Đề tài TÁI CHẾ GỖ

Đã xuất hiện nhiều mô hình chế biến gỗ tổng hợp, phế liệu gỗ được sử dụng để băm dăm làm nguyên liệu cho sản xuất ván dăm.. Mùn cưa và phoi bào được tận dụng tối đa, kết hợp với chất kết

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

******************

MÔN CÔNG NGHỆ TÁI SINH VÀ THU HỒI TÀI NGUYÊN

Đề tài TÁI CHẾ GỖ

MỤC LỤC

1 Hiện trạng 3

2 Mục tiêu 4

II Tổng quan về đối tượng nghiên cứu 4

1.Gỗ 4

Đặc tính của gỗ 4

2.Gỗ phế liệu 5

3.Ván nhân tạo 5

4.Các hóa chất sử dụng 7

4.1Chất kết dính 7

4.3 Chất chống ẩm 8

5.Những yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng ván 9

5.1 Ảnh hưởng của nguyên liệu 9

5.2 Khối lượng riêng của ván 9

5.3 Hình dạng và kích thước dăm 9

5.4 Độ ẩm thảm dăm 10

5.5 Ảnh hưởng của chế độ ép 10

1.1 Công đoạn chuẩn bị nguyên liệu 12

1.2 Trộn keo và chất chống ẩm 12

1.3 Trải thảm dăm và ép sơ bộ 13

1.4 Ép ván (ép nhiệt) 14

1.5 Khâu xử lý ván 14

2 Thiết bị trong quy trình 15

2.1 Thiết bị băm dăm 15

2.2 Máy nghiền dăm: 16

2.6 Máy trải thảm 19

2.8 Máy ép nhiệt nhiều tầng 21

Chà nhám: 23

IV Kết luận và đề nghị 24

1 Kết luận 24

2 Đề nghị 24

TÀI LIỆU THAM KHẢO 25

I Mở đầu

1 Hiện trạng

Hiện nay nhu cầu tiêu thụ sản phẩm gỗ trên thế giới tăng đáng kể, với mức tăng tối thiểu 8%/năm Ngành chế biến gỗ Việt Nam đang phát triển với tốc độ rất nhanh trongnhững năm gần đây, vươn lên là một trong 7 mặt hàng đem lại kim ngạch xuất khẩu hàng gỗ chế biến lớn nhất ở khu vực Đông Nam Á Hiện cả nước có khoảng 2.000 doanh nghiệp chế biến gỗ với năng lực chế biến 2,2 – 2,5 triệu mét khối gỗ tròng mỗi năm, trong đó có 450 công ty chuyên sản xuất xuất khẩu (120 công ty chuyên sản xuất hàng ngoài trời và 330 công ty sản xuất hàng nội thất)

Tuy nhiên, trên thực tế việc khai thác và chế biến ở Việt Nam vẫn chưa đạt hiệu quả cao Theo thống kê trong khai thác tỷ lệ lợi dụng gỗ chỉ đạt 30-35% thể tích thân cây, phần lớn khối gốc, rễ, cành, ngọn, lá, cây sâu bệnh, dập vỡ… được bỏ lại trong rừng Trong khâu cưa xẻ, tỷ lệ thành phẩm chỉ đạt trung bình 60% thể tích Tỷ lệ lợi dụng chung chỉ đạt (30-35%) x 60% = 18-21% Như vậy, một lượng rất lớn phế liệu gỗ chưađược sử dụng hợp lý, gây lãng phí rất lớn về tài nguyên gỗ Ngoài ra, trong quá trình khai thác, vận chuyển, lưu bãi, gỗ bị suy giảm chất lượng do nấm mốc và côn trùng phá hoại

Đối với các nước công nghiệp phát triển, trình độ dân trí cao, có thái độ ứng xử với môi trường tự nhiên, việc xử dụng phế liệu gỗ được coi là trách nhiệm và nghĩa vụ củacông dân Ví dụ trong công nghiệp sản xuất ván dăm, nguyên liệu chủ yếu từ nguồn gỗphế liệu với tỷ lệ trên 50%

Đối với Việt Nam, nguồn gỗ phế liệu hiện nay không được sử dụng đúng, phù hợp với tiềm năng và giá trị về mặt kinh tế và khía cạnh môi trường Hiện nay có rất ít các nhà máy chế biến gỗ với công suất lớn, chưa có khu sản xuất chế biến gỗ tập trung Trong khi đó nguồn gỗ phế thải rất lớn, khoảng 40% so với công suất tính theo gỗ tròn Khối lượng mùn cưa rất lớn, khoảng 8-12% hiện nay chưa được tận dụng triệt để, phátthải ra môi trường, ảnh hưởng xấu đến môi trường qua việc bổ sung lượng rác thải Tạinhững khu chế biến gỗ có công suất lớn, khối lượng gỗ phế thải rất lớn, thường phải vận chuyển đến nơi khác hoặc thuê vận chuyển thải ra bãi rác, làm tăng chi phí, mặt khác về lâu dài khi các chế tài về xử lý môi trường được hoàn thiện, việc phát thải ra môi trường còn chịu các khoản thuế môi trường

Tuy nhiên, đã có một số cơ sở biết tổ chức sản xuất chế biến tổng hợp, tận dụng tối đa nguyên liệu gỗ để tạo ra sản phẩm Đã xuất hiện nhiều mô hình chế biến gỗ tổng hợp, phế liệu gỗ được sử dụng để băm dăm làm nguyên liệu cho sản xuất ván dăm Hiện nay đã có nhiều doanh nghiệp biết tận dụng gỗ bìa bắp, đầu mẩu, mùn cưa, phoi bào

để sản xuất ván nhân tạo Gỗ bìa bắp đầu mẩu được sử dụng làm nguyên liệu sản xuất ván ghép thanh dạng Finger Joint hoặc các dạng ván ghép khung rỗng, khung đặc và một số dạng ván ghép đặc biệt khác Mùn cưa và phoi bào được tận dụng tối đa, kết hợp với chất kết dính (keo dán gỗ) để tạo ra các sản phẩm tấm phẳng hoặc định hình dạng ván dăm

Tóm lại, khả năng tận dụng gỗ phế liệu hiện nay còn rất hạn chế, hàng năm chúng ta

bỏ phí một khối lượng lớn gỗ phế liệu, trong khi đó nguyên liệu gỗ phục vụ công nghiệp chế biến bị thiếu hụt, hàng năm phải nhập khẩu 80% phục vụ nhu cầu, đó chính

là nghịch lý rất lớn, câu trả lời thuộc về ngành công nghiệp chế biến gỗ và các ngành công nghiệp khác có liên quan như công nghệ hoá học, công nghệ nhiệt phân, thuỷ phân

tốc cao

• Có vân thớ đẹp, dễ nhuộm màu, dễ trang sức bề mặt.

thác và chế biến là có được

2 Gỗ phế liệu

Gỗ phế liệu là các dạng nguyên liệu gỗ không đáp ứng yêu cầu của nguyên liệu gỗ xẻ

và các sản phẩm phụ của công nghiệp khai thác và chế biến gỗ theo phương pháp cơ học Khối lượng gỗ phế liệu nhiều hay ít tuỳ thuộc vào trình độ kỹ thuật, công nghệ khai thác và chế biến gỗ

 Gỗ phế liệu bao gồm các dạng sau:

- Phế liệu của công nghiệp xẻ bao gồm: bìa, rìa, mùn cưa, đầu mẩu

- Phế liệu từ quá trình sản xuất đồ mộc bao gồm: phoi bào, mùn cưa, bụi (bột) gỗ

- Phế liệu của công nghiệp sản xuất gỗ dán, gỗ lạng bao gồm: ván mỏng vụn, ván dán vụn, lõi bóc, ván rọc rìa

- Phế liệu của công nghiệp sản xuất diêm, xây dựng

- Phế liệu khai thác bao gồm: cành nhánh, đầu mẩu, gỗ tròn đường kính nhỏ, gỗ không hợp quy cách, rễ cây, gốc cây

- Gỗ khô mục, cây bụi

- Gỗ và sản phẩm phế thải sau quá trình sử dụng

Đặc tính chung nổi bật của gỗ phế liệu là sự đa dạng về kích thước và loại gỗ, ảnh hưởng rất lớn đến việc phân loại theo yêu cầu xử lý, chế biến với mục đích giảm thiểu các chi phí và giá thành sản phẩm cuối cùng

3 Ván nhân tạo

Từ nguồn gỗ chúng ta có thể sản xuất thành các sản phẩm ván nhân tạo để sử dụng

Ván nhân tạo là tên chung chỉ các loại vật liệu dạng tấm cấu tạo từ nguyên liệu thực vật có xơ sợi được liên kết bằng keo và dán ép dưới áp lực, nhiệt độ thích hợp.

Một số loại ván nhân tạo chính:

chiều thớ với nhau Bề dày của ván thường là 1,5 2 2,5 3 4 5 6 7 8 9 10 13 15 18 24

mm Khối lượng ván dán thường lớn hơn khối lượng gỗ sản xuất ra từ 18-20% ,

các chất kết dính dưới tác dụng áp suất, nhiệt độ nhất định Ván dăm thường được sản xuất với kích thước 1,22x2,44m và độ dày từ 12-28 mm, bề mặt có thể trang trí bằng gỗ lạng hoặc focmica Do ván dăm có tính ổn định về kích thước, tỷ lệ co rút theo các chiều nhỏ và có tính cơ lý bảo đảm yêu cầu chịu lực trong quá trình sử dụng nên ván dăm được sử dụng rộng rãi để đóng đồ mộc và trang trí nội thất , trong xây dựng và làm bao bì

thích hợp Ván sợi loại trung bình MDF thường được sản xuất với kích thước 1,22 x 2,44 m và có độ dày từ 6-30 mm Ván MDF có đặc tính cấu tạo đồng dều, lại có tính chất cơ lý cao vững chắc như gỗ thiên nhiên, mặt ván chắc, tính ổn định kích thước tốtnên phù hợp với nhiều hình thức gia công bề mặt kể cả chạm khảm, phay, đặc biệt không phải dán cạnh nên MDF được sử dụng nhiều để đóng đồ mộc trang trí nội thất, trong xây dựng, để đóng tàu thuyền, xe cộ tốt hơn ván dăm , đặc biệt do cấu tạo đồng chất nhiều lỗ, nên ván MDF còn được dùng làm vật liệu cách âm cho hộp loa, vỏ

ti vi, nhạc cụ

Ván dăm thường được sản xuất từ nguồn nguyên liệu là gỗ phế liệu,nên chúng ta sẽ đi tìm hiểu về quy trình tái chế gỗ phế liệu thành ván dăm

4 Các hóa chất sử dụng

4.1 Chất kết dính

Chất kết dính trong sản xuất ván dăm có thể là chất kết dính hữu cơ như

Ureformaldehyd (UF), Phenolformaldehyd (PF), Melaminformaldehyd (MF) hoặc chất kết dính vô cơ như xi măng, thạch cao

Trong phạm vi đề tài này, chúng tôi chỉ tập trung vào loại chất kết dính hữu cơ là keo Ureformaldehyd (UF)

Một số yêu cầu đối với keo sử dụng trong sản xuất ván dăm: Các hợp chất hóa học (thường là các hợp chất hữu cơ cao phân tử ) dùng làm chất kết dính trong sản xuất ván dăm phải có khả năng kết dính các phần tử dăm lại với nhau dưới điều kiện nhiệt

độ và áp lực nhất định Các hợp chất này thườ ng là các loại nhựa tổng hợp Trong sản

x ất đều mong muốn hạ giá thành sản phẩm do đó keo phải đáp ứng yêu cầu kinh tế sau đây: keo phải rẻ tiền, có thể sản xuất từ những nguyên liệu có sẵn và dễ tìm trong nước

Yêu cầu công nghệ đối vớ i keo: Keo phải ít bắt lửa và không phải là chất nổ, phải có

độ độc hại thấp, màu sắc của keo không ảnh hưởng tới tính thẩm mỹ của sản phẩm

Độ nhớt của dung dịch keo sử dụng trong sản xuất ván dăm phải nằm trong giới hạn giữa 14 – 22s để có thể phun keo với áp suất từ 3 – 4 at Keo phải có được thờ i gian bảo quản tối thiểu là hai tháng (chất lượng của keo phải được đảm bảo trong thờ i gian sử dụng) Dung dịch keo sau pha chế hoàn chỉnh phải đóng rắn nhanh ở nhiệt

độ trên 100˚C (trong vòng 30 – 120 giây), điều này có thể thực hiện được khi cho chất đóng rắn vào dung dịch keo Qua ép nóng dung dịch keo phải có khả năng kết dính tốt các phần tử dăm thành ván

Để đáp ứng những yêu cầu trên, hiện nay trong sản xuất ván dăm người ta thường dùng các loại keo sau:

 Keo Phenol Formaldehyd (PF): keo PF đóng rắn ở nhiệt độ cao, keo có màu vàng sẫm,chịu nước, chịu nhiệt tốt, tính cơ học tốt bền, mùi hắc Keo PF dễ điều chế tuy nhiên giá thành đắt hơn các loại keo khác

 Keo Melamin Formaldehyd (MF): keo MF thường sử dụng để chống ẩm Loại keo này khá đắt nên ít được sử dụng trong sản xuất ván dăm.

 Keo Ure Formaldehyd (UF): keo UF có màu trắng đục, tan trong nước không cần dungmôi cồn Keo UF chịu nước trung bình Để tăng tính bền vững và ổn định, trong nước sôi 100˚C, trong khi điều chế keo, người ta thường phải pha thêm vào một ít phenol hoặc melamin Để tăng tính chống ẩm, người ta cho thêm vào keo chất Resorsin Keo

UF có giá thành rẻ hơn các loại keo khác nên loại keo này được sử dụng rộng rãi trong sản xuất ván dăm

Để tổng hợp 1 tấn keo urê formaldehyd nồng độ 48-55% bình quân cần 32 kg urê, 640

kg formaline và 2 kg xút NaOH rắn Còn để tổng hợp 1 tấn keo phenol-formaldehyd nồng độ 35-47% cần 360 kg phenol, 460 kg formaline và 40kg xút rắn

4.2 Chất đóng rắn

Trong sản xuất ván dăm để tăng khả năng đóng rắn của keo người ta thường cho thêmmuối amoni Các muối này sẽ tác dụng với gốc Formaldehyd ở dạng tự do hoặc được giải phóng trong quá trình đóng rắn Chất đóng rắn sẽ được pha với keo trước khi trộn với dăm

NH4Cl + 6HCHO = (CH2)6N4 + 6H2O + 4HCl

4.3 Chất chống ẩm

Để tăng tính chống ẩm cho ván dăm từ đó tăng chất lượng ván người ta thường bổ sung thêm chất chống ẩm như Parafin dạng lỏng, Colofan, Hắc ín Để sản phẩm có màu sắc đẹp nên sử dụng Parafin hoặc Colofan

5 Những yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng ván

5.1 Ảnh hưởng của nguyên liệu

Trong ván dăm thì dăm là thành phần phần cơ bản Do vậy loại nguyên liệu có ảnh hưởng rất lớn đến các tính chất cơ lý cũng như các chỉ tiêu khác của ván Cụ thể ứng suất của ván sẽ lớn hơn nếu khối lượng riêng của nguyên liệu thấp – nguyên liệu càng mềm thì ván dăm sản xuất từ nó càng cứng

5.2 Khối lượng riêng của ván

Khối lượng riêng của ván ảnh hưởng rất lớn đến tính chất cơ lý của ván dăm Ván dăm

có khối lượng riêng càng lớn thì cường độ ván càng lớn, độ hút nước giảm Tùy thuộc vào nhu cầu sử dụng mà chọn khối lượng riêng phù hợp Ví dụ như ván để sản xuất kệ thì có khối lượng riêng lớn hơn ván dùng làm trần hoặc vách ngăn Ván dăm tốt nhất khi có khối lượng riêng thấp nhưng vẫn đạt yêu cầu về ứng suất cần thiết

5.3 Hình dạng và kích thước dăm

Dăm được sản xuất ra có nhiều hình dạng và kích thước khác nhau, ứng với mỗi loại dăm sẽ tạo ra ván có tính chất cơ lý tương ứng Các loại ván dăm sản xuất từ dăm côngnghệ sẽ có ứng suất cao hơn so với ván dăm sản xuất từ dăm phế liệu khi chúng được sản xuất ở cùng một khối lượng thể tích và khối lượng keo Do dăm công nghệ có kích thước đồng đều, bề mặt nhẵn, chất lượng dăm tốt, không có khuyết tật Cả ba chiều của dăm (chiều dài, chiều rộng và chiều dày) đều ảnh hưởng đến ứng suất uốn tĩnh của ván Chiều dài của dăm nhỏ hơn 50 mm thì ứng suất uốn tĩnh của ván tỷ lệ thuận với chiều dài dăm Tuy nhiên nếu dăm quá dài (> 50 mm) sẽ gây khó khăn cho quá trình trộn keo và trải thảm, làm cho bề mặt phân bố dăm không đồng đều, giảm chất lượng ván Dăm càng dày và rộng thì ứng suất càng thấp vì khi ép trong dăm sẽ xuất hiện nội ứng suất chống lại quá trình ép, chiều rộng dăm tối đa trong thực tế khoảng 12 mm

5.4 Độ ẩm thảm dăm

Độ ẩm thảm dăm ảnh hưởng đến chất lượng ván và ảnh hưởng đến quá trình công nghệ trong sản xuất ván dăm Lượng ẩm trong bánh dăm có từ các nguồn gốc như sau:nước còn lại trong dăm sau khi chúng được sấy, lượng nước do chất dán dính đưa vào,lượng nước thêm vào do quá trình phun ẩm Khi độ ẩm thảm dăm cao làm cho dăm dẻo hơn, đồng thời giúp cho quá trình truyền nhiệt từ bề mặt đến lõi thuận lợi hơn Tuynhiên độ ẩm của thảm dăm cao sẽ làm cho thời gian ép tăng lên vì độ ẩm cao sẽ làm chậm lại phản ứng trong lúc đóng rắn keo Độ ẩm quá cao làm giảm chất lượng ván vì khi ép sẽ có hiện tượng thoát

ẩm từ lõi ra ngoài Nếu độ ẩm của thảm dăm quá thấp sẽ làm chậm quá trình truyền nhiệt từ bề mặt vào lõi bánh dăm Khi chúng ta ép ở nhiệt cao keo lớp mặt đã đóng rắntrong khi đó keo lớp giữa chưa kịp đóng rắn điều này dẫn đến sự chênh lệch rất lớn giữa phần bề mặt và phần lõi của ván dăm

5.5 Ảnh hưởng của chế độ ép

Chế độ ép gồm 3 yếu tố: áp lực ép (P), thời gian ép (T) và nhiệt độ ép (N)

Ba yếu tố này ảnh hưởng lớn đến năng suất, chất lượng và giá thành sản phẩm Áp lực

ép trong ép nhiệt tạo nên sự tiếp xúc giữa dăm với dăm và tạo ra sự khác biệt về khối lượng riêng của ván Áp lực càng cao thì liên kết trong ván càng chặt chẽ tuy nhiên nếu áp lực quá cao có thể vượt quá giới hạn bền của nguyên liệu làm rã dăm đồng thời

để đạt được áp lực lớn sẽ làm cho chi phí sản xuất tăng

Chọn thời gian ép hợp lý nhằm đảm bảo sự đóng rắn tốt nhất của keo cũng như sự bay hơi của ván mà vẫn có lợi về năng suất và tiết kiệm thời gian sản xuất

Nhiệt độ ép phụ thuộc vào loại keo sử dụng, chủng loại nguyên liệu và một số thông

số khác

III Quy trình công nghệ sản xuất ván dăm

Nguyên liệuBăm dămNghiền dăm

Cắt cạnhChà nhám

Dăm lớp lõiDăm lớp mặt

Sàng dăm + phân loại

Sấy dăm

Ép nhiệt

Ép sơ bộTrải thảmTrộn keo

Thành phẩm

ủ ván (xử lý ván)

1 Thuyết minh quy trình công nghệ :

1.1 Công đoạn chuẩn bị nguyên liệu

Nguyên liệu để sản xuất là gỗ phế thải:

Gỗ phế thải được mang đi băm trên máy băm công nghiệp để tạo ra dăm có kích thướcđạt yêu cầu sản xuất ván dăm

Dăm đạt kích thước tiêu chuẩn được đem đi rửa cùng với nước Để lọc các vật nặngnhư đá và bụi dăm còn sót lại ra khỏi dăm, sau đó dăm được bơm cùng nước đi quatháp hấp dăm để diệt nấm mốc và các vi sinh vật có trong dăm Cuối cùng dăm đượchong phơi và sấy trong lò sấy để giảm độ ẩm cho đến khi độ ẩm còn khoảng 5% sửdụng để sản xuất ván dăm

1.2 Trộn keo và chất chống ẩm

Mục đích của việc trộn keo giúp cho keo được đồng đều trên bề mặt dăm, nhằm tăngtính thẩm mỹ cũng như tính cơ học của ván Nếu trộn keo không đều sẽ dẫn đến tìnhtrạng sau :

+ Đối với lớp mặt: do kích thước dăm rất nhỏ nên keo dễ bị vón cục khi ép ở nhiệt độcao sẽ làm cháy bề mặt ván, những phần không có keo sẽ có hiện tượng bề mặt khôngláng mịn, ứng suất uốn tĩnh không ổn định

+ Đối với lớp lõi: ván hay bị tách lớp, độ trương nở và hút ẩm tăng, ứng suất uốn tĩnhgiảm

Trong công nghiệp sản xuất ván dăm khâu trộn keo phụ thuộc rất nhiều vào nguyên

lý và thiết bị trộn keo.Hai phương pháp chính thường được sử dụng để trộn keo vớidăm :

+ Tạo màng keo thành màng chảy liên tục tiếp xúc với dăm

+ Phun keo ở dạng sương mù vào dăm

Trong hai phương pháp này thì phương pháp phun được sử dụng phổ biến hơn, có thểtrộn keo liên tục hoặc gián đoạn

tỷ lệ 1% so với khối lượng keo khô kiệt

Parafin làm chất chống ẩm bôi lên bề mặt tấm kim loại Để trộn keo với dăm đượcđồng đều dùng phương pháp phun hỗn hợp keo với các hóa chất vào dăm trong quátrình trộn Khoảng cách giữa vòi phun và dăm từ 20 – 25 mm Nếu vòi phun cách quá

xa dăm sẽ dẫn đến tình trạng lãng phí keo, nếu khoảng cách này gần quá thì phun keo

sẽ không đều

1.3 Trải thảm dăm và ép sơ bộ

Khâu trải dăm được thực hiện bằng thủ công hay bằng máy, dăm được rải vào khuôn,chiều dày của bánh dăm sau khi trải là 18 cm Đối với ván dăm 3 lớp thì dăm được trảitheo từng lớp yêu cầu của công đoạn này như sau :

+ Dăm phải được trải đồng đều để tạo ra ván có khối lượng thể tích thống nhất, co rút

và dãn nở của các bộ phận trong ván cũng tương đối đồng đều để ván ít bị cong vênh.Cân bằng kết cấu trong ván dăm là mấu chốt để tránh biến dạng sản phẩm.Do vậy nêntuân thủ theo nguyên tắc đối xứng trong sản xuất ván dăm

Sau khi trải dăm xong, tiến hành ép sơ bộ Ép sơ bộ là công đoạn không thể thiếutrong sản xuất ván dăm Mục đích của ép sơ bộ là nén ép những phần tử dăm sát lạigần nhau để giảm bớt khoảng trống, hốc rỗng trong thảm dăm, đẩy không khí bêntrong những thảm dăm đó thoát ra ngoài, đảm bảo cho giai đoạn ép nhiệt có thể tăng