NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT THỬ VÁN DĂM TỪ TRẤU, RƠM RẠ VÀ CÀNH NGỌN, BÌA BẮP GỖ CAO SU

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT  Khối lượng riêng giả định TB Khối lượng thể tích trung bình utTB Ứng suất uốn tĩnh trung bình  tn Độ trương nở của ván Ml Khối lượng dăm lớp lõi Mld

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT THỬ VÁN DĂM TỪ TRẤU, RƠM

NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT THỬ VÁN DĂM TỪ TRẤU, RƠM RẠ VÀ

LỜI CẢM ƠN

Để có những kiến thức như hôm nay và để hoàn thành luận văn tốt nghiệp này,

tôi xin chân thành cảm ơn:

Ban giám hiệu cùng toàn thể quý thầy cô trường Đại học Nông Lâm thành phố

Hồ Chí Minh

Ban chủ nhiệm khoa cùng quý thầy cô khoa Lâm Nghiệp và quý thầy cô bộ

môn Chế Biến Lâm Sản

Đặc biệt xin cảm ơn Tiến Sĩ Phạm Ngọc Nam, người đã tận tình hướng dẫn và

giúp đỡ tôi hoàn thành đề tài này

Xin cảm ơn Kỹ sư Nguyễn Thị Tường Vy – cán bộ phụ trách phòng thí nghiệm

đã giúp đỡ, tạo điều kiện cho tôi trong quá trình thực tập

Xin cảm ơn cha mẹ, những người thân và bạn bè đã động viên, chia sẻ, giúp đỡ

tôi trong những năm học vừa qua

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Hồng Nhật

TÓM TẮT

Đề tài nghiên cứu: “Nghiên cứu sản xuất thử ván dăm từ trấu, rơm rạ và cành ngọn, bìa bắp gỗ cao su” được tiến hành tại phòng thí nghiệm bộ môn Chế biến lâm sản, khoa Lâm Nghiệp, trường Đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh thời gian thực hiện từ 01/03/2008 – 16/07/2008

Phần khảo sát quy trình công nghệ dựa trên viêc khảo sát các công đoạn sản xuất ván dăm, xử lý nguyên liệu và thiết lập công thức sản xuất ván dăm Xác định sự ảnh hưởng của các thông số như thời gian ép, nhiệt độ ép và tỷ lệ phối trộn dăm đến chất lượng sản phẩm Xác định các thông số tối ưu nhằm sản xuất ra ván dăm đạt chất lượng tốt Phương pháp nghiên cứu: Dùng phương pháp quy hoạch thực nghiệm để nghiên cứu Dùng phần mềm Excel và Statgrafics 7.0 để xử lý số liệu Trong đề tài này chúng tôi tiến hành 17 thí nghiệm, mỗi thí nghiệm được lặp lại 3 lần Mục đích nghiên cứu của đề tài là tận dụng nguồn nguyên liệu phong phú là phế thải từ nông nghiệp, lâm nghiệp để sản xuất ván nhân tạo

Kết quả nghiên cứu: Đối với ván dăm 3 lớp phối trộn giữa dăm trấu và dăm gỗ cao su: ứng với thời gian ép 7.48 phút, nhiệt độ ép là 179.20C, tỷ lệ phối trộn giữa dăm trấu và dăm gỗ cao su là 52.55% thì ván đạt ứng suất uốn tĩnh là 130.21 KG/cm2 và độ dãn nở của ván nghiên cứu là 7.20% Đối với ván dăm 3 lớp phối trộn giữa dăm trấu và dăm rơm rạ: ứng với thời gian ép 6.94 phút, nhiệt độ ép 176.20C, tỷ lệ phối trộn giữa dăm trấu và dăm rơm là 38.75% thì ván đạt ứng suất uốn tĩnh là 128.11 KG/cm2 và độ dãn

nở dày là 7.99%

MỤC LỤC

Trang

LỜI CẢM ƠN ii

TÓM TẮT iii

MỤC LỤC iv

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT vii

DANH SÁCH CÁC BẢNG ix

DANH SÁCH CÁC HÌNH x

Chương 1: MỞ ĐẦU 1

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1

1.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

1.2.1 Đối tượng nghiên cứu 2

1.2.2 Phạm vi nghiên cứu 2

1.3 Mục đích nghiên cứu 2

1.4 Ý nghĩa của đề tài 2

Chương 2: TỔNG QUAN 4

2.1 Khái quát về lịch sử phát triển công nghệ sản xuất ván dăm 4

2.2 Một số kết quả nghiên cứu ván dăm trong nước 5

2.3 Khái quát công nghệ sản xuất ván dăm 8

2.4 Sơ lược về nguồn nguyên liệu 9

2.4.1 Sơ lược về cây lúa và dăm trấu, dăm rơm 9

2.4.1.1 Cây lúa 9

2.4.1.2 Dăm rơm rạ 10

2.4.2 Nguyên liệu gỗ cao su 11

2.5 Keo sử dụng trong sản xuất ván dăm 12

Chương 3 : NỘI DUNG – PHƯƠNG PHÁP NGUYÊN CỨU 15

3.1 Nội dung nghiên cứu 15

3.2.1 Phương pháp cổ điển 15

3.2.2 Phương pháp quy hoạch thực nghiệm 16

3.3 Giới hạn các thông số thí nghiệm 17

3.4 Xác định các tính chất cơ lý của ván 19

3.4.1 Xác định độ ẩm của ván 19

3.4.2 Xác định khối lượng thể tích của ván 19

3.4.3 Xác định độ trương nở và độ hút nước của ván 20

3.4.4 Xác định ứng suất uốn tĩnh của ván 20

3.5 Thiết bị thí nghiệm 21

Chương 4: KẾT QUẢ – THẢO LUẬN 23

4.1 Quy trình công nghệ sản xuất ván dăm 23

4.2 Các công đoạn sản xuất ván dăm trấu kết hợp dăm gỗ cao su 24

4.2.1 Công đoạn chuẩn bị nguyên liệu 24

4.2.1.1 Dăm trấu, dăm rơm rạ 24

4.2.1.2 Dăm gỗ cao su 24

4.2.2 Quá trình trộn keo và chất chống ẩm 24

4.2.3 Trải thảm dăm và ép sơ bộ 26

4.2.4 Ép nhiệt 27

4.2.5 Xử lý ván sau khi đưa ra khỏi máy ép nhiệt 28

4.3 Một số yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm 29

4.3.1 Hình dạng và kích thước dăm 29

4.3.2 Ảnh hưởng của độ ẩm dăm 29

4.3.3 Ảnh hưởng của chế độ ép 29

4.4 Liên kết trong ván dăm và cấu trúc ván 30

4.5 Thiết lập công thức sản xuất ván dăm thí nghiệm 31

4.5.1 Tính nguyên liệu dăm và keo 31

4.5.2 Tính toán lực ép ván 34

4.6 Xây dựng phương trình tương quan 34

4.6.1 Ván dăm 3 lớp phối trộn dăm trấu/dăm gỗ cao su 34

4.6.1.1 Xử lý số liệu và xây dựng phương trình hồi quy 34

4.6.1.2 Chuyển mô hình về dạng thực 36

4.6.1.3 Xác định các thông số tối ưu 37

4.6.2 Ván dăm 3 lớp phối trộn dăm trấu/dăm rơm 38

4.6.2.1 Xử lý số liệu và xây dựng phương trình hồi quy 38

4.7.2.2 Chuyển mô hình về dạng thực 40

4.6.2.3 Xác định các thông số tối ưu 41

4.7 Sản xuất thử ván dăm từ dăm trấu với dăm gỗ cao su và dăm trấu với dăm rơm rạ 42

4.7.1 Quá trình công nghệ sản xuất thử ván dăm 43

4.7.2 Kết quả kiểm tra các tính chất ván dăm sản xuất thử 44

Chương 5: KẾT LUẬN KIẾN NGHỊ 45

5.1 Kết luận 45

5.2 Kiến nghị 46

TÀI LIỆU THAM KHẢO 47

PHỤ LỤC 49

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT

 Khối lượng riêng giả định

TB Khối lượng thể tích trung bình

utTB Ứng suất uốn tĩnh trung bình

 tn Độ trương nở của ván

Ml Khối lượng dăm lớp lõi

Mldkk Khối lượng dăm lõi khô kiệt

MlH20 Lượng nước cho thêm vào lớp lõi

MmH20 Lượng nước cho vào lớp mặt

Mlcdr Khối lượng chất đóng rắn khô kiệt cho lớp lõi

Mld Khối lượng dăm lớp lõi

Mlkkk Khối lượng keo khô kiệt lớp lõi

MlDT Khối lượng dăm trấu lớp lõi

MlDCS Khối lượng dăm gỗ cao su lớp lõi

Mlddcđr Khối lượng chất đóng rắn ở nồng độ 20% lớp lõi

Ml50% Khối lượng dung dịch keo pha chế ở nồng độ 50% lớp lõi

Mm Khối lượng dăm lớp mặt

Mmd Khối lượng dăm lớp mặt

Mmdkk Khối lượng dung dịch keo ở hàm lượng khô 53% lớp mặt

Mmcdr Khối lượng chất đóng rắn khô kiệt lớp lõi

Mmddcđr Khối lượng chất đóng rắn ở nồng độ 20% lớp mặt

Mmkkk Khối lượng keo khô kiệt lớp mặt

MmDCS Khối lượng dăm gỗ cao su lớp mặt

MmDT Khối lượng dăm trấu lớp mặt

Mm50% Khối lượng dung dịch keo pha chế ở nồng độ 50% lớp mặt

Mv Khối lượng dăm lớp mặt

P Áp lực trên tấm ván

Pl Hàm lượng keo lớp lõi

Pm Hàm lượng keo lớp mặt

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Trang

Bảng 2.1: Dự báo nhu cầu sử dụng ván dăm của Việt Nam giai đoạn 2005– 2010 7

Bảng 2.2: Diện tích trồng lúa tại 4 vùng sản xuất lúa chính của cả nước 10

Bảng 3.1: Mức và khoảng biến thiên của các yếu tố của ván phối trộn dăm trấu/dăm gỗ cao su; dăm trấu/dăm rơm rạ .18

Bảng 4.1: Tính toán khối lượng dăm trấu và dăm gỗ cao su (rơm) cho từng ván 33

Bảng 4.2: Ma trận và kết quả thí nghiệm của dăm trấu/dăm gỗ cao su .35

Bảng 4.3: Kết quả tính toán hàm một mục tiêu 37

Bảng 4.4: Kết quả tính toán tối ưu của hàm đa mục tiêu 38

Bảng 4.5: Ma trận và kết quả thí nghiệm của dăm trấu/dăm rơm rạ 39

Bảng 4.6: Kết quả tính toán hàm một mục tiêu 41

Bảng 4.7: Kết quả tính toán tối ưu của hàm đa mục tiêu 42

Bảng 4.8: Kết quả kiểm tra các tính chất ván dăm trấu với dăm rơm rạ thử 44

Bảng 4.9: So sánh một số chỉ tiêu cơ lý ván dăm sản xuất thử với ván dăm hiện có 44

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Trang

Hình 2.1: Mô hình sản xuất ván dăm 3 lớp 9

Hình 3.1: Mô hình sản xuất ván dăm 3 lớp phối trộn 17

Hình 3.3: Sơ đồ kiểm tra độ bền uốn tĩnh 21

Hình 4.1: Sơ đồ công nghệ sản xuất ván dăm trấu/dăm gỗ cao su (dăm rơm rạ) 24

Hình 4.2:Trộn keo bằng phương pháp phun và trộn thủ công sau khi phun keo 26

Hình 4.3: Quét chất chống ẩm Parafin lên tấm lót kim loại 26

Hình 4.4: Trải thảm dăm 27

Hình 4.5: Ép sơ bộ 27

Hình 4.6: Máy ép nhiệt 28

Hình 4.7: Biểu đồ ép nóng trong sản xuất ván thí nghiệm 28

Chương 1

MỞ ĐẦU

1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Ngành chế biến gỗ đã phát triển rất mạnh mẽ trong những năm gần đây, là 1 trong 10 ngành xuất khẩu đạt kim ngạch cao của cả nước Hiện nay cả nước có khoảng

1200 doanh nghiệp chế biến gỗ kể cả doanh nghiệp có vốn đầu tư nước ngoài Với lượng tiêu thụ gỗ tròn mỗi năm khoảng hơn 2 triệu mét khối được đưa vào các nhà máy chế biến và đã tạo ra được những sản phẩm có chất lượng cao và mẫu mã đẹp xuất khẩu đi các nước như Mỹ, Úc, Nhật… Tuy nhiên bên cạnh những thành tựu đạt được thì ngành chế biến gỗ dang phải đối mặt với một thách thức lớn đó là tìm ra nguồn nguyên liệu để đáp ứng cho sự phát triển vũ bão của ngành chế biến gỗ Hiện nay ngành công nghiệp chế biến gỗ hàng năm phải nhập khẩu từ 70%-80% nguồn nguyên liệu thô từ nước ngoài Trong khi đó nhà nước đang có chính sách đóng cửa rừng không cho khai thác… Chính nhờ sự phát triển mạnh mẽ của ngành ván nhân tạo

đã góp phần nào giải quyết vấn đề nguồn nguyên liệu gỗ tự nhiên và góp phần bảo vệ môi trường trong sạch Tuy ngành ván nhân tạo đã cho ra nhiều loại ván như ván sợi, ván dán, ván dăm, ván ghép thanh… nhưng đi cùng với sự phát triển đó là sự thiếu hụt nguyên liệu.Đứng trước tình hình đó chúng ta phải tiến hành nghiên cứu ra một loại nguyên liệu mới để đáp ứng cho sự phát triển của ngành sản xuất ván nhân tạo

Vì vậy, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài “ Nghiên cứu sản xuất thử ván dăm

từ trấu, rơm rạ và cành ngọn, bìa bắp gỗ cao su” Mục đích là đưa ra loại ván vừa đáp ứng cả chất lượng cũng như số lượng và nhu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng

về hình thức cũng như giá cả Ngoài ra, chúng ta có thể giải được bài toán thiếu hụt nguồn nguyên liệu, sử dụng hợp lý tài nguyên rừng

1.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

1.2.1 Đối tượng nghiên cứu

Sản xuất ván dăm 3 lớp phối trộn từ dăm trấu kết hợp với dăm gỗ cao su và

dăm trấu kết hợp với dăm rơm Keo sử dụng trong đề tài nghiên cứu là keo Formaldehyd

Urea-1.2.2 Phạm vi nghiên cứu

Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài, chúng tôi chỉ nghiên cứu các thông số

công nghệ cơ bản của quá trình ép ván như nhiệt độ ép, thời gian ép và tỷ lệ phối trộn dăm Ngoài ra còn nghiên cứu các thông số ảnh hưởng đến tính chất cơ lý của ván như ứng suất uốn tĩnh, độ hút nước, độ trương nở… của ván sản xuất

1.3 Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu tìm ra công nghệ sản xuất thích hợp nhằm tận dụng được nguồn phế thải từ nông nghiệp như trấu, rơm và phế thải từ lâm nghiệp, trong sản xuất hàng mộc như cành ngọn, bìa bắp gỗ cao su Nghiên cứu tạo ra một sản phẩm ván dăm có chất lượng tốt, giá trị thẩm mỹ cao và phù hợp với mục đích sử dụng Những loại nguyên liệu mới này sẽ góp phần thay thế dần gỗ tư nhiên trong sản xuất hàng mộc, trang trí nội thất…

Thiết lập các phương trình tương quan giữa các thông số như độ bền uốn tĩnh, dãn nở… để sản xuất ra những loại ván có chất lượng tốt phục vụ cho sản xuất hàng mộc

Đối với ván dăm 3 lớp phối trộn dăm trấu kết hợp với dăm gỗ cao su và dăm trấu kết hợp với dăm rơm, chúng tôi nghiên cứu những thông số sau:

Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn giữa dăm trấu/dăm gỗ cao su và dăm trấu/dăm rơm rạ lên chất lượng sản phẩm

Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ ép lên chất lượng sản phẩm

Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian ép lên chất lượng sản phẩm

1.4 Ý nghĩa của đề tài

Tận dụng được nguồn nguyên liệu dư thừa từ phế thải nông nghiệp (trấu, rơm

rạ), phế thải trong lâm nghiệp và trong sản xuất hàng mộc (bìa bắp, cành ngọn gỗ cao su)

Giải quyết vấn đề thiếu hụt nguồn nguyên liệu gỗ tự nhiên và sử dụng hợp lý tài nguyên rừng

Giải quyết công ăn việc làm cho một bộ phận người lao động và tăng thu nhập cho người nông dân

Chương 2

TỔNG QUAN

2.1 Khái quát về lịch sử phát triển công nghệ sản xuất ván dăm

Ván dăm được hình thành vào cuối thế kỷ 18 và cho đến những năm 1930 nền

công nghiệp sản xuất ván dăm mới bắt đầu hình thành ở một số nước công nghiệp phát triển Nhà máy ván dăm đầu tiên Tofit được xây dựng ở Bremen (Đức) vào năm 1941 Nhà máy có công suất 10 tấn, sử dụng keo phenol Dăm được sử dụng là loại gỗ mềm, mùn cưa, được ép ở áp suất 80 – 100 kg/cm3, nhiệt độ ép 1600C với hàm lượng keo 3 – 10% Loại sản phẩm này ở thị trường mang nhãn hiệu gỗ ép “ Pek” có kích thước 2000

x 3000 mm với hai loại bề dày 4mm và 25mm ván có khối lượng riêng từ 0,3 – 1,1 g/cm3 Ứng suất uốn tĩnh của ván200 – 500 KG/cm2 Năm 1939 Pháp đã công bố các

số liệu về tính chất cơ lý của ván dăm và Pháp cũng là nước đầu tiên trên thế giới sản xuất ván dăm 3 lớp, tiền thân của ván dăm” Novopan” quen thuộc ngày nay Sau chiến tranh thế giới thứ II, đặc biệt từ những năm 60, ngành công nghiệp sản xuất ván dăm

có những bước tiến vượt bậc cả về quy mô và chất lượng Trung Quốc đẩy mạnh việc nghiên cứu, sản xuất các sản phẩm ván nhân tạo mới như ván dăm chậm cháy, ván dăm định hướng, ván dăm gỗ kết hợp với các loại vật liệu khác… nhằm sử dụng hiệu quả những loại gỗ rừng trồng

Riêng ở Việt Nam, nhà máy ván dăm đầu tiên ở nước ta được xây dựng đó là nhà máy ván dăm Việt Trì (1967) với thiết bị của Nam Tư, sản xuất ván dăm 3 lớp từ

gỗ bồ đề với phương pháp ép phẳng, công suất thiết kế là 6000 m3 sản phẩm/năm Năm 1970 nhà máy ván dăm Đồng Nai được xây dựng với công suất thiết kế là 2000

m3 sản phẩm/năm, sản xuất ván okal theo phương pháp ép đùn và nguồn nguyên liệu lấy từ dây chuyền công nghệ sản xuất ván dán Để khắc phục tình hình khan hiếm nguyên liệu đã có nhiều nghiên cứu sử dụng các loại phế liệu có trữ lượng lớn như: trấu, bã mía, rơm rạ, mì,… để sản xuất ván dăm Nhà máy ván dăm Hiệp Hoà – Long

An là một điển hình được xây dựng vào năm 1998, với công suất thiết kế 5000 m3 sản phẩm/ năm, thiết bị của Trung Quốc, ván được sản xuất từ bã mía Bên cạnh đó cũng

có nhiều nhà máy khác nữa như nhà máy ván dăm La Ngà, Thiên Sơn…

2.2 Một số kết quả nghiên cứu ván dăm trong nước

Năm 1997, Đặng Đình Bôi: Nghiên cứu sản xuất ván dăm xơ dừa không keo Nguyên lý hình thành ván dăm sơ dừa không keo theo phương pháp ép nóng không keo là nhờ áp lực và nhiệt độ cao mà các phân tử dăm được nén chặt lại với nhau tạo điều kiện thuận lợi cho phản ứng hoá học phân giải mạch cacbon – lignhin, đây cũng

là điều kiện để quá trình kết dính xảy ra Quy cách dăm như sau: chiều dày: 0.1–0.4 mm; chiều rộng dăm 2–4mm; chiều dài dăm 30–50 mm, độ ẩm dăm 23% Ván ép không keo ở nhiệt độ 1530C trong thời gian 1phút/mm bề dày sản phẩm Kết quả thu được ván dăm xơ dừa chấp nhận được

Năm 1999, Phạm Ngọc Nam và Nguyễn Trọng Nhân: Nghiên cứu sản xuất ván dăm làm từ cọng dừa nước Quy cách dăm: chiều dày dăm 0.1–0.3 mm; chiều rộng dăm 3–5 mm; chiều dài dăm 30–50 mm Dùng keo Urea –Formaldehyd với hàm lượng khô 50%, pH=7–7.5 Thời gian ép 14-16 phút cho ván dày 16 mm Kết quả thu được ván dăm có các chỉ tiêu sau: độ hút nước sau khi ngâm là 28.3%; độ trương nở sau khi ngâm trong nước là 10.76%; ứng suất uốn tĩnh là 124 KG/cm2

Năm 2000, Phạm Ngọc Nam: Nghiên cứu công nghệ sản xuất ván dăm từ cành ngọn và bìa bắp gỗ cao su Quy cách dăm như sau: chiều dày dăm 0.2-0.3 mm; chiều rộng dăm 1.5-2.5 mm; chiều dài dăm 10-20mm, dăm có độ ẩm 4-6% Keo sử dụng là keo Urea-Formaldehyd của công ty Dyno ở dạng bột có hàm lượng khô 50-60%, chất đóng rắn NH4Cl Lượng keo dùng 10.5%, nhiệt độ ép 1550C, thời gian ép 22.7 phút Kết quả thu được: khối lượng thể tích 0.75g/cm3, độ giãn nở sau khi ngâm trong nước 9.2%, ứng suất uốn tĩnh 163KG/cm2

Năm 2001, Trần Tuấn Nghĩa, đã nghiên cứu sản xuất ván dăm 3 lớp từ gỗ Bạch đàn Dùng keo Ure-formaldehyt của hãng Dyno với định mức keo cho lớp mặt 20% và cho lớp ruột 10%; nhiệt độ ép là 110-1300C; áp lực ép: 15-18kG/cm2; thời gian ép là

15 phút Kết quả khối lượng thể tích: 0,62g/cm3, độ trương nở chiều dầy (sau khi ngâm trong nước 2 giờ): 4,8%; độ bền uốn tĩnh: 64kG/cm2

Năm 2002, Nguyễn Văn Thiết nghiên cứu công nghệ sản xuất ván dăm từ gỗ mỡ tỉa thưa và gỗ cây bông gòn Nguyên liệu gỗ cây bông gòn và gỗ mở tỉa thưa ở độ tuổi

4 – 5 Sử dụng keo U-F ở dạng lỏng có màu đục, hàm lượng khô 49 2%, độ nhớt

220 pa.s Chất chống ẩm parafin lỏng dạng nhũ tương có nồng độ 50 – 60%, pH = 6 Thông số ván thí nghiệm : Lượng keo trộn cho lớp ngoài 14%, nhiệt độ ép 150oC, thời gian duy trì áp suất ép cực đại 1 phút/mm Kết quả nghiên cứu: Khối lượng thể tích của ván 0,5 g/cm3, độ bền uốn tĩnh 100,34 kg/cm2, môđun đàn hồi khi uốn tĩnh 10299,30kg/cm2, độ nén ngang thớ 3,09 kg/cm2, độ trương nở theo chiều dày 13,22%

Năm 2002, Lê Văn Mích nghiên cứu sử dụng phế liệu gỗ bạch đàn trong khai thác gỗ mỏ ở Quảng Ninh để sản xuất ván dăm thông dụng Nguyên liệu gỗ bạch đàn ở

độ tuổi 8 – 9 được khai thác tại huyện Hoàng Bộ (Quảng Ninh) Sử dụng keo U-F loại

WG 2888 của hãng DYNO keo dạng lỏng, màu đục, hàm lượng khô 48 2%, độ nhớt

220 pa.s, độ pH = 7, thời gian sống công nghệ > 48h, thời gian gel hoá 85 s (ở 100 ºC) Chất chống ẩm parafin lỏng dạng có nồng độ 50 – 60%, pH = 6 Thông số ván thí nghiệm: Ván dăm ba lớp với tỉ lệ 1:4:1, khối lượng thể tích 0,7 g/cm3, kích thước ván

610 x 610 x 16 (mm), nhiệt độ ép 160 ºC, áp suất ép Pmax = 18 KG/cm2, thời gian ép 0,5 phút/mm chiều dày ván Kích thước dăm lõi có chiều dày 0,25 – 0,5 mm, dăm mặt

có chiều dày 0,15 – 0,3 mm Kết quả nghiên cứu: chiều dày phổ biến 14 – 18 mm, khối lượng thể tích 0,716 g/cm3; trương nở chiều dày sau 2h ngâm nước 8,28%, độ bền uốn tĩnh 158,99 KG/cm2

Năm 2003, Nguyễn Trung Đoàn: Nghiên cứu một số yếu tố công nghệ sản xuất ván dăm từ gỗ điều có chiều dày 16mm Quy cách dăm: chiều dài dăm 0.6-1mm; chiều rộng dăm 0.9-1.5mm; chiều dài dăm 8-12mm, độ ẩm dăm 4-6% Keo sử dụng là Urea-Formaldehyd của nhà máy gỗ Đồng Nai có độ nhớt 25s, pH=7-7.5 Chất đóng rắn là

NH4Cl tỷ lệ 1%, chất chống ẩm là Parafin với hàm lượng 1,5 % Các thông số ép: nhiệt độ ép 1800C; áp lực ép 14 KG/cm2; thời gian ép 10 phút Kết quả thu được như sau: độ ẩm ván 7.52%; khối lượng thể tích ván 0.65 g/cm3; độ trương nở sau khi ngâm nước 11.51%; ứng suất uốn tĩnh 208 KG/cm2; chiều dày ván 15.9 mm

Năm 2003, Nguyễn Trọng Nhân nghiên cứu xác định một số tính chất ván dăm

từ gỗ bạch đàn nâu Nguyên liệu gỗ bạch đàn nâu được khai thác ở độ tuổi 8 tại Phù Ninh tỉnh Phú Thọ Gỗ được đem băm thành dăm ở độ ẩm 60%, sử dụng keo U-F ở

dạng lỏng có màu đục, hàm lượng khô 48 – 50 %, thời gian chảy qua nhớt kế BZ4 hết

25 – 30s, độ pH của keo 7 – 7,5 , lượng chất xúc tác NH4Cl chiếm 1% so với keo Các thông số công nghệ: Kích thước ván 5cmx50cmx1,5cm, ván 3 lớp tỷ lệ giữa các lớp 20/60/20(%), lượng keo lớp mặt 12%, còn lớp trong 8% so với dăm gỗ khô kiệt, nhiệt

độ ép 140 – 145 oC, thời gian ép 15 phút Kết quả nghiên cứu: Khối lượng thể tích 0,7 g/cm3, độ bền uốn tĩnh 18,89 Mpa, độ bền kéo vuông góc 0,36 Mpa, tỷ lệ trương nở theo chiều dày 16,78 %

Năm 2003, Hoàng Hữu Nguyên và Hoàng Xuân Niên nghiên cứu một số yếu tố chủ yếu công nghệ ép ván dăm xơ dừa Các thông số công nghệ như nhiệt độ ép 189-

200oC; thời gian ép 0,52 phút/mm; tỷ lệ keo U-F 12-13%; áp suất ép 16-18kg/cm2 Kết quả ván có các tính chất như khối lượng thể tích 0,68-0,72 g/cm3; độ bền uốn tĩnh 291,8 kg/cm2; độ bền kéo vuông góc 4,248 kg/cm2; độ ẩm cuối cùng 8-10%

Năm 2007, Phạm Ngọc Nam nghiên cứu sản xuất ván dăm tre phế liệu tre lồ ô với cành ngọn gỗ điều tại tỉnh Bình Phước Kết quả nghiên cứu cho thấy ván dăm 3 lớp dày 18 mm với thông số công nghệ của như tỷ lệ phối trộn 66,2% dăm tre với 33,8% dăm gỗ điều; hàm lượng keo 11,6% so với lượng dăm khô kiệt; áp suất ép 18 KG/ cm2; nhiệt độ ép ván 176oC; thời gian ép 6,34 phút ván thành phẩm có khối lượng thể tích 0,63 g/cm3; ứng suất uốn tĩnh 188 KG/cm2; độ dãn nở dày 7,76%

Như vậy, việc nghiên cứu công nghệ và nguyên liệu để sản xuất ván dăm đã có, song còn hạn chế

Bảng 2.1: Dự báo nhu cầu sử dụng ván dăm của Việt Nam giai đoạn 2005– 2010

Tiêu dùng/người - năm m3/người -năm 0.001 0.0012

2.3 Khái quát công nghệ sản xuất ván dăm

Loại ván dăm phát minh từ cuối thế kỷ 18 đến đầu thế kỷ 20 mới ở vào những phát minh khoa hoc̣ Mãi đến giữa thế kỷ 20 công nghệ sản xuất ván dăm mới bắt đầu hình thành và phát triển Trong giai đoạn phát triển ban đầu của nền công nghiệp sản xuất này chủ yếu tận dụng các phế liệu mùn cưa, phoi bào… Sau đó mới tận dụng cành ngọn ở các khâu tỉa thưa rừng

Ngày nay việc nghiên cứu sản xuất ra loại hình sản phẩm mới từ nguồn nguyên liệu rẻ tiền hoặc phế thải nông lâm nghiệp là một vấn đề đang được quan tâm không chỉ ở nước ta mà ở một số nước trên thế giới

Quá trình sản xuất ván dăm: Từ nguyên liệu qua khâu băm dăm để tạo những mẫu gỗ vụn có kích thước nhất định, sau đó chuyển qua khâu nghiền dăm để tạo ra loại dăm có kích thước cuối cùng phù hợp với công nghệ sản xuất ván dăm Khi dăm

đã đạt kích thước phù hợp thì chuyển qua khâu sấy dăm mục đích của sấy dăm là tạo

ra dăm có độ ẩm đạt yêu cầu sản xuất Tiếp theo, dăm đã được sấy sẻ qua khâu sàng dăm nhằm loại bỏ những dăm không đạt quy cách đồng thời cũng phân loại thành dăm lớp mặt và dăm lớp lõi ( sản xuất dăm 3 lớp trở lên) Keo dùng để sản xuất ván dăm có nhiều loại như keo phenol-Formaldehyd, Urea-Formaldehyd, Anbumin … Tuy nhiên, trong sản xuất ván dăm hiện nay loại keo được dùng nhiều nhất là Urea-Formaldehyd

vì nó ít độc hại với con người và môi trường Dăm sau khi đã trộn keo chuyển qua bộ phận rải dăm để tạo ra bánh dăm trước khi ép Bánh dăm được đưa vào máy ép với chế

độ ép: Áp lực P KG/cm2, nhiệt độ t0C và thời gian ép là t (phút) phù hợp Ván này sau

đó được ủ để keo đóng rắn hoàn toàn Các quá trình công nghệ được ứng dụng có quy

mô khác nhau và sản xuất nhiều loại ván khác nhau (ván 1 lớp hoặc nhiều lớp) Tuy nhiên, công nghệ sản xuất ván 3 lớp là phổ biến nhất

Nhìn chung toàn bộ các công đoạn sản xuất ván dăm 3 lớp được thực hiện như sau:

Hình 2.1: Mô hình sản xuất ván dăm 3 lớp 2.4 Sơ lược về nguồn nguyên liệu

2.4.1 Sơ lược về cây lúa và dăm trấu, dăm rơm

2.4.1.1 Cây lúa

Đối với người Việt chúng ta, hay phần lớn dân Á châu nói chung, cây lúa (tên

khoa học là Oryza sativa) , thuộc ngành có hạt và hạt gạo là một loại thực phẩm hết

sức gần gũi và đóng một vai trò cực kỳ quan trọng trong dinh dưỡng Cây lúa là cây

trồng có nhiều ưu điểm và có giá trị kinh tế cao Xét về mặt sinh học thì cây lúa có bộ

Đập dăm (nghiền dăm)

Sấy dăm Sàng dăm và phân loại

Dăm lớp lõi Dăm lớp mặt

Trộn keo dăm lớp lõi Trộn keo dăm lớp mặt

rễ thuộc loại rễ chùm Những rễ non có màu trắng sữa, rễ trưởng thành có màu vàng

nâu và nâu đậm, rễ đã già có màu đen; thân lúa có nhiều mắt và lóng được bao bọc bởi

bẹ lá, tổng số mắt trên thân bằng số lá trên thân cộng thêm 2; lá lúa điển hình gồm bẹ

lá, phiến lá, lá thìa và tai lá Xét về mặt sản phẩm thì ngoài sản phẩm chính là cho thóc

lấy gạo, cây lúa còn là nguyên liệu trực tiếp hoặc gián tiếp của nhiều ngành nông

nghiệp trong việc chăn nuôi gia súc hay làm phân bón hữu cơ Vì trong thân cây lúa có

một lượng chất đạm rất lớn và một nguồn năng lượng dồi dào

Thành phần chủ yếu của rơm lúa là xơ (34%), tỷ lệ tiêu hoá thấp, nghèo dinh

dưỡng (protein: 2 – 3%) Tuy nhiên rơm lúa chứa một năng lượng tiềm tàng Để nâng

cao hiệu quả sử dụng rơm, người ta xử lý bằng nhiệt, áp suất cao hay các loại hoá chất

(xút, axít, amoniac)

Bảng 2.2: Diện tích trồng lúa tại 4 vùng sản xuất lúa chính của cả nước

Trấu và rơm rạ là loại phế thải nông nghiệp chiếm tỷ trọng khá lớn, đặc biệt ở

những nước trồng nhiều lúa như vùng Đông Nam Á: Ấn Độ, Trung Quốc, Thái Lan,

Việt Nam, Indonesia, Philippin Ta biết vỏ trấu thóc chiếm 20-26% khối lượng hạt

thóc, với sản lượng lúa nước ta 36 triệu tấn (năm 2006), thì lượng vỏ trấu thả ra khi

chế biến gạo là 7 triệu tấn/năm Riêng đồng bằng sông Cửu Long nước ta với sản

lượng lúa 19 triệu tấn/năm thì lượng trấu là 4 triệu tấn/năm.Vỏ trấu lúa ở miền Bắc từ

trước tới nay thường làm nhiên liệu gia dụng và độn chuồng lợn làm phân bón Ở miền

Nam, do phần lớn lúa là hàng hoá (người trồng lúa thường bán thóc mình làm ra và

mua gạo về ăn), việc xay xát lại thường tập trung quy mô vừa và lớn nên lượng trấu

tập trung với khối lượng lớn và ít được dùng bón ruộng, chỉ một phần nhỏ dùng làm chất đốt sấy lúa hè thu và nung gạch Vì vậy trấu trở thành vấn nạn đối với các chủ lò xay xát vì không có chỗ chứa, một trong các cách xử lý’ phổ biến hiện nay là đổ trấu xuống kênh rạch, gây ô nhiễm môi trường Đã có nhiều nghiên cứu sử dụng và xử lý trấu như: ép chặt thành thỏi làm nhiên liệu đốt thay than đá, làm nhiệt điện trấu song không triệt để, kém hiệu quả và lượng trấu được sử dụng không đáng kể so với lượng thải ra ở các nhà máy xay xát Một số thông số cơ bản của trấu : khối lượng thể tích

125 kg/m3 (ở độ ẩm 13% khi xay xát ra) ; nhiệt trị 3300 kcalo/kg ; tại nhà máy xay trấu có thể cho không, giá trấu chủ yếu là chi phí vận chuyển khoảng 25đ/kg (cự ly 40 km) Trấu là vật liệu thô vô cùng nhiều, gần như không cạn kiệt Hiện taị nó không được dùng nhiều trong công nghiệp Dùng trấu không tốn năng lượng nghiền nhỏ và sây khô, thứ nữa việc làm ván trấu tương tự ván dăm gỗ Nhà máy tương tự có thể sản xuất tấm ván cách ly tỉ trọng cao hoặc thấp

Khi lúa đã thu hoạch thì thóc sẽ được tuốt ra bằng máy phóng, để lại sau đó là những đống rơm với rất nhiều chất hưu cơ còn trong thân và lá lúa Để khử các chất này có nhiều cách nhưng đơn giản và ít tốn kém nhất là để rơm trong môi trường không khí, các chất hữu cơ theo thời gian sẽ bị phân hủy bởi vi sinh vật Những đống rơm được che đậy ở trong lòng đống sẽ dễ bị phân hủy hơn do ở bên trong đống có nhiệt độ và độ ẩm cao Sau vài tháng rơm sẽ được đem đi băm thành dăm, nhưng dăm vẫn chưa đạt được kích thước tiêu chuẩn để sản xuất ván dăm Do vậy cần phải qua khâu tạo dăm nhằm sản xuất ra dăm đồng đều về kích thước và đạt tiêu chuẩn

Theo kết quả kiểm kê đất đai năm 2005 cho thấy, tổng diện tích trồng lúa của cả nước là 4.165.277 ha, trong đó khu vực Đồng bằng Sông Cửu Long xấp xỉ 2 triệu ha

và Đồng bằng Sông Hồng là 631.416 ha Rơm lúa ở nước ta có khoảng 25 triệu tấn (tỷ

lệ rơm/lúa quãng 0,8:1) Tính theo khối lượng khô thì trong rơm có từ 3 đến 4,5% chất

có đạm ; 1,2 ― 2% chất béo ; 30% các chất dẫn xuất không chứa đạm; 35 - 36% xenluloze và 14-15% chất khoáng

2.4.2 Nguyên liệu gỗ cao su

Trong phân loại thực vật, cây cao su (Heavea Brasillienis) thuộc họ thầu dầu (Euphorbiaceae) là một loài cây công nghiệp có giá trị Khi cây hết niên hạn cho nhựa

phải thanh lý thì gỗ cao su là một sản phẩm rất quan trọng, một nguồn kinh tế đáng kể

Cây cao su khi đốn hạ có thân thẳng, hình trụ cao 30 – 40 m, vỏ láng, màu xanh xám với lớp vỏ dày 1 cm Khi mới cưa mủ cao su rỉ ra ở mặt cắt

Gỗ cao su có đặc điểm khi mới đốn hạ còn tươi có màu vàng nhạt đến vàng kem với vân thớ rất đẹp sau đó khi phơi ra ánh sáng và không khí gỗ sậm màu dần Gỗ giác và gỗ lõi khó phân biệt, vòng sinh trưởng rõ ràng Gỗ mềm, dễ bị nấm mốc và mối mọt làm hư hại, đây là một nhược điểm của gỗ cao su cần phải được khắc phục bằng các biện pháp ngâm tẩm thích hợp Khảo sát cấu tạo hiển vi gỗ cao su có lỗ mạch khá lớn, đường kính trung bình đo theo chiều xuyên tâm từ 385 đến 396 m, phân bố theo kiểu phân tán Số lượng mạch trung bình 6/mm2 , mạch phân tán đơn, có khi kép xuyên tâm Các hình thức phân bố của nhu mô gỗ cao su khá phong phú, chủ yếu là những nhu mô xa mạch xếp thành những dải băng một hàng tế bào Ngoài ra còn có những dãy nhu mô liên kết các mạch Đặc biệt có sự xuất hiện các nhu mô dọc xếp thành tầng và có các tinh thể oxalat canxi, silic trong nhu mô Gỗ cao su có tia dị bào,

bề rộng tia có từ 2 – 3 hàng tế bào Sợi gỗ cao su khá thẳng Ở cây cao su do tổn thương vì trích nhựa nên có hiện tượng ống dẫn nhựa bị bệnh

Thành phần hóa học của gỗ cao su gồm xenluloz, pentosen, lignin và một số chất khác Hiện nay gỗ cao su được sử dụng rộng rãi để sản xuất đồ mộc Trong khi đó cành nhánh cao su cũng như bìa bắp thường làm củi đốt Chúng ta có thể tận dụng nguồn nguyên liệu dồi dào này để sản xuất ván dăm Dăm gỗ cao su có tính đồng nhất cao hơn dăm mía rất nhiều do vậy kích thước dăm cũng như tính chất cơ lý của dăm tương đối đồng đều Dăm gỗ cao su có chiều dày 0,2 – 0,25 mm, chiều dài 20 – 25

mm Nguyên liệu để sản xuất ván dăm là cành ngọn hoặc bìa bắp cây cao su trong quá trình sản xuất Nguyên liệu này được bóc bỏ vỏ, sau đó đem đi băm dăm tại xưởng sản xuất ván dăm nhà thầy Niên

2.5 Keo sử dụng trong sản xuất ván dăm

Keo dùng để sản xuất ván dăm có nhiều loại như keo phenolformaldehyd, Ure – formaldehyd, Albumin … Tuy nhiên, trong sản xuất ván dăm hiện nay loại keo được dùng nhiều nhất là Urea-Formaldehyd vì nó có màu sáng không làm đổi màu bề mặt ván dăm, ít độc hại với con người và môi trường Trong sản xuất đều mong muốn tạo được loại ván dùng lượng keo ít nhất mà cường độ cao, chất lượng tốt và giá thành hạ

Vì vậy, một số yêu cầu đối với chất kết dính là:

Các hợp chất hoá học dùng là chất kết dính trong sản xuất ván dăm phải có khả năng dán dính các phân tử gỗ lại với nhau dưới điều kiện nhiệt độ và áp lực Các hợp chất này thường là nhựa tổng hợp, để sản xuất ván dăm thường dùng các loại nhựa trùng ngưng nhiệt rắn Loại nhựa đó chuyển hoá trạng thái dưới ảnh hưởng của nhiệt

độ (trên 1000C) hoặc nhờ chất đóng rắn (chất xúc tác thường là NH4Cl) và dưới tác dụng của hai yếu tố đó nó tạo thành chất rắn không nóng chảy và chất không hoà tan

Keo sử dụng trong sản xuất ván dăm phải ít bắt lửa và không phải là chất dễ nổ, phải có độ độc hại thấp Độ nhớt của keo trong sản xuất ván dăm phải nằm trong giới hạn 14s – 22s (theo máy đo độ nhớt VS-4), để có thể phun keo với áp suất 3 – 4 at Keo phải có được thời gian bảo quản đảm bảo tối thiểu là 2 tháng (độ nhớt của keo trong thời gian bảo quản phải đảm bảo được thời gian sử dụng) Dung dịch keo sau khi pha chế ở nhiệt độ bình thường (trong phòng) tối thiểu phải có thời gian 3 giờ mà vẫn đảm bảo được độ nhớt của keo không tăng lên đáng kể Qua ép nóng keo phải có khả năng kết dính tốt các phần tử dăm gỗ lại với nhau thành tấm ván Ngoài ra, dung dịch keo phải có màu sáng khi yêu cầu sử dụng ván dăm không lợp mặt và yêu cầu bề mặt ván đẹp

Hiện nay, trong sản xuất ván dăm thường dùng các loại keo sau:

Keo Phenol Formaldehyd (PF): Đây là loại keo đóng rắn nóng, thường là nhựa tan trong nước hoặc rượu, nhiệt độ đóng rắn có thể dao động trong một giới hạn lớn Keo có màu vàng sẫm, chịu nhiệt tốt, giá thành cao và có thời gian đóng rắn dài hơn các loại keo khác Tuy nhiên, với đặc tính màu sắc (làm biến màu sản phẩm ván), giá thành cảu keo và độ độc hại nên loại keo này ít được sử dụng

Keo Ure Melamin Formaldehyd (UMF): đây là loại keo khá đắt tiền nên trong công nghiệp sản xuất ván dăm loại keo này ít được sử dụng

Keo Ure Formaldehyd (UF): loại keo này chịu sáng, màu trắng hoặc trong suốt,

có thể nhuộm màu, trùng ngưng ở thời kì đầu, tan trong nước không cần dung môi cồn Khi dán ép ở nhiệt độ thấp, chất đóng rắn đơn giản, có thể ép ở nhiệt độ thường Keo Ure chịu nước kém hơn keo Phênol, nhưng cao hơn keo Albumin rất nhiều, chịu

ăn mòn, chịu nhiệt, cường độ cũng tương tự keo Phênol chịu được tác dụng của nước ở

800C Để tăng tính bền vững và ổn định trong nước sôi 1000C, trong khi điều chế keo, người ta thường phải pha thêm một ít phenol hoặc keo Melamin Để tăng tính chống

ẩm trong khi pha chế thường cho thêm vào dung dịch keo Resorsin Ưu điểm của keo Urea là giá thành rẻ hơn so với các loại keo khác nên loại keo này được sử dụng rộng rãi trong sản xuất ván dăm

Với đề tài nghiên cứu công nghệ sản xuất ván dăm từ trấu kết hợp với gỗ cao

su, trấu kết hợp với rơm Chúng tôi chọn loại keo là Ure Formaldehyd để thực hiện Loại keo này có thông số cơ bản sau: hàm lượng khô của keo 53%; độ nhớt 21s; độ pH=7-7.5 Đối vối chất chống ẩm chúng tôi sử dụng chất chống ẩm là Parafin tỷ lệ 1%, chất đóng rắn là NH4Cl với nồng độ 20%, dùng với tỷ lệ 1%

Chương 3

NỘI DUNG – PHƯƠNG PHÁP NGUYÊN CỨU

3.1 Nội dung nghiên cứu

Khảo sát nguồn cung cấp hiện tại của 2 loại phế liệu trấu và rơm rạ

Nghiên cứu quy trình xử lý nguyên liệu trấu và rơm rạ

Xây dựng chế độ công nghệ phù hợp cho sản xuất ván dăm từ trấu kết hợp với dăm gỗ cao su và dăm trấu kết hợp với dăm rơm rạ theo phương pháp ép bằng: Cụ thể chúng tôi tiến hành xác định các thông số: nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian ép (phút); nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ ép (0C); nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn dăm Sau khi xây dựng chế độ công nghệ phù hợp chúng tôi tiến hành thử nghiệm quy trình công nghệ sản xuất ván dăm từ dăm trấu với dăm cành ngọn, bìa bắp

gỗ cao su và dăm trấu với dăm rơm rạ Ván dăm sau khi nghiên cứu được chúng tôi tiến hành thử các tính chất cơ lý của ván như: độ ẩm ván (%); khối lượng thể tích của ván; độ trương nở, độ hút nước của ván sau khi ngâm trong nước 2h (%); ứng suất uốn tĩnh của ván … Sau đó tiến hành đề xuất phương án tối ưu cho sản xuất ván dăm từ trấu với cành ngọn, bìa bắp gỗ cao su và dăm trấu với dăm rơm rạ Bên cạnh đó còn tiến hành so sánh các tính chất của ván dăm thí nghiệm với một vài ván dăm tương đương khác

3.2 Phương pháp nghiên cứu

Hiện nay có nhiều phương pháp để lựa chọn cho quá trình thí nghiệm nhưng có

2 phương pháp được sử dụng phổ biến là phương pháp cổ điển và phương pháp quy hoạch thực nghiệm

3.2.1 Phương pháp cổ điển

Giả sử có n yếu tố cần nghiên cứu thì phương pháp này được tiến hành như sau: chỉ cho yếu tố x1 thay đổi và cố định các yếu tố x2, x3, x4…,xn Kế đến cho thay đổi yếu tố x2 và giữ nguyên các yếu tố x1, x3, x4,…, xn Phương pháp này cho nhiều kết quả có giá trị độc lập với nhau

Ưu điểm của phương pháp này là đơn giãn, dễ dàng tiến hành thí nghiệm Tuy nhiên nhược điểm của phương pháp này là độ chính xác không cao, không thể hiện được mối liên hệ giữa các yếu tố, không chủ động được quá trình thí nghiệm, số lần thí nghiệm lớn tốn kém thời gian và chi phí

3.2.2 Phương pháp quy hoạch thực nghiệm

Phương pháp quy hoạch thực nghiệm là phương pháp chủ động, có hoạch định trước Ngoài ra, chúng ta có thể thay đổi đồng thời các yếu tố tham gia thí nghiệm Nguyên tắc cả phương pháp này là thí nghiệm không trùng các thí nghiệm khác cả về yếu tố đầu vào

Ưu điểm của phương pháp này là các thí nghiệm dễ dàng tiến hành, đối tượng nghiên cứu đa dạng, chúng ta chỉ quan tâm đến các yếu tố đầu vào và yếu tố đầu ra Ngoài ra, ta có thể không chế các yếu tố đầu vào hoặc làm giảm sự ảnh hưởng của các yếu tố khác tác động tới, số lần thí nghiệm ít, tiết kiện được thời gian cũng như chi phí, phương pháp này có thể xay dựng phương pháp hồi quy rất thuận tiện cho việc khoả sát kết quả tìm phương pháp tối ưu

Nhược điểm của phương pháp quy hoạch thực nghiệm là tính toán khá phức tạp Tuy nhiên, chúng ta có thể giải quyết vấn đề này bằng máy vi tính

Vậy:

Từ những ưu nhược điểm của hai phương pháp trên chúng tôi chọn phương pháp quy hoạch thực nghiệm cho quá trình nghiên cứu để xác định mối tương quan giữa các thông số đầu vào cũng như các thông số đầu ra

Phương pháp quy hoạch thực nghiệm tiến hành theo phương pháp bất biến quay bậc 2

Phương trình tổng quát như sau:

n

i ij

x b

xk: là các biến, bao gồm : thời gian ép T ( phút) kí hiệu là x1, nhiệt độ ép N (0C) kí hiệu là x2, tỷ lệ dăm trấu/dăm gỗ cao su, dăm rơm rạ K (%) kí hiệu là x3

Quá trình thí nghiệm được mô tả như sau:

Đối với ván dăm 3 lớp phối trộn dăm trấu/dăm gỗ cao su; dăm trấu/dăm rơm

rạ

X1: thời gian ép y1:ứng suất uốn tĩnh (KG/cm2)

X2: nhiệt độ ép

X3: tỷ lệ dăm y2: độ dãn nở dày (%)

Hình 3.1: Mô hình sản xuất ván dăm 3 lớp phối trộn

Trong đó: X1, X2, X3: là các thông số đầu vào

y1, y2: là các thông số đầu ra

3.3 Giới hạn các thông số thí nghiệm

Có rất nhiều thông số ảnh hưởng đến tính chất cơ lý của ván có thể thống kê các nhân tố ảnh hưởng theo các nhóm đặc trưng sau: Nhóm thông số ảnh hưởng của nguyên liệu bao gồm: Loại nguyên liệu, độ ẩm dăm, kích thước dăm, tỷ lệ vỏ, độ bụi

… Nhóm thông số đặc trưng cho keo như: Loại keo, độ nhớt, độ pH, hàm lượng khô… Nhóm thông số đặc trưng cho chể độ ép bao gồm: Nhiệt độ ép, thời gian ép và áp suất

ép

Cơ sở để giới hạn các thông số đầu vào:

Căn cứ vào lý thuyết, một số kết quả nghiên cứu thăm dò trong quá trình sản xuất thử, từ thực tế điều kiện phòng thí nghiệm, và tham khảo các thông số công nghệ của các công trình nghiên cứu trước Các thông số đầu vào phải có ý nghĩa là đại lượng đo được và điều khiển được Trong nghiên cứu này chúng tôi cố định các thông

số về kích thước dăm, độ ẩm dăm, áp lực ép cũng như loại keo sử dụng và chất đóng rắn Chọn các thông số sau đây để nghiên cứu

Đối với ván dăm 3 lớp phối trộn dăm trấu/dăm gỗ cao su; dăm trấu/dăm rơm rạ

Tỷ lệ phối trộn dăm trấu/dăm gỗ cao su (%); dăm trấu/dăm rơm rạ (%) Nhiệt độ ép (0C )

Thời gian ép (phút)

Quá trình sản xuất ván dăm

Bảng 3.1: Mức và khoảng biến thiên của các yếu tố của ván phối trộn dăm trấu/dăm

gỗ cao su; dăm trấu/dăm rơm rạ

Giá trị thực của các thông số Mức và khoảng

Trong đó: n = 3 số yếu tố phụ thuộc

N0 = 3: số thí nghiệm tại tâm

N1 = 2n : thí nghiệm bậc nhất

Nα = 2.n: thí nghiệm phụ

Vậy N = 3 + 23 + 2.3 = 17

3.4 Xác định các tính chất cơ lý của ván

Do điều kiện phòng thí nghiệm có hạn máy ép chỉ ép được tấm ván khổ nhỏ nên chúng tôi chỉ sản xuất được ván loại (250 x 200 x 18) mm Ván này được cắt thành mẫu thí nghiệm Các mẫu thí nghiệm được lấy theo tiêu chuẩn ngành 04TCN2 – 1999

3.4.1 Xác định độ ẩm của ván

Mẫu thí nghiệm được cắt theo tiêu chuẩn ngành 04TCN2 – 1999 có quy cách

là 100x100x18 mm Mẫu được cân trên cân điện tử có độ chính xác đến 0.01g đạt khối lượng là m1 (g) Sau đó đem các mẫu thử này sấy trong tủ sấy ở nhiệt độ trên 1000C và đạt khối lượng m0

Độ ẩm của ván được xác định qua công thức sau

Trong đó: m1: khối lượng ban đầu (g)

m0: khối lượng ván sau khi sấy (g)

3.4.2 Xác định khối lượng thể tích của ván

Mẫu thử được đặt trong điều kiện chuẩn cho đến khi khối lượng không thay đổi Mẫu thí nghiệm được cắt theo tiêu chuẩn ngành 04TCN2 – 1999 có quy cách là 100x100x18 mm Đem cân đến độ chính xác 0.01g Đo chiều dày mẫu thí nghiệm tại 4

vị trí được khoanh tròn dưới dây Mẫu thử được đo bằng thước kẹp với độ chính xác lên tới 0.01 mm Sau đó tính lấy giá trị trung bình của 4 điểm đo đó, chính xác đến 0.01mm

Hình 3.2: Vị trí kiểm (khoanh tròn) tra chiều dày mẫu thử

Khối lượng thể tích tính theo công thức sau:

ρ =

v m

Trong đó: ρ: khối lượng thể tích mẫu thử (kg/cm3)

m: khối lượng mẫu thử ( kg)

v: thể tích mẫu thử (m3)

3.4.3 Xác định độ trương nở và độ hút nước của ván

Trương nở chiều dày khi hút nước là tỷ lệ tăng chiều dày sau hút nước so với chiều dày ban đầu trước khi hút nước, tính theo phần trăm (%) Mẫu thử độ trương nở

và hút nước được cắt theo tiêu chuẩn ngành 04TCN2-1999 có quy cách là 25x25x18mm Độ trương nở và độ hút nước là mục tiêu cần nghiên cứu Dụng cụ để xác định là cân điện tử và thước kẹp với độ chính xác tới 0.01 Ván dùng để thử được đem cân để xác định m1 và đo chiều dày (tại 4 điểm sau đó lấy giá trị trung bình) trước

để xác định t1 Đem mẫu này ngâm trong nước 2h, sau đó lấy mẫu đem cân và đo (tại 4

vị trí rồi lấy giá trị trung bình) lại để được giá trị m2 , h2

Cách xác định độ trương nở và hút nước như sau:

(%) Trong đó: m1, h1: khối lượng và chiều dày của mẫu trước khi ngâm nước

m2, h2: khối lượng và chiều dày ván sau khi ngâm nước

3.4.4 Xác định ứng suất uốn tĩnh của ván

Mẫu ứng suất uốn tĩnh của ván được cắt có quy cách là: 230x50x18mm Cường

độ uốn tĩnh là tỷ lệ giữa mômen uốn tĩnh và khả năng chống uốn Mẫu đặt trong điều kiện chuẩn cho đến khi khối lượng không đổi Chiều rộng được xác định ở điểm giữa cạnh dài, độ chính xác đến 0.1mm Chiều dày được xác định ở điểm giữa cạch dài mẫu, cách mép cạnh 10mm, mỗi cạnh xác định một điểm, độ chính xác đến 0.1mm Khi tính dùng giá trị bình quân của hai điểm chính xác đến 0.1mm

Ứng suất uốn tĩnh được tính theo công thức sau:

L: khoảng cách giữa hai gối đở (cm) b: chiều rộng ván kiểm tra (cm) t: chiều dày ván kiểm tra (cm)

Mơ hình thí nghiệm như sau:

Tải trọng

Hình 3.3: Sơ đồ kiểm tra độ bền uốn tĩnh

3.5 Thiết bị thí nghiệm

Các thiết bị thí nghiệm cĩ thể liệt kê như sau:

Các lọ thuỷ tinh cĩ chia vạch: Các dụng cụ này dùng để xác định dung tích của keo, nước, chất chống ẩm… với dụng cụ này đem đong nước thì khối lượng nước rất chính xác Tuy nhiên, dùng nĩ để đong keo thì khơng được chính xác do quá trình pha trộn và sử dụng một lượng keo cịn đọng lại trong lọ

Bình phun keo: Do điều kiện thí nghiệm nên chúng tơi dùng bình tưới cây để phun phục vụ thí nghiệm Do đĩ chất lượng phun keo bị hạn chế nhiều, loại bình này phun keo được là nhờ áp lực tuy nhiên do áp suất phun keo khơng đủ lớn để những giọt keo đủ nhỏ Nên cần trộn thêm bằng tay để keo và dăm được đồng đều hơn

Cân đồng hồ: Đây là dụng cụ để xác định khối lượng của dăm gỗ, khối lượng keo, chất đóng rắn… Dụng cụ này có độ chính xác lên tới 0.01g

Cốc Bz4: Dụng cụ này để xác định độ nhớt của keo

Thảm lót trãi dăm: là hai tấm thép mỏng 2 – 3 mm, kích thước (300350) mm Khuôn định hình: Khuôn này có kích thước 250x200 mm, có nắp đậy nhỏ hơn bên trong khuôn một chút

Máy ép thuỷ lực: Máy ép gồm hai tấm thép, tấm ở trên cố định với khung máy

có nối với thiết bị cung cấp nhiệt, tấm dưới chuyển động được theo phương thẳng đứng nhờ áp lực của pittông và cũng có nối với thiết bị cung cấp nhiệt Kích thước mặt bàn ép là 300x300 mm Trong quá trình ép bánh dăm thì diện tích bánh dăm luôn bị lớn ra đây là một nhược điểm của máy ép vì như vậy làm cho lực ép nhỏ hơn thực tế tính toán

Thước kẹp: dùng để xác định chiều dày và rộng của mẫu thử sau thí nghiệm, thước kẹp có độ chính xác 0.02 mm

Chương 4

KẾT QUẢ – THẢO LUẬN

4.1 Quy trình công nghệ sản xuất ván dăm

Quy trình công nghệ sản xuất ván dăm thí nghiệm có phần khác so với quy

trình sản xuất dăm thông dụng Do đây là sự kết hợp dăm trấu với dăm gỗ cao su, dăm trấu với dăm rơm Đối với ván dăm 3 lớp phối trộn: dăm trấu với dăm gỗ cao su, dăm trấu với dăm rơm rạ

Trộn:Hỗn hợp dăm lớp

Trộn keo lớp mặt

Trộn keo lớp lõi Trải thảm

Ép sơ bộ

Ép nhiệt

Dăm lớp mặt

trấu Dăm lớp lõi trấu

Sàng dăm và phân loại

Dăm trấu

Dăm lớp mặt gỗ cao

su (dăm rơm rạ) Dăm lớp lõi gỗ cao su (dăm rơm rạ)

Dăm gỗ cao su (dăm rơm rạ) Sàng dăm và phân loại

Ủ ván

Hình 4.1: Sơ đồ công nghệ sản xuất ván dăm trấu/dăm gỗ cao su (dăm rơm rạ)

4.2 Các công đoạn sản xuất ván dăm trấu kết hợp dăm gỗ cao su

4.2.1 Công đoạn chuẩn bị nguyên liệu

Nguyên liệu trong thí nghiệm này có ba loại: dăm trấu, dăm gỗ cao su và dăm rơm rạ

4.2.1.1 Dăm trấu, dăm rơm rạ

Sau khi thu hoạch lúa, đem hạt lúa đi xay rồi lấy phần vỏ Sau đó đưa vỏ vào máy băm dăm dạng đập, mục đích là tạo ra những dăm đúng quy cách Dăm này được sàng để loại những dăm không đúng quy cách đồng thời ta phân ra dăm lớp mặt và dăm lớp lõi Những dăm này được đem sấy tại tủ sấy phòng thí nghiệm để đạt độ ẩm 5 –7 % Dăm này cũng được bảo quản trong bịch nylon kín để dăm không bị hồi ẩm

Khi thu hoạch lúa, chúng ta tiến hành lấy thân cây lúa.Sau đó phơi khô rồi đưa vào máy cắt lúa để cho ra dăm đúng quy cách Dăm được chia thành dăm lớp mặt và dăm lớp lõi Sau đó ta tiến hành làm mềm hóa bằng Urea 20% Lúc đầu chúng tôi thử lần lượt Urea 5%, 10%, 15%, 20% và chúng tôi thấy với các giá trị Urea 5%, 10%, 15% dăm vẫn chưa mềm, còn khô cứng khi đưa vào thí nghiệm dễ xảy ra hiện tượng tách lớp Còn với giá trị Urea 20% thì dăm đã mịn, có thể đưa vào ép ván Phương pháp làm mềm hóa như sau: pha Urea 20% với nước, bỏ dăm vào bịch nylon rồi tưới Urea 20% lên sau đó ủ khoảng 10 ngày Sau 10 ngày lấy dăm đã ủ ra phơi, khi dăm khô có thể đưa vào ép ván

4.2.1.2 Dăm gỗ cao su

Dăm gỗ cao su được lấy từ những bìa bắp và đầu mẫu của gỗ cao su trong sản xuất hàng Nên phải qua khâu băm dăm trên máy băm dăm tại xưởng sản xuất NTN ―

BD, nhằm tạo ra dăm có kích thước đạt yêu cầu sản xuất ván dăm

Những dăm này được chúng tôi sàng tuyển để loại bỏ dăm có kích thước không đạt yêu cầu và phân thành dăm lớp mặt và dăm lớp lõi Sau đó chúng tôi tiến hành sấy tại tủ sấy phòng thí nghiệm bộ môn Chế Biến Lâm Sản để dăm đạt độ ẩm 6 – 8% Dăm này được bảo quản trong bịch nylon kín để dăm không hồi ẩm

4.2.2 Quá trình trộn keo và chất chống ẩm

Đây là quá trình làm cho keo và dăm được trộn đều với nhau Trong công đoạn này yêu cầu lượng keo trên bề mặt dăm phải đồng đều nhau Vì độ ẩm của dăm sau khi

trộn keo không những chịu ảnh hưởng của dăm sau khi sấy mà còn phụ thuộc vào nồng độ của keo Lượng nước trong keo ảnh hưởng trực tiếp đến độ ẩm của dăm sau khi trộn Nếu độ ẩm sau khi trộn quá lớn sẽ gây nên các khuyết tật sau: keo thấm vào dăm ảnh hưởng đến độ dán dính Trong quá trình ép nhiệt bên trong ván tạo nhiều bọt khí, dễ gây phồng rộp ván Đồng thời để ván thoát được lượng hơi nước này ra ngoài cần thời gian ép lâu hơn Nếu độ ẩm dăm quá thấp sẽ giảm tính dẻo của dăm, ván dăm khó ép mà phải tăng áp lực ép Ngoài ra tính dẫn nhiệt của dăm chậm hơn

Chất lượng trộn keo phụ thuộc rất nhiều vào nguyên lý làm việc của thiết bị trộn Để dăm kết dính tốt, trộn keo phân bố đều trên bề mặt dăm là một vấn đề kỹ thuật phức tạp Về nguyên lý chung có thể đưa keo lên bề mặt ván dăm bằng các phương pháp chính sau: Tạo keo thành màng chảy liên tục để tiếp xúc với dăm Phun keo ở dặng sương mù vào dăm

Tuy nhiên để keo phân bố đều trên bề mặt ván dăm, có nhiều yếu tố có thể ảnh hưởng, trong đó công nghệ trộn là một trong những yếu tố quan trọng nhất Các phương pháp công nghệ gắng liền với thiết bị trộn keo có thể phân ra 3 loại: phương pháp ma sát, phương pháp tráng keo bằng trục, phương pháp phun Trong 3 phương pháp trên thì phương pháp phun được áp dụng phổ biến nhất Trong đề tài này chúng tôi chọn phương pháp phun keo Ngoài ra để cho keo được đồng đều hơn sau khi phun chúng tôi tiến hành trộn hỗn hợp dăm keo lại bằng tay Ở khâu trộn keo ta có thể trộn thêm các chất phụ gia như: chất chống ẩm Parafin, chất chống cháy amôn cacbonat, chất bảo quản chống mối mọt … Với thí nghiệm sản xuất ván dăm từ dăm trấu kết hợp với dăm gỗ cao su, dăm trấu với dăm rơm chúng tôi dùng Parafin làm chất chống ẩm

để bôi lên tấm lót kim loại

Hình 4.2:Trộn keo bằng phương pháp phun và trộn thủ công sau khi phun keo

Hình 4.3: Quét chất chống ẩm Parafin lên tấm lót kim loại

4.2.3 Trải thảm dăm và ép sơ bộ

Trong công nghiệp sản xuất ván dăm sau khi dăm đã được trộn keo thì tiếp tục đưa lên máy trải dăm Trong điều kiện phòng thí nghiệm có hạn nên việc trải thảm dăm này được tiến hành bằng tay Dăm được phân ra thành dăm lớp mặt và dăm lớp lõi, với dăm lớp mặt chúng tôi tiếp tục phân thành hai phần bằng nhau Dăm được trải vào khuôn theo kích thước đã định, thứ tự dăm lớp mặt được trải trước rồi tới lớp lõi sau đó là lớp mặt còn lại Sau đó tiến hành ép sơ bộ

Yêu cầu chung của công đoạn này là trải thảm dăm phải đồng đều để ván không

bị cong vênh

đã định thì tiến hành hạ áp, hạ áp chậm và nếu hạ áp mà quá nhanh dễ gây nên hiện tượng nổ ván

Từ 1 – 2: thời gian tăng áp

Từ 2 – 3: thời gian giữ áp (duy trì áp lực cao nhất)

Từ 3 – 4: thời gian hạ áp

4.2.5 Xử lý ván sau khi đưa ra khỏi máy ép nhiệt

Sau khi hạ nhiệt xong ván được lấy ra khỏi mặt bàn ép và được ổn định bằng một lực thấp hơn lực ép Ván mới lấy ra cần phải được ổn định nhằm làm cho keo đóng rắn hoàn toàn và vì mới lấy ra nhiệt độ và áp suất bên trong ván còn cao hơn bên ngoài nên cần phải được ổn định nhằm tránh những khuyết tật cho ván sau này như bị cong vênh, dễ bị tách lớp… Trong sản xuất có rất nhiều cách xử lý ván: phương pháp xếp đống và làm nguội cục bộ là làm cho bề mặt ván dăm nguội đến nhiệt độ 38 –

600C, sau đó xếp đống chặt hoặc có thanh kê… Ván sau khi xử lý mới tiến hành rong cạnh, cắt mẫu để thử tính chất cơ lý

4.3 Một số yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm

4.3.2 Ảnh hưởng của độ ẩm dăm

Độ ẩm của dăm trước khi trộn keo cũng ảnh hưởng đến chất lượng ván dăm và khả năng thuận lợi trong quá trình tiến hành công nghệ sản xuất ván dăm Nếu độ ẩm dăm lớn thì dẫn đến thời gian ép tăng do phản ứng đóng rắn của keo bị chậm lại Ngoài ra độ ẩm dăm cao sẽ làm cho chất lượng ván giảm, vì khi ép một lượng hơi nước lớn thoát ra từ bên trong lõi của ván và ván dễ bị phá vỡ khi tăng hoặc giảm áp nhanh Nếu độ ẩm thảm dăm thấp thì cũng không thuận lợi trong quá trình ép nhiệt, đô

ẩm dăm thấp sẽ làm giảm khả năng dẫn nhiệt của dăm từ lớp mặt vào lớp lõi Do đó dễ gây hiện tượng tách lớp và khi đó keo lớp ngoài đã đóng rắn còn lớp lõi thì chưa Bên cạnh đó khi dăm có độ ẩm thấp sẽ hút một lượng nước của keo làm giảm khả năng kết dính của keo

Theo một số nghiên cứu thì để nâng cao chất lượng ván dăm, thông thường sử dụng dăm lớp mặt có độ ẩm cao hơn dăm lớp lõi Dăm lớp mặt có độ ẩm cao hơn sẽ làm cho bề mặt ván dăm mượt hơn và tạo điều kiện cho quá trình truyền nhiệt từ ngoài vào trong thuận lợi hơn Dăm lớp lõi có độ ẩm thấp hơn nhằm tránh hiện tượng vỡ ván hoặc giảm chất lượng ván khi ép

4.3.3 Ảnh hưởng của chế độ ép

Chế độ ép bao gồm thời gian ép, nhiệt độ ép và áp suất ép Tuy nhiên, trong sản xuất ván thí nghiệm này yếu tố áp suất ép được chúng tôi cố định trong suốt quá trình ép