Tóm tắt luận án tiến sĩ nghiên cứu một số yếu tố công nghệ tạo ván lạng kỹ thuật từ gỗ bồ đề (styrax tonkinensis pierre)

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP ĐẶNG XUÂN THỨC NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ CÔNG NGHỆ TẠO VÁN LẠNG KỸ THUẬT TỪ GỖ BỒ ĐỀ (Styrax tonkinensis Pierre) Chuyên ngành: Kỹ thuật chế biến lâm sản Mã số: 62 54 03 01 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÀ NỘI, 2015 Công trình được hoàn thành tại Trường Đại học Lâm nghiệp Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS. Nguyễn Văn Thiết Phản biện 1: ……………………………………………………… Phản biện 2: ……………………………………………………… Phản biện 3: ……………………………………………………… Luận án được thông qua trước Hội đồng đánh giá luận san tiến sĩ cấp Trường - Thời gian bảo vệ: …………………………… - Địa điểm: Trường Đại học Lâm nghiệp 1 MỞ ĐẦU Ván lạng kỹ thuật là ván mỏng được lạng từ phôi lạng tạo thành bởi sự dán dính nhiều lớp ván bóc xen kẽ với màu sắc khác nhau theo chiều dọc thớ gỗ. Ván lạng kỹ thuật có những ưu điểm như: Có thể làm thành một tấm trang sức hoàn chỉnh, từ đó đã làm đơn giản hoá công đoạn sản xuất ván trang sức, đồng thời có lợi cho việc thực hiện sản xuất một cách liên tục. Ngoài ra, hoa văn và màu sắc của ván mỏng có thể thiết kế theo yêu cầu; có thể lạng ra ván mỏng trang sức có vân thớ, màu sắc tương tự nhau. Công nghệ sản xuất ván lạng kỹ thuật là sự phối hợp của rất nhiều kỹ thuật chế biến gỗ rừng trồng như: bóc ván, nhuộm màu, ép ván, xẻ, lạng ván,… Đối với các nước phát triển, quy trình công nghệ sản xuất ván lạng kỹ thuật về cơ bản đã đáp ứng được việc sản xuất công nghiệp hóa, và thương mại hóa sản phẩm. Tuy nhiên, trong quá trình sản xuất thường sử dụng rất nhiều hóa chất. Đây chính là các nhân tố gây tác động không tốt đến môi trường trong quá trình sản xuất cũng như sử dụng. Vì vậy, việc nghiên cứu áp dụng công nghệ sản xuất ván lạng kỹ thuật mang tính thân thiện môi trường là một hướng nghiên cứu mới và cần thiết. Từ phân tích trên, luận án với tên “Nghiên cứu một số yếu tố công nghệ tạo ván lạng kỹ thuật từ gỗ Bồ đề (Styrax tonkinensis Pierre)” đã tiếp cận theo hướng cải tiến công nghệ sản xuất ván lạng kỹ thuật thông thường bằng cách áp dụng công nghệ mới, thân thiện môi trường – Công nghệ xử lý nhiệt độ cao trong công đoạn tạo màu cho ván bóc của quá trình sản xuất để tiến hành nghiên cứu. 2 Ý nghĩa khoa học Kết quả của luận án là góp phần làm rõ thêm cơ sở khoa học trong nghiên cứu sản xuất ván lạng kỹ thuật, là tiền đề cho các nghiên cứu tiếp theo trong việc xây dựng các phần mềm ứng dụng trong sản xuất như: phần mềm mô phỏng khuôn ép, hoa văn, Ý nghĩa thực tiễn Việc áp dụng công nghệ xử lý nhiệt để tạo màu sắc cho ván bóc trong quá trình sản xuất ván lạng kỹ thuật đã góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường do sử dụng hóa chất nhuộm màu khi sản xuất bằng công nghệ thông thường. Những đóng góp mới của luận án (1) Đã đưa ra được mối quan hệ giữa hình dạng nét cơ bản của hoa văn trên sản phẩm ván lạng kỹ thuật với các thông số tạo khuôn ép và góc nghiêng khi xẻ phôi lạng. (2) Lần đầu tiên áp dụng phương pháp xử lý nhiệt độ cao để tạo màu cho ván bóc từ gỗ Bồ đề để tạo ván lạng kỹ thuật (3) Đã xác định được thông số công nghệ ép định hình để tạo phôi lạng trong điều kiện phòng thí nghiệm để sản xuất ván lạng kỹ thuật từ gỗ Bồ đề với ván bóc được tạo màu bằng công nghệ thân thiện môi trường – Công nghệ xử lý nhiệt độ cao. 3 Chƣơng 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH GỖ 1.1. Tình hình nghiên cứu ván lạng kỹ thuật Từ những năm 60 của thế kỷ 20, Nhật Bản, Ý, Anh, đã bắt đầu chế tạo và sản xuất ván lạng kỹ thuật và đã được thế giới biết đến [45]. Hiện tại, ván lạng kỹ thuật đã được người tiêu dùng trên thế giới sử dụng rất phổ biến và nhiều sản phẩm chất lượng cao đã xuất hiện. Những năm 80 của thế kỷ 20, tại các tỉnh duyên hải phía nam Trung Quốc bắt đầu quan tâm đến ván lạng kỹ thuật. Do hoa văn và màu sắc loại sản phẩm này đa dạng, đã thu hút lượng rất lớn người tiêu dùng [41]. Wang Zhexin, Ding Qiusheng và các cộng sự (1991) đã nghiên cứu và phát triển một cách hệ thống công nghệ sản xuất ván lạng kỹ thuật từ gỗ Dương nhằm thay thế sản phẩm từ gỗ quý hiếm như: Thủy khúc liễu (Fraxinus mandschurica), Tếch, đã tạo ra lợi ích kinh tế xã hội rõ rệt [48]. Meng Xianshu và Jiang Zheng (1995) đã nghiên cứu thăm dò sử dụng keo dùng trong sản xuất ván dán để làm nguyên liệu sản xuất ván lạng kỹ thuật từ gỗ Bạch đàn, gỗ Dương, gỗ Hoa. Kết quả cho thấy, tính năng của ván lạng kỹ thuật tạo ra cơ bản tương đương với sản phẩm nhập khẩu [38]. Li Niancun, Xiang Qin và các cộng sự (2000) nghiên cứu ván lạng kỹ thuật chống rách, trong thí nghiệm đã áp dụng ván lạng phun keo (keo UF biến tính, hàm lượng khô 55%) dán dính với vải mỏng, lượng keo tráng 20-30 g/m 2 , nhiệt độ ép 100 o C, thời gian ép 90s, áp lực ép 1,0 MPa. Sản phẩm ván lạng kỹ thuật tính dẻo dai được tạo ra có độ dai lớn, tính năng dán dính và chất lượng ngoại quan đáp ứng yêu cầu trang sức bề mặt, trang trí nội thất, dán cạnh thẳng, cạnh cong hoặc phủ mặt với hình dạng đặc biệt [44]. 4 Năm 2009, Trần Văn Chứ đã tiến hành nghiên cứu công nghệ sản xuất ván lạng kỹ thuật bằng các phối hợp giữa ván bóc gỗ Bồ đề và gỗ Keo tai tượng (đề tài thuộc nhiệm vụ nghiên cứu khoa học công nghệ của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn), kết quả cho thấy, sản phẩm ván lạng kỹ thuật đảm bảo yêu cầu chất lượng cho ván trang sức bề mặt sản phẩm gỗ [2]. Một công trình nghiên cứu khác của Đặng Xuân Thức, Nguyễn Văn Thiết và Vũ Mạnh Tường công bố năm 2014 về vấn đề xác định thông số tạo vân gỗ cho ván lạng kỹ thuật. Bài báo đã phân tích và đưa ra các công thức toán học để xác định các tham số thiết kế tạo vân gỗ cho ván lạng kỹ thuật gồm: Bán kính cong của khuôn ép, góc lạng ván trên cơ sở các tham số đầu vào của vân gỗ yêu cầu thiết kế [1]. Do đặc thù của công nghệ sản xuất ván lạng kỹ thuật, áp dụng tổng hợp nhiều lĩnh vực nghiên cứu trong sản xuất sản phẩm gỗ như: điều chế màu sắc, mô phỏng hoa văn, dán ép tạo hộp gỗ lạng, lạng ván, các công đoạn này lại liên quan đến các lĩnh vực khoa học như nhuộm màu, keo dán, kỹ thuật mô phỏng bằng máy tính, máy chế biến, dẫn đến các công trình công bố thường chỉ là những công trình trình bày về công nghệ của một công đoạn nhất định trong quá trình sản xuất. 1.3. Nhận xét rút ra từ tổng quan Cho dù các nghiên cứu hiện tại trên thế giới đã có những kết quả nhất định, nhưng ở các phương diện liên quan đến quá trình công nghệ, như: công nghệ tạo màu, phối màu, nhận biết hoa văn, thiết kế và mô phỏng hoa văn, keo dán chuyên dùng cho sản xuất ván lạng kỹ thuật, công nghệ lạng ván lạng kỹ thuật đều cần tiến hành các nghiên cứu sâu hơn nữa nhằm tạo ra sản phẩm có tính thẩm mỹ, độ bền cao, ngoài ra cần ít gây tác động tới môi trường và sức khỏe người sử dụng. 5 Chƣơng 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1. Hoa văn ván lạng kỹ thuật 2.1.1. Vân thớ và hoa văn gỗ tự nhiên (1) Vân thớ và hoa văn gỗ Hoa văn gỗ là các đường nét hoặc các vết đặc thù trên bất cứ bề mặt nào của gỗ. Hoa văn gỗ do tác dụng qua lại giữa các tổ chức cấu tạo nên gỗ tạo ra như: vòng năm, tia gỗ, mạch gỗ, tế bào mô mềm xếp dọc thân cây, u bướu, mắt gỗ, cành, thớ gỗ và màu sắc,… Hoa văn gỗ trên các mặt cắt khác nhau có hình dạng khác nhau. Với các loại gỗ khác nhau, do cấu tạo khác nhau, màu sắc khác nhau nên có hoa văn rất khác nhau. (2) Phương pháp tạo hoa văn bề mặt gỗ từ gỗ tự nhiên Hình dạng hoa văn gỗ rất khác nhau khi thay đổi các phương pháp cắt, chiều hướng cắt so với thớ gỗ. [46]. Hình 2.2. Hoa văn gỗ khi bóc quay tròn Hình 2.3. Hoa văn gỗ khi lạng theo phƣơng xuyên tâm 6 Hình 2.4. Hoa văn gỗ khi lạng theo phƣơng tiếp tuyến Hình 2.5. Hoa văn gỗ khi bóc nửa vòng Hình 2.6. Hoa văn gỗ khi bóc trên khối gỗ xẻ xuyên tâm 2.1.2. Thiết kế hoa văn ván lạng kỹ thuật Hoa văn ván lạng kỹ thuật có hai dạng. Dạng thứ nhất là hoa văn giống với hoa văn gỗ các loài cây quý hiếm và có hiệu quả trang sức bề mặt một cách tự nhiên, trong đó thường có ba loại cơ bản là ván lạng kỹ thuật vân tiếp tuyến, ván lạng kỹ thuật vân xuyên tâm và ván lạng kỹ thuật vân đặc biệt; dạng thứ hai là hoa văn theo ý tưởng 7 thẩm mỹ của con người, thường gọi là ván lạng kỹ thuật hoa văn nghệ thuật. (a) (b) (c) Hình 2.7. Hoa văn ván lạng kỹ thuật vân xuyên tâm (a) Hoa văn dạng hai màu xen kẽ; (b) hoa văn dạng nhiều màu xen kẽ có quy luật; (c) hoa văn dạng nhiều màu xen kẽ không quy luật Hình 2.8. Quy trình thiết kế hoa văn vân tiếp tuyến 2.2. Tạo màu ván mỏng bằng phƣơng pháp xử lý nhiệt độ cao Theo một số tài liệu nghiên cứu, xử lý nhiệt cho gỗ trong khoảng 160-260 o C, trong môi trường có vật chất bảo hộ như hơi nước, khí trơ, không khí ít ô xy… [16], thông qua giảm thiểu số lượng nhóm –OH trong tổ phần của gỗ, đã giảm khả năng hút ẩm và nội ứng lực của gỗ, từ đo nâng cao tính ổn định kích thước của gỗ [12, 19, 24]; đồng thời trong quá trình xử lý nhiệt, tổ phần của gỗ 8 phát sinh hàng loạt các phản ứng hóa học phức tạp, làm biến đổi một số thành phần của gỗ, giảm chất dinh dưỡng cho sự sinh tồn của nấm và côn trùng hại gỗ, ngăn cản sự sinh trưởng và phát triển của nấm và côn trùng hại gỗ qua việc cắt đứt chuỗi thức ăn, vì vậy có thể nâng cao khả năng chống vi sinh vật phá hoại [9, 19, 23]. Phương pháp này chỉ sử dụng tác nhân vật lý, so với các phương pháp dùng tác nhân hóa học khác, vấn đề ô nhiễm trong quá trình sản xuất bằng công nghệ xử lý nhiệt ít, công nghệ xử lý đơn giản, hơn nữa trong quá trình sử dụng hiệu quả bảo quản của gỗ xử lý nhiệt không bị suy giảm do hóa chất bị rửa trôi hay bay hơi, cũng không làm hại đến sức khỏe của con người. Gỗ sau khi được xử lý với nhiệt độ cao màu sắc thường trở nên sẫm hơn, và dần chuyển sang màu sắc tương tự với màu của các loài gỗ quý [10, 14]. Nghiên cứu thể hiện, chất chiết xuất trong gỗ bị di chuyển ra bề mặt gỗ sau khi xử lý nhiệt hoặc bị thoát ra không khí, dẫn đến màu sắc gỗ sau xử lý nhiệt thường sẫm hơn. Tuy nhiên, màu sắc gỗ xử lý nhiệt chủ yếu là do các hợp chất có phân tử lượng thấp tạo thành từ sự phân giải của hợp chất cao phân tử trong gỗ [32]. Màu sắc gỗ xử lý nhiệt có sự khác biệt phụ thuộc vào loài gỗ, công nghệ xử lý. Mức độ thay đổi màu sắc của gỗ phụ thuộc vào chế độ xử lý [7, 18, 31]. Màu sắc gỗ sẫm hơn khi tăng nhiệt độ xử lý và kéo dài thời gian xử lý [25]. Vì vậy, có thể lợi dụng mối quan hệ giữa sự biến đổi màu sắc của gỗ với các tham số của quá trình xử lý (nhiệt độ, thời gian) làm cơ sở lựa chọn công nghệ để xử lý sao cho có thể đạt được gỗ có màu sắc theo yêu cầu. [...]... PHÁP NGHIÊN CỨU Trên cơ sở quy trình công nghệ và phân tích các công trình nghiên cứu liên quan cũng như những tồn tại trong công nghệ sản xuất ván lạng kỹ thuật, Luận án lựa chọn đối tượng, mục tiêu, nội dung và phương pháp nghiên cứu như sau: 3.1 Đối tƣợng nghiên cứu (1) Đối tượng nghiên cứu tổng quát Công nghệ tạo ván lạng kỹ thuật từ gỗ Bồ đề (Styrax tonkinensis Pierre) (2) Đối tượng nghiên cứu. .. lý thiết kế và mô phỏng vân gỗ; - Công nghệ tạo màu ván bóc không sử dụng hóa chất – xử lý nhiệt độ cao; - Thông số công nghệ ép định hình (áp suất ép, thời gian ép) tạo phôi lạng 3.2 Mục tiêu nghiên cứu (1) Mục tiêu tổng quát Cải tiến công nghệ sản xuất ván lạng kỹ thuật theo hướng thân thiện môi trường, góp phần bổ sung cơ sở lý luận cho công nghệ tạo ván lạng kỹ thuật từ gỗ mọc nhanh rừng trồng (2)... phẩm ván lạng kỹ thuật từ gỗ Bồ đề tạo màu bằng phương pháp xử lý nhiệt với một chế độ cụ thể 3.3 Phạm vi nghiên cứu (1) Nguyên liệu - Ván bóc từ gỗ Bồ đề 9-10 tuổi, khai thác tại Phú Thọ; - Loại keo: Keo dán dùng trong thí nghiệm là keo UF biến tính bằng PVAc (2) Hoa văn sản phẩm ván lạng Hoa văn mục tiêu cho sản phẩm ván lạng kỹ thuật trong nghiên cứu là hoa văn dạng vân gỗ xẻ tiếp tuyến và vân gỗ. .. hình dạng của phôi lạng sau khi ép định hình Thời gian để trong môi trường (h) Độ phục hồi hình dạng (%) 1 3 6 9 12 18 1.9 2.7 2.9 3.1 3.2 3.2 24 36 48 3.5 3.5 3.6 4.5.3 Chất lượng ván lạng kỹ thuật thử nghiệm Bảng 4.8 Chất lƣợng của ván lạng kỹ thuật thử nghiệm từ ván bóc Bồ đề Đặng trưng thống kê TB Tần số vết nứt, vết/cm 6,9 54,5 SD 1,3 3,5 Hoa văn ván lạng kỹ thuật từ ván bóc gỗ Bồ đề xử lý nhiệt như... Phƣơng pháp nghiên cứu sử dụng trong luận án TT Nội dung Phƣơng pháp Xác định tham số tạo phôi 1 - Lý thuyết lạng - Lý thuyết Công nghệ tạo màu ván - Thực nghiệm đa yếu tố 2 bóc (nhiệt độ và thời gian xử lý) hoàn toàn ngẫu nhiên Công nghệ chế độ ép tạo - Lý thuyết 3 phôi lạng - Thực nghiệm đơn yếu tố Phân tích đề xuất giải pháp 4 lợi dụng hiệu quả hộp gỗ - Lý thuyết lạng Khảo nghiệm tạo ván lạng 5 - Thực... nghiệm: Từ các kết quả trong bảng 4.8 cho thấy, các chỉ tiêu về độ nhẵn bề mặt và tần số vết nứt của ván lạng kỹ thuật sản xuất từ ván bóc gỗ bồ để tạo màu bằng xử lý nhiệt độ cao hoàn toàn phù hợp với điều kiện về chất lượng của ván lạng được quy định trong tiêu chuẩn GB 17657-2013 (LYT 1654-2006) Vì vậy, có thể khẳng định thông số công nghệ đã lựa chọn khá hợp lý cho sản xuất ván lạng kỹ thuật từ ván. .. của ván bóc, Độ bền màu của ván bóc xử lý nhiệt khi chiếu tia tử ngoại (UV) (3) Nghiên cứu công nghệ chế độ ép tạo phôi lạng: Ảnh hưởng của thời gian ép đến chất lượng phôi lạng, Ảnh hưởng của áp suất ép đến chất lượng phôi lạng (4) Phân tích đề xuất giải pháp lợi dụng hiệu quả phôi lạng (5) Khảo nghiệm tạo ván lạng kỹ thuật 3.5 Phƣơng pháp nghiên cứu Các phương pháp nghiên cứu áp dụng trong luận án. .. tiêu chất lượng ván bóc tạo màu bằng phương pháp xử lý nhiệt trước khi ép tạo phôi lạng: Màu sắc, Khả năng dán dính, Chỉ tiêu chất lượng phôi lạng, Độ bền kéo trượt màng keo, Độ bong tách màng keo, Độ phục hồi hình dạng phôi lạng - Chỉ tiêu chất lượng ván lạng kỹ thuật: Chỉ tiêu ngoại quan, Độ thô bề mặt ván lạng 3.4 11 (1) Nghiên cứu xác định tham số tạo phôi lạng (2) Nghiên cứu tạo màu ván bóc bằng... hoa văn (2) Đối với công đoạn tạo màu cho ván bóc Nghiên cứu của luận án đã tạo được màu sắc sẫm hơn so với ván bóc không xử lý, tạo ra sự chênh lệch màu sắc cho ván bóc bằng phương pháp xử lý nhiệt độ cao Kết quả nghiên cứu thể hiện, khi thời gian tăng từ 1h đến 3h và nhiệt độ tăng từ 170 đến 190oC thì màu sắc của ván chênh lệch khoảng 25-45% so với ván bóc không xử lý Ngoài ra, ván bóc sau xử lý có... ván bóc (nhuộm màu bằng hóa chất hoặc bằng phương pháp xử lý nhiệt hoặc kết hợp cả hai phương pháp) (3) Nghiên cứu xây dựng mối tương quan giữa loại keo, thông số công nghệ ép định hình tới chất lượng phôi lạng và sản phẩm ván lạng kỹ thuật 1 2 CÁC CÔNG TRÌNH CÓ LIÊN QUAN CỦA TÁC GIẢ ĐÃ CÔNG BỐ 1 Đặng Xuân Thức, Nguyễn Văn Thiết, và Vũ Mạnh Tường (2014), Xác định thông số tạo vân gỗ cho ván lạng kỹ . môi trường là một hướng nghiên cứu mới và cần thiết. Từ phân tích trên, luận án với tên Nghiên cứu một số yếu tố công nghệ tạo ván lạng kỹ thuật từ gỗ Bồ đề (Styrax tonkinensis Pierre) đã. VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP ĐẶNG XUÂN THỨC NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ CÔNG NGHỆ TẠO VÁN LẠNG KỸ THUẬT TỪ GỖ BỒ ĐỀ (Styrax tonkinensis Pierre) Chuyên ngành: Kỹ thuật chế. để tạo màu cho ván bóc từ gỗ Bồ đề để tạo ván lạng kỹ thuật (3) Đã xác định được thông số công nghệ ép định hình để tạo phôi lạng trong điều kiện phòng thí nghiệm để sản xuất ván lạng kỹ thuật