1 Chương 1 Nguyên liệu 1. Nguyên liệu 2. Xử lý nguyên liệu Chương 1 Nguyên liệu 1. Nguyên liệu 1. Gỗ 2. Ng. liệu ngoài gỗ: cây có sợi1 lámầm(trenứa, song mây…) + phế liệuN 2 (rơmrạ, vỏ trấu, vỏ hạthướng dương, bã mía, cỏ…) 2. Xử lý nguyên liệu 1. Kho, bãi 2. Tạodăm 3. Sàng tuyển+ Rửa 4. Bóc vỏ 5. Vận chuyển & Cấtgiữ Nguyên liệu 1. Yêu cầu: sợithựcvậtcóhàmlượng cellulose trên 30% 2. Ng. liệugỗ: 1. Gỗ tròn đường kính nhỏ 2. Phế liệu khai thác (gỗ tỉathưa, cành ngọn, củi) 3. Phế liệu gia công (đầumẩu, bìa bắp, lõi gỗ, ván mỏng vụn) 4. Phế thảicũ thu hồi 5. Dămgỗ 3. Ở Việtnam: gỗ Keo các loại, bạch đàn, bồđề, thông Sợigỗ I. Chấtlượng sợi 1. Sợi gỗ: A. Hình thái sợi: (dài, dày vách, dài/rộng): Tế bào vách dày (quảnbào; sợigỗ, mạch gỗ) & tế bào vách mỏng B. Cường độ sợi C. Đặc điểm co dãn sợi gỗ 2. Thành phầnhoáhọcchủ yếu 3. Vỏ cây, gỗ mục 4. Các vấn đề khác: tính đồng đềuvề khốilượng thể tích; loạigỗ II. Lựachọnnguyênliệu A. Hình thái sợigỗ 1. Tế bào vách dày (quảnbào; sợigỗ, mạch gỗ): tạo cường độ giúp cây chống uốn và chịu ép nhất định. Tế bào này nhỏ nhưng dài, vách dày nhưng ruột rất hẹp, hai đầu tương đối nhỏ, đều gọi là tế bào sợi. 2. Tế bào vách mỏng (tế bào mô mềm, tia) mảnh vụn hoặc hình dạng nhỏ Æ Bụi rất nhỏ, làm cho tốc độ trải thảm chậm lại, chất lượng sản phẩm giảm xuống. Gỗ lá kim 0,2Rất ít793Hoàng Sam 0,74 - 5 94Thông 5 lá 0,5 – 1,05 - 8 91 - 95Thông 6 - 10 91 - 84Lãnh Sam 0,2 – 0,35 - 7 93 - 95Vân Sam Tế bào tiết nhựa % Tế bào vách mỏng % Tế bào tia gỗ % Quản bào %Loài cây 2 Gỗ lá rộng 103654 Dương lá nhỏ 251758 Bạch đàn đỏ 103555 Mao bạch dương 141868 Bạch đàn trắng 8,355,636,1Mỹ đoạn262549 Gỗ Trùng Dương 18,854,926,3 Sồi chân Mỹ 12,821,463,8Điền hoa 80416Thích đồng4,69,386,1Vưu bì hoa TB vách mỏng Ống mạch Sợi TB vách mỏng Ống mạch Sợi Hàm lượng tế bào % Loài cây Hàm lượng tế bào % Loài cây A. Hình thái sợigỗ 1. Quản bào (gỗ lá kim) “so với” sợi gỗ (gỗ lá rộng): chiều dài của nó lớn, tỷ lệ chiều dài so với chiều rộng lớn, vách tế bào dày. 2. Hình thái sợi: loài cây, tuổi cây, điều kiện lập địa và vị trí ở trong cây. •Sợi gỗ sớm so với sợi gỗ muộn: chiều dài ngắn hơn, tỷ lệ dài/rộng nhỏ, vách tế bào mỏng hơn. •Chiều dài sợi: tăng dần từ gốc lên trên, đến ngọn cây bắt đầu ngắn lại, phần cành càng ngắn. • Theo vòng sinh trưởng: từ tuỷ tâm ra ngoài chiều dài sợi tăng dần, sau khi đến th ời kỳ thành thục có xu thếổn định. Thời kỳ thành thục của cây lá kim kéo dài trên 60 năm, thành thục của cây lá rộng tương đối sớm, như gỗ Dương sau 10 năm có thể đạt chiều dài sợi lớn nhất. 3. Tính đồng nhất của hình thái sợi Cường độ kết hợp giữa các sợi Cường độ kết hợp = Tính năng đan xen của sợi + Chế độ ép. Hình thái sợi – Tính năng đan xen: 1. Sợi có chiều dài lớn, tỷ lệ dài/rộng lớn Æ tính năng kết hợp tương đối tốt. 2. Sợi có vách tế bào tương đối mỏng, tỷ lệ vách/ ruột tương đối nhỏ, trong quá trình phân ly sợi và ép nhiệt dễ bị ép bẹp, thành dạng dải, tính mềm dẻo tương đối tốt Æ diện tích tiếp xúc tương đối lớn. 3. Phối hợp hợp lý sợi ngắn, dài, thô, mịn, có thể lấp đầy khe hở giữa các sợi Æ tăng mặt tiếp xúc, nâng cao khối lượng thể tích và cường độ kết hợp của sản phẩm. A. Hình thái sợigỗ MOR (MPa) Tỷ lệ sợivụn(%) B. Cường độ sợi Cường độ sợi trong ván = Cường độ sợi trong nguyên liệu - Mức độ bị phá huỷ trong quá trình sản xuất. Cường độ của tế bào thực vật: độ đa tụ và độ kết tinh của cellulose + hình thái vi mô của bản thân sợi. Chiều dày của vách tế bào, tỷ lệ vách/ ruột càng lớn Æ cường độ càng lớn. Góc (α)giữa microfibril và trục sợi trong lớp giữa (S2) vách thứ sinh của vách tế bào càng nh ỏ Æ cường độ kéo của sợi càng cao. Cường độ ván = cường độ sợi trong ván + cường độ kết hợp giữa các sợi (keo) C. Tính chịu nước & tỷ lệ co dãn •Mao quản (ruột tế bào) • Vi mao quản (khe hở giữa các microfibril) Æ Đường chuyển dịch + nơi cất giữ nước. • Kích thước và số lượng của các loại mao quản •Kết cấu của lỗ thông ngang trên vách tế bào Æ đều ảnh hưởng đến năng lực hút nước của sợi. • Vách thứ sinh S2 d ày, là bộ phận chủ yếu của toàn bộ tế bào, góc α của lớp này rất nhỏ. Sau khi sợi hút ẩm hoặc hút nước, tỷ lệ trương nở chiều ngang (XT + TT) rất lớn, chiều dọc rất nhỏ. • Do hướng trục của sợi song song với mặt ván, hơn nữa sắp xếp hai chiều dài, rộng cơ bản đồng đều. ÆTỷ lệ trương nở chi ều dày của MDF lớn hơn rất nhiều chiều dài, và tỷ lệ trương nở chiều dài, rộng chênh lệch không lớn. KLTT của ván càng lớn, số lượng sợi sắp xếp trong cùng một chiều dày càng nhiều, tỷ lệ này càng lớn. •Góc α khác nhau theo: loài cây, điều kiện lập điạ và vị trí khác nhau của tế bào trong cây. • Ngoài ra, chiều dày của lớp S2 trong các loại vách tế bào cũng khác nhau. Æ Nguyên liệu khác nhau, tỷ lệ trươ ng nở, co rút của ván cũng khác nhau rõ rệt. α 3 1- Lignin 2- Hemicellulose 3- Cellulosse 2. Thành phần hoá họcchủ yếusợigỗ M: 0,1 P: 0,2-0,3 S: 20 (μm) 3D Structure of lignin Sợi gỗ 1. Cellulose: cường độ sợi 2. Hemicellulose: (hút ẩm) tăng tính dẻo sợi, nâng cao lực kết hợp giữa các sợi 3. Lignin (mềm hóa): • Phát huy tác dụng kết dính rất mạnh, làm cho các sợi dính lại với nhau. •Cải thiện tính chịu nước ván 4. Chất chiết suất (axit, bazơ, nước): ngăn cản nhất định đối với kết hợp giữa các sợi. Thân cây, cành cây, vỏ cây Phối hợp các loại gỗ Gỗ hông 30% Gỗ hông 10% Phong lương 30% Phong lương 10% Tỷ lệ phối hợp giữa các loài cây Chỉ tiêu tính năng Thông đuôi ngựa 100% Sam mộc 100% Thông đuôi ngựa 70% Sam mộc 70% Thông đuôi ngựa 90% Sam mộc 90% Thông đuôi ngựa 70% Sam mộc 70% Thông đuôi ngựa 90% Sam mộc 90% KLTT (g/cm 3 ) 0,72 0,72 0,74 0,75 0,74 0,70 0,72 0,71 0,69 0,67 MOR (MPa) 21,4 37,1 32,5 37,2 26,3 35,1 30,7 35,6 28,7 35,6 IB (MPa) 0,29 0,46 0,74 0,41 0,44 0,51 0,57 0,68 0,46 0,62 Hút nước (%) 53,3 17,4 23,8 20,4 39,7 21,9 43,8 17,7 66,3 14,0 Trương nở chiều dày (%) 25,6 6,2 12,6 7,6 23,8 7,2 14,9 9,0 22,1 4,2 4 3. Ảnh hưởng củavỏ cây Tỷ lệ vỏ cây (%) MOR (MPa) 1- Chiềudàisợi1.50 mm 2- Chiềudàisợi1.30 mm 3- Chiềudàisợi0.75 mm Tỷ lệ vỏ cây (%) MOR (MPa) Ván 0,7 g/cm 3 ; keo 8% 4. Ảnh hưởng củagỗ mục •Gỗ mục (do nấm) khiến tổn thất gỗ tăng: xảy ra ở khâu băm dăm, sàng, phân ly sợi và sấy. •Sử dụng gỗ mục, màu sắc mặt ván tối và không đều, tính năng vật lý, cơ học giảm xuống. • Trong sản xuất phương pháp khô, có thể dùng gỗ mục làm nguyên liệu lớp lõi. • Khi sử dụng gỗ mục ở lớp lõi, để đảm bảo cường độ ván thì chỉ có biện pháp là tăng lượng keo dùng. II. Căn cứ lựa chọn nguyên liệu 1. Chất lượng: tốt 2. Sản lượng: nguồn phong phú, có thể thoả mãn yêu cầu qui mô của xí nghiệp. 3. Giá sản phẩm: rẻ •Sử dụng phế liệu làm nguyên liệu: phải thận trọng dự báo phạm vi thu gom. Nếu thu gom và vận chuyển khó khăn, tất nhiên dẫn đến giá tăng cao. • Đặc biệt khi sử dụng nguyên liệu thực vật một lá mầm một năm, phải xem xét đến tính thờ i vụ cung ứng nguyên liệu. • Xưởng nên gần khu nguyên liệu, qui mô xưởng phải phù hợp. Nếu không sẽảnh hưởng đến hiệu quả kinh tế của sản phẩm. Chương 1 Nguyên liệu 1. Nguyên liệu 1. Gỗ 2. Ng. liệu ngoài gỗ 2. Xử lý nguyên liệu 1. Kho, bãi 2. Tạodăm 3. Sàng tuyển+ Rửa 4. Bóc vỏ 5. Vận chuyển & Cấtgiữ Xử lý nguyên liệu Gỗ tròn Máy bămdăm kiểumâm Máy bămdămkiểutrốngPhế liệugiacông Nạpdămgỗ Cyclon Phễunạpdăm Sàng dăm Bụira Silo dăm Rửanướcdăm Xử lý nguyên liệu 5 1. Kho bãi 1. Mục tiêu: đảm bảo sản xuất bình thường 2. Yêu cầu: •Lượng cất giữ • Kho bãi Lượng cất giữ Căn cứ: 1. Quy mô sản xuất 2. Điềukiện cung ứng nguyên liệu 3. Điều kiện vận chuyển,… quyết định. Thông thường ít nhất cần có lượng dự trữ một tháng . Để xây dựng điều kiện công nghệ hợp lý, đảm bảo chất lượng sản phẩm và nâng cao năng suất của thiết bị, phải xếp đống riêng đốivớitừng loại nguyên liệu khác nhau. Kho bãi 1. Khô, phẳng và có điều kiện thoát nước tốt. 2. Chống cháy và đảm bảo thông gió tốt và khô của nguyên liệu 3. Thuận tiện cho bốc xếp, có khoảng cách giữa các đống nguyên liệu. Chiều cao (kích thước) đống nguyên liệu: •Vận chuyển thủ công: 2,0 –2,5 m (6-7 m nếu diện tích bãi bị hạn chế). •Vận chuyển cơ giới cho phép đến trên 10m. Bãi cất giữ lớn đều dùng vận chuyển đường sắt. Cũng có thể dùng b ăng tải đưa đến bãi cất giữ xếp đống. Các bãi cất giữ nguyên liệu loại vừa: xem xét từ phương diện • Đầu tư •Tỷ lệ lợi dụng thiết bị Æ Nên dùng phương thức dùng máy kéo xe chở nguyên liệu. 2. Tạodăm 1. Yêu cầu 2. Thiếtbị 1. Máy bămdămkiểutrống 2. Máy bămdămkiểumâm ≤ 3-5 Nhỏ hơn 5Quá vụn ≤ 8-12 5-15Dăm loại nhỏ ≥ 70-7616-30Dăm tiêu chuẩn Không được lẫn mảnh kim loại, độ ẩm của dăm 35- 50 %. < 6-8Lớn hơn 30Dăm loại lớn Ghi chúTổ thành %Chiều dài (mm)Loại dăm gỗ Dămtiêuchuẩn: • Dài (L) 16-30 mm •Rộng (B) 15-25 mm • Dày (t) 3-5 mm 2. Dăm L B t Máy bămdămkiểutrống Phế liệu gia công 6 Gỗ tròn, bìa bắp, rọc cạnh, gỗ tỉa thưa, phế liệu ván mỏng hoặc xén cạnh Nguyên liệu 3-132 ton/hourNăng suất 37-1600 kW Công suất động cơ Pallman Drum Chipper, PHT Loại Pallet, thùng, hộp, gỗ phế liệu, cành nhánh, phế liệu gỗ công nghiệp Nguyên liệu 15-80 ton/hourNăng suất 250-800 kW Công suất động cơ Pallman Impact Hammer Mill, PHPH Loại Máy bămdămkiểumâm Mâm dao Máng nạpgỗ Vỏ ngoài Bánh dây đai Gỗ tròn Nhân tốảnh hưởng chất lượng dăm gỗ 1. Chất lượng nguyên liệu: kích thước chuẩn + MC (>35%) + không mục 2. Loại hình máy băm dăm 3. Mức độ sắc của dao: thời gian thay dao • Dao bay: 4-8 giờ •Dao đáy: 10-20 ngày 4. Lắp dao: quyết định kích thước dăm Khoảng cách giữa dao bay và dao đáy: •Máy băm dăm kiểu mâm: 0,3-0,5 mm •Máy băm dăm kiểu trống: 0,8-1,0 mm. 3. Sàng + Rửa 1. Mục đích: • Sàng: phân loạidăm theo quy cách, loạibỏ dămbụivàdăm quá lớn. •Rửa: loạibỏđấtcát, kimloại 2. Yêu cầu: •Phânloạitriệt để, tách được đấtcát •Thiếtbị vậnhànhdễ dàng, bảodưỡng đơn giản, ít tiêu hao năng lượng. 3. Sàng Sàng rung kiểukhungdămgỗ Cửadăm Lò so Khung Lướisàng 7 3. Rửanước 1- Máy khuấykiểutrống, 2,7-Val thảichấtbẩn, 3- Bồnhỗnhợp, 4- Bơmdămgỗ, 5- Thiếtbị tách nướccánhxoắn, 6- Bồn đựng nướctuần hoàn. MC dăm = 56 % 3. Rửa khô (gió) Hệ thống truyền động bộ phậnrung Ống gió vào Chụp hút bụi Quạtmáy Hệ thống tuầnhoàn Thùng phân cấp Giá đỡ Đường ống Bộ phận rung Thiếtbị cyclon Thiếtbị val quay 4. Bóc vỏ •Tỷ lệ vỏ chiếm từ 6-20 % của cây (trung bình 10 %). • Bìa ván xẻ chiếm trên 10 % •Gỗ đường kính nhỏ và cành ngọn chiếm từ 13-28 % (trung bình trên 20%) •Hàm lượng sợi trong vỏ cây rất thấp, trong quá trình phân ly sợi có mảnh vỏ bị ép vụn, mảnh bị nghiền thành bột, khi tạo ván ở mặt ván ảnh hưởng mỹ quan sản phẩm, ở trong ván ảnh hưởng đến cường độ và tính năng chịu nước của sả n phẩm. • Khi tỷ lệ vỏ cây trong nguyên liệu vượt quá 20 %, thường yêu cầu tiến hành xử lý bóc vỏ nguyên liệu hoặc loại bỏ dăm gỗ. 4. Bóc vỏ gỗ tròn http://www.vhlc.com.au/debarker-3.jpg http://www.savico.com/en/images/realisations/ecorceur/debarker.jpg 8 4. Bóc vỏ dămgỗ Sơđồdây chuyền công nghệ ép dămgỗ hơinướcloạivỏ 1- Ôtô tải, 2- Máy vậnchuyển, 3- Sàng 4- Máy bămlại, 5- Quạt máy, 6- Silo dămgỗ 7- Phễudămgỗ, 8- Thiếtbị nạpliệu cánh xoắn 9- Val quay, 10- Thiếtbị gia nhiệttrước 11- Silo phần đáy hoạt động, 12 Tấmchắn 13, 15- Máy vậnchuyển 14- Bộ phận nam châm 16- Rulo ép, 17- Sàng rung Áp suấthơinước: 196 – 294 kPa Thời gian: 5 phút 5. Vận chuyển & Cấtgiữ 1. Vận chuyển •Băng tải, tấm gạt: góc nghiêng < 14-16 0 (< 45 0 ) • Nâng kiểu gầu: góc nghiêng = 45-90 0 • Dòng khí: –nồng độ dăm 0,35-0,5 kg/m 3 –tốc độ gió: 15-25 m/s 2. Cất giữ •Lượng: 1-2 ngày • Silo dăm: 150-170 kg dăm khô kiệt/m 3 Problems 1. Đa dạng nguồn nguyên liệu: Phế thứ liệu chế biến gỗ, nông nghiệp (biomass), tre nứa 2. Chế độ tạo dăm: Nhằm nâng cao chất lượng dăm . lá nhỏ 2 517 58 Bạch đàn đỏ 10 3555 Mao bạch dương 14 1868 Bạch đàn trắng 8,355,636,1Mỹ đoạn262549 Gỗ Trùng Dương 18 ,854,926,3 Sồi chân Mỹ 12 ,8 21, 463,8Điền hoa 80 416 Thích đồng4,69,386,1Vưu bì hoa TB vách. 0,72 0, 71 0,69 0,67 MOR (MPa) 21, 4 37 ,1 32,5 37,2 26,3 35 ,1 30,7 35,6 28,7 35,6 IB (MPa) 0,29 0,46 0,74 0, 41 0,44 0, 51 0,57 0,68 0,46 0,62 Hút nước (%) 53,3 17 ,4 23,8 20,4 39,7 21, 9 43,8 17 ,7. phần đáy hoạt động, 12 Tấmchắn 13 , 15 - Máy vậnchuyển 14 - Bộ phận nam châm 16 - Rulo ép, 17 - Sàng rung Áp suấthơinước: 19 6 – 294 kPa Thời gian: 5 phút 5. Vận chuyển & Cấtgiữ 1. Vận chuyển •Băng