Lời nói đầu Đứng trên sự phát triển không ngừng của con ngời về khoa học kỹ thuật, kinh tế, dân số thì rừng ngày càng bị suy thoái cả về số lợng và chất lợng. Rừng nguyên sinh ngày một thu hẹp, rừng trồng phát triển cha đợc nh mong muốn mà nhu cầu sử dụng gỗ và các sản phẩm từ gỗ ngày càng cao. Một vấn đề cấp bách đặt ra là làm sao tìm đợc nguồn nguyên liệu thay thế gỗ tự nhiên. Công nghệ sản xuất ván nhân tạo là một trong những lĩnh vực tiêu biểu cho việc sử dụng nguyên liệu thay thế gỗ tự nhiên bằng nguồn nguyên liệu gỗ phế liệu từ gỗ, tre nứa, song mây, và các phế phẩm nông nghiệp. Sự phát hiện loại hình sản phẩm ván LVL là rất kịp thời, qua các kết quả khảo sát điều tra nghiên cứu, thu thập thông tin trong và ngoài nớc cho thấy, sản phẩm LVL ra đời trên cơ sở sản xuất ván dán nó đợc sử dụng làm các chi tiết chịu lực trong xây dựng và trong sản xuất đồ mộc, với mục dích thay thế gỗ tự nhiên. Chính vì vậy, công nghệ sản xuất ván LVL phát triển, đợc nhiều cơ quan tổ chức quan tâm. Đợc sự đồng ý của nhà trờng, khoa Chế Biến Lâm Sản và đợc sự hớng dẫn của thầy giáo: Phan Duy Hng. Tôi đi sâu vào nghiên cứu một trong những thông số công nghệ để sản xuất ván LVL với đề tài: Nghiên cứu sự ảnh hởng của nhiệt độ ép tới chất lợng ván LVL sản xuất từ gỗ Keo lai với chiều dày ván mỏng là 2mm. Do thời gian và trình độ của bản thân có hạn nên đề tài không tránh đợc những thiếu sót. Vậy kính mong các thầy cô và các bạn đồng nghiệp góp ý để đề tài hoàn thiện hơn. Chơng 1 Những vấn đề chung 1. Lịch sử phát triển của ván LVN. 1.1. Trên thế giới Ván LVL là loại sản phẩm mới và đợc sản xuất với công nghệ hiện đại, mục đích tạo ra ván có chiều dầy lớn hơn so với ván dán thông thờng, để có thể thay thế đợc gỗ tự nhiên. Nó đợc sản xuất trong những thập kỷ gần đây ở các nớc Bắc Mĩ và Châu Âu. Theo tài liệu [6] thì ván LVL (Laminated Venner Lumber) là loại ván đặc biệt đợc tạo ra bàng cách dán ép các lớp ván mỏng song song với nhau theo chiều thớ gỗ. Trong 20 năm trở lại đây loại hình sản phẩm này đã trở thành một yếu tố quan trọng và hiện nay nó rất phù hợp cho ứng dụng thực tế, tạo ra các chi tiết chịu lực khác nhau điển hình nh :khung cửa, dầm, xà trong xây dựng và trong sản xuất đồ mộc. Các cấp kích thớc của ván LVL: - Chiều dài lớn nhất: 23m (về mặt lý thuyết là không có giới hạn) - Chiều rộng lớn nhất: 1,8m - Chiều dầy lớn nhất: 0,075m Sản phẩm LVLđã đợc giới thiệu đầu tiên ở Phần Lan vào những năm 70. + Dây chuyền đầu tiên đợc sản xuất vào năm 1981. + Dây chuyền thứ hai đợc sản xuất vào năm 1986. + Dây chuyền thứ 3 đợc sản xuất vào khoảng 1997. Ngay nay có 2 dây truyền lớn sản xuất LVL với sản lợng sản xuất ra là 60000 m 3 /1 dây truyền trong năm, trong đó 75 80% xuất khẩu, thị trờng chính tiêu thụ loại hình sản phẩm này là Chung Âu . - Lợng tiêu hao nguyên liệu vào khoảng 2,7 m 3 gỗ/1m 3 sản phẩm. Gỗ tròn bóc vỏ sau đó sử lý trong nớc với nhiệt độ xử lý đã định rồi để nguội trong một thời gian nhất định đến khi nhiệt độ gỗ bằng 30 0 C sau đó tiến hành bóc gỗ. Nguyên liệu dùng sản xuất LVL ở Mỹ có: NL = 300 600 Kg/m 3 . Kết quả của công trình nghiên cứu sản xuất ván LVL từ gỗ Keo tai tợng và gỗ Cao su bằng các loại chất kết dính khác nhau đợc trình bày trong tài liệu [5] cho thấy: Các loại ván LVL đợc sản xuất ở các nhà máy ván dán thông thờng, các tấm ván mỏng ớt đợc sấy đến MC < 6% trên máy sấy ván mỏng ở nhiệt độ sấy là T = 150 170 0 C. Có ba loại keo sử dụng làm chất kết dính là: MUF, PF, UF. Đối với keo UF và PF đợc dùng theo công thức thông thờng trong sản xuất ván dán thông dụng trong khi đó với loaị keo MUF đợc dùng cho loại ván LVL đặc biệt. Các tấm ván mỏng sau khi sấy và tráng keo xẽ đợc xếp theo quy định nh sau: - Mặt phải với mặt phải. - Mặt trái với mặt trái. Kết cấu xếp nh vậy đợc thực hiện trên cùng một mặt ở cùng một tầng xếp việc xếp ván mỏng để cấu trúc thành ván LVL có thể theo nguyên tắc đối xứng , mặt phải đối xứng với mặt phải và mặt trái đối xứng với mặt trái và cách xếp khác là không đối xứng mặt phải và mặt trái. Tất cả các tấm ván mỏng đều không đợc nối đầu, ván LVL rộng 4 8 feet đợc làm ra bởi các thớ gỗ chạy song song với chiều rộng. Máy tráng keo kiểu ru lô ( roller coater) đợc sử dụng để tráng keo và thời gian để ráo và xếp ván là không quá 30 phút. Ván LVL sau khi đợc xếp lớp sẽ đợc ép nguội trên máy ép riêng ở áp suất là: P = 10 Kgf/cm 2 trong 20 phút, sau đó đợc ép trên máy ép nhiệt ở áp suất ép là 12 Kgf/cm 2 , dới nhiệt độ ép là 125, 120, 110 0 C tơng ứng với các loại keo MUF, PF, UF trong khoảng thời gian là 50 phút. Khi dùng keo MUF trong sản xuất ván LVL gặp một số trở ngại trong ép nhiệt khí, số lớp ván đợc xếp là 15 lớp vì thế một vài loại ván khi dùng chất kết dính là MUF đã đợc hạ xuống bằng ván 13 lớp, để dễ dàng trong công việc xếp ván. 1.2. Tại Việt Nam. Trong những năm gần đây trở về trớc, việc sản xuất ván LVL trong thực tế là cha có. Nhng trên thế giới các nớc phát triển họ đã đi vào sản xuất loại ván này. Theo su thế phát triển của xã hội hiện nay thì nh cầu về ván LVL trong nớc cần phải đợc đáp ứng với mong muốn thay thế cho gỗ tự nhiên tránh hiện tơng khai thác gỗ tự nhiên bừa bãi khiến cho lợng gỗ nguyên có đờng kính lớn đang dần cạn kiệt. Nh chúng ta đã biết gỗ yêu cầu trong xây dựng ngày một tăng điều này dẫn đến những ý tởng nghiên cứu và sản xuất LVL trong nớc cần đợc đề cập đến. Hiện nay trong nớc đã và đang có những công trình nghiên cứu về ván LVL của các sinh viên Trờng Đại Học LN với mục đích có thể đi vào sản xuất từ các loại nguyên liệu nh: - Bồ đề : ( . ) - Trám trắng: (Canarium album ) - Keo lai : ( acacia mangium auriculiformis). Riêng với cây Keo Lai thì đây là một sự phát hiện mới về nguyên liệu ở nhng khu rừng hỗn giao giữa Keo Tai Tợng và Keo Lá Tràm ở một số nơi nh: ở trong nớc:( Hà Tây, Hoà Bình, Sơn La, Phú Thọ, Tuyên Quang,Vĩnh Phúc,Thái Nguyên, Quảng Trị, Bình Định ). ở ngoài nớc:( Malaysia, úc ) Đặc điểm của cây Keo Lai cho thấy là: thế hệ lai F 1 có tính chất tốt kết hợp đợc của hai cây bố và cây mẹ, còn thế hệ lai F 2 bi thoái hoá khi lai tự nhiên cho nên ngời ta đã tiến hành lai nhân tạo giữa hai giống cây keo lá tràm và cây keo Tai Tợng để tạo ra giống Keo Lai, ngời ta chỉ sử dụng thế hệ lai F 1 vào sản xuất ván nhân tạo, và đặc biệt sử dụng vào nghiên cứu và sản xuất ván LVL. Đây có thể gọi là bớc đầu nghiên cứu mở ra tầm phát triển quan trọng của ngành ván nhân tạo trong nớc. Hiện nay đang có một số công trình nghiên cứu để sản xuất ván LVL của các đồng nghiệp có thể kể đến nh: 1/ Lê Công Nam - nghiên cứu sự ảnh hởng của thời gian ép tới tính chất của ván LVL sản xuất từ cây gỗ Keo Lai với cấp chiều dày ván mỏng là 2 mm. 2/ Lê Vũ Thanh - Nghiên cứu sự ảnh hởng của áp suất ép tới tính chất của ván LVL sản xuất từ cây gỗ keo Lai với cấp chiều dày ván mỏng là 2 mm. Và một số đề tài nghiên cứu khác. Với yếu tố nhiệt độ ép nó ảnh hởng tới rất nhiều yếu tố qua nhiều giai đoạn tạo ván LVL một cách rất khác nhau nh: - Nó ảnh hởng trực tiếp tới tính chất của ván mỏng - ảnh hởng chất kết dính - ảnh hởng tới việc lựa chọn thời gian ép Từ đó các yếu tố đó nó dẫn đến sự ảnh hởng của nhiệt độ tới tính chất của ván LVL. Vì vậy đề tài đã đề cập đến vấn đề nhiệt độ một cách sâu sắc để cho quá trình tạo ván một cách thuận lợi và hạn chế một cách tối đa của sự ảnh hởng về nhiệt độ tới các tính chất của loại ván này. 2. Mục tiêu của đề tài. Xác định đợc sự ảnh hởng của nhiệt độ ép tới chất lợng sản phẩm LVL, để từ đó đa ra đợc thông số công nghệ: nhiệt độ ép một cách hợp lý nhất. Ngoài ra ta có thể căn cứ vào đó để chọn nhiệt độ ép cho ván LVL với các dạng sản phẩm có các cấp chiều dầy ván mỏng và chiều dầy sản phẩm khác nhau. 3. Nội dung nghiên cứu. Nghiên cứu sự ảnh hởng của nhiệt độ ép đến một số tính chất của ván LVL sản xuất từ gỗ Keo lai, vơi phơng pháp ép nhiệt nhiều bớc Step by step. 4. Phạm vi nghiên cứu. 4.1. Những yếu tố cố định. - Phơng pháp ép. - áp suất ép. - Thời gian ép. - Nguyên liệu. - Lợng keo tráng. 4.2. Yếu tố khảo sát. Đề tài lựa chọn yếu tố nhiệt độ ép là thông số khảo sát với 3 cấp nhiệt độ là 110 0 C, 120 0 C, 130 0 C. 4. Phơng pháp nghiên cứu. Đề tài nghiên cứu bằng phơng pháp thực nghiệm. Chơng 2 Cơ sở lý thuyết 1. Nguyên liệu. 1.1. Những vấn đề chung về nguyên liệu gỗ keo lai ( acacia mangium x auriculiformis).[2] 1.1.1. Cấu tạo của gỗ Keo Lai. Cấu tạo thô đại. Keo lai ở độ tuổi (8 9) tuổi vỏ có mầu nâu xám, sần sùi, trên phần vỏ ngoài có rãnh nứt chạy dọc thân cây. Phần thân cây từ 1,3m trở lên vỏ nhẵn dần và có mầu nâu, phần vỏ ngoài khô mủ, phần trong xốp. Gỗ mới khi chặt hạ phần gỗ giác và gỗ lõi không phân biệt nhng sau khi một thờ gian phần gỗ lõi trở nên sẫm mầu làm cho gỗ giác và gỗ lõi phân biệt rõ hơn. Vòng năm của gỗ không rõ, chiều rộng vòng năm từ 1,2 1,7 cm, thớ gỗ thẳng và khá thô. Cấu tạo hiển vi. Mạch gỗ có kích thớc trung bình từ 0,1 - 0,2mm, số lợng ít, mạch gỗ xế phân tán hình thức tụ hợp đơn và kép với số lợng 2 3 lỗ/ mm 2 , trong mạch gỗ không có thể bít, quan sát trên mặt cắt ngang thấy rõ tia gỗ, kích thớc tia gỗ nhỏ hơn 0,1mm, số lợng tia trung bình từ 5 10 tia/ 1mm.Tế bào mô mềm của gỗ keo lai có hình thức phân bố phân tán, hình thức tụ hợp vây quanh mạch hình kín. Trong gỗ Keo lai, lỗ thông ngang xếp so le kích thớc nhỏ, đờng kính 0,6 0,8 m, ngoài các thành phần trên gỗ Keo lai không có cấu tạo lớp và không có ống dẫn nhựa dọc. 1.1.2. Một số tính chất vật lý và cơ học của gỗ Keo lai. Tính chất Trị số Đơn vị Tỷ lệ cenlulose 49 51 % Tỷ lệ co rút Dọc thớ Xuyên tâm Tiếp tuyến 0,59 3,73 7,61 % % % Tỷ lệ dãn nở Dọc thớ Xuyên tâm Y L : 0,37 Y XT : 3,71 % % ứng suất uấn tĩnh UT : 88,60 MPa Modul đàn hồi E : 14000 MPa Cờng độ kéo dọc thớ KD : 104,84 MPa Cờng độ kéo ngang thớ KNXT : 3,83 KNTT : 3,66 MPa MPa ứng suất tách TXT : 1,22 TT : 1,50 MPa MPa Độ cứng tĩnh Xuyên tâm Tiếp tuyến Mặt cắt ngang H XT : 43,20 H TT : 46,00 H MCN : 58,67 MPa MPa MPa 1.2. Sự ảnh hởng của nguyên liệu đến công nghệ ép và chất lợng sản phẩm. 1.2.1. ảnh hởng của loài gỗ. Đối với mỗi loại gỗ khác nhau xẽ có sự ảnh hởng tới công nghệ ép và chất lợng sản phẩm là khác nhau, vì chúng có cấu tạo, tổ thành hoá học khác nhau. Nh chúng ta đã biết trong sản xuất ván dán nói chung và LVL nói riêng. Với loại gỗ: > 0,6g/cm 3 khi sử dụng vào sản xuất LVL trong thực tế gặp nhiều khó khăn. Nếu quá lớn sẽ làm ảnh hởng nhiều đến quá trình tạo ván mỏng, chất lợng ván mỏng giảm đặc biệt là sai số chiều dầy và độ nhấp nhô bề mặt lớn dẫn đến việc lựa chọn áp suất là khó khăn, chất lợng sản phẩm không đảm bảo đặc biệt là của sản phẩm không đều dẫn đến các tính chất của ván bị ảnh hởng theo xu hớng giảm chất lợng. Khi sử dụng gỗ có quá nhỏ để sản xuất thì yếu tố đầu tiên phải kể đến là sản phẩm. Điều này khồg thể tránh khỏi là tiêu hao nguyên liệu và nghiêm trọng hơn là quá trính ép ván, nó ảnh hởng trực tiếp đến quá trình chuyền nhiệt từ mặt bàn ép tới màng keo trong cùng của ván. Vì khi gỗ quá nhỏ dấn đến khả năng chuyền nhiệt của gỗ kém, khi đó nhiệt ép phải giảm và thời gian ép quá dài để đảm bảo cho màng keo trong cùng đóng rắn mà màng keo ngoài cùng không bị phá huỷ và bề mặt sản phẩm không bị cacbon. Nếu khắc phục nhợc điểm này bằng cách tăng độ ẩm cho ván mỏng thì nó hoàn toàn trái ngợc khi sản xuất ván LVL vì yêu cầu của ván mỏng là chiều dầy lớn, độ ẩm < 6% và chiều dầy sản phẩm lớn. Ngoài yếu tố của gỗ và cần phải xét đến tổ thành hoá học của gỗ. Đó chính là các chất chiết suất có trong gỗ, đối với loại gỗ có nhiều chất chiết suất, trong quá trình ép chúng sẽ bị phân huỷ ở nhiệt độ cao làm ảnh hởng đến quá trình truyền nhiệt đồng thời làm cho màng keo đóng rắn không đều làm giảm chất lợng sản phẩm. 1.2.2. ảnh hởng của ván mỏng. Chất lợng ván mỏng có ảnh hởng rất lớn đối với công nghệ ép và chất lợng sản phẩm, nó thể hiện qua các thông số: - Chiều sâu vết nứt - Sai số chiều dầy - Số lợng mắt - Độ ẩm ván mỏng Chiều sâu vết nứt Nh chúng ta đã biết khi chiều sâu vết nứt lớn sẽ làm cho lợng keo tráng tiêu hao lớn để lấp đầy các lỗ hổng, theo thuyết dán dính thì màng keo càng mỏng sẽ làm tăng các phân tử định hớng và làm tăng chất lợng mối dán. Vì vậy khi chiều sâu vết nứt lớn, khả năng sinh ra khuyết tật của màng keo là lớn và độ co ngót nội ứng suất khi màng keo đóng rắn tăng dẫn đến chất lợng mối dán giảm. ảnh hởng của sai số chiều dầy Trong quá trình tạo ván mỏng, do quan hệ động học giữa dao bóc và gỗ hoặc do lắp đặt dao bóc và thớc nén không chính sác thờng tạo ra các tấm ván mỏng có chiều dầy không đều và bề mặt sản phẩm có độ nhấp nhô lớn. Khi sai số chiều dầy lớn sẽ làm cho quá trình tráng keo màng keo sẽ không đều, gây tốn keo và làm cho chất lợng mối dán giảm, khi độ nhấp nhô của ván lớn làm giảm khả năng tiếp xúc giữa hai mặt ván dẫn đến trong mối dán có những điểm trong mối dán không tiếp xúc đợc với nhau làm chất lợng mối dán giảm. Đồng thời theo tiết diện ngang của sản phẩm có sự phân bố không đều gây ra hiện tợng sản phẩm bị cong vênh. Mắt gỗ. Yếu tố mắt gố không những ảnh hởng tới quá trình tạo ván mỏng mà nó còn ảnh hởng nhiều tới công nghệ ép và chất lợng sản phẩm. Nh chúng ta đã biết tại những vị trí ván mỏng có mắt sẽ có lớn hơn so với vị trí ván không có . đến nh: 1/ Lê Công Nam - nghiên cứu sự ảnh hởng của thời gian ép tới tính chất của ván LVL sản xuất từ cây gỗ Keo Lai với cấp chiều dày ván mỏng là 2 mm. 2/ Lê Vũ Thanh - Nghiên cứu sự ảnh hởng. ảnh hởng của áp suất ép tới tính chất của ván LVL sản xuất từ cây gỗ keo Lai với cấp chiều dày ván mỏng là 2 mm. Và một số đề tài nghiên cứu khác. Với yếu tố nhiệt độ ép nó ảnh hởng tới rất. dẫn của thầy giáo: Phan Duy Hng. Tôi đi sâu vào nghiên cứu một trong những thông số công nghệ để sản xuất ván LVL với đề tài: Nghiên cứu sự ảnh hởng của nhiệt độ ép tới chất lợng ván LVL sản xuất