại trong thời gian (60 ± 30) giây Đo

tải trọng phá hủy: Ghi tải trọng cực đại, chính xác đến 1%

Hình 1.8 Mẫu thử độ bền kéo vuông góc

Độ bền kéo vuông góc được xác định theo công thức:

18

Hình 1.9 Thiết bị đo cường độ kéo vuông góc 1.7 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

1.7.1 Ý nghĩa khoa học

Luận văn nêu ra các vấn đề cốt yếu về lý thuyết nghiên cứu tạo ván dăm hỗn hợp từ gỗ kết hợp với các nguồn phế liệu nông nghiệp hay với các trang thiết bị và điều kiện sản xuất của Việt Nam Các vấn đề về kỹ thuật khi tạo ván dăm hỗn hợp từ gỗ Keo lai và bèo lục bình như: sự ảnh hưởng của nhiệt

độ ép, thời gian ép, tỷ lệ phối trộn đến các chỉ tiêu chất lượng ván dăm

1.7.2 Ý nghĩa thực tiễn

Tạo ván dăm hỗn hợp từ gỗ và cây bèo lục bình là vấn đề có ý nghĩa thực tiễn lớn Những kết quả nghiên cứu và kết luận của luận án hoàn toàn có thể áp dụng vào thực tiễn sản xuất ván dăm của Việt Nam Điều này không những giúp cho ván dăm của Việt Nam nâng cao chất lượng, tăng khả năng cạnh tranh, hạ giá thành sản phẩm và mở ra hướng sử dụng vật liệu mới

Làm tài liệu tham khảo cho việc nghiên cứu xây dựng các thông số trong sản xuất ván dăm phối trộn dăm gỗ và Bèo lục bình

Các cơ sở sản xuất có thể áp dụng kết quả nghiên cứu này vào thực tiễn sản xuất đối với các loại sản phẩm cùng loại và tương đương

Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Công nghệ tạo ván dăm

2.1.1 Nguyên lý hình thành ván dăm

Ván dăm là loại ván nhân tạo được tạo bởi sự liên kết các dăm gỗ lại với nhau nhờ keo dán và các chất phụ gia trong điều kiện áp suất, nhiệt độ và thời gian nhất định

Quá trình sản xuất ván dăm được khái quát như sau:

Từ nguyên liệu gỗ (cành ngọn, bìa bắp ) qua khâu băm dăm để tạo nên dải dăm gỗ, có kích thước chiều dầy và chiều rộng nhất định Sau đó, dăm được chuyển qua khâu nghiền dăm và phân loại để tạo ra kích thước cuối cùng của dăm, đảm bảo các yêu cầu công nghệ Tiếp theo, dăm được chuyển qua khâu sấy để tạo độ ẩm theo yêu cầu công nghệ Sau đó, dăm được chuyển sang quá trình trộn keo, đảm bảo lượng keo và độ đồng đều cho các phần tử dăm Sau khi trộn keo, dăm được chuyển qua bộ phận rải dăm để tạo nên kết cấu của ván Cuối cùng, qua khâu ép, với nhiệt độ và áp suất ép nhất định phù hợp với loại keo và yêu cầu công nghệ, ta sẽ có được sản phẩm ván dăm Trong công nghệ sản xuất ván dăm, dựa vào nguyên lý ép dăm để tạo ván, người ta phân ra hai phương pháp sản xuất dăm chủ yếu sau:

- Phương pháp ép bằng là: dăm nằm song song với bề mặt ván và dăm liên kết nhờ lực ép tác dụng vuông góc với bề mặt ván

- Phương pháp ép đẩy là: dăm sắp xếp vuông góc với bề mặt ván và dăm liên kết nhờ lực ép tác dụng song song với bề mặt ván

Trong sản xuất ván dăm theo phương pháp ép bằng có nhiều phương pháp, ở đây ta tiến hành tìm hiểu công nghệ sản xuất ván dăm theo phương pháp ép bằng với loại ván dăm ba lớp, thiết bị là máy ép một tầng Dây chuyền công nghệ được chia ra các công đoạn sau đây:

- Xử lý nguyên liệu: Nguồn nguyên liệu cung cấp cho sản xuất ván dăm

rất đa dạng, do vậy trước khi gia công cần phải tiến hành xử lý bao gồm: phân loại, bóc vỏ, xử lý tạp chất, xử lý độ ẩm, xử lý độ cứng cho thích hợp với công nghệ tạo dăm Độ ẩm thích hợp của nguyên liệu cho khâu tạo dăm khoảng 40 - 60 % [3] Thiết bị cho khâu xử lý bao gồm: máy cắt khúc, máy bóc vỏ, máy phun rửa, bể ngâm, bể hấp v.v

- Tạo dăm: Đối với sản phẩm ván dăm 3 lớp tốt nhất là dăm lớp lõi và dăm lớp mặt được sản xuất tách biệt Các công đoạn gia công như sau:

Nguyên liệu được đưa vào máy băm dăm để tạo thành những dải dăm và được đưa đến thùng chứa dăm ướt Từ thùng chứa dải dăm sẽ được đưa vào máy nghiền dăm ở đây dải dăm sẽ được nghiền thành dăm có kích thước theo yêu cầu công nghệ Các yêu cầu công nghệ của dăm như sau:

Đảm bảo dạng hình học và kích thước, chủ yếu là kích thước chiều dài

và chiều dầy dăm Đối với dăm lớp mặt chiều dầy từ: 0,15 - 0,3 mm, độ thon

từ 100 - 200 Đối với dăm lớp lõi chiều dầy từ: 0,4- 0,7 mm, độ thon từ 60-

100 Bề mặt dăm phải phẳng nhẵn Dăm phải đồng đều về kích thước và tính chất cơ lý Đảm bảo được tỷ suất dăm và tỷ suất dăm công nghệ

- Sấy dăm: Dăm từ máy nghiền được hệ thống vận chuyển bằng sức gió đưa vào máy sấy kiểu trống Dăm sau khi đã sấy phải đảm bảo ít vỡ vụn, ít nứt nẻ, độ ẩm lớp mặt từ 3 - 4%, lớp lõi từ 1 - 2% [3]

- Sàng tuyển dăm: Dăm sau khi đã sấy khô được hệ thống vận chuyển bằng sức gió đưa vào máy sàng rung Tại đây sẽ loại bỏ các phần tử dăm không đạt quy cách Sau đó dăm được chuyển tới thùng chứa dăm khô

- Trộn keo và chất phụ gia: Dăm từ thùng chứa dăm khô qua một chiếc cân điều tiết lượng dăm và đưa vào máy trộn keo Tại đây đồng thời tiến hành phun keo qua hệ thống ống, vòi phun keo được dẫn từ thiết bị pha chế keo và dăm được trộn quấy đều

Keo thông thường sử dụng là: keo U-F, keo P-F, keo M-F Lượng keo dùng tính theo tỷ lệ giữa hàm lượng keo khô và khối lượng dăm khô là: dăm lớp mặt từ 9,5 - 15,5%, dăm lớp mặt từ 6,5 - 11,5% [6] Các chất phụ gia thông thường được trộn cùng với keo và cùng được phun vào dăm

Yêu cầu với công đoạn này là phải kiểm soát chặt chẽ lượng keo và lượng dăm đưa vào, đảm bảo đủ lượng keo và trộn đều các phần tử dăm

- Trải thảm dăm: Dăm sau khi trộn keo nhờ hệ thống băng chuyền đưa đến máy rải dăm để định hình và kết cấu của ván Tại máy rải dăm, dăm sẽ được rải lên tấm đệm, những tấm đệm này được vận chuyển thành một chu kỳ khép kín trên băng chuyền vận chuyển Với loại ván dăm 3 lớp người ta bố trí các máy rải dăm nối tiếp nhau Máy rải dăm số 1 sẽ rải dăm lớp mặt dưới, máy rải dăm số 2 sẽ rải dăm lớp giữa, máy rải dăm số 3 sẽ rải dăm lớp mặt trên

Yêu cầu trải thảm dăm là ván dăm phải đồng đều trên toàn bộ bề mặt, các lớp dăm phải có chiều dầy đồng đều tỷ lệ cấu trúc giữa các lớp theo yêu cầu

- Ép sơ bộ: Chiều dày thảm dăm phụ thuộc vào kích thước và hình dạng của dăm, loại nguyên liệu sản xuất dăm, khối lượng thể tích của sản phẩm Với sản phẩm có khối lượng thể tích trung bình 0.6 – 0.7kg/m3, chiều dày của thảm dăm có thể bằng bội số 3 - 20 lần chiều dày của ván Ép thảm dăm dày, đòi hỏi khoảng cách giữa các tấm gia nhiệt của máy ép phải đủ lớn Điều này liên quan đến chiều cao của máy, bơm áp lực, xi lanh thuỷ lực … dẫn đến tăng giá thành của máy ép Trong khi đó, máy ép nhiệt chiếm từ 25  50% giá thành của dây chuyền công nghệ sản xuất ván dăm

Trong quá trình vận chuyển trong xưởng, vùng biên của thảm dăm dày, xốp sẽ rơi xuống làm tăng thêm hao phí khi cắt cạnh bên của sản phẩm Những dăm nhẹ, nhỏ sẽ rơi xuống bên dưới thảm qua lỗ hổng giữ các phần tử

dăm Kết quả là lớp trên của thảm có nhiều dăm thô, còn lớp dưới nhiều dăm nhỏ mịn Những khuyết điểm trên sẽ bị loại bỏ khi thực hiện ép sơ bộ, nghĩa

là nén cho các dăm sít lại

Bản chất vật lý của quá trình ép sơ bộ như sau : Dăm dùng trải thảm có hình dạng, kích thước, độ ẩm khác nhau Giữa các dăm tạo thành những lỗ hổng chứa không khí trong thảm dăm.Thể tích tổng cộng của thảm dăm (Vtd) bằng thể tích của các phần từ dăm (Vd), cộng với thể tích không khí (Vkk)trong các lỗ hổng, xốp của thảm dăm

Giai đoạn đầu của quá trình nén : những mảnh dăm, đặc biệt là dăm nhỏ, dưới tác dụng của ép lực sẽ chuyển dịch lấp đầy những lỗ hổng trong thảm dăm Những dăm này chuyển dịch chủ yếu theo phương của lực ép, có một bộ phận nhỏ chuyển theo phương ngang Độ chặt khít của thảm dăm ở giai đoạn này được tăng lên, nhưng không có sự biến dạng của dăm Sau đó tiếp tục nén, sẽ xảy ra đồng thời việc các dăm sít lại và sự biến dạng xuất hiện

Giai đoạn đầu và giai đoạn tiếp theo khi nén thảm dăm xảy ra cùng lúc việc các dăm sít lại gần nhau với việc thoát không khí từ các lỗ hổng (xốp) của thảm dăm Nhưng quá trình này xảy ra từ từ Đầu tiên là lớp trên, sau đó đến các lớp dưới Những lớp này sít lại, truyền áp lực lên các lớp tiếp theo v.v… Kết quả này là thảm dăm được nén không đồng đều Những lớp phân

bố ở gần tấm gia nhiệt của máy ép, sẽ được nén chặt hơn Những lớp phân bố

ở xa được nén ít hơn Những dăm ở lớp trên chuyển dịch lấp đầy các khoảng trống để tiếp giáp với nhau Sau đó, lực ép không bị hao phí vào việc làm dăm lớp trên sát vào nhau Qua lớp dăm đã ép sát vào nhau, áp lực tiếp tục truyền tới các lớp tiếp theo Các lớp này cũng sít vào nhau và không biến dạng Cứ

như thế cho đến lớp dăm ở giữa Chiều dày cuối cùng của quá trình nén sơ bộ này là S1 Tỷ lệ giữa chiều dày ban đầu và chiều dày cuối cùng là

Quá trình ép sơ bộ diễn ra trong một thời gian nhất định Nếu tăng áp lực chậm thì khả năng chuyển dịch của các dăm nhiều hơn so với tăng áp lực nhanh Khi ép nhanh, trong thảm dăm tăng nhanh nội ứng xuất chống lại lực

ma sát, mà lực ma sát này cản trở chuyển dịch của dăm Vì vậy, khi tăng nhanh áp lực ép, thảm dăm bị ép ít hơn và không đồng đều hơn so với ép chậm Tăng áp lực ép càng chậm thì mức độ nén càng lớn

- Ép nhiệt: Bánh dăm sau khi định hình được ép sơ bộ trong máy ép một tầng Áp suất ép tuỳ thuộc vào loại gỗ, khối lượng riêng của ván, phụ thuộc vào công nghệ Sau đó được chuyển đến máy ép nhiệt Máy ép nhiệt thường

là máy ép nhiều tầng Thảm dăm được xếp vào trong các khoang của máy ép nhiệt, được tiến hành ép với chế độ nhiệt, thời gian và áp suất nhất định Chế

độ ép phụ thuộc vào bề dầy và khối lượng riêng của ván, loại keo, loại gỗ, hình dạng và độ ẩm dăm

2.1.2 Yêu cầu nguyên liệu trong sản xuất ván dăm

Nguyên liệu trong sản xuất ván dăm bao gồm: dăm, keo, chất phụ gia, trong đó, dăm, keo là hai nguyên liệu chính, còn chất phụ gia được sử dụng để cải thiện tính chất nào đó của ván

2.1.2.1 Nguyên liệu gỗ

Nguyên liệu gỗ để sản xuất ván dăm có các yêu cầu sau:

- Khối lượng thể tích lớp lõi của ván dăm phải lớn hơn khối lượng thể tích gỗ từ 1.2 -1.3 Khối lượng thể tích lớp mặt lớn hơn 1.5 lần khối lượng thể tích gỗ Chính vì vậy các loại gỗ có khối lượng thể tích từ 0.4 -0.6 g/cm3 được dùng làm nguyên liệu cho công nghệ sản xuất ván dăm

- Đường kính thông dụng của gỗ khi khai thác là 8 -20 cm, đường kính lớn khoảng 25 - 30cm; hàm lượng xenlolô >30%; độ ẩm gỗ khi băm dăm 40 -60%

- Gỗ không mục Lượng gỗ mục và vỏ trong ván dăm không được vượt quá 10% (so với lượng dăm khô kiệt)

- Các loại gỗ không chứa các chất chiết suất có hại cho khả năng liên kết của keo dán Các loại gỗ được dùng có độ pH= 5-6

2.1.2.2 Dăm và các chất phụ gia

a Dăm công nghệ

Dăm dùng cho sản xuất ván dăm có những yêu cầu sau: Chiều dày dăm

mặt 0.2 - 0.3 mm, chiều dày dăm lõi 0.4 - 0.7mm, chiều dài dăm mặt tốt nhất 20mm, chiều dài dăm lõi tốt nhất 40mm, độ thon 60 -120 (tỷ lệ giữa chiều dài và chiều rộng); bề mặt dăm phải nhẵn phẳng, dăm phải có hình dạng nhất định Dăm phải có độ ẩm sau khi sấy là 2-4% cho lớp mặt và 1- 3% cho lớp lõi Lượng bụi và dăm quá nhỏ trong dăm không được vượt quá 10%

Để sản xuất ván dăm người ta có thể sử dụng nhiều nguồn nguyên liệu

và tận dụng từ các ngành sản xuất khác: Các loại cây nông nghiệp như: rơm,

rạ, vỏ trấu, bã mía, sơ dừa v.v… Các phế liệu từ công nghiệp gỗ dán như lõi

gỗ bóc, mảnh ván vụn v.v… Các phế liệu từ xưởng cưa xẻ gỗ như mùn cưa, phoi bào, đầu mẩu gỗ, bìa bắp, Các phế liệu từ các ngành công nghiệp khác như chế biến tre nứa, sản xuất bút chì, diêm, đũa,

Gỗ giòn có kích thước nhỏ có đường kính từ 4 cm trở lên từ các khâu khai thác như: cành, ngọn, rễ cây, gỗ tỉa thưa,

Các nguyên liệu khác nhau có ảnh hưởng lớn đến quá trình sản xuất Chúng yêu về công nghệ, thiết bị phù hợp, do vậy việc lựa chọn nguyên liệu

để sản xuất phải căn cứ vào điều kiện thực tế

Hiện nay, ở Việt nam cũng như nhiều nước trên thế giới, người ta tăng cường sử dụng các nguồn nguyên liệu từ phế thải của nông nghiệp như bã mía, vỏ quả dừa, vỏ quả bông Để sử dụng các loại nguyên liệu này đòi hỏi phải nghiên cứu kỹ các đặc tính của nguyên liệu từ đó bố trí dây chuyên công nghệ phù hợp

Các nguồn nguyên liệu tận dụng từ xưởng chế biến cũng được tăng cường sử dụng Mùn cưa được nghiên cứu đưa vào trong ván dăm với tỷ lệ thích hợp, được nghiền nhỏ để trộn vào dăm lớp mặt, nếu tỷ lệ này quá lớn sẽ làm giảm tính chất cơ lý của ván Phoi bào chiếm tỷ trọng không lớn lắm, nhưng nó dễ tạo ra được kích thước dăm phù hợp Các dạng nguyên liệu từ đầu mẩu gỗ, bìa bắp sử dụng tốt cho nguyên liệu ván dăm Song đối với dạng nguyên liệu này cần phải phân loại kỹ trước khi tạo dăm và yêu cầu dây chuyền công nghệ phù hợp Các loại phế liệu từ tre cũng được sử dụng để tạo dăm, loại dăm này thường được sử dụng ở dạng hỗn hợp, được trộn thêm dăm

gỗ để nâng cao chất lượng ván

Đối với nguồn nguyên liệu từ gỗ củi, gỗ nhỏ, theo quy định của ngành Lâm nghiệp có đường kính không quá 25 cm Dạng nguyên liệu này thường chứa tỷ lệ vỏ lớn, tỷ lệ mắt lớn, vì vậy trong quy trình công nghệ phải loại bớt

vỏ, đảm bảo tỷ lệ cho phép

b Keo và chất phụ gia

Keo dùng trong sản xuất ván dăm: Keo là các hợp chất hoá học có khả năng kết dính các phần tử dăm gỗ lại với nhau dưới điều kiện tác động của nhiệt và áp lực Keo thông thường sử dụng là: keo Urea – Formaldehyde (U-F), keo Phenol – Formaldehyde (P-F), keo Melamine - Formaldehyde (M-F) Đây là 3 loại keo chủ yếu, các loại keo này có các ưu nhược điểm riêng như: Keo U-F có cường độ dán dính cao, có mầu sáng, khả năng chịu nước tốt, giá thành hạ, sản xuất đơn giản, nhược điểm dễ lão hóa Keo P-F có

cường độ dán dính cao, khả năng chịu nước rất tốt, chịu nhiệt, sản xuất đơn giản, nhược điểm có mầu sẫm, độc hại Keo M-F có cường độ dán dính cao,

có mầu sáng, khả năng chịu nước tốt, có khả năng đóng rắn ở nhiệt độ thấp, chịu được mài mòn, nhược điểm có tính giòn giá thành cao

Để cải thiện một số tính chất cho ván dăm, trong sản xuất thường sử dụng các chất phụ gia:

Phụ gia chống trương nở: Nguyên nhân của trương nở là do ván hút ẩm, nước xâm nhập vào các phần tử dăm, vào giữa mối liên kết gỗ và keo, làm cho ván bị trương nở, làm giảm tính chất cơ lý Để hạn chế hiện tượng này, người ta đưa vào ván một số chất, phổ biến là dùng Praffin Sử dụng chất phụ gia Praffin sẽ làm giảm tính chất cơ lý của ván, vì vậy cần phải tính tỷ lệ chất phụ gia cho thích hợp Theo Hoàng Thúc Đệ (1993) [5] thì lượng Praffin chiếm: 0,4 - 1,5% lượng dăm khô

Phụ gia chống cháy: Ván dăm được sản xuất từ gỗ nên dễ cháy, để hạn chế khả năng cháy của ván dăm, người ta cho các chất phụ gia chống cháy vào trong ván Yêu cầu của chất phụ gia là: có khả năng chống cháy, ổn định hoá học, không độc, không ảnh hưởng đến cường độ ván

Phụ gia chống nấm và sinh vật hại gỗ: Ván dăm thường hay bị các loài nấm, sâu, mọt phá hoại, vì vậy cần thiết phải cho thuốc bảo quản vào trong ván Thuốc bảo quản phải độc với sinh vật nhưng không độc với người và gia súc, có tính ổn định cao, không ảnh hưởng đến khả năng dán dính, không ảnh hưởng đến cường độ của ván

2.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng ván dăm

Chất lượng ván dăm phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố, từ nguyên liệu đến công nghệ như đã trình bầy ở trên Tổng quát lại ta có thể chia thành ba yếu tố chính là:

- Các yếu tố thuộc về nguyên liệu tạo dăm