Nghiên cứu ảnh hưởng của tốc độ truyền nhiệt trong quá trình ép ván dăm cách nhiệt từ vỏ trấu đến chất lượng sản phẩm

ĐẶT VẤN ĐỀ Ngày nay, ngành công nghiệp sản xuất ván nhân tạo phát triển mạnh mẽ dần khẳng định đƣợc vị trí công nghiệp vật liệu nƣớc nhà Các sản phẩm ván nhân tạo đƣợc sử dụng ngày rộng rãi lĩnh vực đời sống, đặc biệt ván dăm Nó khơng có nhiều ƣu điểm bật so với sản phẩm từ gỗ ngun mà cịn góp phần giải tình trạng lƣợng gỗ rừng trồng dần cạn kiệt Việc tìm nguồn nguyên liệu thay cho nguyên liệu truyền thống quan trọng Vỏ trấu đƣợc coi phế liệu nông nghiệp chiếm 20% sản lƣợng nông nghiệp, nhƣng đƣợc dùng vào cơng việc có giá trị thấp, chủ yếu đƣợc sử dụng làm nhiên liệu đốt, chất thải đổ sơng, làm phân bón,… Hình 0.1 Một số ứng dụng phổ biến vỏ trấu ngày Tuy nhiên vỏ trấu lại có nhiều ƣu điểm nhƣ có trữ lƣợng dồi dào, giá thành thấp, dễ bảo quản, chậm cháy… Do đó, tìm hƣớng tận dụng nguồn nguyên liệu vỏ trấu, tạo sản phẩm có đặc tính trội so với sản phẩm loại cần thiết, đảm bảo tính cạnh tranh cho sản phẩm Trƣớc vỏ trấu đƣợc nghiên cứu tạo ván dăm tổ hợp, có đề tài nghiên cứu ván dăm vỏ trấu Vì vậy, nghiên cứu sản xuất ván vỏ trấu hƣớng nghiên cứu thực cấp thiết ƣu việt, sản phẩm ván dăm cách nhiệt sản xuất từ vỏ trấu loại sản phẩm mẻ, có nhiều ƣu điểm hƣớng phát triển đầy tiềm cho công nghiệp sản xuất ván nhân tạo nƣớc ta Trong nghiên cứu có nhiều yếu tố cơng nghệ ảnh hƣởng đến chất lƣợng sản phẩm mối dán nhƣ: nhiệt độ ép, áp suất ép, thời gian ép, yếu tố thuộc keo dán,… yếu tốc tốc độ truyền nhiệt yếu tố có ảnh hƣởng lớn tới chất lƣợng mối dán Vì vậy, nghiên cứu ảnh hƣởng khả truyền nhiệt đến chất lƣợng mối dán công nghệ sản xuất ván dán đƣợc quan tâm Đƣợc đồng ý Khoa Chế Biến Lâm Sản – Trƣờng Đại học Lâm Nghiệp, môn KHG & CN vật liệu, dƣới hƣớng dẫn cô giáo Ths Nguyễn Thị Yên, tiến hành thực đề tài tốt nghiệp: “Nghiên cứu ảnh hưởng tốc độ truyền nhiệt trình ép ván dăm cách nhiệt từ vỏ trấu đến chất lượng sản phẩm” Kết nghiên cứu có giá trị thiết thực góp phần tạo sở cho việc lựa chọn giải pháp, xác lập thông số công nghệ để nâng cao chất lƣợng ván, tài liệu tham khảo có giá trị phục vụ cho cơng việc học tập nghiên cứu CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tính cấp thiết đề tài Hiện nay, vỏ trấu đƣợc coi nhƣ loại phế liệu nông nghiệp, đƣợc sử dụng vào việc có hiệu thấp Theo Bộ Nông nghiệp phát triển nông thôn, với sản lƣợng thóc lúa năm 2008 khoảng 37 triệu lƣợng vỏ trấu thải khoảng 6÷7,5 triệu Nhƣ vậy, sử dụng vỏ trấu làm nguyên liệu cho ngành công nghiệp sản xuất ván dăm cách nhiệt tận dụng đƣợc nguồn phế thải nông nghiệp với trữ lƣợng lớn mà giá thành lại rẻ Trong thời điểm ngành kiến trúc xây dựng phát triển mạnh mẽ nhƣ nay, thị trƣờng xuất nhiều vật liệu cách nhiệt nhƣng chúng có giá thành cao, nguồn ngun liệu khơng sẵn có, nặng, quy trình sản xuất phức tạp,… nhƣng sản phẩm ván cách nhiệt từ vỏ trấu không khắc phục đƣợc hạn chế mà cịn có chất lƣợng khơng thua sản phẩm loại Việc nghiên cứu sản xuất thành công ván dăm cách nhiệt từ vỏ trấu mang lại hiệu kinh tế xã hội lớn, tăng thêm nguồn thu nhập từ nguồn phề liệu gần nhƣ bỏ mà tạo việc làm cho nông dân, giảm thiểu ô nhiễm môi trƣờng việc đốt vỏ trấu thải xuống sơng ngịi Bên cạnh cịn có thuận lợi nguồn nguyên liệu dồi dào, giá thành rẻ, xử lý vận chuyển đơn giản Đây thực hƣớng phát triển tốt tƣơng lai, cần đƣợc nghiên cứu kĩ để áp dụng vào thực tiễn Các nghiên cứu ván vỏ trấu đa số tập trung vào vấn đề chế độ ép nhƣ thời gian ép, nhiệt độ, lƣợng keo sử dụng… mà chƣa quan tâm đến vấn đề truyền nhiệt, tốc độ truyền nhiệt yếu tố quan trọng, định đến khả liên kết dăm trấu với keo nhƣ chất lƣợng ván dăm cách nhiệt từ vỏ trấu Nghiên cứu tốc độ truyền nhiệt q trình ép ván góp phần bổ sung hoàn thiện lý thuyết sản xuất ván dăm cách nhiệt từ vỏ trấu, làm sở cho nghiên cứu sau để phát triển sớm đƣa loại ván đầy triển vọng vào thực tiễn sản xuất 1.2 Lịch sử vấn đề nghiên cứu Trong ngành sản xuất ván nhân tạo, ván dăm sản phẩm phổ biến Nó đƣợc sử dụng rộng rãi lĩnh vực đời sống, cơng trình nhƣ sản phẩm nội thất (giƣờng, tủ, bàn, ghế…); dụng cụ, đồ đạc phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt hàng ngày ngƣời Ván dăm dần thay cho nguồn nguyên liệu truyền thống gỗ, góp phần không nhỏ việc giảm bớt phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu ngày cạn kiệt này, giúp tận dụng tối đa việc sử dụng gỗ chế biến lâm sản Ván dăm có số tính chất vƣợt trội mà gỗ ngun khơng có đƣợc nhƣ kết cấu ổn định, độ co rút giãn nở theo ba chiều đồng đều; khơng có khuyết tật mắt, mục, nứt nẻ; chế độ gia công đơn giản, kích thƣớc điều chỉnh theo u cầu nhà sản xuất theo yêu cầu chất lƣợng…, vật liệu đáp ứng đƣợc yêu cầu chất lƣợng, thẩm mỹ, mà giá thành lại khơng cao Do đó, ván nhân tạo nói chung ván dăm nói riêng giữ vai trị vơ quan trọng sống ngƣời Ván vỏ trấu đƣợc phát triển lần đầu vào năm 70 sử dụng keo P-F Do ƣu điểm bật mà nhiều loại ván khác khơng có, lại sử dụng nguyên liệu phế liệu nông nghiệp nên ván vỏ trấu ngày đƣợc quan tâm, nghiên cứu tạo sản phẩm hữu ích, giải gánh nặng sử dụng nguyên liệu từ gỗ rừng trồng 1.2.1 Trên giới Công nghệ sản xuất ván dăm đời muộn nhiều ngành khác giới song phát triển với nhịp độ nhanh chóng Nhờ tiến khoa học kỹ thuật số nƣớc phát triển, ngành sản xuất ván nhân tạo nói chung sản xuất ván dăm nói riêng có bƣớc phát triển vƣợt bậc quy mô lẫn chất lƣợng Theo số liệu thống kê năm 2000, lƣợng ván dăm sản xuất giới đạt khoảng 9,5 triệu m3, nƣớc có suất lớn Hoa Kì, Canda, Trung Quốc, Pháp, Inđơnêxia,… Những năm gần đây, gỗ tự nhiên ngày khan nên vấn đề nghiên cứu sử dụng nguồn nguyên liệu cho sản xuất ván dăm đƣợc nhiều quốc gia đặc biệt quan tâm có nguồn nguyên liệu từ vỏ trấu Ban đầu đƣợc quan tâm, ván dăm vỏ trấu đƣợc tạo sử dụng 8% keo ép nhiệt độ từ 1540C đến 2100C khoảng thời gian từ đến 20 phút Đối cới ván dày 1,6 cm, thời gian ép phút ép nhiệt độ 2100C, 12 phút nhiệt độ 1770C Nhƣng khoa học kỹ thuật ngày phát triển mạnh mẽ cộng với nhiều nghiên cứu đƣợc tiến hành thơng số có thay đổi, ví dụ nhƣ rút ngắn thời gian ép, nhiệt độ ép đƣợc giảm xuống nhƣng chất lƣợng ván đƣợc cải thiện đáng kể Với khoa học kỹ thuật đại nhiều nghiên cứu chuyên sâu, nhiều nƣớc giới sử dụng vỏ trấu nhƣ ngành nguyên liệu cho ngành công nghiệp ván mang lại hiệu kinh tế cao nhƣ dùng cho sản xuất đồ mộc, làm vật liệu xây dựng, sản xuất nhiên liệu, sản phẩm dùng cho sinh hoạt gia đình… Trên giới có số nghiên ván dăm với nguyên liệu vỏ trấu nhƣ: - Ajiwe cộng (Ajiwe 1998) nghiên cứu công nghệ tạo ván làm trần từ hồn hợp mùn cƣa vỏ trấu Việc cho thêm mùn cƣa làm tăng độ ẩm ván nhƣng có tác dụng cải thiện cƣờng độ ván - Ngiên cứu tính chất học ván dăm từ trấu bột gỗ với chất kết dính keo U-F (Young-Kyu Lee, Sumin Kin, Han-Seung Yang, HyunJoong Kim 2003) - Các ván dăm hỗn hợp vỏ trấu-gỗ với tỷ lệ vỏ trấu/dăm gỗ 75/25 50/50 sử dụng mùn cƣa có kích thƣớc khác (thay đổi khoảng: 3,14, 1,41, 0,88 mm) sử dụng cố định lƣợng keo dùng 11% áp suất ép 0,83 MPa (Desirello 2004) - Nghiên cứu sản xuất ván dăm xi măng với vỏ trấu (J.A Bamisaye – Đại học Ado-Ekiti Nigeria 2007) - Ván dăm từ vỏ trấu, giới thiệu tóm tắt để tái tạo vật liệu xây dựng (tiến sĩ Anbu Clemensis Johnson, kỹ sƣ Y.Bhg.Dato, tiến sĩ Nordin bin Yunus 2009) Các nghiên cứu đạt đƣợc thành công định, mở hƣớng cho việc tân dụng vỏ trấu, sản xuất sản phẩm có ích 1.2.2 Tại Việt Nam Mặc dù xuất Việt Nam chƣa lâu so với nƣớc phát triển giới, ngành sản xuất ván dăm nƣớc ta đời muộn nhiều nhƣng mà đƣợc thừa hƣởng thành tựu, kết mà nƣớc phát triển để lại, hạn chế đƣợc sai sót khuyết điểm mà nƣớc mắc phải, từ rút đƣợc kinh nghiệm quý báu Nhờ ngành nƣớc ta nhanh chóng phát triển dần khẳng định đƣợc vị trí vai trị quan trọng sống ngƣời Với nhu cầu sử dung ngày cao quy mô sử dụng ngày rộng nên việc nghiên cứu nguồn vật liệu trở lên cấp bách bên cạnh việc khai thác sử dụng nguồn nguyên liệu truyền thống Nƣớc ta nƣớc mà nông nghiệp chiếm tỉ lệ lớn, lƣợng phế phẩm từ nông nghiệp đa dạng vô dồi dào, ví dụ nhƣ vỏ trấu Tuy sản phẩm ván dăm cách nhiệt từ vỏ trấu có ƣu điểm trội so với sản phẩm loại nhƣng nƣớc ta chƣa đƣợc quan tâm nghiên cứu phát triển mức, hƣớng tích cực cơng nghiệp sản suất ván nhân tạo Ở Việt Nam vấn đề nghiên cứu ứng dụng vỏ trấu có số đề tài nhƣ: - Vũ Thị Bích – Sinh viên trƣờng Đại học Kỹ thật công nghệ TP.HCM Đề tài nghiên cứu “Nghiên cứu tận dụng phế phẩm nông nghiệp làm vật liệu xây dựng”, chủ yếu dùng vỏ trấu - Kỹ sƣ Lƣơng Văn Đế tạo thiết bị lọc nƣớc từ vỏ trấu theo cách tách oxit silic (SiO2) từ trấu để tạo sứ xốp chất lƣợng cao, dùng để lọc nƣớc - Các nhà khoa học thuộc Viện Cơ điện Nông ngiệp Công nghệ sau thu hoạch (CĐNN&CNSTH) thành công với công nghệ sản xuất điện từ loại phế liệu nơng nghiệp - Lâm Văn Việt (2009) khóa luận tốt nghiệp trƣờng ĐH Lâm Nghiệp “Nghiên cứu ảnh hƣởng nhiệt độ ép tới tính chất ván dăm cách nhiệt làm từ vỏ trấu” - Nguyễn Văn Thiện (2009) khóa luận tốt nghiệp trƣờng ĐH Lâm Nghiệp “Nghiên cứu ảnh hƣởng thời gian ép đến chất lƣợng ván dăm cách nhiệt từ vỏ trấu” Tuy nhiên, nghiên cứu số lƣợng hạn chế, bên cạnh chúng dừng việc nghiên cứu lý thuyết chƣa áp dụng vào thực tế sản xuất tạo sản phẩm với quy mô lớn 1.3 Mục tiêu đề tài - Xác định ảnh hƣởng tốc độ truyền nhiệt (Q) trình ép đến chất lƣợng ván vỏ trấu - Xác định tốc độ truyền nhiệt hợp lý ép ván vỏ trấu cách nhiệt 1.4 Nội dung nghiên cứu - Tìm hiểu cấu tạo, tính chất nguyên liệu vỏ trấu - Tìm hiểu quy trình sản xuất ván dăm cách nhiệt từ vỏ trấu - Xác định tốc độ truyền nhiệt ép ván cấp nhiệt độ 1700C, 1800C, 1900C - Kiểm tra số tính chất ván vỏ trấu - Đề xuất chế độ ép (Nhiệt độ, tốc độ truyền) hợp lý phạm vi nghiên cứu 1.5 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Trong trình thực đề tài tiến hành với đối tƣợng nhƣ sau: - Nguyên liệu: Vỏ trấu mua thị trấn Xuân Mai - Chất kết dính: Sử dụng keo P-F (Phenol formaldehyde) dạng lỏng mua Công ty TNHH Hóa chất cơng nghiệp Đức Giang - Đức Giang - Long Biên - Hà Nội (nhập từ hãng DYNEA) - Máy thiêt bị: Sử dụng máy thiết bị có Trung tâm nghiên cứu thực nghiệm chuyển giao cơng nghệ cơng nghiệp rừng, Trung tâm thí nghiệm Khoa Chế biến Lâm sản Trƣờng Đại học Lâm Nghiệp - Ván dăm vỏ trấu với kích thƣớc 400 x 400 x 16 (mm), khối lƣợng thể tích mong muốn đạt γ = 0,35 g/cm3 Phạm vi nghiên cứu Đề tài nghiên cứu ảnh hƣởng tốc độ truyền nhiệt trình ép tới chất lƣợng ván - Yếu tố cố định: Phƣơng pháp ép, thời gian ép (16 phút), áp suất ép (Pmax = 1.6 MPa), nguyên liệu, thiết bị, loại lƣợng keo - Thông số thay đổi: đề tài đƣợc thực với cấp nhiệt độ khảo sát là: 1700C, 1800C, 1900C 1.6 Phƣơng pháp nghiên cứu Để giải đƣợc mục tiêu nội dung đặt ra, đề tài đƣợc thực phƣơng pháp sau: - Phƣơng pháp kế thừa: kế thừa nghiên cứu lý thuyết, tài liệu, cơng trình nghiên cứu ngồi nƣớc, kết đề tài trƣớc liên quan đến sản xuất ván dăm từ vỏ trấu - Phƣơng pháp nghiên cứu thực nghiệm: Thực nghiệm sản xuất ván dăm cách nhiệt từ vỏ trấu - Xử lý số liệu phƣơng pháp thống kê toán học - Sử dụng tiêu chuẩn kiểm tra chất lƣợng sản phẩm ván dăm (theo tiêu chuẩn quốc gia TCVN 7756-2007 tiêu chuẩn ASTM 5334) để kiểm tra số tính chất ván: khối lƣợng thể tích, độ trƣơng nở chiều dày sau 2h ngâm nƣớc lạnh, cƣờng độ uốn tĩnh, khả dẫn nhiệt sản phẩm 1.7 Ý nghĩa đề tài Ý nghĩa khoa học Bƣớc đầu nghiên cứu xác lập sở khoa học khả truyền nhiệt sản xuất ván dăm cách nhiệt từ vỏ trấu Ý nghĩa thực tiễn - Xác định đƣợc ảnh hƣởng tốc độ truyền nhiệt trình ép ván dăm cách nhiệt từ vỏ trấu đến chất lƣợng ván Từ giúp cho việc lựa chọn thông số chế độ ép cách hợp lý để ván có chất lƣợng tốt - Nâng cao hiệu giá trị sử dụng phế phẩm từ nơng nghiệp, góp phần giảm thiểu tác nhân gây ô nhiễm môi trƣờng giải vấn đề khó khăn nguồn nguyên liệu cho sản xuất ván dăm - Kết đề tài sở cho việc lựa chọn giải pháp, xây dựng quy trình cơng nghệ, xác lập thông số công nghệ để nâng cao chất lƣợng ván dăm cách nhiệt từ vỏ trấu CHƢƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT Qua nghiên cứu tài liệu cho thấy có nhiều yếu tố ảnh hƣởng đến chất lƣợng ván vỏ trấu Nguyên liệu: - Độ ẩm - Kích thƣớc - Loại trấu - Tạp chất Chất kết dính: - Loại keo - Lƣợng keo - Thông số kỹ thuật CHẤT LƢỢNG VÁN VỎ TRẤU Cấu trúc ván: - Số lớp - Tỷ lệ kích thƣớc dăm lớp mặt - lõi - Khối lƣợng thể tích - Chiều dày Chế độ ép: - Áp suất - Thời gian - Nhiệt độ - Tốc độ truyền nhiệt (nhiệt lƣợng truyền Q) Trong phạm vi đề tài, tập trung nghiên cứu ảnh hƣởng tốc độ truyền nhiệt đến chất lƣợng ván vỏ trấu 2.1 Các yếu tố ảnh hƣởng tới tốc độ truyền nhiệt trình ép ván dăm vỏ trấu 2.1.1 Ảnh hƣởng nguyên liệu 2.1.1.1 Nguyên liệu vỏ trấu Việt Nam nƣớc có văn minh lúa nƣớc lâu đời, từ lâu lúa gắn liền với đời sống nhân dân Không hạt lúa đƣợc sử dụng làm thực phẩm chính, mà phần lại sau thu hoạch lúa đƣợc ngƣời dân tận dụng trở thành vật liệu có ích đời sống hàng ngày Ví dụ rơm đƣợc sử dụng lợp nhà, cho gia súc ăn, làm chất đốt, ủ làm phân, trộn với đất sét làm vật liệu xây dựng Không trấu đƣợc sử dụng 10 Phụ biểu 07 Kết theo dõi trình truyền nhiệt kết tính tốn lượng nhiệt truyền Q cho ván sản phẩm STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 Thời gian Nhiệt độ  (phút) 0.00 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00 2.25 2.50 2.75 3.00 3.25 3.50 3.75 4.00 4.25 4.50 4.75 5.00 5.25 5.50 5.75 6.00 6.25 6.50 6.75 7.00 7.25 7.50 7.75 69 Nhiệt lƣợng ( C) Q(W) 35 43 51 64 77 94 101 101 101 101 101 101 102 102 102 102 102 102 102 102 102 102 102 102 102 103 103 103 103 104 104 105 0.000 0.013 0.027 0.051 0.076 0.113 0.129 0.129 0.129 0.129 0.129 0.129 0.132 0.132 0.132 0.132 0.132 0.132 0.132 0.132 0.132 0.132 0.132 0.132 0.132 0.134 0.134 0.134 0.134 0.137 0.137 0.139 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 8.00 8.25 8.50 8.75 9.00 9.25 9.50 9.75 10.00 10.25 10.50 10.75 11.00 11.25 11.50 11.75 12.00 12.25 12.50 12.75 13.00 13.25 13.50 13.75 14.00 14.25 14.50 14.75 15.00 15.25 15.50 15.75 16.00 16.25 16.50 105 106 107 108 108 109 110 111 112 113 113 114 115 117 118 119 120 120 121 122 123 123 124 125 125 126 127 128 128 129 130 130 131 131 132 70 0.139 0.141 0.144 0.146 0.146 0.149 0.151 0.154 0.156 0.159 0.159 0.161 0.164 0.169 0.171 0.174 0.176 0.176 0.179 0.182 0.184 0.184 0.187 0.189 0.189 0.192 0.195 0.197 0.197 0.200 0.203 0.203 0.205 0.205 0.208 Phụ biểu 08 Kết theo dõi q trình truyền nhiệt kết tính tốn lượng nhiệt truyền Q cho ván sản phẩm STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 Thời gian Nhiệt độ  (phút) 0.00 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00 2.25 2.50 2.75 3.00 3.25 3.50 3.75 4.00 4.25 4.50 4.75 5.00 5.25 5.50 5.75 6.00 6.25 6.50 6.75 7.00 7.25 7.50 7.75 71 Nhiệt lƣợng ( C) Q(W) 33 43 50 60 73 90 101 101 101 101 102 102 102 102 102 102 102 102 102 102 102 102 103 103 103 103 104 104 104 105 105 106 0.000 0.016 0.028 0.046 0.072 0.108 0.133 0.133 0.133 0.133 0.136 0.136 0.136 0.136 0.136 0.136 0.136 0.136 0.136 0.136 0.136 0.136 0.138 0.138 0.138 0.138 0.141 0.141 0.141 0.143 0.143 0.145 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 8.00 8.25 8.50 8.75 9.00 9.25 9.50 9.75 10.00 10.25 10.50 10.75 11.00 11.25 11.50 11.75 12.00 12.25 12.50 12.75 13.00 13.25 13.50 13.75 14.00 14.25 14.50 14.75 15.00 15.25 15.50 15.75 16.00 16.25 16.50 107 108 108 109 110 111 112 113 114 115 117 117 118 119 119 120 120 121 121 123 123 124 125 125 126 127 127 128 128 129 130 130 131 132 132 72 0.148 0.150 0.150 0.153 0.155 0.158 0.160 0.163 0.165 0.168 0.173 0.173 0.175 0.178 0.178 0.180 0.180 0.183 0.183 0.188 0.188 0.191 0.194 0.194 0.196 0.199 0.199 0.202 0.202 0.204 0.207 0.207 0.210 0.212 0.212 Phụ biểu 09 Kết theo dõi q trình truyền nhiệt kết tính tốn lượng nhiệt truyền Q cho ván sản phẩm STT Thời gian Nhiệt độ  (phút) Nhiệt lƣợng ( C) Q(W) 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 0.00 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00 2.25 2.50 2.75 3.00 3.25 3.50 3.75 4.00 4.25 4.50 4.75 5.00 5.25 37 50 56 68 82 97 101 102 102 102 102 102 102 102 102 102 102 102 102 102 102 102 0.000 0.022 0.032 0.055 0.083 0.116 0.126 0.128 0.128 0.128 0.128 0.128 0.128 0.128 0.128 0.128 0.128 0.128 0.128 0.128 0.128 0.128 23 5.50 103 0.130 24 25 26 27 28 29 30 31 32 5.75 6.00 6.25 6.50 6.75 7.00 7.25 7.50 7.75 103 103 104 104 105 105 106 107 107 0.130 0.130 0.133 0.133 0.135 0.135 0.137 0.140 0.140 73 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 8.00 8.25 8.50 8.75 9.00 9.25 9.50 9.75 10.00 10.25 10.50 10.75 11.00 11.25 11.50 11.75 12.00 12.25 12.50 12.75 13.00 13.25 13.50 13.75 14.00 14.25 14.50 14.75 15.00 15.25 15.50 15.75 16.00 16.25 16.50 108 109 110 111 111 112 112 113 113 114 114 115 116 116 117 118 119 120 120 121 122 123 124 124 125 126 127 127 128 128 129 130 130 131 131 74 0.142 0.145 0.147 0.150 0.150 0.152 0.152 0.155 0.155 0.157 0.157 0.160 0.162 0.162 0.165 0.167 0.170 0.172 0.172 0.175 0.177 0.180 0.183 0.183 0.185 0.188 0.190 0.190 0.193 0.193 0.196 0.198 0.198 0.201 0.201 Phụ biểu 10 Kiểm tra khối lƣợng thể tích Sản SH Ch.dài Ch.rộng Ch.dày K.lƣợng KLTT phẩm mẫu a (cm) b (cm) t(cm) (g) (g/cm3) 1.1 10.038 10.012 1.699 60.78 0.356 1.2 10.044 10.059 1.666 60.93 0.362 1.3 10.039 10.059 1.671 60.25 0.357 1.4 9.994 10.040 1.656 60.14 0.362 1.5 10.045 10.077 1.689 60.23 0.352 1.6 10.014 10.006 1.699 58.82 0.346 2.1 10.064 10.021 1.688 61.28 0.360 2.2 10.040 10.023 1.682 62.62 0.370 2.3 10.027 10.050 1.667 60.47 0.360 SP KLTT t.bình (g/cm3) 0.356 SP 0.365 2.4 9.989 9.985 1.642 57.32 0.350 2.5 10.013 10.042 1.680 64.27 0.380 2.6 10.026 10.036 1.676 62.39 0.370 3.1 10.037 10.075 1.665 62.29 0.370 3.2 10.007 10.089 1.668 60.62 0.360 3.3 10.032 10.055 1.669 62.29 0.370 3.4 10.042 10.014 1.684 64.35 0.380 3.5 10.025 10.028 1.715 65.51 0.380 3.6 10.041 10.001 1.677 62.30 0.370 SP 0.372 75 Phụ biểu 11 Kiểm tra tỷ lệ trƣơng nở chiều dày sau 2h ngâm nƣớc lạnh Sản SH c dày trƣớc c dày sau Độ trƣơng Độ trƣơng phẩm mẫu ngâm t1 (cm) ngâm t2 (cm) nở (%) nở tb (%) 1.1 1.633 2.100 23.33 1.2 1.627 2.090 22.15 1.3 1.646 2.164 23.94 1.4 1.620 2.120 23.58 1.5 1.618 2.174 25.57 1.6 1.635 2.114 22.66 2.1 1.625 2.006 18.99 2.2 1.671 2.022 17.36 2.3 1.628 2.003 18.72 SP 23.540 SP 18.911 2.4 1.675 2.071 19.12 2.5 1.660 2.086 20.42 2.6 1.692 2.085 18.85 3.1 1.599 1.964 18.58 3.2 1.619 1.954 17.14 3.3 1.594 1.930 17.41 3.4 1.641 1.964 18.58 3.5 1.624 1.954 17.14 3.6 1.631 1.930 17.41 SP 17.354 76 Phụ biểu 12 Kiểm tra cƣờng độ uốn tĩnh ván C rộng C.dày K cách Lực phá mẫu mẫu gối hủy b(m.m) t(mm) L(mm) P(N) 1.1 50.27 16.32 160 54.646 0.980 1.2 50.22 16.31 160 42.138 0.757 1.3 50.13 16.50 160 52.049 0.915 Sản SH phẩm mẫu σu σu(MPa) t.bình (MPa) SP 0.965 1.4 50.02 15.95 160 61.002 1.151 1.5 49.88 16.18 160 51.725 0.951 1.6 50.00 16.30 160 57.291 1.035 2.1 49.48 16.25 160 59.787 1.098 2.2 50.35 16.75 160 59.221 1.006 2.3 50.20 16.41 160 58,398 1,037 2.4 49.86 16.20 160 62.458 1.146 2.5 49.84 16.24 160 69.326 1.266 2.6 48.87 15.93 160 73.114 1.415 3.1 50.14 15.89 160 103,513 1,962 3.2 49.98 16.19 160 93,691 1,716 3.3 50.15 16.31 160 97,335 1,751 3.4 50.19 16.38 160 109,028 1,943 3.5 49.68 16.06 160 77,957 1,460 3.6 50.29 16.21 160 97,074 1,763 SP 1.161 SP 1.766 77 LỜI CẢM ƠN Nhân dịp hồn thành khóa luận tốt nghiệp cho phép đƣợc gửi lời cảm ơn chân thành tới cô giáo Ths Nguyễn Thị Yên tận tình giúp đỡ hƣớng dẫn tơi suốt q trình thực hiên khóa luận tốt nghiệp Đồng thời tơi xin gửi lời cảm ơn tới cán giáo viên làm việc môn KHG & CN vật liệu, Trung tâm thông tin khoa học thƣ viện, Trung tâm thí nghiệm thực hành khoa Chế Biến Lâm Sản, Trung tâm nghiên cứu thực nghiệm chuyển giao công nghệ công nghiệp rừng Trƣờng Đại học Lâm nghiệp tạo điều kiện tốt để tiến hành khóa luận đƣợc thuận lợi Ngồi tơi chân thành cảm ơn giúp đỡ từ phía Cơng ty TNHH Hóa chất cơng nghiệp Đức Giang có trụ sở Đức Giang - Long Biên - Hà Nội, cảm ơn gia đình bạn bè động viên, giúp đỡ để tơi thực hồn thành khóa luận tốt nghiệp Tôi xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực Nguyễn Văn Trung 78 DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Kí hiệu, chữ STT Ý nghĩa viết tắt Đơn vị λ Hệ số dẫn nhiệt ζcn Thời gian ép công nghệ Ttâm Nhiệt độ tâm ván C Tbm Nhiệt độ bề mặt ván C St Diện tích bề mặt ván phẳng m2 t Nhiệt độ đạt đƣợc tâm ván W/m.K phút C trình ép τ Thời gian ép ván C Nhiệt dung riêng gỗ Q(0→∞) phút Kcal/kg0C Lƣợng nhiệt truyền từ môi trƣờng suốt trình truyền nhiệt W Lƣợng nhiệt truyền cho vật từ thời 10 Q(0→τ1) điểm bắt đầu trình truyền nhiệt W đến thời điểm τ1 11 t (1  ) Nhiệt độ trung bình vật thời tf 13 δ C C điểm τ1 Nhiệt độ trung bình vật thời 12 điểm τ = ∞ Chiều dày phẳng 79 m DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ STT Hình 0.1 Hình 2.1 Hình 2.2 Hình 2.3 Hình 2.4 Hình 3.1 Hình 3.2 Hình 3.3 Hình 3.4 Hình 3.5 Hình 3.6 Hình 3.7 Hình 3.8 Hình 3.9 Hình 3.10 Hình 3.11 Hình 3.12 Hình 3.13 Hình 3.14 Hình 3.15 Hình 3.16 Hình 3.17 Hình 3.18 Hình 3.19 Hình 3.20 Hình 3.21 Tên hình Trang Một số ứng dụng phổ biến vỏ trấu ngày Vỏ trấu 12 Ảnh chụp kính hiển vi điện tử quét bề mặt 12 vỏ trấu Sơ đồ công nghệ sản xuất ván dăm thông thƣờng 16 Sơ đồ công nghệ sản xuất ván dăm vỏ trấu 17 Sơ đồ quy trình cơng nghệ thực nghiệm 26 Hàn đầu đo đầu bù cặp nhiệt 29 Bộ Data loger 29 Biểu đồ ép nhiệt ván dăm vỏ trấu 31 Quan hệ thời gian lƣợng nhiệt truyền cho ván thuộc 34 sản phẩm Quan hệ thời gian lƣợng nhiệt truyền cho ván thuộc 34 sản phẩm Quan hệ thời gian lƣợng nhiệt truyền cho ván thuộc 35 sản phẩm Quan hệ thời gian nhiệt lƣợng truyền cho ván thuộc 37 sản phẩm Quan hệ thời gian lƣợng nhiệt truyền cho ván thuộc 37 sản phẩm Quan hệ thời gian lƣợng nhiệt truyền cho ván thuộc 38 sản phẩm Quan hệ thời gian lƣợng nhiệt truyền cho ván thuộc 40 sản phẩm Quan hệ thời gian lƣợng nhiệt truyền cho ván thuộc 40 sản phẩm Quan hệ thời gian lƣợng nhiệt truyền cho ván thuộc 41 sản phẩm Tốc độ truyền nhiệt trình ép sản phẩm 42 Cân thƣớc kẹp diện tử dùng kiểm tra khối lƣợng thể tích 44 Khối lƣợng thể tích sản phẩm 44 Tỷ lệ trƣơng nở chiều dày sau 2h ngâm nƣớc lạnh 46 Máy thử lý MTS-Qtest/25 47 Cƣờng độ uốn tĩnh sản phẩm 48 Xác định hệ số dẫn nhiệt 49 Hệ số dẫn nhiệt sản phẩm 50 80 DANH MỤC BẢNG VÀ PHỤ BIỂU Tên bảng STT Trang Bảng 2.1 So sánh kích thƣớc dăm gỗ, dăm trấu 20 Bảng 2.2 Thành phần xenlullo hàm lƣợng tro dăm gỗ dăm trấu 21 Bảng 3.1 Một số thông số kỹ thuật chủ yếu loại keo sử dụng 27 Bảng 3.2 Thông số máy ép nhiệt BYD 113 28 Bảng 3.3 Bảng đặc trƣng mẫu tốc độ truyền nhiệt sản phẩm 42 Bảng 3.4 Bảng đặc trƣng mẫu khối lƣợng thể tích 44 Bảng 3.5 Bảng đặc trƣng mẫu tỷ lệ trƣơng nở chiều dày sau 2h ngâm nƣớc lạnh 46 Bảng 3.6 Bảng đặc trƣng mẫu cƣờng độ uốn tĩnh 48 Bảng 3.7 Bảng đặc trƣng mẫu hệ số dẫn nhiệt 50 Phụ biểu Kết theo dõi trình truyền nhiệt kết lƣợng nhiệt truyền Q cho ván sản phẩm Phụ biểu Phụ biểu Phụ biểu Phụ biểu Phụ biểu Phụ biểu Phụ biểu Phụ biểu Kết theo dõi trình truyền nhiệt kết lƣợng nhiệt truyền Q cho ván sản phẩm Kết theo dõi trình truyền nhiệt kết lƣợng nhiệt truyền Q cho ván sản phẩm Kết theo dõi trình truyền nhiệt kết lƣợng nhiệt truyền Q cho ván sản phẩm Kết theo dõi trình truyền nhiệt kết lƣợng nhiệt truyền Q cho ván sản phẩm Kết theo dõi trình truyền nhiệt kết lƣợng nhiệt truyền Q cho ván sản phẩm Kết theo dõi trình truyền nhiệt kết lƣợng nhiệt truyền Q cho ván sản phẩm Kết theo dõi trình truyền nhiệt kết lƣợng nhiệt truyền Q cho ván sản phẩm Kết theo dõi trình truyền nhiệt kết lƣợng nhiệt truyền Q cho ván sản phẩm Phụ lục Phụ lục Phụ lục Phụ lục Phụ lục Phụ lục Phụ lục Phụ lục Phụ lục Phụ biểu 10 Kiểm tra khối lƣợng thể tích Phụ lục Phụ biểu 11 Kiểm tra tỷ lệ trƣơng nở chiều dày sau 2h ngâm nƣớc lạnh Phụ lục Phụ biểu 12 Kiểm tra cƣờng độ uốn tĩnh ván Phụ lục 81 MỤC LỤC ĐẶT VẤN ĐỀ CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Lịch sử vấn đề nghiên cứu 1.2.1 Trên giới 1.2.2 Tại Việt Nam 1.3 Mục tiêu đề tài 1.4 Nội dung nghiên cứu 1.5 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 1.6 Phƣơng pháp nghiên cứu 1.7 Ý nghĩa đề tài CHƢƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 10 2.1 Các yếu tố ảnh hƣởng tới tốc độ truyền nhiệt trình ép ván dăm vỏ trấu 10 2.1.1 Ảnh hƣởng nguyên liệu 10 2.1.1.1 Nguyên liệu vỏ trấu 10 2.1.1.2 Chất kết dính 13 2.1.2 Ảnh hƣởng nhiệt độ ép 13 2.1.3 Ảnh hƣởng thời gian ép 14 2.1.4 Ảnh hƣởng hệ số dẫn nhiệt 14 2.2 Nguyên lý hình thành ván dăm 16 2.2.1 Nguyên lý hình thành ván dăm gỗ 16 2.2.2 Nguyên lý hình thành ván dăm vỏ trấu 17 2.3 Tốc độ truyền nhiệt trình ép ván 17 2.4 Cơ chế truyền nhiệt vật liệu 18 2.4.1 Ảnh hƣởng nhiệt độ ban đầu 18 2.4.2 Ảnh hƣởng độ ẩm ban đầu 19 2.4.3 Ảnh hƣởng chiều dày sản phẩm 19 2.4.4 Ảnh hƣởng khối lƣợng thể tích vật dán 20 2.5 Các yếu tố ảnh hƣởng đến chất lƣợng ván dăm từ vỏ trấu 20 82 2.5.1 Các yếu tố thuộc vật dán 20 2.5.2 Các yếu tố thuộc chất kết dính 21 2.5.3 Độ ẩm thảm dăm 23 2.5.4 Các yếu tố thuộc thông số công nghệ ép 24 CHƢƠNG THỰC NGHIỆM 26 3.1 Sơ đồ thực nghiệm sản xuất ván dăm vỏ trấu 26 3.2 Mô tả thực nghiệm 26 3.2.1 Chuẩn bị nguyên liệu 26 3.2.2 Chuẩn bị máy móc thiết bị 27 3.2.3 Trộn keo 29 3.2.4 Trải thảm ép sơ 30 3.2.5 Cắm đầu đo 30 3.2.6 Ép ván theo dõi trình truyền nhiệt 30 3.2.7 Kiểm tra số tính chất ván 32 3.3 Kết nghiên cứu 33 3.3.1 Tốc độ truyền nhiệt trình ép ván vỏ trấu 33 3.3.1.1 Sản phẩm (nhiệt độ ép 1700C) 33 3.3.1.2 Sản phẩm (nhiệt độ ép 1800C) 36 3.3.1.3 Sản phẩm (nhiệt độ ép 1900C) 39 3.3.2 Kết kiểm tra số tính chất ván 43 3.3.2.1 Kiểm tra khối lƣợng thể tích 43 3.3.2.2 Kiểm tra tỷ lệ trƣơng nở chiều dày sau 2h ngâm nƣớc 45 3.3.2.3 Kiểm tra cƣờng độ uốn tĩnh ván 47 3.3.2.4 Kiểm tra khả cách nhiệt sản phẩm 49 CHƢƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 52 4.1 Kết luận 52 4.2 Tồn trình nghiên cứu 52 4.3 Kiến nghị 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 83