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

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

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 Hng 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 th viện - Trờng Đại học Lâm Nghiệp, Xởng chế biến - Viện khoa học Lâm Nghiệp Việt Nam, Lâm trờng Lạc Thuỷ , nhà máy chế biến gỗ Cầu Đuống…Cùng bạn bè ngCùng bạn bè ngời thân đã hết lòng giúp đỡ em hoàn thành bản khoá luận này

Hà Tây 5 - 2004

Sinh viên:

Nguyễn Đức Vaxi

Đặt vấn đề

Đồ gỗ và vật liệu gỗ đã đợc chúng ta sử dụng từ rất lâu và cho đến nay nhu cầu đó vẫn ngày càng tăng tuy nhiên gỗ tự nhiên ngày càng khan hiếm, ngời ta

đã và đang phát triển cây mọc nhanh rừng trồng song chỉ đáp ng phần nào Còn một phần khá lớn vẫn dùng từ gỗ tự nhiên Hiện nay một số loài gỗ quý hiếm không thể khai thác, vấn đề đặt ra là tìm vật liệu để thay thế những loài

gỗ này, ván nhân tạo là hớng đi mới

Cây Keo lai là loài cây đợc lai tạo giữa hai loài keo :Keo lá tràm và Keo tai tợng Keo lai có nhiều u thế hơn cây bố mẹ về sinh trởng cũng nh tính chất cơ vật lý

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

các lớp ván đợc xếp song song, ván mỏng có chiều dầy lớn và chiều dầy ván cũng rất lớn Ván LVL có cờng độ lớn có thể dùng trong xây dựng, đồ mộc, kiến trúc…Cùng bạn bè ngĐặc biệt ván LVL có nhiều tính chất tơng đơng với một số loại gỗ quý nh: Đinh, Lim, Sến, Táu…Cùng bạn bè ngDo 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 đợc 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 thc thi có hạn do đó tôi chỉ nghiên cứu thông số nhiệt độ ép với các thông số khác đợc cố định Đơc sự đồng ý của bộ môn ván nhân tạo khoa Chế Biến Lâm Sản, trờng Đại học Lâm Nghiệp tôi nghiên cứu

đề tài:

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

Chơng 1 : Những vấn đề chung.

1.1.Lợc sử nghiên cứu.

1.1.1.Trên thế giới.

Cây Keo lai đợc Hepbuon và Shim phát hiện năm 1972 tại Sook, Sabah, Malaysia.Năm 1976 đã đợc chứng minh là sản phẩm của sự lai tạo chéo giữa hai loại Keo thuộc chi thực vật họ đậu(Leguminose);Họ phụ trinh nữ(Mimosoideae) là Keo tai tợng (Acacia mangium Will) và Keo lá tràm (A.auriculiformis) Trong quá trình sinh trởng và phát triển giữa hai dòng Keo(Acacia) này sảy ra hiện tợng lai tự nhiên, kết quả tạo ra cây con lai có nhiều đặc tính và khả năng phát triển hơn hẳn bố mẹ ( ) Hiện nay cây Keo lai phân bố ở một số nớc nh: Malaysia, Thái Lan, Quảng Châu - Trung Quốc, Canada…Cùng bạn bè ng

Ván LVL (Laminated Veneer Lumber) là loại hình sản phẩm mới đợc 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 đợc đa vào sản xuất trong mấy thập kỷ gần đây tại Bắc mĩ và Châu Âu

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

mà các lớp ván mỏng đợc xếp song song với nhau Trong 20 năm trở lại đây loại hình sản phẩm này trở thành vấn đề đợc đặc biệt quan tâm và tỏ ra phù hợp với thực tế, đặc biệt các chi tiết chịu lực nh: dầm, xà, khung cửa…Cùng bạn bè ng 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 đợc giới thiệu vào những năm 70 của thế kỉ XX

Dây chuyền 1- đợc sản xuất vào năm 1981

Dây chuyền 2- đợc sản xuất vào năm 1986

Dây chuyền 3- đợc sản xuất vào năm 1997

Ngày nay có hai dây chuyền sản xuất ván LVL với sản lợng 60.000 m3/

1 dây chuyền/ năm, trong đó 75-80% xuất khẩu Thị trờng chính tiêu thụ loại hình sản phẩm này là các nớc Trung Âu.Lợng 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 tợng và gỗ Cao su(11) Các tấm ván mỏng sau khi bóc đợc 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 đợc xếp mặt phải với mặt phải hoặc mặt trái với mặt trái ) hoặc không

đối xứng(trái - phải).Ván LVL sau khi xếp đợc ép nguội khoảng 20 phút với P

= 10 kgf/cm2, sau đó đợc ép nhiệt với thời gian 50 phút với nhiệt độ 125, 120,

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

1.1.2 Trong nớc:

Cây Keo lai đợc phát hiện vào những năm 1970 và đã đợc đa vào nghiên cứu và phát triển ở nhiều vùng của nớc ta nh: Hà Tây, Hoà Bình, Tuyên Quang, Thái Nguyên…Cùng bạn bè ng 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 t nhiên giữa keo tai tợng 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 hớng 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 hớng 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 đợc đầu t nghiên cứu Ngoài nguồn keo lai tự nhiên, cây keo lai đã và đang đợc nhân giống bằng hom từ cây mẹ lai tự nhiên ở các trung tâm nghiên cứu và các lâm trờng

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

sử dụng làm ván LVL và trong tơng lai đây có thể là nguồn nguyên liệu để phục vụ cho sản xuất ván LVL Nh 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 t nhiên đờng kính lớn Để đáp ứng nhu cầu về gỗ xây dựng, cũng nh giảm thiểu sự khai thác gỗ tự nhiên cho nên nghiên cứu và đa 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 nh:

 Lê Công Nam - Luận văn tốt nghiệp: "Nghiên cứu ảnh hởng 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 hởng 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 hởng 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 hớng đề xuất:

Tuy hiên nay đã có một số công trình nghiên cứu về ván LVL nhng 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 nh khả năng tiêu thụ loại ván này rất lớn đó là ván dùng trong xây dựng và kiến trúc lại cha đợc chú ý nhiều Đối với ván LVL sử dụng trong xây dựng yêu cầu phải có khả năng chống chịu môi trờng, chịu nớc, nhiệt…Cùng bạn bè ngVán LVL sản xuất với chất kết dính là keo PF rất phù hợp, không chỉ về chất lợng 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 hởng của nhiệt độ ép tới một số tính chất của ván LVL sản xuất từ gỗ Keo lai "

Là một hớng nghiên cứu thăm dò cho khả năng sản xuất ván LVL ở nớc ta

1.1.4.Tính cấp thiết của đề tài.

Việt nam là một nớc nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm, ma 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 tởng 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 đợc các hạn chế trên là hết sức cấp bách và cần thiết Một hớng giải quyết là sử dụng một số loại gỗ quý nh: Đinh, Lim, Sến, Táu…Cùng bạn bè ngTuy 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 trờng và cờng 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 nhợc điểm của gỗ t nhiên nh : tính chất đồng đều hơn gỗ nguyên, có thể tạo ra các chi tiết có kích thớc và khẩu độ lớn khắc phục đợc hạn chế về đờng kính và chiều cao

Sản xuất ván LVL từ gỗ keo lai là một hớng 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 hởng 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 đợc loại ván có chất lợng tốt có thể thay thế đợc một số loại gỗ tự nhiên có chất lợng tốt hiện nay nhng khả năng cung cấp của chúng trong tơng lai sẽ bị hạn chế

1.2.2 Mục tiêu cụ thể:

Xác định đợc ảnh hởng của nhiệt độ tới một số tính chất cơ bản của Ván LVL từ gỗ Keo lai

Xác định đợc thông số nhiệt độ ép hợp lý khi ép ván Ván LVL bằng

ph-ơng pháp ép nhiệt ( bằng hai phph-ơng pháp Single step và step by step)

1.3 Nội dung nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu:

1.3.1.Nội dung

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

Bằng các phơng 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 phơng pháp và các chế

độ ép

Đánh giá mức độ ảnh hởng của phơng pháp ép và nhiệt độ ép tới tính chất của ván

Bớc đầu lựa chọn trị số nhiệt độ hợp lý của từng phơng pháp

1.3.2 Phạm vi nghiên cứu.

1.3.2.1 Các phơng pháp cố định.



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



Phơng pháp step by step



áp suất ép P = 13kgf/cm2



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



Phơng pháp Single step

+  = 1,4 phút/mm chiều dày sản phẩm



áp suất ép P = 17kgf/cm2



Lợng keo tráng: G = 200g/m2 ( keo PF)

1.3.2.2 Yếu tố khảo sát:

Đề tài lựa chọn yếu tố nhiệt độ ép là thông số khảo sát với 5 cấp nhiệt

độ là: 120 , 130, 140, 1500c

Phơng pháp ép: Đề tài dùng hai phơng pháp ép để so sánh

- Single step

- Step by step

1.4- Phơng pháp nghiên cứu:

- Phơng pháp kế thừa

- Phơng pháp thực nghiệm ( sử dụng phơng pháp thực nghiệm thăm

dò, xử lý số liệu theo thống kê toán học sau đó đánh giá kết quả)

1.5- ý nghĩa:

5.1 ý nghĩa khoa học:

Trên cơ sở kết quả thực hiện sẽ là cơ sở khoa học cho công trình nghiên cứu tiếp theo

5.2 ý nghĩa thực tiễn:

Kết quả thu đợc có thể áp dụng cho các cơ sở sản xuất khi sản xuất ván LVL Kết quả tốt khi đó việc sản xuất ván LVL sẽ nâng cao hiệu quả sử dụng

gỗ cũng nh sẽ nâng cao đợc hiệu quả kinh tế

Chơng 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 cha rõ ràng nhng 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 lợng 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 Đờng kính lỗ mạch trung bình theo phơng tiếp tuyến ( 0.1- 0.2)mm Trong lỗ mạch không có thể bít Tia gỗ nhỏ (< 0.1mm ) số lợng 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 thớc nhỏ có đờng kính từ 0.6- 0.8 m, 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 đợc xác định quả nghiên cứu về gỗ keo lai 9- 10 năm tuổi [13] đợc ghi trong bảng 02:

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

1 Khối lợng thể tích

 0= 0,466

549 , 0

12 



553 , 0

18 



g/cm3

2 Hút nớc sau 24 giờ ngâm

n-ớc

+Dọc thớ +Xuyên tâm +Tiếp tuyến

0,59 3,73 7,61

%

%

%

5 Độ dãn dài sau 30 ngày

ngâm nớc

+Dọc thớ +Xuyên tâm +Tiếp tuyến

0,37 3,41 7,94

% % %

6 Giới hạn bền khi nén dọc

(MC=12%)

62,35 MPa

7 Giới hạn bền khi nén cục bộ

(MC=12%)

12,07 MPa

8 Giới hạn bền khi nén toàn

bộ (MC=12%)

7,289 MPa

9 Giới hạn bền khi kéo dọc

thớ (MC=12%)

126,8 MPa

10 Giới hạn bền khi kéo ngang

thớ (MC=12%)

3,764 MPa

11 Giới hạn bền khi uốn tĩnh

(MC=12%)

88,6 MPa

12 Mô đun đàn hồi khi uốn

tĩnh

7500 MPa

13 Giới hạn bền khi trợt dọc

thớ xuyên tâm (MC=12%)

13,25 MPa

14 Giới hạn bền khi trợt dọc

thớ tiếp tuyến (MC=12%)

12,3 MPa

15 Giới hạn bền khi trợt ngang

thớ xuyên tâm (MC=12%)

5,17 MPa

16 Giới hạn bền khi trợt ngang

thớ tiếp tuyến (MC=12%)

7,68 Mpa

17 Sức chống tách xuyên tâm

(MC=12%)

18 Sức chống tách xuyên tâm

(MC=12%)

Để có thể xác định xem gỗ Keo lai có thể đáp ứng đợc làm nguyên liệu sản xuất ván mỏng hay không, đặc biệt là ván mỏng dùng trong công nghiệp sản xuất ván LVL thờng có chiều dày tơng đối lớn, chúng ta cần dựa trên cơ

sở về yêu cầu đối với nguyên liệu sản xuất ván dán (Hiện cha có yêu cầu cụ thể đối với nguyên liệu sản xuất ván LVL) Yêu cầu đối với nguyên liệu sản xuất ván mỏng theo TCVN 1762-75 đợc thể hiện ở bảng 03

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

3 Độ cong một chiều < 2-3 tuỳ loại %

5 Độ thót ngọn < 2-4 tuỳ loại cm/m

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

12 Dầu nhựa và chất chiết

xuất

hạn chế

Căn cứ vào các đặc điểm ngoại quan, cấu tạo, tính chất vật lý, cơ học của gỗ Keo lai đã đợc kiểm tra, cùng với các yêu cầu về nguyên liệu sản xuất

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

đợc yêu cầu đối với nguyên liệu làm ván mỏng.