KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ ÉP TỚI CHẤT LƯỢNG DÁN DÍNH CỦA COMPOSITE TRE – MDF

TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP KHOA CHẾ BIẾN LÂM SẢN  KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ ÉP TỚI CHẤT LƢỢNG DÁN DÍNH CỦA COMPOSITE TRE – MDF Ngành: Chế biến lâm sản Mã số: 101 Giáo viên hướng dẫn: Th.s Phan Duy Hưng Sinh viên thực hiện: Lê Tất Thành Khóa học: 2004 – 2008 Hà Tây, 2008 Mục lục Phần 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu vật liệu composite 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Lịch sử hình thành phát triển 1.1.3 Ƣu điểm 1.2 Phân loại vật liệu composite 1.3 Ứng dụng 1.3.1 Thế giới 1.3.2 Việt Nam 1.4 Tình hình nghiên cứu, ứng dụng vật liệu composite tre - gỗ 1.4.1 Trên giới 1.4.2 Tại Việt Nam 1.5 Mục tiêu nghiên cứu 10 1.6 Phạm vi nghiên cứu 10 1.6.1 Nguyên liệu 10 1.6.2 Chất kết dính 10 1.6.3 Máy móc thiết bị: 10 1.7 Nội dung nghiên cứu 11 1.8 Phƣơng pháp nghiên cứu 11 1.8.1 Phƣơng pháp kế thừa 11 1.8.2 Phƣơng pháp thực nghiệm 11 1.8.3 Phƣơng pháp xử lý số liệu sử dụng thống kê tốn học thơng qua đại lƣợng đặc trƣng sau 11 1.8.4 Tiêu chuẩn kiểm tra chất lƣợng sản phẩm 12 1.9 Ý nghĩa đề tài 13 Phần 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 14 Lý thuyết dán dính 14 2.2 Đặc điểm, tính chất vật liệu thành phần 14 2.2.1 Nguyên liệu ván mặt (tre) 14 2.2.2 Nguyên liệu sản xuất ván lõi (MDF - Medium Density Fiber board) 19 2.3 Các yếu tố ảnh hƣởng đến chất lƣợng sản phẩm 22 2.3.1 Ảnh hƣởng thuộc nguyên vật liệu 22 2.3.2 Ảnh hƣởng chất kết dính 24 2.4.3 Ảnh hƣởng yếu tố chế độ ép 27 PHẦN 3: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 32 3.1 Dây chuyền sản xuất: 32 3.2 Thực nghiệm tạo ván tre MDF 33 3.2.1 Chuẩn bị nguyên vật liệu 33 2.3.2 Tiến hành thực nghiệm ép sản phẩm 34 3.3 Đánh giá chất lƣợng sản phẩm 36 3.3.1 Khối lƣợng thể tích sản phẩm 36 3.3.2 Độ ẩm sản phẩm 38 3.3.3 Khả bong tách màng keo 40 3.3.4 Xác định độ bền kéo trƣợt 43 Phần 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 46 4.1 Kết luận 46 4.2 Những tồn đề tài 47 4.3 Đề xuất công nghệ sản xuất ván composte từ tre MDF 48 4.3.1 Về vật dán 48 4.3.2 Chất kết dính 48 4.3.3 Thông số chế độ ép 48 4.3.4 Đề xuất hƣớng nghiên cứu 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO 50 ĐẶT VẤN ĐỀ Đã từ lâu, ngƣời ln thích sử dụng sản phẩm từ gỗ sinh hoạt hàng ngày Nhƣng vậy, gỗ ngày cạn kiệt, rừng nguyên sinh bị tàn phá, đòi hỏi ngƣời phải tìm loại vật liệu thay gỗ tự nhiên Công nghệ ván nhán nhân tạo ngành đầu việc sử dụng hiệu gỗ lâm sản gỗ, đồng thời, nghiên cứu tạo vật liệu thay vật liệu mà đảm bảo thẩm mỹ tính chất đặc trƣng vật liệu Theo xu nay, việc nghiên cứu sản xuất vật liệu composite phát triển mạnh mẽ, đặc biệt composite tre – gỗ Tre loại vật liệu gắn liền với đời sống ngƣời dân Việt Nam, tre có tính chất vƣợt trội so với gỗ nhƣ: cƣờng độ cao, tính mềm mại tốt, khả chịu mài mịn cao…, nhƣng có nhƣợc điểm đƣờng kính nhỏ, tỷ lệ lợi dụng thấp, cƣờng độ thấp, ứng lực dƣ lớn…Do đó, thơng qua việc nghiên cứu loại vật liệu composite tre – MDF phát huy tốt ƣu điểm loại vật liệu này, hạn chế nhƣợc điểm chúng Ngoài ra, việc nghiên cứu sản xuất vật liệu composite tre – MDF thúc đẩy việc lợi dụng nguồn tài nguyên gỗ mọc nhanh rừng trồng, tài nguyên lâm sản ngoại gỗ nƣớc ta Xuất phát từ vấn đề trên, tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu ảnh hƣởng nhiệt độ ép tới chất lƣợng dán dính vật liệu composite tre – MDF” Phần 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu vật liệu composite 1.1.1 Khái niệm Vật liệu composite vật liệu đƣợc chế tạo tổng hợp từ hai hay nhiều vật liệu khác nhằm mục đích tạo vật liệu có tính ƣu việt hẳn vật liệu ban đầu Vật liệu composite đƣợc cấu tạo từ thành phần cốt nhằm đảm bảo cho composite có đƣợc đặc tính học cần thiết vật liệu đảm bảo cho thành phần composite liên kết, làm việc hài hoà với [1] 1.1.2 Lịch sử hình thành phát triển Vật liệu composite xuất từ lâu sống, khoảng 5.000 năm trƣớc Công nguyên ngƣời cổ đại biết vận dụng vật liệu composite vào sống (Ví dụ: sử dụng bột đá trộn với đất sét để đảm bảo dãn nở trình nung đồ gốm) Ngƣời Ai Cập biết vận dụng vật liệu composite từ khoảng 3.000 năm trƣớc Công nguyên, sản phẩm điển hình vỏ thuyền làm lau, sậy tẩm pitum sau thuyền đan tre chát mùn cƣa nhựa thông hay vách tƣờng đan tre chát bùn với rơm, sản phẩm composite đƣợc áp dụng rộng rãi đời sống xã hội Sự phát triển vật liệu composite đƣợc khẳng định mang tính đột biến vào năm 1930 mà Stayer Thomas nghiên cứu, ứng dụng thành công sợi thuỷ tinh; Fillis Foster dùng gia cƣờng cho Polyeste không no giải pháp đƣợc áp dụng rộng rãi ngành công nghiệp chế tạo máy bay, tàu chiến phục vụ cho đại chiến giới lần thức hai Năm 1950 bƣớc đột phá quan trọng ngành vật liệu composite xuất nhựa Epoxy sợi gia cƣờng nhƣ Polyeste, nylon,… Từ năm 1970 đến vật liệu composite chất dẻo đƣợc đƣa vào sử dụng rộng rãi ngành công nghiệp dân dụng, y tế, thể thao, quân sự, v v… 1.1.3 Ƣu điểm Tính ƣu việt vật liệu composite khả chế tạo từ vật liệu thành kết cấu sản phẩm theo yêu cầu kỹ thuật khác mà ta mong muốn, thành phần cốt composite có độ cứng, độ bền học cao, vật liệu đảm bảo cho thành phần liên kết hài hoà tạo nên kết cấu có khả chịu nhiệt chịu ăn mòn vật liệu điều kiện khắc nghiệt mơi trƣờng Một ứng dụng có hiệu composite polymer, vật liệu có nhiều tính ƣu việt có khả áp dụng rộng rãi, tính chất bật nhẹ, độ bền cao, chịu mơi trƣờng, dễ lắp đặt, có độ bền riêng đặc trƣng đàn hồi cao, bền vững với mơi trƣờng ăn mịn hố học, độ dẫn nhiệt, dẫn điện thấp Khi chế tạo nhiệt độ áp suất định dễ triển khả đƣợc thủ pháp cơng nghệ, thuận lợi cho q trình sản xuất 1.2 Phân loại vật liệu composite Vật liệu composite đƣợc phân loại theo hình dạng theo chất vật liệu thành phần 1.2.1 - Phân loại theo hình dạng a Vật liệu composite độn dạng sợi: Khi vật liệu tăng cƣờng có dạng sợi, ta gọi composite độn dạng sợi, chất độn dạng sợi gia cƣờng tăng lý tính cho polymer b Vật liệu composite độn dạng hạt : Khi vật liệu tăng cƣờng có dạng hạt, tiểu phân hạt độn phân tán vào polymer Hạt khác sợi chỗ khơng có kích thƣớc ƣu tiên 1.2.2 - Phân loại theo chất, thành phần a Composite hữu (nhựa, hạt) với vật liệu cốt có dạng: sợi hữu (polyamide, kevlar…), Sợi khoáng (thủy tinh, carbon…), sợi kim loại (Bo, nhôm ) b Composite kim loại: kim loại (hợp kim Titan, hợp kim Nhôm,…) với độn dạng hạt: sợi kim loại (Bo), sợi khoáng ( Si, C)… c Composite khoáng (gốm) với vật liệu cốt dạng: sợi kim loại (Bo), hạt kim loại (chất gốm), hạt gốm (cacbua, Nitơ)… 1.3 Ứng dụng 1.3.1 Thế giới Với lịch sử phát triển phong phú mình, vật liệu composite đƣợc nhiều nhà nghiên cứu khoa học giới biết đến Việc nghiên cứu áp dụng thành công vật liệu đƣợc nhiều nƣớc giới áp dụng Đại chiến giới thứ hai nhiều nƣớc sản xuất mày bay, tàu chiến vũ phụ vụ cho chiến Cho đến vật liệu composite polymer đƣợc sử dụng để chế tạo nhiều chi tiết, linh kiện chế tạo ôtô; Dựa ƣu đặc biệt nhƣ giảm trọng lƣợng, tiết kiệm nhiên liệu, tăng độ chịu ăn mòn, giảm độ rung, tiếng ồn tiết kiệm nhiên liệu cho máy móc Ngành hàng không vũ trụ sử dụng vật liệu vào việc cánh máy bay, mũi máy bay số linh kiện, máy móc khác hãng nhƣ Boeing 757, 676 Airbus 310… Trong ngành công nghiệp điện tử đƣợc sử dụng để sản xuất chi tiết, bảng mạch linh kiện Ngành cơng nghiệp đóng tàu, xuồng, ca nô; ngành dân dụng nhƣ y tế (hệ thống chân, tay giả, giả, ghép sọ…, ngành thể thao, đồ dùng thể thao nhƣ gậy gôn, vợt tennis… ngành dân dụng, quốc tế dân sinh khác 1.3.2 Việt Nam Vật liệu composite đƣợc áp dụng hầu hết ngành, lĩnh vực kinh tế quốc dân Tính riêng nhựa dùng để sản xất vật liệu composite đƣợc tiêu thụ Việt Nam khoảng 5.000 năm; Hà Nội có nhiều đề tài nghiên cứu composite cấp thành phố đƣợc tuyển chọn, theo vật liệu composite đƣợc sử dụng nhiều đời sống xã hội Tại khoa hàm mặt bệnh viện trung ƣơng Quân đội 108 sử dụng vật liệu composite vào việc ghép thƣa, ngành thiết bị giáo dục, bàn ghế, giải phân cách đƣờng giao thông, hệ thống tàu xuồng, hệ thống máng trƣợt, máng hứng ghế ngồi, mái che nhà thi đấu, sân vận động trung tâm văn hoá…Việt Nam ứng dụng vật liệu composite vào lĩnh vực điện dân dụng, hộp công tơ điện, sào cách điện, đặc biệt sứ cách điện Trong công nghiệp sản xuất đồ mộc, vật liệu composite gỗ đƣợc dùng làm chi tiết phẳng nhƣ: mặt bàn, mặt ghế, giƣờng, cánh tủ, hồi tủ… Trong xây dựng đƣợc dùng làm trần nhà, vách ngăn, khn bê tơng, nhiều trƣờng hợp ngƣời ta cịn dùng vật liệu composite gỗ để làm chi tiết chịu lực nhƣ dầm, xà, khung chịu lực, mái nhà, bậc cầu thang… Trong giao thông, vận tải, ngƣời ta sử dụng vật liệu composite gỗ, composite tre để làm sàn xe ôtô, vỏ tàu xe, toa tàu hỏa,… 1.4 Tình hình nghiên cứu, ứng dụng vật liệu composite tre - gỗ 1.4.1 Trên giới Nhƣ trình bày trên, lịch sử nghiên cứu ứng dụng vật liệu composite có từ lâu Song vật liệu composite gỗ composite tre xuất cuối kỷ 19 nghành cơng nghệ hóa học phát triển, tìm loại keo dán cơng nghệ sản xuất ván nhân tạo đời, tạo nhiều loại hình sản phẩm đa dạng Trong năm gần đây, nhiều quốc gia giới nhƣ Ấn Độ, Trung Quốc, Thái Lan, Inđônêxia, Philippines,… nghiên cứu sử dụng nguyên liệu tre, để tạo nhiều loại sản phẩm nhƣ: Ván ép lớp tre (Mat Plybamboo), mành tre (Curtain Plybamboo), ván dán tre (Plybamboo), ván khuôn bê tông xây dựng (Buiding concrete moldboard), ván dăm tre, ván sàn tre Một số cơng trình nghiên cứu vật liệu composite tre gỗ nƣớc giới nhƣ: - Năm 1994, Wang Siqun trƣờng Đại học Nam Kinh – Trung Quốc “nghiên cứu tính ổn định kích thƣớc ván tổng hợp sản xuất từ tre gỗ sinh trƣởng nhanh” Tác giả nghiên cứƣ ảnh hƣởng keo dán, chiều dày dăm, tỷ lệ dăm tre, cấu trúc ván, khối lƣợng thể tích, đặc tính tre, độ axit nguyên liệu đến tính ổn định ván Cũng vào năm 1994, Wang Siqun Hua Yukun nghiên cứu công nghệ sản xuất ván dăm định hƣớng từ nguyên liệu tổng hợp tre gỗ Bạch Dƣơng (Composite Oriented Stand Board, Composite – OSB), tác giả rút kết luận ván OSB tạo từ tre gỗ Bạch Dƣơng có độ bền cao; tăng tỷ lệ dăm tre khả ổn định kích thƣớc cƣờng độ ván tăng lên, nhƣng tỷ trọng ván tăng theo; keo P-F (Phenol-Formaldehyde) U-F (Urea-Formmaldehyde) sử dụng làm chất kết dính sản xuất ván OSB từ tre gỗ Bạch Dƣơng đảm bảo tiêu chất lƣợng ván - Năm 2005, nhà khoa học Zhang Qisheng, Jiang Shenxue, Chen Liheng Trung Quốc, nghiên cứu tạo vật liệu composite làm ván sàn containner từ tre gỗ mọc nhanh có tỷ trọng thấp Các tác giả đƣa loại sản phẩm với kết cấu khác đƣợc kết hợp từ cót ép tre, ván ghép tre, đáp ứng đƣợc tiêu chuẩn tính chất lý vật liệu dùng cơng nghiệp chế tạo containner (khối lƣợng thể tích từ 0,75 – 0,8 g/cm3, độ bền uốn tĩnh chiều mặt ván 30MPa, độ bền uốn tĩnh chiều cạnh ván 80MPa, modul đàn hồi uốn tĩnh chiều mặt ván 3.000 MPa modul đàn hồi tĩnh chiều cạnh ván 10.000MPa) - Năm 1997, Ấn Độ có nhà máy sản xuất sản phẩm BMB (Bamboo Mat Board) hoạt động, tạo 2,5 triệu ngày cơng vịng năm, việc tạo cót mỏng Sản phẩm MBM có vai trị to lớn, tạo thu nhập cho ngƣời nghèo vùng nông thôn đặc biệt phụ nữ, ngƣời tham gia phần lớn vào việc tạo cót (theo ƣớc tính, ngày làm việc ca vịng năm với máy ép nhiệt 10 tầng hoạt động 24/24, cần khoảng 0,6 triệu ngƣời công nhân làm việc đan nan, tạo 3500m3 sản phẩm) - Ở Nhật Bản, nhà khoa học: Min Zhang, Shuichi Kawai, Hikaru Sasaki, Yasuo Yoshida, Toshiyuki Yamawaki & Masato Kashihara (1994) nghiên cứu sản xuất ván sợi composite kết hợp sợi đay, sợi tre sợi gỗ với tỉ lệ hỗn hợp sợi khác Kết cho thấy: ván sợi composite đay gỗ có độ bền uốn tĩnh (MOR) tăng tỷ lệ hỗn hợp đay/gỗ tăng, tỷ lệ tre/gỗ tăng cƣờng độ uốn điều kiện ƣớt (MOR) ván sợi composite tre gỗ tăng tính chất chống nƣớc tăng lên Ngồi ra, có nhiều trung tâm nghiên cứu tre với nhiều sản phẩm đa dạng, sản phẩm composite tre - gỗ đƣợc nhà khoa học nghiên cứu công bố rộng rãi nhƣ: Viện nghiên cứu nguồn gen thực vật quốc tế (IPGRI - The Internnational Plant Genetic Resources Institute ) giới thiệu vật liệu composite tre - gỗ làm sàn containner, làm sàn nhà; Tổ chức tre nứa song mây quốc tế (INBAR - The International Network for Bamboo and Rattan) đề cập tới nghiên cứu tạo vật liệu composite tre - gỗ dùng làm coppha đồ mộc Tuy nhiên, cơng trình nghiên cứu khơng cơng bố cụ thể quy trình thơng số cơng nghệ để sản xuất vật liệu mà mang tính chất quảng bá sản phẩm 1.4.2 Tại Việt Nam Ở Việt Nam, tre, gỗ đƣợc nhân dân ta sử dụng từ lâu, song với công nghiệp chế biến gỗ phát triển chậm, sản phẩm chƣa đa dạng, tỷ lệ lợi dụng tre, gỗ thấp Hiện nay, nƣớc ta có khoảng 88 nhà máy, xí nghiệp chế biến sử dụng nguyên liệu tre nứa (Hà Chu Chử, 2004), có nhà máy sản xuất giấy bột giấy: Bãi Bằng, Tân Mai, Việt Trì, Đồng Nai, Kon Tum, Thanh Hóa với cơng suất nhà máy từ 15.000 đến 130.000 sản phẩm/ năm; nhà máy ván tre luồng Hịa Bình, Lạng Sơn, Trung Văn – Hà Nội Thanh Hóa, nhà máy có cơng suất thiết kế 1.000 m3 sản phẩm/năm Nhà máy The Bamboo Factory (Đại An, Hải Dƣơng), làng nghề mây tre đan Chƣơng Mỹ - Hà Tây, Cát Đằng – Nam Định Năm 1975 – 1980, Viện Khoa học Lâm Nghiệp Việt Nam có nghiên cứu chế biến tre luồng phƣơng pháp học, hóa học nhƣ: “Nghiên cứu ván dán tre luồng” PGS.TS Nguyễn Hữu Quang, “Nghiên cứu chế biến hóa học Luồng” PGS.TS Hà Chu Chử Các nhà nghiên cứu mở hƣớng nghiên cứu nhằm sử dụng tài nguyên lâm sản ngoại gỗ cách có hiệu Hình 3.3 Sơ đồ vị trí kiểm tra chiều dày mẫu thử khối lƣợng thể tích Dụng cụ thí nghiệm: - Thƣớc kẹp có độ xác 0,05mm - Thƣớc panme có độ xác 0,01mm - Cân điện tử có độ xác 0,01g Cơng thức xác định:  M V Trong đó:  - khối lƣợng thể tích mẫu thử, g/cm M – khối lƣợng mẫu thử, g V – thể tích mẫu thử, cm3 Kết kiểm tra đƣợc ghi phụ biểu 01 đến 05 kết xử lý thống kê đƣợc ghi bảng 3.4 30 40 50 60 70 X (g/cm ) 0.82 0.83 0.82 0.82 0.82 S 0.01 0.01 0.02 0.01 0.02 S% 1.70 1.59 2.06 1.48 2.59 P% 0.54 0.50 0.65 0.47 0.82 C(95%) 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 Nhiệt độ (0C) Bảng 3.4 Khối lƣợng thể tích sản phẩm mức nhiệt độ 37 Khối lượng thể tích (g/cm ) 0.82 0.83 0.82 0.82 0.82 0.8 0.6 0.4 0.2 30 40 50 60 70 o Nhiệt độ ép ( C) Biểu đồ 3.1: Khối lƣợng thể tích sản phẩm Khối lƣợng thể tích trung bình sản phẩm  tb  0.82 g/cm3, có chênh lệch với ván (KLTT ván tre = 0.77 ; KLTT MDF = 0.74) Nguyên nhân chênh lệch này: - Do trình thực nghiệm, tráng keo đƣợc tiến hành theo phƣơng pháp thủ công nên lƣợng keo tráng màng keo chƣa đƣợc dàn trải bề mặt - Do sai số chiều dày ván tre MDF, chiều dày ván mặt tre chƣa đƣợc đồng Khi nhiệt độ ép thay đổi, khối lƣợng thể tích sản phẩm có thay đổi nhƣng không đáng kể nằm giới hạn sai số cho phép 0.1 g/cm3 Điều chứng tỏ nhiệt độ ép ảnh hƣởng không đáng kể đến khối lƣợng thể tích sản phẩm 3.3.2 Độ ẩm sản phẩm Độ ẩm sản phẩm đƣợc kiểm tra theo tiêu chuẩn JAS-SE-7 38 - Kích thƣớc mẫu thử: 100 x 100 x t, t: chiều dày sản phẩm (15mm) Số lƣợng mẫu: 10 mẫu/ mức nhiệt độ - Phƣơng pháp xác định: Sau lấy mẫu tiến hành cân để xác định khối lƣợng ban đầu đặt vào tủ sấy tăng nhiệt độ lên 100 - 105 0C , khối lƣợng mẫu thử không thay đổi (chênh lệch khối lƣợng hai lần cân liên tiếp nhỏ 0.01g), cân nhanh để xác định khối lƣợng mẫu kho kiệt - Dụng cụ xác định: + Cân điện tử độ xác 0.01g + Tủ sấy đối lƣu - Công thức xác định: MC  m1  m0 100% m0 Trong đó: MC – độ ẩm mẫu thử, % m1 – khối lƣợng ban đầu mẫu, g m0 - khối lƣợng mẫu khô kiệt, g Kết kiểm tra đƣợc ghi phụ biểu 06 đến 10 kết xử lý thống kê đƣợc ghi bảng 3.5 Nhiệt độ (0C) 30 40 50 60 70 X (%) 7.04 7.43 7.38 6.63 6.90 S 0.42 0.39 0.55 0.50 0.58 S% 5.95 5.29 7.49 7.58 8.38 P% 1.88 1.67 2.37 2.40 2.65 C(95%) 0.26 0.24 0.34 0.31 0.36 Bảng 3.5 Độ ẩm sản phẩm mức nhiệt độ 39 10 Độ ẩm 7.04 7.43 7.38 40 50 6.63 6.9 30 60 70 Nhiệt độ ép (oC) Biểu đồ 3.2: Độ ẩm sản phẩm Từ kết ta thấy, độ ẩm ván mức nhiệt độ khác chênh lệch không Nguyên nhân, ván có giá trị độ ẩm đồng đều, đƣợc sản xuất sấy từ trƣớc, sau ép nhiệt độ nhƣ đề tài, độ ẩm ván composite đạt mức trung bình khoảng 7% < 15% ván composite đạt tiêu chuẩn JAS-SE-7 3.3.3 Khả bong tách màng keo Khả dán dính keo dán trƣờng hợp màng keo không đồng phẳng đƣợc đánh giá thông qua mức độ bong tách màng keo đƣợc kiểm tra theo tiêu chuẩn JAS-SE-7 - Kích thƣớc mẫu thử: 75 x 75 x t, với t chiều dày sản phẩm, số lƣợng mẫu thử 10 mẫu/ mức nhiệt độ - Dụng cụ thiết bị: + Thƣớc kẹp độ xác 0,05 mm + Tủ sấy đối lƣu - Phƣơng pháp kiểm tra: 40 Mẫu sau cắt đƣợc ngâm nƣớc nóng có nhiệt độ 70 ± 30C Sau đó, vớt ra, lau khô, đƣa vào tủ sấy, sấy nhiệt độ 60 ± 30C Sau đƣa mẫu làm nguôi 10 đo vết nứt màng keo Kết kiểm tra đƣợc ghi phụ biểu 11 đến 15 kết xử lý thống kê đƣợc ghi bảng 3.6 Nhiệt độ (0C) 30 40 50 60 70 X (mm) 172.34 170.80 180.99 152.58 179.72 S 11.73 10.94 9.52 8.29 14.13 S% 6.80 6.41 5.26 5.43 7.86 P% 2.15 2.03 1.66 1.72 2.49 C(95%) 7.27 6.78 5.90 5.14 8.76 Bảng 3.6 Chiều dài vết bong tách màng keo mức nhiệt độ Độ dài (mm) 400 300 200 172.34 170.8 180.99 40 50 152.58 179.72 100 30 60 70 Nhiệt độ ép Biểu đồ 3.3: Độ dài vết bong tách sản phẩm 41 Nhận xét: Theo tiêu chuẩn JAS-SE-7 đánh giá khả bong tách màng keo, sau trình đo vết nứt có chiều dài < 2/3 chu vi cạnh ván ván đạt tiêu chuẩn Các kết đo có tỷ lệ bong tách < 60%, nhƣ ván đạt tiêu chuẩn dán dính Qua số liệu bảng ta thấy: khả liên kết tre với MDF tốt, vết nứt chủ yếu ăn sâu xuống phía MDF, MDF hút nƣớc mạnh tre nhiều Hơn nữa, loại vật liệu tƣơng đối khác nhau, nên chất lƣợng mối dán so với dán ép vật liệu đồng dạng Ở mức nhiệt độ khác mức độ bong tách màng keo khác nhau, theo số liệu độ bền dán dính keo tốt 600C, nhiệt độ keo đóng rắn hồn tồn, chất lƣợng bề mặt ván tốt, thơng số ngoại quan đảm bảo yêu cầu Tuy nhiên, nhiệt độ 700C, chất lƣợng mối dán lại giảm, điều chứng tỏ ép nhiệt độ 700C với thời gian ép 10 phút làm màng keo bắt đầu có đóng rắn lần, dẫn tới màng keo bị giịn, khả dán dính thấp, chất lƣợng mối dán bị giảm Song mức độ bong tách trung bình mức mức nhiệt độ 500C, 600C, 700C xấp xỉ 170mm, tƣơng đƣơng với mức độ bong tách màng keo mức 300C (172.34mm), 400C (170.8mm) nên sơ nhận xét nhiệt độ ép ảnh hƣởng không rõ rệt đến giá trị bong tách màng keo Thơng qua kết phân tích thống kê nhƣ trên, bỏ qua mức nhiệt độ ép 600C mức độ bong tách màng keo có xu hƣớng tăng nhiệt độ ép tăng Tuy nhiên, mức nhiệt độ ép 600C mức nhiệt độ cần khảo sát, để tìm quy luật ảnh hƣởng nhiệt độ ép đến chất lƣợng dán dính cần phải tăng dung lƣợng mẫu kiểm tra độ bền bám dính thơng qua tính chất khác 42 3.3.4 Xác định độ bền kéo trƣợt Do việc kiểm tra độ dài bong tách màng keo khơng đánh giá khách quan xác giá trị độ bền dán dính màng keo, nên chúng tơi tiến hành thí nghiệm giá trị độ bền kéo trƣợt màng keo theo tiêu chuẩn EN 205:2003 Hình 3.4 Kích thƣớc mẫu thử kéo trƣợt màng keo 43 - Kích thƣớc mẫu: 150 x 20 x t mm, với t chiều dày sản phẩm Số lƣợng mẫu dùng thí nghiệm 10 mẫu/ mức nhiệt độ - Dụng cụ thí nghiệm + Hệ thống gá kẹp mẫu + Thƣớc kẹp độ xác0,02mm + Panme: độ xác 0.01mm.% + Máy kiểm tra vạn - Phƣơng pháp kiểm tra: Đo mẫu: dùng thƣớt kẹp pame đo chiều rộng tiết diện kéo đo chiều dày tiết diện kéo Cho mẫu vào gá máy thử vạn Gia lực đến mẫu bị đứt màng keo Ghi lại thông số cân đồng hồ M (kg) => P = M.9.81 (N) Lực kéo trƣợt τk đƣợc xác định theo công thức: τk = P 10 ,(MPa) l.b Trong đó: P - lực kéo màng keo phá vỡ, N l - chiều dài tiết diện kéo,mm b – Là chiều rộng tiết diện kéo, mm Kết kiểm tra đƣợc ghi phụ biểu 16 đến 20 kết xử lý thống kê đƣợc ghi bảng 3.7 Nhiệt độ (0C) 30 40 50 60 70 X (MPa) 2.38 2.65 2.81 3.64 3.01 S 0.22 0.38 0.26 0.6 0.57 S% 9.27 14.5 9.06 16.5 18.9 P% 2.93 4.60 2.87 5.22 5.99 C(95%) 0.14 0.24 0.16 0.37 0.35 Bảng 3.7 Giá trị kéo trƣợt màng keo mức nhiệt độ 44 Lực kéo trượt 10 3.64 2.38 2.65 2.81 30 40 50 3.01 60 70 Nhiệt độ ép Biểu đồ 3.4 Ứng suất kéo trƣợt màng keo Qua số liệu ta thấy: giá trị lực kéo trƣợt tăng nhiệt độ tăng Nhƣng nhìn chung lực kéo trƣợt thấp so với dán dính gỗ với gỗ, điều có nguyên nhân kết cấu ván MDF vốn chịu lực kém, dán ép loại vật liệu khác khả dán dính giảm dẫn tới độ bền dán dính thấp Cũng nhƣ thử bong tách, độ bền kéo trƣợt màng keo nhiệt độ 600C tốt nhất, có giá trị lực kéo trƣợt cao hẳn nhiệt độ khác Điều lần khẳng định, màng keo ép nhiệt độ 600C với thông số ép đề tài tốt Thông qua kiểm tra mức độ bong tách vàng keo độ bền kéo trƣợt nhận thấy giá trị nhiệt độ ép tăng độ bền dán dính tăng, chất lƣợng mối dán tốt 45 Phần 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận Qua kết nghiên cứu thấy rằng: Nhiệt độ ép có ảnh hƣởng tới chất lƣợng dán dính màng keo Khi nhiệt độ tăng chất lƣợng mối dán tăng, nhiên ép nhiệt độ lớn giá trị nhiệt độ mà chất lƣợng dán dính màng keo tốt chất lƣợng mối dán lại bắt đầu giảm xuống Giải thích tƣợng màng keo đóng rắn hồn tồn, ta tiếp tục tăng nhiệt màng keo bị giòn chất lƣợng mối dán giảm xuống, tiếp tục tăng nhiệt độ gây phá hủy màng keo phá hủy ván Với chế độ áp suất P = 1.26MPa , nhiệt độ ép 600C, thời gian ép 10 phút tạo đƣợc sản phẩm ván đạt tiêu chuẩn ngoại quan đảm bảo tiêu chuẩn kiểm tra hành ván composite, ván sàn công nghiệp (tiêu chuẩn JAS-SE-7) Việc nghiên cứu vật liệu composite tre – MDF góp phần nâng cao hiệu sử dụng tre Việt Nam, nâng cao tính chất ván MDF, ứng dụng số sản phẩm: ván sàn, đồ gia dụng,…Bƣớc đầu đánh giá đƣợc thông số chất lƣợng thông số công nghệ tạo sản phẩm Thông qua kết nghiên cứu ta thu đƣợc kết luận nhƣ sau: a Về ngoại quan Qua kết thu đƣợc, ta thấy bề mặt sản phẩm đẹp, bề mặt ván thể đƣợc tính chất tự nhiên tre Tuy nhiên, q trình ép thơng số ép chƣa đƣợc hợp lý nên tạo sản phẩm có tƣợng cong Sau thời gian ổn định kích thƣớc tƣợng cong giảm đáng kể b Về tính chất vật lý Khối lƣợng thể tích, độ ẩm, khả bong tách màng keo nằm khoảng cho phép tiêu chuẩn kiểm tra Song kết không cao chất lƣợng màng keo, lƣợng keo tráng không đều, chất vật liệu thành phần 46 sai khác nhiều: khả hút, nhả ẩm tre MDF khác nhau, cấu tạo tre MDF khác nhau, chiều dày tre MDF không đồng đều/ Về khả bong tách màng keo: Các vết bong tách trung bình khoảng 50% nằm phạm vi cho phép tiêu chuẩn ván sàn (tiêu chuẩn JASSE-7) c Về tính chất học Độ bền kéo trƣợt màng keo: Phản ánh khả chịu lực kéo trƣợt ngang sản phẩm Từ kết thực nghiệm thu đƣợc đƣợc trị số lực kéo trƣợt khoảng 3.64 MPa Giá trị tƣơng đối thấp, nguyên nhân kết cấu ván MDF yếu, vật liệu ép không đồng Ta nhận thấy, khoảng nhiệt độ 600C, màng keo có chất lƣợng dán dính tốt Tuy giá trị thấp, nhƣng sản phẩm hoàn toàn đạt yêu cầu sử dụng sản xuất ván sàn công nghiệp 4.2 Những tồn đề tài Do khả nghiên cứu hạn chế nên đề tài tồn số vấn đề sau: - Cơng nghệ sản xuất: Chƣa có máy móc thiết bị chun dùng, cơng đoạn đánh nhẵn, tráng keo, xếp ván…đều đƣợc tiến hành thủ công nên ảnh hƣởng khơng tới chất lƣợng sản phẩm - Chất lƣợng sản phẩm: Nhìn chung chất lƣợng sản phẩm tƣơng đối tốt, đạt tiêu chuẩn ván sàn công nghiệp JAS-SE-7, nhƣng tính chất ván có biến động lớn chƣa ổn định - Đây đề tài vấn đề sản phẩm composite tre – MDF nên chƣa có nghiên cứu cụ thể thơng số khác giá trị nhiệt độ ép Trong nghiên cứu kế thừa trị số từ kết nghiên cứu liên quan trƣớc nên chƣa tạo sản phẩm có chất lƣợng tốt - Tính hiệu kinh tế: Việc nghiên cứu giá trị nhiệt độ ép đƣa giá trị nhiệt độ ép hợp lý cho sản phẩm, nhằm rút ngắn thời gian ép, nâng cao suất, đem lại hiệu kinh tế cao - Sản phẩm đƣợc tạo chủ yếu đƣợc kiểm tra độ bền dán dính màng keo thơng qua tiêu chuẩn: JAS-SE-7 EN 205:2003 47 4.3 Đề xuất công nghệ sản xuất ván composte từ tre MDF Với mong muốn đề tài thực sản phẩm khoa học có giá trị sớm đƣợc áp dụng vào thực tế sản xuất, xin đề xuất số nội dung nghiên cứu nhƣ sau: 4.3.1 Về vật dán - Đối với MDF: + Độ ẩm trƣớc tráng keo: 5-10% + Sai số chiều dày nhỏ hơn: 5% + Độ bền uốn tĩnh: 22 – 25 MPa - Đối với ván tre: + Độ ẩm trƣớc tráng keo: – 10% + Độ tuổi khai thác tre luồng: – tuổi 4.3.2 Chất kết dính Tre loại vật liệu không háo nƣớc MDF lại háo nƣớc, sử dụng loại keo có gốc – OH nhƣ U-F, P-F khó dán dính tốt hai loại vật dán này, từ tơi đề xuất sử dụng keo EPI hai thành phần để sản xuất ván composite tre – MDF: - Lƣợng keo tráng: 200 – 300g/m2 - Hàm lƣợng khô keo lớn 40% - Độ nhớt 250C: 12000 mPas 4.3.3 Thông số chế độ ép - Nhiệt độ ép: 600C - Áp suất ép: 1.2 MPa - Thời gian ép: 45s/mm chiều dày sản phẩm 4.3.4 Đề xuất hƣớng nghiên cứu - Nghiên cứu khả dán dính tre - MDF 48 - Nghiên cứu tỷ lệ kết cấu hợp lý tre MDF - Nghiên cứu sâu thông số công nghệ công đoạn sản xuất - Nghiên cứu chế tạo thiết bị chuyên dùng để sản xuất - Nghiên cứu sâu loại chất kết dính, lƣợng keo tráng hợp lý, khả pha trộn chất kết dĩnh với loại chất độn để giảm giá thành sản phẩm - Xây dựng tiêu chuẩn Việt Nam cho loại sản phẩm 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO Trần Ích Thịnh, vật liệu composite – học tính tốn kết cấu, NXB Giáo dục 1994 Bách khoa toàn thƣ trực tuyến http://wikipedia.org Nguyễn Phan Thiết (1993), Nghiên cứu số yếu tố công nghệ sản xuất ván dăm từ tre Việt Nam,luận án phó tiến sỹ, viện khoa học lâm nghiệp, Hà Nội Hứa Thị Huần (1993), Xây dựng nguyên lý công nghệ sản xuất ván sợi với nguyên liệu tre Lồ Ô gỗ Bạch đàn dạng bột giấy thô, luận án tiến sỹ kỹ thuật, viện khoa học lâm nghiệp, Hà Nội Phạm Thị Diệp Ánh (1997), Bước đầu sản xuất thử nghiệm ván dán từ gỗ tre luồng, luận văn tốt nghiệp, trƣờng ĐH Lâm Nghiệp, Hà Tây Nguyễn Văn Thuận nhóm sinh viên (2001), Nghiên cứu sản xuất ván dăm hỗn hợp từ gỗ họ tre trúc, báo cáo nghiên cứu khoa học, trƣờng ĐH Lâm Nghiệp, Hà Tây Nguyễn Trung Hiếu (2006), Xác định trị số áp suất để sản xuất ván coppha từ nguyên liệu luồng (Dendrocalamus barbatus), luận văn thạc sỹ kỹ thuật, trƣờng ĐH Lâm Nghiệp Nguyễn Thị Thanh Hiền (2007), Ảnh hưởng kết cấu đến tính chất vật liệu composite dạng lớp từ tre gỗ, luận văn thạc sỹ kỹ thuật, trƣờng ĐH Lâm Nghiệp, Hà Tây Phạm Văn Chƣơng (2004), Báo cáo tình hình phương hướng nghiên cứu sản xuất chế biến tre nứa Việt Nam, Trƣờng Đại học Lâm Nghiệp, Hà Tây 10 Nguyễn Trƣờng Giang (2007), Bước đầu nghiên cứu tạo vật liệu composite dạng lớp từ tre, gỗ sử dụng xây dựng đồ mộc, khóa luận tốt nghiệp, Trƣờng Đại học Lâm Nghiệp, Hà Tây 11 Phạm Văn Chƣơng, Nguyễn Hữu Quang (2004), Công nghệ sản xuất ván nhân tạo, tập 1, Nhà xuất Nông Nghiệp, Hà Nội 12 Phạm Văn Chƣơng (1995), Xây dựng chế độ công nghệ ép ván nhiều lớp với nguyên liệu tre luồng, hƣớng dẫn luận văn tốt nghiệp, Trƣờng Đại học Lâm Nghiệp, Hà Tây 13 Website: www.bamboocomposite.com 14 Website: www.faostat.fao.org 15 China national bamboo research center (2001), Cultivation & integrated utilization on bamboo in China, HangZhou, P.R China 16 Phạm Văn Chƣơng, Nguyễn Văn Thuận (1993), Bài giảng công nghệ sản xuất ván nhân tạo, tập 1, Trƣờng Đại học Lâm Nghiệp, Hà Tây 17 Lƣu Tín (1994), Khả chế biến tre luồng, Thông tin KHKT KTLN 50 51