Nghiên cứu ảnh hưởng của áp suất ép nhiệt đến chất lượng vật liệu composite kết hợp tre gỗ

MỤC LỤC Nội dung Trang Chương TỔNG QUAN 1.1Khái quát vật liệu composite…………………………………… 1.1.1 Khái niệm vật liệu composite……………………………… 1.1.2 Phân loại vật liệu composite……………………………… 1.1.3 Vật liệu composite dạng lớp……………………………… 1.1.4 Ứng dụng vật liệu composite dạng lớp thực tế………….3 1.2 Lịch sử vấn đề nghiên cứu………………………………………… 1.2.1Trên giới…………………………………………………… 1.2.2 Tại Việt Nam…………………………………………………… 1.3 Mục tiêu đề tài………………………………………………………….9 1.4 Phạm vi nghiên cứu đề tài ……………………………………… … 1.4.1 Về nguyên vật liệu……………………………………………… 1.4.2 Về máy móc thiết bị ………………………………………… 1.4.3 Sản phẩm…………………………………………………… 10 1.5 Phương pháp nghiên cứu 10 1.5.1 Phương pháp thực nghiệm……………………………………….10 1.5.2 Phương pháp kế thừa…………………………………………… 10 1.5.3 Phương pháp sử lý số liệu thống kê tốn học………………10 1.5.3.1 Trị số trung bình cộng………………………………………….10 1.5.3.2 Độ lệch tiêu chuẩn…………………………………………… 11 1.5.3.3 Sai số trung bình cộng…………………………………………11 1.5.3.4 Hệ số biến động……………………………………………… 11 1.5.3.5 Hệ số xác…………… 11 1.5.3.6 Sai số tuyệt đối ước lượng……………………………… 12 1.5.3.7 Kế hoạch thực nghiệm đơn yếu tố .12 1.5.4 Tiêu chuẩn kiểm tra chất lượng sản phẩm……………………….13 1.6 Nội dung nghiên cứu…………………………………………………… 13 Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Cơ sở lý thuyết vật liệu composite dạng lớp……………………… 14 2.1.1 Nguyên lý hình thành composite dạng lớp………………………14 2.1.2 Đặc điểm vật liệu cấu thành nên sản phẩm…………… 14 2.1.2.1 Đặc điểm cấu tạo tính chất luồng………………….14 2.1.2.2 Thành phần hố học, cấu tạo tính chất gỗ Bồ đề ………19 2.1.2.3 Tìm hiểu chất kết dính 22 2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất vật liệu composite tre-gỗ sở lựa chọn thông số công nghệ 23 2.2.1 Ảnh hưởng yếu tố thuộc vật liệu tre gỗ 23 2.2.2 Ảnh hưởng chất kết dính đến chất lượng sản phẩm sở lựa chọn chất kết dính 26 2.2.3 Ảnh hưởng yếu tố chế độ ép sở lựa chọn thông số chế độ ép cho sản phẩm 28 Chương KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1 Quy trình cơng nghệ sản xuất vật liệu composite tre gỗ…………….33 3.2 Quá trình thực nghiệm………………………………………………….34 3.2.1 Tính tốn ngun vật liệu……………………………………… 34 3.2.1 Xây dựng kết cấu sản phẩm cho vật liệu thí nghiệm…… 35 3.2.2 Chuẩn bị nguyên vật liệu……………………………………… 35 3.2.3 Tiến hành thực nghiệm ép sản phẩm…………………………… 36 3.3 Kết kiểm tra số tính chất vật liệu…………………………41 3.3.1 Kiểm tra tiêu ngoại quan sản phẩm …………………42 3.3.2 Khối lượng thể tích sản phẩm……………………………….43 3.3.3 Độ ẩm sản phẩm…………………………………………….44 3.3.4 Ảnh hưởng áp suất ép đến độ bền uốn tĩnh vật liệu……………………………………………………………… 45 3.3.5 Ảnh hưởng áp suất ép đến modul đàn hồi uốn vật liệu……………………………………………………………… 49 3.3.6 Kiểm tra khả dán dính màng keo……………… 51 3.4 Đánh giá kết nghiên cứu…………………………… 53 3.5 Lựa chọn thông số áp suất ép tối ưu cho sản phẩm………… 54 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận……………………………………………………… 55 1.1 Về nguyên liệu……………………………………………………………55 1.2 Về chất kết dính…………………………………………………… 55 1.3 Vai trị lựa chọn thơng số áp suất tối ưu nhất…………………………55 1.3.1 Ảnh hưởng áp suất đến khối lượng thể tích sản phẩm….55 1.3.2 Ảnh hưởng áp suất ép đến độ ẩm sản phẩm……………55 1.3.3 Ảnh hưởng áp suất ép đến modun đàn hồi sản phẩm… 56 1.3.4 Ảnh hưởng áp suất ép đến độ bền uốn sản phẩm………56 1.3.5 Ảnh hưởng áp suất ép đến mức độ bong tách màng keo hay cường độ dán dính sản phẩm………………………………………56 1.3.6 Chế độ ép tối ưu sản phẩm…………………………… 57 1.4 Tỉ lệ lợi dụng nguyên liệu……………………………………………… 57 Kiến nghị đề xuất………………………………………………… 57 ĐẶT VẤN ĐỀ Từ lâu đời, ông cha ta biết sử dụng gỗ vật liệu có nguồn gốc từ để phục vụ cho đời sống, sinh hoạt Chính mà ngành chế biến lâm sản đời Cùng với phát triển khoa học kĩ thuật, ngành chế biến lâm sản ngày phái triển, cho đời nhiều sản phẩm đa dạng mẫu mã, kích thước lẫn chất lượng để đáp ứng ngày gần nhu cầu nhiều loại hình cơng nghệ, nhiều lĩnh vực đời sống hàng ngày người Theo nhà khoa học diện tích rừng tự nhiên ngày thu hẹp, trữ lượng gỗ tự nhiên giới nói chung Việt Nam nói riêng giảm dần theo thời gian mà nhu cầu sử dụng gỗ vật liệu có nguồn gốc từ gỗ người khơng ngừng tăng lên Chính điều thúc đẩy ngành chế biến lâm sản phải trọng, tập trung nghiên cứu nhằm tìm loại vật liệu mang đầy đủ tính chất lý gỗ tự nhiên gỗ tự nhiên, để thỏa mãn nhu cầu người dân ngành, lĩnh vực khác Các sản phẩm loại ván nhân tạo Chúng cấu thành lên nhờ việc tận dụng phế liệu ngành công nghiệp chế biến nông, lâm sản khác, nhằm nâng cao tỉ lệ lợi dụng nguyên vật liệu ván dăn, ván sợi, ván ghép thanh, ván dăm từ vỏ trấu…, cấu thành từ phần loại sinh trưởng nhanh, có khả tái sinh thời gian ngắn gỗ rừng trồng họ tre trúc Như biết, Việt Nam đất nước nằm vùng khí hậu nhiệt đới giớ mùa nóng ẩm Đây điều kiện khí hậu thuận lợi cho loại họ tre, nứa sinh trưởng phát triển Chúng phân bố rộng rãi tỉnh vùng núi phía Bắc như: Tuyên Quang, Phú Thọ, Ninh Bình, Hà Tây, Hịa Bình, Lào Cai, n Bái…và số tỉnh miền Trung như: Thanh Hóa, Nghệ An…Trước tình hình này, để tận dụng nguồn nguyên liệu tối đa ngành chế biến lâm sản có nghiên cứu cụ thể nhằm tạo sản phẩm có nguồn gốc từ tre, nứa đáp ứng nhu cầu nước xuất Điển hình số sản phẩm phải nói đến loại ván sàn tre, coppha tre, đồ thủ công mĩ nghệ Tuy nhiên, sản phẩm thường cấu thành từ loại vật liệu tre, nứa đơn thuần, liên kết với chất kết dính, cịn việc nghiên cứu kết hợp tre, nứa với vật liêu khác, đặc biệt kết hợp tre với gỗ rừng trồng lĩnh vực mẻ Từ trước tới nay, khơng đề tài nghiên cứu loại vật liệu kết hợp (composite), song dừng lại việc nghiên cứu tạo vật liệu chưa có nhiều đề tài nghiên cứu cách cụ thể, đưa thông số công nghệ cụ thể, áp vào sản suất thực tiễn để tạo sản phẩm cụ thể, đáp ứng tiêu chuẩn nước đáp ứng nhu cầu xử dụng người Chính lí mà lựa chọn đề tài nghiên cứu là: “Nghiên cứu ảnh hưởng áp suất ép nhiệt đến chất lượng vật liệu composite dạng lớp kết hợp tre – gỗ” từ nguyên liệu luồng gỗ bồ đề Trên sở đó, đề xuất thơng số áp suất ép nhiệt tối ưu cho công nghệ sản xuất vật liệu Chương TỔNG QUAN 1.2 Khái quát vật liệu composite 1.1.1 Khái niệm vật liệu composite Composite hỗn hợp hai vật liệu khác bổ sung cho Trong hai vật liệu nầy, vật liệu thứ chất (matrix) vật liệu thứ hai chất gia cố Một vật liệu composite xây cất thường thấy bê tơng cốt sắt xi măng chất sắt vật liệu gia cố Thiên nhiên tạo cấu trúc composite mà gỗ thí dụ tiêu biểu Gỗ hỗn hợp sợi cellulose chất nhựa lignin Xương động vật biểu khác composite thiên nhiên giống bê tơng cốt sắt Các khống chất (phần lớn calcium phosphorus) xương giống xi măng giàn giáo protein (collagen) cốt sắt Khoáng chất làm xương cứng giàn giáo protein cho độ bền dai gia tăng tính đàn hồi Vật liệu composite tạo chủ yếu gồm hai vật liệu chính: vật liệu tăng cường (cốt) vật liệu (vật liệu kết dính): - Nền chất hữu (như nhựa Epoxy, nhựa polyeste, Phenol formaldehyde…), khoáng chất (gốm), kim loại (như Bo, nhơm…) Trong sản xuất ván nhân tạo nhựa sử dụng nhiều - Cốt hay vật liệu tăng cường ván mỏng, sợi, dăm…Tính chất lý vật liệu composite phụ thuộc cấu tạo cốt, hình thức xếp, tỷ lệ chúng vật liệu composite 1.1.2 Phân loại vật liệu composite Composite có nhiều loại, việc phân loại composite theo tiêu trí sau : phân loại theo hình dạng, theo chất vật liệu thành phần cấu tạo nên, ngồi phân loại theo cấu trúc vật liệu composite Phân loại theo hình dạng vật liệu thành phần ta có: vật liệu composite cốt sợi vật liệu composite cốt hạt Phân loại theo chất vật liệu thành phần ta có: Composite hữu (nhựa), composite kim loại, composite khoáng Phân loại theo cấu trúc vật liệu composite ta có: Vật liệu composite dạng mặt (tấm, vỏ, …), composite dạng lớp composite dạng phức hợp 1.1.3 Vật liệu composite dạng lớp Vật liệu composite dạng lớp vật liệu gồm nhiều lớp liên tục, lớp liên kết với nhờ vật liệu kết dính tạo thành Các lớp vật liệu khác có chất sợi (cốt) khác nhau: xơ, sợi dài, sợi ngắn, vải dệt bện, tết, đan… đặc tính phụ thuộc nhiều vào cách xếp, tỉ lệ khối luợng vật liệu làm cốt, mà người ta tạo sản phẩm composite dạng lớp có cấu trúc khác tuỳ theo mục đích sử dụng yêu cầu công việc Hiện nay, thị trường xuất loại vật liệu composite dạng lớp sau: Hình 1.1 Composite dạng lớp (tre - gỗ) dùng làm ván sàn container Hình 1.2 Composite dạng phức hợp tre – gỗ xẻ Hình 1.3 Composite dạng phức hợp tre - gỗ xẻ rỗng Hình 1.4: Composite ván phủ tre - gỗ tồn dạng định hình 1.1.4 Ứng dụng vật liệu composite dạng lớp thực tế Hiện nay, thị trường xuất nhiều loại composite khác chứng tỏ vật liệu composite sử dụng nhiều công việc khác địi hỏi mơi trường ứng dụng khác Đặc biệt, vật liệu composite sản xuất từ tre, gỗ dùng nhiều ngành như: công nghệ sản xuất hàng mộc, xây dựng, lĩnh vực giao vận tải… Trong công nghệ sản xuất hàng mộc vật liệu composite thường sử dụng dạng phẳng : mặt bàn, mặt ghế, chi tiết vách ngăn, hồi,… Trong xây dựng dùng làm trần nhà ( sau phủ lớp trang sức ), vách ngăn, khn bê tơng… Ngồi ra, nhiều trường hợp, người ta dùng vật liệu composite gỗ để làm chi tiết chịu lực dầm, xà, khung chịu lực, mái nhà, bậc cầu thang,…… Trong giao thông vận tải người ta sử dụng vật liệu composite tre composite gỗ để làm sàn tàu, sàn ơtơ, sàn container Hơn nữa, cịn sử dụng lĩnh vực đặc biệt ngành hàng không vũ trụ… Sau số sản phẩm làm từ vật liệu composite: Hình 1.5 Sử dụng composite tre - gỗ làm đồ mộc Hình 1.7 Sử dụng composite gỗ làm dầm chịu lực Hình 1.8 Sử dụng composite gỗ làm cầu đường Hình 1.9 Máy bay mơ hình điều khiển từ xa làm từ vật liệu composite 1.3 Lịch sử vấn đề nghiên cứu 1.3.1 Trên giới Hiện nay, giới việc sử dụng tre, nứa nói chung luồng nói riêng vào việc sản xuất ván nhân tạo khơng cịn mẻ Chính vậy, cơng nghệ sản xuất ván nhân tạo từ câu họ tre phát triển tạo nhiều sản phẩm đa dạng trủng loại phong phú mẫu mã Các sản phẩm dùng nhiều lĩnh vực khác nội, ngoại thất, xây dựng, giao thơng vận tải … Nó đáp ứng ngày cang cao số lượng chất lượng Trong năm gần đây, nước có trữ lượng tre, luông lớn như: Ấn Độ, Trung Quốc, Thái Lan, Indonesia, Philippines…ngành chế biến họ phát triển, sản phẩm họ xuất đến nhiều nước giới mang lại mội doanh thu không nhỏ cho kinh tế quốc dân Đặc biệt, Trung Quốc nước có trữ lượng tre, luồng lớn giới, nghiên cứu sản xuất thành công ván coppha, ván ép lớp tre, mành tre, ván dán tre từ nguyên liệu tre, nứa dùng xây dựng Sản phẩm trường chấp nhận đưa vào ứng dụng rộng rãi từ năm 1950 sau nước như: Ấn Độ, Philippines…Do đặc điểm ván nhân tạo đa dạng chủng loại, kích thước, đồng theo chiều thớ, tạo ván có 48 nhiệt độ (63±2)oC cho mẫu ngập nước 10-20mm, ngâm giờ, vớt lau khô bề mặt đưa vào tủ sấy nhiệt độ (63±2)oC Sau đưa mẫu làm nguội 10 phút tiến hành kiểm tra độ bền uốn ướt máy thử tính chất lý MTS Mẫu thử lắp đặt tải trọng theo sơ đồ hình 3.11: Hình 3.11 Sơ đồ đặt lực thử độ bền uốn 1- đầu nén; 2- mẫu thử; 3- gối đỡ; 4- đế - Công thức xác định: , MPa Trong đó: (4.6) MOR - độ bền uốn tĩnh, MPa; P - lực phá huỷ mẫu, kgf; lg - khoảng cách hai gối đỡ, mm w - chiều rộng mẫu, mm; t - chiều dày mẫu, mm Kết kiểm tra độ bền uốn tĩnh vật liệu thí nghiệm điều kiện khô ghi phụ biểu 10-13 điều kiện ướt ghi phụ biểu 14-17 phần phụ lục Tiến hành xử lý thống kê phần mềm Excel ta bảng 3.4 bảng 3.5 Bảng 3.4 Độ bền uốn tĩnh sản phẩm điều kiện khô (MPa) Chỉ tiêu xtb 2.00 79.281 Áp suất ép (MPa) 2.25 2.50 2.75 85.602 95.672 97.628 3.00 102.754 49 S m S% p C% 8.678 2.744 10.946 3.462 5.379 6.791 2.148 7.934 2.509 4.209 10.020 3.168 10.473 3.312 6.210 4.444 1.405 4.552 1.440 2.755 5.748 1.818 5.594 1.769 3.563 Bảng 3.5 Độ bền uốn tĩnh sản phẩm điều kiện ướt (MPa) Chỉ tiêu Áp suất ép (MPa) 2.00 2.25 2.50 2.75 3.00 Xtb 35.882 38.954 55.928 56.698 58.277 S 4.230 6.404 3.465 4.975 6.618 m 1.337 2.025 1.096 1.573 2.206 S% 11.787 16.441 6.196 8.774 11.357 p 3.727 5.199 1.959 2.774 3.786 2.621 3.970 2.148 3.083 C% Sau số biểu đồ chịu lực tiêu biểu vật liệu 4.324 Hình 3.12 Biểu đồ chịu lực vật liệu với áp suất ép 3,0 MPa điều kiện khơ Hình 3.13 Biểu đồ chịu lực vật liệu với áp suất ép 3,0 điều kiện ướt 50 Từ kết bảng 3.4 bảng 3.5 xây dựng phương trình hồi quy quan hệ áp suất ép với độ bền uốn tĩnh sản phẩm sau: MORk = - 12.P2 + 83,61.P – 40,31; r = 0,98 (3.1) MORư = - 21,93.P2 + 134,67.P – 147,72; r = 0.98 (3.2) Kiểm tra tính tương thích mơ hình: Theo tiêu chuẩn Fisher Thay kết tính tốn ta Fuốn khơ = 0,699 < FB = 2,095 Fuốn ướt = 1.253 < FB = 2,095 Như mơ hình phương trình 3.1, 3.2 tương thích Thay giá trị áp suất vào phương trình hồi quy ta xây dựng biểu đồ tương quan áp suất ép độ bền uốn tĩnh hình 3.11 Hình 3.14 Biểu đồ quan hệ áp suất ép với độ bền uốn tĩnh 51 120.000 Độ bền uốn tĩnh (MPa) 100.000 80.000 Khô 60.000 Ứơt 40.000 20.000 0.000 2.00 2.25 2.50 2.75 3.00 Áp suất (MPa) Nhận xét: Thông qua số liệu bảng 3.4, 3.5, biểu đồ thể tương quan áp suất ép độ bền uốn tĩnh sản phẩm ta thấy áp suất ảnh hưởng lớn đến độ bền uốn sản phẩm Khi áp suất ép tăng lên đồng nghĩa với độ bền uốn tĩnh tăng lên điều lý giải sau: Khi ép áp suất cao thời gian từ lúc đóng khoang máy ép đến mặt bàn ép chạm cữ ngắn, với nhiệt độ không đổi (trong chế độ ép khác nhau) làm cho khả tiếp xúc bề mặt vật dán tăng lên để thực mối liên kết vật dán – keo dán, vật dán – vật dán Ngoài ra, áp suất ép cao, nhiệt độ ép không đổi, độ ẩm phơi cố định q trình truyền nhiệt từ mặt bàn ép nhanh làm cho vật dán làm dẻo hóa tốt làm tăng khả tiếp xúc lớp vật liệu với Hơn nữa, trình truyền nhiệt tốt hơn, độ nhớt keo giảm làm keo dàn trải bề mặt vật dán đều, nhanh chóng tạo màng keo mỏng, đều, liên tục Chính lí dẫn đến khả dán dính tăng làm độ bền uốn tĩnh tăng, góp phần làm tăng chất lượng sản phẩm Khi ngâm nước, vật liệu hút ẩm lượng ẩm vào gỗ tre, lúc tre gỗ nở Do tre, gỗ hai loại vật liệu khác nên chúng có độ trương nở khác nhau, gây tượng bong tách màng leo, lí độ bền uốn tĩnh vật liệu ướt giảm nhiều so với vật liệu khô 3.3.5 Ảnh hưởng áp suất ép đến modul đàn hồi uốn vật liệu 52 Modul đàn hồi uốn tĩnh kiểm tra theo tiêu chuẩn GB/T 13123-2003 hai điều kiện khô ướt - Kích thước mẫu thử: (20t + 50) x 50 x t, t = 15mm (chiều dày mẫu thử), số lượng mẫu thử mẫu/1 mức thí nghiệm - Dụng cụ thiết bị: + Máy thử tính chất học MTS Qtest + Thước kép độ xác 0,05mm + Panme độ xác 0.01mm + Tủ sấy đối lưu - Phương pháp thử mghiệm: Sau cắt mẫu, tiến hành đo kiểm tra chiều rộng chiều dày phần mẫu thử, sau đem mẫu đặt vào vị trí hai gối đỡ máy thử tính chất lý MTS kiểm tra modul đàn hồi uốn tĩnh khô mẫu thử Để kiểm tra modul đàn hồi uốn tĩnh ướt, mẫu sau đo lường cho vào nước sơi có nhiệt độ (63±2)oC cho mẫu ngập nước 10-20mm, ngâm giờ, vớt lau khô bề mặt đưa vào tủ sấy nhiệt độ (63±2) oC Sau đưa mẫu làm nguội 10 phút tiến hành kiểm tra modul đàn hồi uốn tĩnh ướt máy thử tính chất lý MTS Sơ đồ lắp mẫu đặt tải trọng tương tự hình 3.8: - Cơng thức xác định: , MPa Trong đó: (4.9) MOE - modul đàn hồi uốn tĩnh, MPa; P - lực phá huỷ mẫu, kgf; lg - khoảng cách hai gối đỡ, mm; w - chiều rộng mẫu, mm; t - chiều dày mẫu, mm; f - độ võng mẫu, mm Kết kiểm tra modul đàn hồi uốn tĩnh điều kiện khô ghi phụ biểu Tiến hành xử lý thống kê phần mềm Excel ta bảng 3.6 bảng 3.7 53 Bảng 3.6: Modul đàn hồi uốn tĩnh vật liệu điều kiện khô (MPa) Chỉ tiêu Áp suất ép (MPa) 2.00 2.25 2.50 2.75 3.00 xtb 9453.906 9625.683 9924.693 10862.944 11245.429 S 815.572 779.117 1004.436 640.203 562.372 m 257.907 246.379 317.631 202.450 177.838 S% 8.627 8.094 10.121 5.893 5.001 p 2.728 2.560 3.200 1.864 1.581 C% 505.497 482.902 622.556 396.802 348.562 Bảng 3.7: Modul đàn hồi uốn tĩnh vật liệu điều kiện ướt (MPa) Chỉ tiêu Áp suất ép (MPa) 2.00 2.25 2.50 2.75 3.00 Xtb 2947.443 3314.592 4522.985 4727.070 5264.187 S 200.227 624.539 406.758 592.732 526.810 m 63.317 197.496 128.628 187.438 175.603 S% 6.793 18.842 8.993 12.539 10.007 p 2.148 5.958 2.844 3.965 3.336 C% 124.102 387.093 252.111 367.379 344.183 Từ kết bảng 3.6 bảng 3.7 chúng tơi xây dựng phương trình hồi quy quan hệ áp suất ép với modun đàn hồi sản phẩm sau: MOEk = 1212,18.P2 – 4132,78.P + 12826,83; r = 0.98 (3.3) MOEư = - 759,28.P2 + 6214,8.P – 6541,31; r = 0,98 (3.4) Kiểm tra tính tương thích mơ hình: Theo tiêu chuẩn Fisher Thay kết tính tốn ta Fmodun khơ = 0,733 < FB = 2,095 Fmodun ướt = 1,872 < FB = 2,095 Như mơ hình phương trình 3.3, 3.4 tương thích 54 Thay giá trị áp suất vào phương trình hồi quy ta xây dựng biểu đồ tương quan áp suất ép modun đàn hồi sản phẩm hình 3.12 Modun đàn hồi (MPa) 12000.00 10000.00 8000.00 Khơ 6000.00 Ứơt 4000.00 2000.00 0.00 2.00 2.25 2.50 2.75 3.00 Áp suất ép (MPa) Hình 3.14 Biểu đồ quan hệ áp suất ép nhiệt với modul đàn hồi uốn tĩnh Nhận xét: Nhìn vào bảng số liệu 3.6, 3.7, biểu đồ tương quan áp suất modun đàn hồi ta nhận thấy: Áp suất ảnh hưởng tới chất lượng vật liệu, điển hình ảnh hưởng tói modun đàn hồi vật liệu lớn Modun đàn hồi vật liệu dao động từ 9453.906 MPa đến 11245,429 Mpa Khi áp suất tăng lên modun đàn hồi tăng Sự trênh lệch lí giải tương tự mối tương quan áp suất ép độ bền uốn tĩnh Áp suất tăng, khả tiếp xúc vật dán tốt hơn,cường độ màng keo tăng làm cho mối liên kết keo dán vật gián vững modun đàn hồi vật liệu tăng 3.3.6 Kiểm tra khả dán dính màng keo Khả dán dính keo dán trường hợp màng keo không đồng phẳng đánh giá thông qua mức độ bong tách màng keo kiểm tra theo tiêu chuẩn LY/T 1573-2000 theo phương pháp “lão hố” - Kích thước mẫu thử: 75 x 75 x t, với t chiều dày sản phẩm, số lượng mẫu thử mẫu/ mức thí nghiệm - Dụng cụ thiết bị: + Thước kép độ xác 0,05mm 55 + Tủ sấy đối lưu - Phương pháp kiểm tra: Mẫu sau cắt cho vào nước sơi có nhiệt độ (63±2) oC cho mẫu ngập nước 10-20mm, ngâm giờ, vớt lau khô bề mặt đưa vào tủ sấy nhiệt độ (63±2)oC Sau đưa mẫu làm nguội 10 tiến hành đo độ dài bong tách màng keo Kết kiểm tra mức độ bong tách màng keo ghi phụ biểu 18 phần phụ lục Qua xử lý thống kê phần mềm Excel ta bảng 4.9 Bảng 3.8: Mức độ bong tách màng keo vật liệu (mm) Chỉ tiêu Xtb S m S% P% C% 21.61 0.735 0.232 3.402 1.076 0.432 2.25 21.04 0.542 0.171 2.577 0.815 0.319 Áp suất (MPa) 2.5 20.87 1.318 0.417 6.314 1.997 0.775 2.75 20.33 0.756 0.239 3.718 1.176 0.445 19.04 0.557 0.176 2.928 0.926 0.328 Từ kết bảng tiến hành xây dựng phương trình hồi quy quan hệ áp suất ép mức độ bong tách màng keo sau: Chiều sâu vết nứt = - 2,075P2 + 8,032P + 13.729 ; r = 0.98 (3.5) Kiểm tra tính tương thích mơ hình: Theo tiêu chuẩn Fisher Thay kết tính tốn ta Fp = 1,017 < FB = 2,095 Như mơ hình phương trình 3.5 tương thích Thay giá trị áp suất ép vào phương trình hồi quy cho ta biểu đồ ức độ bong tách màng keo (mm) quan hệ áp suất ép với mức độ bong tách màng keo 22 21.5 21 20.5 20 19.5 19 18.5 18 Bong tách màng keo 56 Hình 3.13 Quan hệ áp suất ép với mức độ bong tách màng keo Nhận xét: Thông qua bảng 3.8 biểu đồ thể quan hệ áp suất ép với mức độ bong tách màng keo ta thấy: Áp suất ảnh hưởng lớn đến mức độ bong tách màng keo vât liệu Khi áp suất ép tăng lên mức độ bong tách màng keo giảm Hiện tượng áp suất tăng, khả tiếp xúc vật dán tăng, khả giàn trải keo bề mặt vật liệu tốt hơn, màng keo mỏng, đều, liên tục hơn, cường độ màng keo tăng làm tăng khả dán dính keo Ngồi ra, áp suất ép lớn làm cho khả tiếp xúc lớp vật liệu tốt hơn, dẫn đến khả chuyền nhiệt từ hai mặt bàn ép vào long ván hiệu hơn, vật dán mềm hóa, giảm độ nhớt keo, góp phần khơng nhỏ vào việc làm tăng khả dán dính Chính tượng bong tách màng keo giảm đáng kể, làm tăng chất lượng vật liệu 3.4 Đánh giá kết nghiên cứu Tóm lại, qua số liệu thu trình nghiên cứu cho thấy áp suất ép có ảnh hưởng lớn đến chất lượng vật liệu composite dùng xây dựng Điển hình áp suất ép ảnh hưởng tới độ bền uốn tĩnh, modun đàn hồi mức độ bong tách màng keo vật liệu (phương pháp ép có cữ) 3.5 Lựa chọn thơng số áp suất ép tối ưu cho sản phẩm Như nói trên, việc lựa chọn thông số ép nhiệt cho sản phẩm quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm Áp suất ép đưa 57 phải đảm bảo sản phẩm sản xuất phải đáp ứng yêu cầu người sử dụng Ở lựa chọn thông số áp suất cho công nghệ sản suất vật liệu composite kết hợp tre – gỗ dùng lĩnh vực xây dựng Để thơng số áp suất ép phải thỏa mãn tất phương trình tương quan mà tơi xây dựng Chính tơi sử dụng phương pháp đạo hàm để giải toán tối ưu Theo xây dựng phương trình tương quan sau: MOEk = 1212,18.P2 – 4132,78.P + 12826,83 = Y1 (1) MOEư = - 759,28.P2 + 6214,8.P – 6541,31 = Y2 (2) MORk = - 12.P2 + 83,61.P – 40,31 =Y3 (3) MORư = - 21,93.P2 + 134,67.P – 147,72 =Y4 (4) Chiều dài vết nứt = - 2,075P2 + 8,032P + 13.729 = Y5(5) Tiến hành đạo hàm hàm cho đạo hàm ta tìm cá giá trị áp suất điểm cực đại cực tiểu sau (chỉ xét khoảng áp suất mà đề tài nghiên từ 2,0 Mpa đến 3,0 Mpa) : (1) đạt cực đại P1 = 3,0 (2) đạt cực đại P2 = 3,0 (3) đạt cực đại P3 = 3,0 (4) đạt cực đại P4 = 3,0 (5) đạt cực tiểu P5 = 3,0 Để đạt chất lượng sản phẩm cao khoảng áp suất nghiên cứu từ 2,0 – 3,0 Mpa khoảng (1), (2), (3), (4) đạt giá trị lớn (5) đạt giá trị nhỏ Bằng phương pháp dùng trục số ta dễ dàng nhận với mức áp suất ép P = 3,0 Mpa modun đàn hồi, độ bền uốn tĩnh sản phẩm hai trạng thái khô, ướt đạt giá trị cao mức đô bong tách màng keo nhỏ Chính tơi chọn mức áp suất ép P = 3,0 Mpa mức áp suất ép tối ưu để sản xuất vật liệu composite kết hợp tre – gỗ dùng lĩnh vực xây dựng KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận 58 1.1 Về nguyên liệu Thông qua đặc điểm, thông số nguyên liệu tính chất vật liệu composite tơi thấy gỗ bồ đề luồng kết hợp với để tạo vật liệu composite có đầy đủ đặc điểm tính chất đạt tiêu chuẩn vật liệu dùng lĩnh vực xây dụng 1.2 Về chất kết dính Thơng qua việc kiểm tra tính chất độ bề uốn tĩnh, modun đàn hồi, bong tách màng keo tơi khẳng định keo phenol – formandehyde loại keo cho cường độ dán dính cao, có khả chống chịu tốt tác động môi trường độ ẩm, nhiệt độ…Luồng gỗ dán dính với tốt sử dụng loại keo 1.3 Ảnh hưởng lựa chọn thông số áp suất tối ưu 1.3.1 Ảnh hưởng áp suất đến khối lượng thể tích sản phẩm Do đề tài chọn phương pháp ép nhiệt có cữ nên chiều dày sản phẩm cố định, khối lượng sản phẩm cố đinh (khối lượng sản phẩm khối lượng nguyên vật liệu) nên khối lượng thể tích sản phẩm khơng đổi Trong q trình thực nghiệm khối lượng thể tính sản phẩm có chênh lệch nhỏ không đồng nguyên vật liêu 1.3.2 Ảnh hưởng áp suất ép đến độ ẩm sản phẩm Áp suất ép không ảnh hưởng nhiều đến độ ẩm sản phẩm Độ ẩm sản phẩm chịu ảnh hưởng độ ẩm nguyên vật liệu 1.3.3 Ảnh hưởng áp suất ép đến modun đàn hồi sản phẩm Áp suất ép ảnh hưởng lớn đến modun đàn hồi vật liệu Trong giới hạn đàn hồi vật liệu áp suất ép tăng lên modun đàn hồi tăng Nguyên nhân tượng áp suất tăng khả tiếp xúc lớp vật liệu tốt hơn, khả dàn trải keo tốt hơn, nhanh chóng tạo màng keo mỏng liên tục điều mày làm tăng cường độ màng keo góp phần làm tăng modun đàn hồi sản phẩm Áp suất cao cộng với nhiệt độ cao, cộng với độ ẩm vật liệu làm tăng kha chuyền nhiệt từ mặt bàn ép vào ván làm vật dán dẻo hóa, độ nhớt keo giảm, keo dàn trải tốt hơn, khả tiếp xúc lớp vật liệu tăng lên, khả dán 59 dính tăng cường làm modun đàn hồi sản phẩm tăng Tuy nhiên áp suất tăng cao lớp vật liệu bị ép đột ngột lớp vật liệu có tượng bị đứt gãy, sảy trào keo, lượng keo thực sản phẩm giảm đi, màng keo lớp ngồi bị giịn tiếp xúc lâu với nhiệt độ cao làm giảm khả dán dinh dẫn đến modun đàn hồi giảm Chính trị số áp suất ép ảnh hưởng lớn đến modun đàn hồi sản phẩm 1.3.4 Ảnh hưởng áp suất ép đến độ bền uốn sản phẩm Áp suất ép có ảnh hưởng đến độ bền uốn tĩnh sản phẩm Điều giải thích tương tự ảnh hưởng áp suất đến modun đàn hồi sản phẩm Khi áp suất ép tăng, vật gián mềm hóa làm khả tiếp xúc lớp vật liệu tốt hơn, độ nhớt keo giảm, keo dàn trải tốt hơn, màng keo mỏng, đều, liên tục hơn, cường độ dán dính cải thiện đáng kể góp phần làm tăng độ bền uốn sản phẩm, chất lượng sản phẩm tăng cường 1.3.5 Ảnh hưởng áp suất ép đến mức độ bong tách màng keo hay cường độ dán dính sản phẩm Áp suất ép có ảnh hưởng đến cường độ dán dính keo từ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm Cường độ gián dính phụ thuộc vào tính chất màng keo Khi áp suất tăng kha tiếp xúc lớp vật liệu đươc tăng cuờng nhanh chóng tạo liên kết vật dán – vật dán, vật dán – keo dán Hơn nữa, áp ép áp suất cao giúp tốc độ chuyền nhiệt từ hai mặt bàn ép vào sản phẩm nhanh Lúc này, độ nhớt keo giảm giúp keo dàn trải bề mặt vật dán, màng keo tạo mỏng, đều, liên tục, keo khơng bị vón cục hay sảy tượng đóng rắn cục Chính yếu tố nâng cao cường độ dán dính keo hay nói cách khác nâng cao chất lượng sản phẩm 1.3.6 Chế độ ép tối ưu sản phẩm Qua nghiên cứu tơi có kết luận sau: Với áp suất ép nhiệt 3,0 Mpa, nhiệt độ ép 1200C, thời gian trì áp suất ép max 15 phút tạo sản phẩm có 60 chất lượng phù hợp với tiêu chuẩn đặt 1.4 Tỉ lệ lợi dụng nguyên liệu Đối với gỗ bồ đề sử dụng phương pháp bóc khơng trấu kẹp, luồng chẻ theo phương xuyên tâm, nguyên liệu tận dụng cách hiệu Kiến nghị đề xuất - Do điều kiện thực nghiêm chưa đầy đủ bước gia cơng ngun liệu cịn thủ cơng nên kết chưa mang tính sát thực cao Chính vậy, cần có nghiên cứu bổ xung để áp dụng giới hóa cho bước gia công nhằm nâng cao chất lượng nguyên liệu đầu vào nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm tăng hiệu kinh tế - Do đề tài nghiên cứu vật liệu composite kết hợp tre – gỗ xử dụng phạm vi hẹp nên cần có nghiên cứu sâu hơn, rộng nhằm phát triển môi trường sử dụng vật liệu nhiều lĩnh vực khác đời sống sử dụng vật liệu composote kết hợp tre – gỗ lĩnh vực đồ mộc, trang trí nội, ngoại thất… - Cần có sách hợp lý biện pháp tích cực nhằm mục đích mở rộng vùng nguyên liệu cho sản xuất vật liệu composite kết hợp tre – gỗ Hơn nữa, mở rộng vùng nguyên liệu nhằm bảo vệ môi trường phủ xanh đất trống, đồi, núi trọc - Xây dựng tiêu chuẩn kiểm tra chất lượng sản phẩm ván dung lĩnh vực xây dựng từ nguyên liệu luồng gỗ bồ đề Việt Nam 61 Tài liệu tham khảo [1] Phạm Văn Chương, Nguyễn Hữu Quang (2004), Công nghệ sản xuất ván nhân tạo, tập 1, Nhà xuất Nông nghiệp, Hà Nội [2] Phạm Văn Chương, Nguyễn Văn Thuận (1993), Bài giảng công nghệ sản xuất ván nhân tạo, tập 1, Trường Đại học Lâm nghiệp, Hà Nội [3] Lê Xuân Tình (1998), Giáo trình khoa học gỗ, Nhà xuất Nơng nghiệp, Hà Nội [4] Nguyễn Văn Thuận (1993), Keo dán gỗ (Bài giảng dành cho sinh viên chuyên sâu ván nhân tạo), Trường Đại học Lâm nghiệp, Hà Tây [5] Nguyễn Văn Thuận , Hướng dẫn sử dụng keo DYNO [6] Trần Ích Thịnh (1994), Vật liệu composite – học tính tốn kết cấu, Nhà xuất Giáo dục, Hà Nội [7] Ngơ Kim Khơi (1998), Thống kê tốn học lâm nghiệp, Nhà xuất Nông nghiệp, Hà Nội [8] Công ty TNNN Đức Trung- Công ty công nghiệp DYNO (1996), Keo cho nghành sản xuất ván nhân tạo [9] Ngô Quang Đê, Gây trồng tre trúc, Nhà xuất Nông nghiệp [10] Phạm Văn Chương, Bước đầu nghiên cứu xác định khả sử dụng tre luồng Hoà Bình để sản xuất ván ép lớp, hướng dẫn luận văn tốt nghiệp đại học năm 1994, Trường Đại học Lâm nghiệp, Hà Tây [11] Nguyễn Tiến Nghiệp (2002), Nghiên cứu cấu tạo số tính chất chủ yếu gỗ bồ đề từ đề xuất hướng sử dụng, Luận văn tốt nghiệp đại học, Trường Đại học Lâm nghiệp, Hà Tây [12] Phạm Văn Chương, Xây dựng chế độ công nghệ ép ván nhiều lớp với nguyên liệu tre luồng, hướng dẫn luận văn tốt nghiệp đại học năm 1995, Trường Đại học Lâm nghiệp, Hà Tây [13].Website: www.bamboocomposite.com [14] Nguyễn Thị Thanh Huyền (2007), Nghiên cứu ảnh hưởng kết cấu đến chất lượng vật liệu composite dạng lớp từ tre gỗ Luận văn thạc sĩ năm 2007, trường Đại học Lâm nghiệp, Hà Tây [15] Nguyễn Trung Hiếu (2006), Xác định trị số áp suất ép để sản xuất ván coppha từ nguyên liệu luồng Luận văn thạc sĩ năm 2006, Trường Đại học Lâm nghiệp, Hà Tây [16 ] Trần Tuấn Nghĩa, Nghiên cứu sản xuất thử nghiệm ván tre thô hai lớp dùng làm vật liệu xây dụng nhà sàn truyền thống đương đại 62