Nghiên cứu tạo ván lvl (laminated veneer lumber) bằng ván mỏng, bóc từ gỗ keo tai tượng

Lời cám ơn Nhân dịp hoàn thành đề tài Khóa luận tốt nghiệp, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành đến thầy, cơ, phịng ban Khoa chế biến lâm sản, Trường Đại Học Lâm Nghiệp, người tận tình giảng dạy, giúp đỡ năm học qua Đặc biệt, xin chân thành cảm ơn thầy TS.Trần Tuấn Nghĩa, người tận tình hướng dẫn, đạo tơi hồn thành đề tài Tôi xin cảm ơn cán nghiên cứu, Phòng nghiên cứu Chế biến lâm sản, Viện Khoa Học Lâm Nghiệp, nhiệt tình giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi để hồn thành nội dung nghiên cứu thử nghiệm đề tài Qua xin cảm ơn bạn bè đồng nghiệp gia đình tạo điều kiện thuận lợi tốt giúp đỡ suốt thời gian qua Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà nội ngày 10 tháng năm 2010 Sinh viên thực Trịnh Nhân Đức ĐẶT VẤN ĐỀ Rừng tài nguyên thiên nhiên vô quý giá cần thiết người chúng ta, mà nay, tài nguyên rừng lại bị cạn kiệt, mà xu hướng sử dụng gỗ ngày gia tăng Đứng trước tình trạng việc sử dụng loại nguyên vật liệu để thay gỗ ngày áp dụng rộng rãi Do mà gỗ Keo tai tượng (Acacia mangium) loài nhà khoa hoc đầu tư nghiên cứu đưa vào trồng rừng nguyên liệu phục vụ công nghiệp chế biến gỗ nói chung sản xuất ván nhân tạo nói riêng Việt Nam Bởi lồi phù hợp với điều kiện sinh trưởng nước ta Chúng có tốc độ sinh trưởng nhanh, tuổi thành thục ngắn, thích nghi nhanh với điều kiện lập địa có khả cải tạo mơi trường,… Hiện Keo tai tượng sử dụng chủ yếu làm nguyên liệu sản xuất ván dăm, ván MDF, ván sợi, bột giấy sản phẩm đồ mộc khác Chính vậy, việc đa dạng hố sản phẩm từ ngun liệu gỗ Keo tai tượng hướng đắn cần thiết Ván LVL (Laminated Veneer Lumber) loại sản phẩm ván nhân tạo nghiên cứu đưa vào sản xuất nhiều nước giới Loại sản phẩm sử dụng chủ yếu vào chi tiết chịu lực giầm, xà, chi tiết đòi hỏi khả chịu lực Ở khía cạnh thay gỗ xẻ từ gỗ rừng tự nhiên Tuy nhiên, công nghiệp sản xuất ván nhân tạo Việt Nam sản phẩm cịn mẻ, nghiên cứu chưa ứng dụng sản xuất Việc nghiên cứu sản xuất ván LVL nhiệm vụ cấp thiết nhà khoa học nói riêng công nghiệp sản xuất ván nhân tạo nước ta nói chung Nó đáp ứng nhu cầu nguyên liệu dùng đồ mộc xây dựng, đồng thời giải cân đối cung cầu loại nguyên liệu gỗ rừng trồng Gỗ Keo tai tượng loại nguyên liệu gỗ rừng trồng ưu tiên nghiên cứu để sản xuất ván LVL Xuất phát từ vấn đề trí Khoa CBLS, Trường Đại học Lâm nghiệp, tiến hành đề tài Khoa luận tốt nghiệp: “Nghiên cứu tạo ván LVL (laminated veneer lumber) ván mỏng, bóc từ gỗ Keo tai tượng” Đây đề tài có nhiều vấn đề cần giải quyết, cộng với khó khăn thiết bị nghiên cứu tài liệu tham khảo, chắn đề tài không tránh khỏi thiếu sót Tơi mong nhận đóng góp ý kiến thầy bạn để đề tài thực có ý nghĩa khoa học thực tiễn Chương NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG 1.1 Tổng quan nghiên cứu 1.1.1 Tính hình nghiên cứu giới Vật liệu gỗ dạng có chiều dày không 5mm, tạo cách xẻ bóc từ gỗ nguyên gọi ván mỏng Ván mỏng có q trình lịch sử hình thành phát triển sớm Vào khoảng Thế kỷ 15, kỹ thuật thủ công, người Ai Cập tạo loại vật liệu từ gỗ cách xẻ gỗ thành ván mỏng, dán chúng lại với (bằng chất kết dính từ da động vật), mà sau gọi ván dán Vào đầu Thế kỷ 19, Pháp, lấn đầu tiên, ván mỏng tạo cách bóc gỗ, mở đầu cho thời kỳ sản xuất ván dán quy mô công nghiệp Đặc biệt loại keo dán tổng hợp từ hợp chất có nguồn gốc dầu mỏ, thay loại keo dán có nguồn gốc từ động thực vật, tạo điều kiện cho công nghệ sản xuất ván dán giới phát triển nhanh số lượng chất lượng vào năm 50 đến năm 80 kỷ trước Nhưng nay, loại gỗ xốp nhẹ từ rừng tự nhiên sử dụng để sản xuất ván dán cạn kiệt, hai số giới hạn sử dụng, nên sản lượng ván dán giới giảm nhiều Thay cho dạng đặc biệt ván dán – Ván LVL sản xuất với quy mô công nghiệp lớn số nước có cơng nghiệp chế biến gỗ phát triển Mỹ, Canada, Phần Lan, Australia, Nhật Bản… Theo nhà khoa học Đức, ván LVL vật liệu ép lớp tổng hợp ván mỏng chất kết dính Do đó, coi sản phẩm ván mỏng Còn theo nhà nghiên cứu Trường ĐH Bách khoa Phần Lan, ván LVL sản xuất cách dán ép ván mỏng xếp song song lại với để tạo thành vật liệu có chiều dày tương tự gỗ xẻ Và theo Hiệp hội Ván dán Australia, ván LVL tạo thành thơng qua q trình dán ép lớp ván mỏng lại với nhau, chiều thớ gỗ tất lớp ván mỏng xếp theo hướng Có thể nói, ván LVL tạo từ lâu đời, mà sản phẩm tiêu biểu minh chứng cho kết luận Bàn trượt tuyết, dùng phổ biến nước thuộc Bắc Nam bán cầu Nhưng khởi đầu cho công nghệ sản xuất ván LVL quy mô công nghiệp vào năm 1944, người Mỹ, kỹ sư R F Luxford tạo thành công cánh quạt máy bay ván LVL Nhưng tới năm 60 kỷ trước, nước Mỹ hình thành lĩnh vực sản xuất ván LVL quy mô công nghiệp, với sản lượng 1,5 triệu m3 sản phẩm/năm, thay gỗ xẻ Và vào năm 70 Thế kỷ trước, công nghệ sản xuất ván LVL áp dụng phát triển số nước châu Âu Phần Lan, châu Đại Dương Australia Tổng sản lượng ván LVL giới (2002) đạt xấp xỉ 30 triệu m3 sản phẩm/năm Có dạng ván LVL sản xuất giới, dạng có cấu trúc, cơng nghệ sản xuất tính chất khả sử dụng khác Ván LVL dạng Microlam (Mỹ), ván mỏng xử lý microwave trước nhúng keo ép ván Ván LVL dạng Parallam (Canada), sử dụng ván mỏng xẻ từ gỗ khúc, với chiều dài theo yêu cầu sản phẩm Ván LVL Kertopuu (Phần Lan), sử dụng thiết bị dây chuyền sản xuất ván dán thông thường Công nghệ sản xuất dạng ván LVL có chung nguyên lý bản, thể hình 1.1 Gỗ trịn Cắt khúc Bóc vỏ Xử lý gỗ Phân loại ván Sấy ván Xử lý ván Bóc gỗ Nối ván Tráng keo Xếp lớp Ép sơ Phân loại Gia công SP Cắt ván Ép ván Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý công nghệ tạo ván LVL Một số tiêu độ bền học ván LVL độ bền ép nén, độ bền va đập, độ bên uốn tĩnh, môđun đàn hồi cao gỗ xẻ nguyên gỗ cấu trúc lại, loại bỏ phần lớn khuyết tật tự nhiên gỗ nguyên (bảng 1.1) Bảng 1.1 So sánh số tiêu chất lượng ván LVL gỗ xẻ TT Các tiêu Ván LVL Gỗ xẻ Kích thước Khơng hạn chế Hạn chế Hình dạng Ổn định Cong mo, vặn xoắn Độ bền học Cao đến lần Phụ thuộc loại gỗ Cấu trúc Đồng Không đồng Nứt vỡ đầu Không nứt vỡ Không tránh khỏi Ngoại quan Rất đồng Không đồng Phế liệu Rất Rất nhiều Phần lớn sản phẩm từ ván LVL sử dụng làm mộc xây dựng như: khung nhà, dầm mái, lát sàn, vách ngăn, cầu thang… Một phần đáng kể khác sử dụng giao thông vận tải dầm cầu, toa tàu khách, Phần lại sử dụng để sản xuất đồ mộc nội, ngoại thất, dụng cụ thể thao… Q trình cơng nghệ sản xuất ván LVL bảo vệ giấy phép độc quyền quyền tác giả Nên có số thông tin khái quát công nghệ công bố cách công khai Nhưng qua nguồn tài liệu, thơng tin có chủ yếu sở công nghệ sản xuất ván dán, tổng hợp đưa số thông tin Tùy theo yêu cầu chất lượng môi trường sử dụng, mà chọn dạng chất kết dính để sản xuất ván LVL Để sản xuất đồ mộc, sử dụng chất kết dính thơng thường keo U-F; để sản xuất cấu kiện chịu lực xây dựng, giao thông vận tải – keo P-F; để làm dầm cầu – keo epoxy Nguyên liệu để sản xuất ván LVL, nhìn chung loại gỗ dùng để sản xuất ván dán, gỗ xốp nhẹ (khối lượng thể tích 0,36 – 0,64 g/cm3), độ bền uốn tĩnh tương đối cao (48 – 133Mpa) Chiều dày ván mỏng để sản xuất ván LVL đa phần lớn chiều dày ván mỏng để sản xuất ván dán, phổ biến 2,5 mm 3,2 mm (ở Australia), 3mm; 3,5 mm (các nước châu Âu, Mỹ) Chiều dày ván LVL từ 25mm đến 75 mm, phổ biến 33; 39; 45 mm Chiều rộng chiếu dài ván LVL không hạn chế, tùy thuộc vào mục đích sử dụng Để tăng chiều dài sản phẩm, ván mỏng nối cách cắt chéo đầu xếp so le lớp ván nối đầu Dưới số thông tin công nghệ sản xuất dạng ván LVL giới Ván LVL Kertopuu sản xuất tập đồn Netsaliiton Teollisuus Oy (Phần Lan), cơng suất 60.000 m3 sản phẩm/năm Thiết bị chủ yếu dựa vào dây chuyền sản xuất ván dán thông thường Nguyên liệu gỗ Thông Scotch gỗ Vân sam Na – uy Ván mỏng bóc với chiều dày phổ biến 3mm Các lớp ván nối dài vát mép xếp theo chất lượng cao dần từ ngồi Quy trình cơng nghệ gồm bước (1) Bóc sấy ván mỏng (2) Xén phân loại ván mỏng (3) Cắt vát mép lớp ván mỏng (4) Tráng keo ván mỏng (PF) (5) Xếp lớp ván mỏng (6) Ép sơ (bằng trục cán liên tục) ép nhiệt tạo ván (với nhiệt độ áp suất ép cao so với ép ván dán thông thường) (7) Cắt ngang rọc cạnh để tạo sản phẩm (sử dụng tổ hợp cưa đĩa có mũi cưa hợp kim, tốc độ cao) Ván LVL Microlam, sản xuất tập đoàn Trus Joist Cororation microlam (Mỹ), công suất 150.000 m3 sản phẩm/năm Nguyên liệu chủ yếu gỗ Linh sam Douglas Ván mỏng bóc với chiều dày phổ biến 2,5 3,2 mm Quy trình cơng nghệ gồm bước (1) Bóc sấy ván mỏng (2) Xén phân loại ván mỏng (3) Xử lý ván mỏng (bằng microwave) (4) Cắt vát mép ván mỏng (5) Tráng keo ván mỏng (PF) (6) Xếp lớp ván mỏng ép nhiệt theo phương pháp “Step by step” (với nhiệt độ áp suất ép cao so với ép ván dán thông thường hệ số nén từ 15 – 35%) (7) Cắt ngang rọc cạnh để tạo sản phẩm (sử dụng tổ hợp cưa đĩa có mũi cưa hợp kim, tốc độ cao) Ván LVL Parallam, sản xuất tập đoàn Mcmillan Bloedel’s Parallam (Canada) Nguyên liệu số loại gỗ có khối lượng thể tích thấp Ván mỏng tạo cách xẻ từ gỗ khúc với chiều dày từ – mm Quá trình sản xuất ván LVL dạng Parallam có khác biệt so với dạng ván LVL Kertopuu Microlam chỗ gỗ ép cấu kiện lớn, sau xẻ chi tiết gỗ xẻ theo u cầu sử dụng Quy trình cơng nghệ gồm bước (1) Xẻ sấy ván mỏng (2) Xén cạnh phân loại ván mỏng (3) Tráng keo ván mỏng (PF) (4) Xếp lớp ván mỏng ép nhiệt theo phương pháp “Step by step” (với nhiệt độ áp suất ép cao so với ép ván dán thông thường) để tạo gỗ ép cấu kiện lớn (5) Xẻ chi tiết với kích thước sản phẩm theo yêu cầu khách hàng 1.1.2 Tình hình nghiên cứu Việt Nam Cơng nghệ sản xuất ván LVL mẻ Việt Nam Có thể nói, cơng trình nghiên cứu dạng sản phẩm là: “Hợp đồng chế tạo thiết bị sản xuất thử nghiệm tay đập máy dệt bao dứa” Trung tâm CNR (Viện KHLNVN) sở sản xuất bao bì, theo mẫu sản phẩm tay đập nhập từ Trung Quốc, với kích thước 21 x 75 x 900mm, khối lượng thể tích 1,00g/cm3, thực vào năm 2002 Ván mỏng bóc từ gỗ Trám hồng, chiều dày 2mm Các ván mỏng với kích thước x 1m, nhúng keo F–F, tổng hợp Xưởng thực nghiệm Trung tâm(Viện KHLNVN), hong phơi tự nhiên đạt tới độ ẩm khơ gió, xếp lớp đưa vào máy ép nhiệt, với áp suất ép 40kg/cm 2, nhiệt độ ép 1500C, thời gian ép 45 phút, hệ số nén 50% Sản phẩm sau công đoạn ép ván LVL dạng tấm, đưa vào xẻ (bằng cưa đĩa lưỡi gắn hợp kim, tốc độ 14.500 vịng/phút) thành tay đập theo kích thước đơn đặt hàng , với khối lượng thể tích đạt từ 0,98 – 1,04g/cm3 Cơng trình khoa học Đề tài nghiên cứu khoa học trọng điểm cấp Ngành: “Nghiên cứu cơng nghệ thiết bị biến tính gỗ có khối lượng thể tích thấp thành ngun liệu chất lượng cao” TS Trần Văn Chứ (Trường ĐHLN) thực từ năm 2002 – 2005, nghiệm thu đạt loại Một nội dung nghiên cứu đề tài là: Nghiên cứu công nghệ sản xuất ván LVL, với hạng mục nghiên cứu (1) Nghiên cứu khả sử dụng gỗ Keo lai, Keo tràm, Keo tai tượng, gỗ Bồ đề để sản xuất ván LVL (2) Nghiên cứu xác định chế độ ép ván LVL có chiều dày từ 35 – 75mm, từ loại gỗ lựa chọn (3) Nghiên cứu công nghệ tạo ván LVL chậm cháy sử dụng chất chống cháy B-B (H3BO3-Na2B4O7.10H2O) (4) Nghiên cứu công nghệ tạo ván LVL chậm cháy sử dụng chất chống cháy Amoniphotpho (UP) (5) Nghiên cứu công nghệ tạo ván LVL chống ẩm, sử dụng chất chống ẩm PEG (6) Nghiên cứu công nghệ dán phủ bề mặt ván LVL Đề tài đạt kết nội dung nghiên cứu là: (1) Các loại gỗ Keo lai, Keo tràm, Keo tai tượng, gỗ Bồ đề phù hợp để sản xuất ván LVL (2) Đã xác định công nghệ tạo ván LVL từ loại gỗ lựa chọn Ván LVL tạo theo dạng Kertopuu, đạt tiêu chất lượng ván LVL, theo tiêu chuẩn AS2269 – 1979 Australia (3) Ván LVL sử dụng chất chống cháy UP phù hợp cả, khơng ảnh hưởng nhiều lên tiêu chất lượng sản phẩm mà cịn có chi phí thấp không độc hại (4) Ván LVL sử dụng chất chống ẩm PEG tạo khả chống ẩm tốt cho sản phẩm (5) Có thể sử dụng hầu hết thiết bị dây chuyền công nghệ sản xuất ván dán thông thường Việt Nam để sản xuất ván LVL dạng Kertopuu * Lê Công Nam - “Nghiên cứu ảnh hưởng thời gian ép tới tính chất ván LVL sản xuất từ gỗ Keo Lai với cấp chiều dày ván mỏng mm” * Lê Vũ Thanh - “Nghiên cứu ảnh hưởng áp suất ép tới tính chất ván LVL sản xuất từ gỗ keo Lai với cấp chiều dày ván mỏng mm” Hình 3.2 Mẫu ván bóc sơ đồ xác định tiêu chất lượng Đo chiều dày ván điểm thước kẹp số (độ xác đến phần trăm mm) Để xác định tần số chiều sâu vết nứt, trước hết bôi mực màu vết nứt lên mặt đầu ván Sử dụng kính quang học chuyên dụng để điếm số lượng đo chiều sâu vết nứt - Tần số vết nứt xác định tổng số vết nứt cạnh ván chia cho chiều dài ván (vết nứt/cm) Chiều sâu vết nứt xác định chiều sâu trung bình vết - nứt cạnh ván chia cho chiều dày ván nhân với trăm (%) Dưới kết xác định tần số chiều sâu vết nứt ván bóc từ khúc gỗ xử lý làm mềm không xử lý làm mềm Bảng 3.6: Ván bóc từ Keo tai tượng Mã hiệu khúc gỗ bóc Chiều dày ván bóc (mm) tự mẫu điểm ván bóc M1 M2 M3 Chiều sâu Vết nứt Số thứ M4 Số lượng (TB) vứt nứt Tần số mm % Xử lý (luộc) làm mềm gỗ bóc 2.1 2.2 3.1 2.09 2.14 2.13 2.07 65 6.5 1.5 71 2,10 2.12 2.15 2.08 60 6.0 1.4 66 2.14 2.14 2.15 2,15 55 5.5 1.5 69 2.10 2.19 2.20 2.09 63 6.3 1.5 69 2.22 2.18 2.22 2.19 47 4.7 1.0 45 2.22 2.13 2.11 2.22 50 5.0 1,4 64 2.06 2.36 2.16 2.13 55 5.5 1.5 68 35 3.2 4.1 4.2 5.1 5.2 6.1 6.2 7.1 7.2 2.19 2.12 2.13 2.15 44 4.4 1.7 79 2.13 2.17 2.23 2.14 47 4.7 0.8 36 2.30 2.27 2.30 2.28 43 4.3 1.0 43 2.11 2.21 2.20 2.25 48 4.8 1.0 45 2.26 2.25 2.23 2.29 48 4.8 1.0 44 2.04 2.01 2.12 2.05 67 6.7 1.5 72 2.10 2.09 2.26 2.22 60 6.0 1.3 60 2.02 2.05 2.00 2.08 53 5.3 0.7 34 2.11 2.27 2.15 2.15 50 5.0 1.6 73 2.48 2.60 2.48 2.41 49 4.9 1.5 60 2.56 2.52 2.58 2.49 50 5.0 1.5 59 2.20 2.18 2.20 2.12 56 5.6 0.9 41 2.23 2.36 2.22 2.20 56 5.6 0.9 39 2.16 2.11 1.94 1.96 44 4.4 0.7 34 1.99 1.96 1.96 2.06 53 5.3 1.1 55 2.22 2.16 1.93 1.96 50 5.0 1.5 72 1.81 1.81 1.87 1.84 49 4.9 1.0 54 2.09 2.10 2.07 2.10 59 5.9 1.2 57 2.16 2.12 2.20 2.18 49 4.9 1.3 60 2.15 2.02 2.07 2.13 56 5.6 1.1 53 2.09 2.16 2.20 2.16 67 6.7 1.1 51 2.22 2.21 2.11 2.18 54 5.4 1.1 50 2.20 2.22 2.10 2.01 61 6.1 1.1 51 2.39 2.37 2.28 2.43 45 4.5 1.5 63 2.10 2.54 2.31 2.45 49 4.9 1.1 46 2.23 2.57 2.48 2.15 54 5.4 0.8 33 2.14 2.07 2.06 2.05 62 6.2 1.2 58 2.22 2.14 2.15 2.17 59 5.9 0.7 32 36 2.06 2.07 2.08 2.01 65 6.5 1.3 63 Khơng xử lý (luộc) gỗ bóc 8.1 8.2 9.1 9.2 10.1 10.2 2.02 2.01 2.03 2.01 55 5.5 0.7 45 1.98 2.10 1.99 1.95 60 6.0 0.8 40 2.18 2.20 2.15 2.11 40 4.0 0.7 42 2.15 2.14 2.12 2.15 45 4.5 1.1 51 2.01 1.98 2.17 2.16 54 5.4 1.3 63 2.07 2.03 2.13 2.19 51 5.1 1.3 62 2.13 2.21 2.19 2.19 44 4.4 1.8 82 2.17 2.16 2.16 2.18 48 4.8 1.4 64 2.16 2.19 2.17 2.14 40 4.0 1.7 78 2.10 2.30 2.21 2.09 48 4.8 1.2 55 1.97 2.13 2.12 2.04 49 4.9 1.3 62 1.94 2.09 2.10 1.95 54 5.4 1.4 69 2.12 2.16 2.17 2.13 50 5.0 0.9 42 2.16 2.19 2.15 2.10 64 6.4 1.3 61 2.19 2.21 2.11 2.07 63 6.3 1.2 60 2.18 2.17 2.19 2.19 47 4.7 0.9 41 2.16 2.23 2.14 2.10 46 4.6 0.7 42 2.10 2.09 2.19 2.13 51 5.1 1.1 51 Từ số liệu sai số chiều dày, tần số vết nứt chiều sâu vết nứt ván bóc từ khúc gỗ bóc, chúng tơi tính giá trị trung bình số thể bảng Bảng 3.7: Sai số chiều dày, tần số vết nứt độ sâu vết nứt trung bình ván bóc từ gỗ Keo tai tượng Xử lý làm mềm Sai số Tần số vết Không xử lý làm mềm Chiều sâu Sai 37 số Tần số vết Chiều sâu chiều dày nứt, vết/cm vết nứt, % (%) chiều dày nứt, vết/cm vết nứt, % (%) 5.0 5.2 48 7.5 5.4 50 Từ số liệu bảng (3.6) (3.7) cho thấy ván bóc đạt tiêu chất lượng theo tiêu chuẩn GB4898 – 85 (Trung Quốc), GOST10637 – 78 (Liên Xô) JA S – 11 – 15.2 (Nhật Bản), để sản xuất ván dán Các tiêu chất lượng ván bóc từ gỗ xử lý làm mềm cao ván bóc từ gỗ khơng làm mềm với giá trị không lớn Nên cho rằng, chiều dày ván bóc 2.1mm, bỏ qua cơng đoạn xử lý làm mềm gỗ bóc 3.2.5 Sấy ván mỏng Theo giới hạn đề tài Khoá luận tốt nghiệp, sử dụng ván mỏng bóc từ khúc gỗ Keo tai tượng, cắt thành miếng vàn có kích thước 45 * 45 cm, đưa vào sấy Quá trình sấy gồm công đoạn 3.2.5.1 Xác định độ ẩm ban đầu Chúng sử dụng miếng ván dư từ công đoạn cắt ngắn để xác định độ ẩm ban đầu Độ ẩm ban đầu , W0(%) xác định theo công thức: W0  M0  Mk * 100, (%) (3.7) Mk Trong đó: M0 – trọng lượng ban đầu mẫu gỗ, Mk – Trọng lượng khô kiệt mẫu gỗ Các mẫu gỗ ghi số ký hiệu, cân để xác định trọng lượng ban đầu ghi vào bảng (3.8) trước đưa vào sấy Bảng 3.8: Theo dõi trình sấy đê xác định độ ẩm ban đầu SHM M0, g M1, g M2, g M3, g M4, g M5, g M6, g M7, g W0, % 38 4.23 3.28 2.97 2.79 2.78 2.78 2.78 2.78 52.23 4.93 4.17 3.50 3.32 3.30 3.30 3.30 3.30 49.54 4.65 3.94 3.52 3.14 3.13 3.13 3.13 3.13 48.52 5.05 4.37 3.72 3.27 3.25 3.25 3.25 3.25 55.55 4.54 4.08 3.63 2.92 2.89 2.89 2.89 2.89 56.93 TB 52.52 Các mẫu gỗ vào sấy 1000C tủ sấy thí nghiệm mã hiệu MEMMERT - 100 Cứ sau 1h lại cân mẫu lần Quá trình sấy kết thúc mẫu có trọng lượng khơng thay đổi sau lần cân liên tiếp cuối Các số liệu trọng lượng mẫu gỗ nhập bảng (3.8) để tính độ ẩm ban đầu 3.2.5.2 Sấy ván mỏng Theo đạo thầy hướng đẫn, tiến hành sấy ván mỏng, bóc từ gỗ Keo tai tượng (đã cắt ngắn thành có chiều dài 45cm) tủ sấy thí nghiệm MEMMERT – 100, chế độ sấy Bảng 3.9: Chế độ sấy ván mỏng (6mm) Keo tai tượng Giai đoạn sấy Nhiệt độ sấy (t0C) Độ ẩm môi trường sấy (φ%) Thời gian sấy (h) Ghi W0 – W30 72 80 - 85 Đóng van xả ẩm W30 – W20 63 60 - 65 Mở 1/3 van W20 – W15 68 50 - 55 12 Mở 1/2 van W15 – W8 72 40 - 45 16 Mở vam Xử lý 72 60 - 65 Đóng van xả ẩm Tổng cộng 48 39 Trước xếp ván mỏng vào tủ sấy, lấy ngẫu nhiên ván, đánh số thứ tự (từ – 5), cân để xác định trọng lượng ban đầu ghi vào bảng (3.10), đề theo dõi độ ẩm tức thời, xác định theo công thức (3.8) Wt(%) = Mt  Mk *100, Mk (3.8) Trong đó, Mt – trọng lượng mẫu gỗ cân thời điểm sấy Mk – trọng lượng khô kiệt mẫu gỗ tính từ cơng thức (3.7) Q trình sấy thực theo ca liên tục sau 8h lại cân mẫu lần để xác định độ ẩm tực thời Bảng 3.10: Theo dõi trình rút ẩm mẫu gỗ TT cân Mấu Mấu Mấu Mấu Mấu Mt, Wt, Mt, Wt, Mt, Wt, Mt, Wt, Mt, g % g % g % g % g Wt, % 170 52,52 145 52,52 140 52,52 160 52,52 125 52,52 161 45,51 135 42,48 132 43.30 152 44.50 117 42,48 151 36,46 127 33,64 123 34.06 140 33.52 109 33,.09 138 24,39 118 24,02 117 26.83 132 25.53 102 24.50 128 15,29 108 14,15 106 15.70 119 13.23 92 12.50 121 9.20 104 10,28 102 11.46 114 9.25 89 8.10 116 5,10 101 113 7,26 87 6.50 6,90 99 7.64 Quá trình sấy kết thúc độ ẩm tức thời tất mẫu đếu rút xuống 8% 40 3.3 Tạo ván LVL từ ván mỏng, bóc từ gỗ Keo tai tượng 3.3.1 Chuẩn bị phôi ván ép Các ván bóc sau sấy đạt tới độ ẩm 8%, lựa chon, phân loại xếp lớp Hai tốt, đẹp chọn làm ván mặt Sản phẩm vản LVL từ ván bóc tạo để làm chi tiết chịu lực đồ mộc, có chiều dày từ 18 – 32mm Do giới hạn chiều dày (1,5mm), số lượng ván bóc kích thước mặt bàn ép, nên chúng tơi chọn kích thước sản phẩm ván LVL 18 * 400mm Và chọn phương án xếp lớp cho chi tiết ép 15 lớp, với tổng chiều dày lớp ván là: 15 *1,5 = 22,5mm Như hệ số nén khoảng 20% Mỗi mẻ ép ép sản phẩm 3.3.2 Lựa chọn keo tráng keo Keo Phenolformaldehyde (PF) Hãng keo DYNO Vietnam sản xuất chọn làm chất kết dính để ép sản phẩm ván LVL làm chi tiết chịu lực đồ mộc Một số tiêu kỹ thuật keo PF - Hàm lượng khô (%) : 50 - 55 - Độ nhớt (s) : 20 – 25 - pH : – 7,5 - Nhiệt độ đóng rắn (t0C) : 120 - 150 - Thời gian đóng rắn (s) : 60 – 90 - Áp suất ép (Mpa) : 12 -15 - Hàm lượng phenol dư (%) : ≤ 0,1 - Hàm lượng Formaline dư (%) : ≤ 0,15 - Thời gian sống (ngày) : ≥ 60 41 Chúng dùng phương pháp quét keo thủ công để tráng keo lên hai mặt ván theo định mức 120 – 150g/m2 Riêng hai ván quét keo mặt Các ván sau quét keo hong phơi trời, đến bề mặt keo se khơ đưa vào xếp lớp để chuẩn bị ép 3.3.3 Xác định chế độ ép Chế độ ép ván gồm số áp suất ép, nhiệt độ ép thời gian ép 1) Áp suất ép xác định theo thông số: Một là, theo thông số áp suất ép theo yêu cầu loại keo PF (1,5Mpa); hai là, theo hệ số nén (20%) sản phẩm ép (1,8 Mpa) Từ áp suất ép lựa chọn 1,8 Mpa 2) Nhiệt độ ép lựa chọn theo nhiệt độ đóng rắn theo yêu cầu keo 150 0C 3) Thời gian ép lựa chọn theo thông số: là, theo thời gian đóng rắn keo; hai là, theo độ dày sản phẩm ép ; ba là, theo thời gian nâng hạ máy ép Từ thời gian ép xác định 15 phút 3.3.4 Kết ép sản phẩm Quá trình ép sản phẩm thực máy ép thí nghiệm, mã hiệu Labtech Engineering Company LTD (Hình 4.2 phụ lục), tương đối đại, tự động hóa tồn chế độ ép đảm bảo xác chiều dày sản phẩm theo yêu cầu Dưới sơ đồ chế độ ép ván mà thực Xưởng thực nghiệm Phòng nghiêu cứu CBLS,Viện KHLNVN 42 P(Mpa) 1,8 τ (phút) 0,0 10 Hình 3.3: Sơ đồ chế độ ép Chúng tiến hành ép mẻ ép, mẻ sản phẩm, tổng số sản phẩm Trong trình ép không cảm nhận thấy mùi formaline dư bốc ra.Tất sản phẩm ép qua cảm quan đạt u cầu: Bám dính tốt; khơng có tượng keo thấm bề mặt sản phẩm chiều dày chi tiết đồng 3.3.5 Đánh giá số tiêu chất lượng ván LVL Các sản phẩm sau để ổn định phòng 48h đem cắt thành mẫu theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7756-1:2007, để đánh giá chất lượng theo số: khối lượng thể tích, độ bền uốn tính, độ bền kéo trượt màng keo, độ hút nước độ trương nở dày (ngâm 2h nước lạnh) Việc đánh giá tiêu khối lượng thể tích, độ hút nước, độ trương nở chiều dày thực mẫu Dưới kết thử nghiệm 3.3.5.1 Kiểm tra khối lượng thể tích Tiêu chuẩn cắt mẫu TCVN 7756-1:2007 Kích thước mẫu: l x b = 5,0  5,0 (mm) sai số gia cơng mẫu  1mm 43 Cơng thức tính: sp = msp Vsp Trong đó: msp: Là khối lượng sản phẩm mẫu (g) Vsp: Thể tích sản phẩm mẫu (cm3) Đầu tiên đo kích thước (chiều rộng, chiều dài chiều dày) mẫu, cân trọng lượng mẫu ghi số liệu vào bảng 4.1 (phụ lục) Cuối cùng, tính tốn để xác định số khối lượng thể tích ghi kết vào bảng Bảng 3.11: Khối lượng thể tích ván LVL Khối lượng thể tích sản phẩm, theo mẫu (g/cm3) TB 0,611 0,609 0,638 0,618 0.623 0.619 0.614 0,623 0,610 0.618 Qua số liệu bảng 3.11 cho thấy KLTT trung bình (0.618g/cm3) sản phẩm ván LVL so với KHTT (0.53g/cm3) trung bình gỗ nguyên Keo tai tượng tăng 18,5% Kết tương đối hợp lý với hệ số nén 20% phần diện chất kết dính (keo PF) 3.3.5.2 Độ trương nở hút nước * Xác định độ trương nở chiều dày sau ngâm nước Kích thước mẫu: l x b = 5,0  5,0 (mm) sai số gia công mẫu  1mm Cơng thức tính: Dn = d  d1 *100 d1 Trong đó: d1 chiều dày mẫu thử trước ngâm (mm) d2 chiều dày mẫu thử sau ngâm (mm) * Xác định độ hút nước Tiêu chuẩn cắt mẫu :TCVN 7756-1:2007 44 Kích thước mẫu: l x b = 5,0  5,0 (mm) sai số gia cơng mẫu  1mm Cơng thức tính: Mh = m2  m1 * 100 m1 Trong đó: m1 khối lượng mẫu trước ngâm (g) m1 khối lượng mẫu sau ngâm (g) Đầu tiên đo kích thước (chiều rộng, chiều dài chiều dày) mẫu, cân trọng lượng mẫu ghi số liệu vào bảng 4.2 (phụ lục) Tiếp theo, đưa mẫu vào ngâm nước lạnh (2h), vớt để nước, cân đo chiều dày mẫu ghi số liệu vào bảng 4.2 (phụ lục) Cuối cùng, tính tốn để xác định số khối lượng thể tích ghi kết vào bảng Bảng 3.12: Độ hút nước độ trương nở dày ván LVL Các mẫu Chỉ số, % Hút nước Trương nở TB 9.53 6.57 5.82 7.73 6.27 7.15 7.61 7.72 6.35 7.19 7.40 3.29 2.09 4.48 2.49 5.03 4.35 4.47 4.04 4.18 Từ số liệu bảng 3.12 cho thấy độ hút nước độ trương nở dày thấp nhiều so với sản phẩm gỗ dán ép thông thường Nguyên nhân chủ yếu hệ số nén cao (20%), nên làm giảm đáng kể khoảng trống ruột tế bào khoảng trống tế bào gỗ Mặt khác sử dụng keo PF chịu nước cao 3.3.5.3 Xác định độ bền uốn tĩnh Tiêu chuẩn dùng để cắt mẫu: TCVN 7756-1:2007 Kích thước mẫu: Dài x rộng x dày =(l x 50 x t) mm; chiêu dày ván 27mm 45 Chiều dài mẫu l = (khoảng cách gối + 50) Khoảng cách gối = 10t t:chiều dày mẫu Cơng thức tính: u = 3Fmax l1 2bd Trong : Fmax tải trọng cực đại ghi (N) l1 khoảng cách tâm gối tựa (mm) b chiều rộng mẫu thử (mm) d chiều dày mẫu thử (mm) Đầu tiên đo kích thước (chiều rộng, chiều dài chiều dày) mẫu mẫu ghi số liệu vào bảng 4.3 (phụ lục) Sau đó, ta đưa mẫu đem thử nghiệm độ bền uốn tĩnh ghi số liệu vào bảng 4.3 (phụ lục) Qua tính tốn để xác định số độ bền uốn tĩnh ghi kết vào bảng Bảng 3.13: Độ bền uốn tĩnh sản phẩm ván LVL Độ bền uốn tĩnh mẫu, Mpa TB 76.8 77.8 79.1 76.2 78.0 77.2 78.8 77.3 75.7 77.4 Từ số liệu bảng 3.13 cho thấy độ bền uốn tĩnh trung bình (77.4Mpa) sản phẩm ván LVL so với độ bền uốn tĩnh trung bình (75.7Mpa) gỗ nguyên Keo tai tượng tăng lên khoảng 2,25% Nguyên nhân chất kết dính KLTT sản phẩm tăng 3.3.5.4 Xác định tính chất kéo trượt màng keo Tiêu chuẩn cắt mẫu: TCVN 7756-1:2007 Kích thước mẫu: Dài x rộng x dày =(100 x25 x t) mm; chiêu dày ván 27mm Công thức tính k = Pmax MPa b.w 46 Pmax: Chỉ số lực đo đồng hồ.(N) b : Chiều dài vùng thử (mm) w : Chiều rộng vùng thử (mm) Đầu tiên đo kích thước (chiều rộng, chiều dài chiều dày) mẫu mẫu ghi số liệu vào bảng 4.4 (phụ lục) Sau đó, ta đưa mẫu đem thử nghiệm độ bền kéo trượt màng keo ghi số liệu vào bảng 4.4 (phụ lục) Qua tính tốn để xác định số độ bền kéo trượt màng keo ghi kết vào bảng Bảng 3.14: Độ bền kéo trượt màng keo sản phẩm ván LVL Độ bền kéo trượt màng keo mẫu, Mpa TB 30.7 32.8 24.6 33.4 26.8 29.5 27.5 31.1 25.7 29,1 Trong trình thử nghiệm đánh giá độ bền kéo trượt màng keo, xảy tượng mẫu bị đứt màng keo không bị phá hủy Cho nên số liệu bảng 3.14 thể độ bền kéo đứt thớ gỗ Điều chứng tỏ lựa chọn keo PF làm chất kết để dán ép sản phẩm ván LVL xác Chương KẾT LUẬN 4.1 Kết luận Qua kết nghiên cứu trình bày trên, kết luận đề tài Khóa luận tốt nghiệp: “Nghiên cứu thử nghiệm tạo ván LVL (laminated veneer lumber) ván mỏng, bóc từ gỗ Keo tai tượng” hồn 47 thành nội dung nghiên cứu kết hoạch thực phê duyệt Dưới số kết chủ yếu 1) Đã tập hợp số thông tin, tư liệu kết nghiên cứu sản xuất dạng sản phẩm ván LVL giới Việt Nam 2) Đã tìm hiểu nêu vấn đề thuộc sở khoa học công nghệ trình tạo sản phẩm ván LVL 3) Đã thực có kết nội dung nghiên cứu thử nghiệm tạo ván LVL ván mỏng, xẻ từ gỗ Keo tai tượng Cụ thể kết quả: - Lựa chọn chế độ bóc chiều dày ván mỏng phù hợp - Đánh giá số tiêu chất lương vản mỏng, bóc từ gỗ Keo tai tượng - Lựa chọn loại keo xác định chế độ ép ván phù hợp -Đã ép 12 mẫu ván LVL tiến hành đánh giá số tiêu sản phẩm 4) Các tiêu chất lượng sản phẩm ván LVL đạt vượt so với tiêu chuẩn Từ kết nghiên cứu thử nghiệm sơ kết luận ván LVL ván mỏng, bóc từ gỗ Keo tai tượng sử dụng làm chi tiết chịu lực đồ mộc 4.2 Thảo luận đề xuất Do khuôn khổ đề tài Khóa luận tốt nghiệp, bị giới hạn số lượng kích thước sản phẩm ván LVL tạo Nên kết nghiên cứu ban đầu có triển vọng Chúng xin nêu số ý kiến nhận xét đề xuất 48 1) Trước thực trạng nguồn nguyên liệu từ gỗ rừng tự nhiên Việt Nam cạn kiệt, việc đa dạng hóa sản phẩm để nâng cao hiệu chế biến gỗ trừng trồng cần thiết 2) Việc nghiên cứu sản xuất ván LVL ván mỏng từ số loại gỗ rừng trồng để làm đồ mộc hướng đắn, cần quan tâm cách tương xứng 3) Ngoài việc tập trung nghiên cứu hồn thiện cơng nghệ sản xuất ván LVL dùng cho đồ mộc việc nghiên cứu tạo cấu kiện gỗ ép công nghệ ván LVL từ gỗ rừng trồng để làm dầm, xà cho công trình xây dựng chuyên dụng, nên đầu tư nghiên cứu 49