Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian ép, nhiệt độ ép đến chất lượng vắn dăm gỗ phế liệu cao su và chất kết dính thạch dừa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - NGUYỄN QUỐC KHÁNH NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA THỜI GIAN ÉP, NHIỆT ĐỘ ÉP ĐẾN CHẤT LƯỢNG VÁN DĂM GỖ PHẾ LIỆU CAO SU VÀ CHẤT KẾT DÍNH THẠCH DỪA LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đồng Nai, 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - NGUYỄN QUỐC KHÁNH NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỠNG CỦA THỜI GIAN ÉP, NHIỆT ĐỘ ÉP ĐẾN CHẤT LƯỢNG VÁN DĂM GỖ PHẾ LIỆU CAO SU VÀ CHẤT KẾT DÍNH THẠCH DỪA CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT MÁY, THIẾT BỊ VÀ CÔNG NGHỆ GỖ GIẤY MÃ SỐ: 60.52.24 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS HOÀNG XUÂN NIÊN Đồng Nai, 2012 ĐẶT VẤN ĐỀ Nhu cầu sử dụng gỗ ngày tăng, khả cung cấp gỗ rừng ngày giảm Vì vậy, tỷ lệ ván nhân tạo ngày tăng kết cấu sản phẩm gỗ Tuy nhiên, nhược điểm ván nhân tạo phần lớn sử dụng keo tổng hợp từ Formaldehyde ure phenol trình hình thành sản phẩm Lượng dư Formaldehyde loại keo tổng hợp tồn lâu dài sản phẩm khuyếch tán môi trường, ảnh hưởng đến sức khỏe người Ván dăm, thường sử dụng keo UF làm chất kết dính Keo UF, trình trùng ngưng dù cố gắng đến đâu tồn lượng dư Formaldehyde định Vì vậy, sử dụng loại keo không chứa chất gây hại đến sức khỏe người ô nhiễm môi trường để sản xuất ván nhân tạo nói chung ván dăm nói riêng nhà nghiên cứu doanh nghiệp quan tâm Đã có nhiều công trình nghiên cứu chất kết dính không chứa Formaldehyde ứng dụng thực tế sản xuất Trong đó, sử dụng vi sinh vật lên men làm chất kết dính hướng nghiên cứu đem đến ứng dụng thực tế sản xuất Thạch dừa sản phẩm lên men từ nước dừa có khả kết dính Nghiên cứu sử dụng thạch dừa làm chất kết dính đưa đến khả sản xuất ván nhân tạo Xuất phát từ nhận định tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng thời gian, nhiệt độ ép tới chất lượng ván dăm gỗ phế liệu cao su chất kết dính thạch dừa” Chương 1: TỔNG QUAN 1.1.TỔNG QUAN VỀ VÁN DĂM 1.1.1.Lịch sử nghiên cứu sản xuất sản phẩm ván dăm 1.1.1.1.Trên giới Cuối kỷ 19, đầu kỷ 20 nhà khoa học Anh Đức sử dụng mạt cưa, gỗ vụn cưa xẻ gỗ, trộn với keo để tạo ván lớn sau đề xuất công nghệ sản xuất sản phẩm dạng với lớp lõi gỗ vụn, mạt cưa, lớp ván bóc Lúc đầu, sản phẩm không ý Và phải đến gần kỷ 20 giới nghiên cứu quan tâm trở lại Khoảng năm 1935 – Sansonow nghiên cứu ván dăm có kích thước dăm dài, xếp lớp ván dán, sở ban đầu cho ván dăm định hướng sau Năm 1936 – E.C Loetscher tiến hành nghiên cứu thông số công nghệ hệ thống thiết bị đồng sản xuất ván dăm Năm 1936÷1937 xưởng ván dăm giới xây dựng Đức, có tên Torfit Năm 1938 Tiệp khắc xây dựng xưởng ván dăm Dias Năm 1941 Thụy điển, Pháp… phát triển loại hình sản phẩm Năm 1942 – Công ty Farley – Loetscher xây dựng nhà máy ván dăm Mỹ Sản phẩm công ty có tên Loctex (ván không phủ mặt) Và Faloctex (ván có phủ mặt) Khối lượng thể tích ván từ (0,7÷0,8)g/cm3 Tại Liên xô, năm 1955 – xưởng sản xuất ván dăm thuộc nhà máy gỗ dán xây dựng UFA lần đưa vào hoạt động Năm 1957, đưa hai dây chuyền ván dăm vào sản xuất sản phẩm thương mại nhập Anh Năm 1959÷1990, Liên xô tự chế tạo khoảng 40 dây chuyền máy thiết bị sản xuất ván dăm đồng công suất 25.000m3/năm Sau đó, ngành công nghiệp sản xuất ván dăm lắp đặt thêm 51 dây chuyền Những dây chuyền Liên xô tự chế tạo ban đầu hoạt động không ổn định nên mức sản xuất ván dăm đạt triệu m3 năm 1998 Năm 2003 có 38 dây chuyền với công suất thiết kế/công suất thực tế: 3.868.000 m3/3.176.000 m3 Năm 2004: 38 dây chuyền với công suất thiết kế/công suất thực tế : 4.011.000 m3/ 3.626.000 m3 Năm 2005: lắp đặt 39 dây chuyền, công suất thiết kế/công suất thực tế : 4.098.000 m3 /3930.000 m3 Năm 2006: lắp 44 dây chuyền, công suất thiết kế/công suất thực tế: 5.275.000 m3/4.717.000 m3 Năm 2007: 45 dây chuyền, công suất thiết kế: 6.209.000 m3/công suất thực tế : 5.170.000 m3 Năm 2007 sản lượng ván dăm công suất thiết kế/công suất thực tế 6.209.000 m3/5.170.000m3 (theo Wood- Based and Their Future – A.Leonovich A.Voropaev) Tại Trung quốc, năm 1993, An Tô Châu (Hội Khoa học kỹ thuật Bộ Lâm Nghiệp – Trung Quốc) nghiên cứu “ Công nghệ tính chất ván dăm tre định hướng ”, tác giả sâu nghiên cứu ảnh hưởng tinh tre ruột tre đến tính chất ván kết luận yếu tố cấu tạo tre không làm ảnh hưởng đến tính chất ván Năm 1994, Hua – Yukun tiến hành đề tài “ Nghiên cứu công nghệ sản xuất ván dăm định hướng từ nguyên liệu tổng hợp tre gỗ bạch dương” (Composite Oriented Stands Board) Các tác giả nghiên cứu ảnh hưởng chủng loại keo, chiều dày ván dăm, tỷ lệ lượng dăm tre gỗ, dạng cấu trúc ván đến số tiêu chất lượng ván Tác giả đưa số kết luận: Keo P – F (Phenolformaldehyde) U – F (Ure formaldehyde) sử dụng làm chất kết dính sản xuất ván OSB từ tre gỗ Bạch Dương đảm bảo tiêu chất lượng so với loại ván tương đương Ván dăm từ nguyên liệu gỗ Vân sam số loại gổ mềm khác sản xuất theo keo phenol, với ván suất ép P = 80÷100 Kg/cm2, nhiệt độ ép T = 1000C, tỷ lệ keo(8÷10)%, với hai cỡ chiều dài 4mm 25mm, khối lượng thể tích ván từ(0,8÷1,1)Kg/cm3, độ bền uốn tĩnh ván đạt (200÷500)Kg/cm2 Có thể nói, ngành công nghiệp ván dăm giới thực phát triển sau chiến tranh giới thứ kết thúc Từ 1952 ÷ 1957 sản lượng ván dăm giới tăng 10 lần Và phát triển liên tục từ đến Ván dăm phát triển rộng rãi tất châu lục, mạnh Châu Âu, Châu Á, Bắc Mỹ Năm 2001 toàn giới có 719 nhà máy, tổng công suất 81.972.000m3, năm 2005 có 733 nhà máy tổng công suất 85.844.000m3, tăng 4,7% Những năm gần đây, nước có sản lượng ván dăm lớn Mỹ, Trung Quốc khu vực Đông Nam Á ván nhân tạo phát triển mạnh: Thái lan dân số khoảng 62 triệu người, năm 2008 sản xuất 2.600.000 m3 ván dăm, bình quân đầu người 0,042m3/năm; Malaysia 26 triệu dân sản xuất khoảng triệu m3 ván sợi 222.000m3 năm Đài Loan dân số 22 triệu người hàng năm nhập 350.00m3 ván nhân tạo 1.1.1.2.Tại Việt nam Sản phẩm ván dăm xuất Việt nam muộn, nên nghiên cứu ván dăm năm bảy mươi kỷ trước Ván dăm xuất Việt nam vào năm đầu thập kỷ 70 kỷ trước, không phát triển Năm 1972 dây chuyền sản xuất ván dăm có công suất 1000m3/năm Cộng hòa dân chủ Đức viện trợ lắp đặt Quảng ninh Năm 1974 dây chuyền ván dăm Thụy điển viện trợ có công suất 1000m3/năm, lắp đặt Việt trì Cả hai dây chuyền có chung đặc điểm không đưa sản phẩm thị trường Cũng vào thời điểm này, miền Nam, Tân mai, Biên hòa dây chuyền sản xuất ván dăm theo phương pháp ép đẩy lắp đặt chưa đưa vào hoạt động Trên thực tế, đến năm 80 kỷ 20 ngành sản xuất ván dăm Việt nam mức không Chỉ từ năm 1990, ván dăm Việt nam ý sản xuất liên tục phát triển Năm 1994, Nhà máy đường Hiệp Hòa – Long An lắp đặt phân xưởng sản xuất ván dăm với máy thiết bị nhập toàn từ Trung quốc Năm 1995 tổ chức sản xuất sản phẩm ván dăm từ phế liệu bã mía, sản lượng 5000m3, đến năm 1998 sản lượng nâng lên 8500 m3/năm sử dụng thêm nguyên liệu gỗ điều bạch đàn Đến năm 2005 nhà máy đường La Ngà – Đồng Nai, tổ chức lắp đặt dây chuyền máy thiết bị sản xuất ván dăm từ bã mía nhập đồng từ Trung quốc có công suất 5000 m3/năm tiến hành sản xuất vào năm 2007 Cũng năm 2007, Tổng công ty Lâm Nghiệp Việt nam đưa dây chuyền ván dăm gỗ nhập từ Trung quốc, lắp đặt Phú Xá, thành phố Thái nguyên, tỉnh Thái nguyên vào sản xuất Những nhà máy nêu hoạt động có hiệu quả, chất lượng sản phẩm có sức cạnh tranh thị trường Ngoài công ty nhiều địa phương nước lắp đặt dây chuyền sản xuất ván dăm với quy mô nhỏ từ 1000 ÷ 3500 m3/ năm : Công ty chế biến Lâm sản Đắc lắc, công ty chế biến gỗ Hòa bình (Kon Tum), nhà máy ván dăm Hương quỳnh (Bình Dương), công ty Hiệp Nguyên (Bình dương), công ty Lâm nghiệp U Minh Thượng (Cà mau), công ty ván dăm Tân phú (Đồng nai), công ty xơ dừa 25/8 ( Bến tre )….đưa tổng sản lượng ván dăm Việt nam tử 20.000 m3 năm 1995 tăng lên 200.000 m3 năm 2010 Những nghiên cứu ván dăm nghiên cứu viện Khoa học Lâm nghiệp Việt nam, trường Đại học Lâm nghiệp nghiên cứu từ năm 80 kỷ trước, tiếp tục gồm công trình tác giả : Nguyễn Phan Thiết (Nghiên cứu ván dăm tre), Nguyễn Trọng Nhân (viện khoa học Lâm nghiệp Việt Nam) nghiên cứu sử dụng cọng dừa nước làm nguyên liệu sản xuất ván dăm Trần Văn Chứ (ván dăm chậm cháy) Hoáng Xuân Niên (ván dăm xơ dừa) Hoàng Thị Thanh Hương (Ván dăm tre gỗ kết hợp) Ván dăm tiếp tục TS Phạm Ngọc Nam, Lâm Trần Vũ, Hoàng Xuân Niên…nghiên công nghệ sản xuất ván dăm từ nguyên liệu gỗ phế liệu nông nghiệp thân mỳ (sắn); thân ngô; vỏ đậu phộng, vỏ cà phê, thân chuối, rơm rạ kết hợp với trấu, mụn xơ dừa kết hợp với trấu … 1.1.2 Nguyên liệu sản xuất ván dăm Ván dăm (wood particleboarbds/particleboards) hình thành cách trộn dăm với keo phụ gia ép điều kiện áp suất nhiệt độ (TCVN 7751 : 2007) Theo định nghĩa này, có thành tố tham gia vào cấu trúc sản phẩm ván dăm dăm keo Dăm (particle): phần tử nhỏ tách từ gỗ thực vật có xenlulo khác Có nhiều loại dăm khác sản xuất từ gỗ có khối lượng thể tích trung bình thấp Cùng với phát triển khoa học kỹ thuật, thực vật phế liệu nông nghiệp có chứa xenlulô sử dụng làm nguyên liệu sản xuất ván dăm : Rơm rạ, thân bông, thân cỏ, thân chuối thân sắn, bã mía, vỏ cà phê, vỏ hạt hướng dương… Nói chung, tất loại dăm dù sản xuất từ gỗ hay thực vật có chứa xen lu lô khác phải có kích thước, hình dạng đạt yêu cầu theo quy định Keo chất để kết dính dăm lại với [TCVN 7751 : 2007] Ván dăm nghiên cứu cách trộn gỗ vụn, dăm bào, mạt cưa với chất kết dính loại keo mà nguyên liệu có sẵn thiên nhiên keo da, keo xương, keo máu,… gọi tên chung keo Albumin Những loại keo có độ bền chịu nước dễ bị vi sinh vật phá hủy Đến năm 1909 nhà bác học Backeland chế tạo nhựa tổng hợp Phenol formaldehyde keo Ure formaldehyde Hai loại keo nhanh chóng sử dụng thay keo Albumin sản xuất ván nhân tạo Hầu hết, ván dăm sử dụng cho đồ mộc xây dựng dùng keo Ure – Formaldehyde (UF) Loại keo sử dụng Ure Formaldehyde làm nguyên liệu để tiến hành phản ứng đa tụ, tạo thành keo Do nguồn nguyên liệu phong phú, công nghệ sản xuất đơn giản, tính dán dính tốt, có cường độ dán tính tương đối cao, có tính chịu nhiệt, chịu nước, chịu ăn mòn tương đối tốt Màu sắc keo nhựa nhạt, giá thành thấp, nên có ứng dụng rộng rãi Keo nhựa UF có nhiều nhãn hiệu, vào sản phẩm dán khác nhau, keo nhựa UF phân thành keo dùng cho ván dán, keo dùng cho ván dăm, keo dùng cho ván sợi, keo dùng cho ván ghép Keo nhựa UF dễ lão hoá, thông qua đa tụ với Phenol, Resocinol, Melamine tiến hành biến tính Ngoài ra, có thể dùng keo nhựa Vinyl acetate hỗn hợp với tạo thành keo nhựa UF biến tính Sử dụng chất đóng rắn để nâng cao tốc độ mức độ đóng rắn để nâng cao tốc độ mức độ đóng rắn keo nhựa UF Chất đóng rắn dùng phổ biến NH4Cl, sử dụng (NH4)3CH3COO, (NH4)2SO4 Để ức chế trình đóng rắn nhiệt độ cao dùng Ammonium Hydroxide, Hexamethllentetramine, Urea, Melamine, rắn nong sử dụng chất đóng rắn tính tiềm phục có P – Tohienesulfonamide Ván dăm sử dụng keo urêformalđêhyd có tính chịu nước thấp bảo toàn tính chất ván môi trường ẩm nhiệt độ thường nhiệt độ không 60ºC Nếu tăng nhiệt độ môi trường ẩm, ván dăm giảm độ bền đáng kể Những tính chất lại ván dăm sử dụng keo urê Formaldehyde tương đương tính chất ván dăm sử dụng keo Urê mêlamin Ngoài keo Urêformalđêhyd có giá rẻ so với keo Phênol Formalđêhyd keo Uremelamin, nên sản xuất ván dăm, keo ure Formaldehyd sử dụng rộng rãi Ván dăm sử dụng chất kết dính keo Ureformalđêhyd cho thêm chất kỵ nước có tính chịu nước cao nhiệt độ thường nước sôi Trong trường hơp màu sắc gỗ không đổi, tính độc hại người môi trường không đáng kể không gây mùi khó chịu Nhưng ván dăm sản xuất với chất kết dính keo UF có tính chịu tải điều kiện nhiệt ẩm Do điều kiện khí hậu khắt khe, người ta sử dụng loại ván dăm sản xuất ván với chất kết dính keo Phenol – Formaldehyde (PF) đóng rắn môi trường bazơ Loại keo dùng công nghiệp ván dăm bắt đầu vào năm 1963, đến năm 1980 Đức có 9% tổng sản lượng ván dăm sản xuất keo Phenol đóng rắn môi trường bazơ Loại keo sử dụng phenol (phenol, cresolmixed isomer, resorcinol) loại aldehyde (Formaldehyde, furfurali), môi trường tính bazơ tính axit, gia nhiệt đa tụ hình thành dung dịch nhựa Keo PF có cường độ dán dính cao, tính chịu nước, chịu nhiệt tốt, tính ổn định hoá học cao không bị nấm mọt phá hoại, nhược điểm màu sắc tương đối đậm lớp keo tương đối dòn Tính tốt nó, làm cho thích hợp với chủng loại ván nhân tạo dùng nội ngoại thất Nhựa PF tính tan nước, sử dụng thuận lợi, hàm lượng phenol tự tương đối thấp, dùng để sản xuất ván dán, thường tính tan nước, tính thẩm thấu lớn, thế, phải cho thêm chất phụ gia, thường không cho chất đóng rắn, cho chất thúc đẩy đóng rắn Keo nhựa PF tính tan alcohol, hàm lượng Phenol tự cao, tính ô nhiễm lớn, thích hợp dùng sản xuất giấy ngâm tẩm gia nhiệt đóng rắn thành giấy màng keo Keo nhựa PF có tình bền khí hậu cực tốt, yêu cầu khống chế độ ẩm phôi ván khắc khe, nhiệt độ ép yêu cầu cao, thời gian tương đối dài nhiều nhân tố lợi cho sản xuất ván Để cải thiện thiếu sót mặt này, thường biến tính keo PF cách đa tụ với Rescorcinol Melamine Ván dăm sản xuất keo Phenol – Formaldehyde (PF) tồn số nhược điểm như: Thời gian ép nhiệt kéo dài, giá thành cao, độc hại…Do nhược điểm này, keo Melamin– Formaldehyde (MF) sử dụng để sản xuất ván dăm có khả chống chịu điều kiện khí hậu khắc nghiệt Keo nhựa MF dùng nguyên liệu Melamine Formaldehyde, đa tụ điều kiện định Tính chịu nhiệt chịu nước loại keo nhựa tốt keo nhựa PF UF, giá thành Melamine cao, nên chủ yếu dùng để sản xuất màng keo dán mặt trang sức Ván dăm sử dụng keo phênol formalđehyd có khả chịu tác động nước cao, chịu tác động đồng thời ẩm nhiệt ( nước sôi), độ bền ván không thay đổi Ngoài ra, ván sử dụng chất kết dính keo PF có tính kháng trùng cao hơn, đồng thời giảm đáng kể hư hại nấm mốc côn trùng gây so với gỗ nguyên ban đầu sử dụng làm ván dăm Nhưng sử dụng keo phênol Formalđêhyd thường làm xuất vết đốm sẫm màu, làm xấu ngoại quan sản phẩm Mặt khác, keo phênol Formalđêhyd gây mùi khó chịu, chí gây dị ứng , lan tỏa vào môi trường gây độc hại cho người sản xuất sử dụng ván Thời gian ép ván sử dụng keo phênol Formalđêhyd dài so với ép ván sử dụng keo urê formalđêhyd Ngoài ra, giá thành cao nên ván dăm sử dụng keo phênol Formalđehyd sản xuất với số lượng xí nghiệp định Keo Urêmêlamin tạo mối liên kết keo bền vững chịu tác động nước kể nước đun sôi Khác với mối liên kết keo tạo thành từ keo Urê Formalđêhyd chịu tác động nước nhiệt độ thường Ván dăm sử dụng keo Urêmelamin có tính chịu nước tốt, độ bền cao, màu sắc gỗ không thay đổi giá thành cao nên sản xuất trường hợp cần thiết Ngoài loại keo nói trên, keo có nguồn gốc từ chất vô loại xi măng mác cao, thạch cao, thủy tinh nước … Cũng sử dụng để sản xuất sản phẩm đặc biệt 64 khối lượng thể tích định Trong đề tài sử dụng máy ép nhiệt tầng với thông số chế độ ép xác định sau : Nhiệt độ thay đổi khoảng: 130, 130, 150, 170, 1700C Thời gian ép thay đổi khoảng 20; 20, 30; 40;40 phút Áp suất cao 1,8 MPa Áp lực 1,8 1,5 1 20 21 35 36 40 Thời gian Hình 3.16 Sơ đồ áp lực ép ván Ván ép theo sơ đồ 3.16 Cụ thể sau : Áp lực tăng từ đến trị số (1,5 ÷ 1,6)Mpa, thời gian tăng áp lực khoảng (40 ÷60)giây Ngưng tăng áp lực khoảng thời gian 30 giây Tăng áp lực đến trị số 1,8 Mpa thời gian(30 ÷ 60)giây Duy trì áp lực mức cao thời gian (2 ÷ 3)phút, sau giảm áp lực để thoát ẩm (lần 1), thời gian thoát ẩm khoảng phút Nâng áp lực lên tri số 1,8 Mpa Sau phút, tiếp tục xả ẩm (lần 2) Sau tiếp tục nâng áp lực lên trị số 1,8 Mpa Duy trì áp lực thời gian từ (5÷ 15)phút (tùy theo tổng thời gian ép) (lần 3) Sau hạ áp để xả ẩm Nâng áp lực lên 1,8Mpa trì áp lực thời gian (5 ÷15)phút (lần 4) Tiếp tục xả áp để thoát ẩm (lần 5) Đối với xả ẩm lần 5, thực không, tùy thời gian ép tổng cộng mà định Đối với xả ẩm lần đầu không chậm phút kể từ áp lực đạt tới trị số 1,8 Mpa 65 (khi gia nhiệt áp sát tất vị trí cữ) Nếu để thời gian xả ẩm lần đầu kéo dài tới (4 ÷ 5)phút chắn gây nổ ván + Sấy ván : Ván sau ép ván, độ ẩm ván cao (35 ÷ 37%) Vì vậy, liên kết phần tử dăm gỗ thạch dừa chưa cao, kết cấu ván chưa vững chắc, tính chất ván chưa ổn định Cần loại nước ván để đạt đến độ ẩm ván dăm thông dụng (8 ÷10%) Ván thí nghiệm sau ép giữ nguyên máy để sấy Kiểm tra độ ẩm máy đo độ ẩm cầm tay, độ ẩm khoảng 10% đưa ván khỏi máy Kết bảng 3.8 Bảng 3.8 Thời gian sấy ván Thời gian sấy ván máy ép (phút) Số TN NĐ ép tg ép 170 40 22,3% 170 20 30,1% 130 40 130 5 15 30 19,3 17,5 45 60 75 16,3 10,4 10,3 23,6 20,4 13,6 13,3 35,1% 30,8 26,2 22,5 15,6 15,4 20 40,9% 37,3 28,5 24,3 20,1 150 30 25,8% 22,3 19,7 17,4 14,9 12,2 170 30 23,3% 18,2 16,5 12,1 11,9 130 30 37,7% 38,3 33,1 28,3 23,4 18,6 150 40 23,2% 20,8 18,3 15,5 12,3 10,8 150 20 33,5% 29,5 25,3 21,3 16,1 13,1 27 22 33 Kiểm tra tính chất ván thí nghiệm : * Tỷ lệ trương nở : Kiểm tra tỷ lệ trương nở chiều dày ván dăm thí nghiệm theo tiêu chuẩn ván dăm không chịu tải sử dụng rong điều kiện ẩm [TCVN 7754 : 2007 – trang 41] [1] Kết ghi bảng 3.9 66 Bảng 3.9 Tỷ lệ trương nở chiều dày ván thí nghiệm Số TN X1 (0C) X2 (phút) X1 (0C) X2 (phút) Trương nở % 1 170 40 11,15 11,87 11,56 -1 170 20 13,29 13,05 13,78 -1 130 40 18,32 18,56 18,23 -1 -1 130 20 19,55 19,89 20,31 0 150 30 16,72 16,35 16,97 170 30 12,87 12,54 12,99 -1 130 30 17,21 17,17 17,86 150 40 14,86 14,54 14,77 -1 150 20 18,43 18,12 18,76 Xử lý số liệu theo phần mềm OPT, kết thu phương trình tương biến số sau: +Phương trình tương quan biến số dạng mã sau: Y1 = 16,329-3,000X1 – 1,047X12-1,184X2– 0,075X2X1+ 0,427X22 +Chuyển phương trình tương quan dạng mã dạng thực sau: YTN = -14,342+0,6463X1 – 0,002617X12 -0,3182X2 - 0,000375X2X1 +0,004267X22 Kết tối ưu: Tỷ lệ trương nở: 11,8905% Nhiệt độ X1: 170 Thời gian X2: 40 Nhận xét : thí nghiệm ép số 1; số số có tỷ lệ trương nở đạt tiêu nhỏ 14% Thí nghiệm có thời gian ép dài hơn, tỷ lệ trương nở thấp so với thí nghiệm Và thí nghiệm * Độ bền uốn tĩnh : Kiểm tra độ bền uốn tĩnh ván dăm thí nghiệm theo tiêu chuẩn ván dăm sử dụng làm nội thất [TCVN 7754 : 2007 – trang 40] [1] Kết ghi bảng 3.10 67 Bảng 3.10 Độ bền uốn tĩnh ván thí nghiệm Số TN X1 (0C) X2 (phút) X1 ( C) X2 (phút) Ứng suất MPa/cm2 1 170 40 16,2 16,51 16,93 -1 170 20 14,27 14,52 14,86 -1 130 40 9,12 9,52 9,92 -1 -1 130 20 5,23 5,79 6,12 0 150 30 12,05 11,88 12,6 170 30 15,05 15,86 15,48 -1 130 30 7,66 7,08 7,91 150 40 13,63 13,24 13,83 -1 150 20 11,81 10,78 11,41 Xử lý số liệu theo phần mềm OPT, kết thu phương trình tương biến số sau: +Phương trình tương quan biến số dạng mã sau: Y1 = 12,264+3,963X1 – 0,802X12 + 1,339X2– 0,453X2X1+ 0,142X22 +Chuyển phương trình tương quan dạng mã dạng thực sau: Yut = - 75,476+0,8673X1 – 0,002004X12 + 0,3883X2 - 0,00226X2X1 +0,00147X22 Kết tối ưu: Ứng suất: 16,5654 Nhiệt độ X1: 170 Thời gian X2: 40 Nhận xét : Có thí nghiệm (1,2,6,8) có trị số độ bền uốn tĩnh ván đạt tiêu USUT lớn 13 Mpa Trong đó, thí nghiệm cho độ bền uốn tĩnh lớn 68 Hình 3.17 Ván ép theo quy hoạch thực nghiệm Hình 3.18 Mẫu thử tính chất học, vật lý 69 Nhận xét : Từ kết nghiên cứu thể bảng 3.9 3.10 cho thấy: - Trị số trung bình tỷ lệ trương nở chiều dày 1/3 mẫu ván dăm ép từ dăm gỗ cao su với keo thạch dừa đạt yêu cầu theo tiêu chuẩn TCVN 7754 : 2007 [ TS ≤ 14% ] - Nhiệt độ ép ván dăm thời gian giữ sản phẩm máy tăng lên, tỷ lệ trương nở chiều dày ván dăm sản xuất từ dăm gỗ cao su với chất kết dính thạch dừa giảm Tăng nhiệt độ, giảm thời gian ép, tỷ lệ trương nở tăng Giảm nhiệt độ ép, giảm thời gian ép tỷ lệ trương nở tăng - Có chế độ ép cho mẫu ván thí nghiệm có độ bền uốn tĩnh đạt yêu cầu theo tiêu chuẩn TCVN 7754 : 2007 [ бut ≥14MPa/cm2 ] Số mẫu ván ép theo chế độ ép lại kế hoạch thực nghiệm không đạt yêu cầu - Nhiệt độ ép ván dăm tăng lên, thời gian giữ ván máy tăng, độ bền uốn tĩnh ván dăm tăng - Trong thí nghiệm ép ván, thí nghiệm ép theo chế độ nhiệt độ 1700C; thời gian ép 40 phút Các tiêu kiểm tra ván tốt chế độ ép thí nghiệm Chọ chế độ ép làm chế độ ép hợp lý ván dăm sử dụng dăm gỗ cao su chất kết dính thạch dừa - Ổn định ván Sau ép nhiệt, ván làm nguội để ổn định trạng thái ứng suất, hạn chế cong vênh hút ẩm trở lại không Ván mẫu bảo quản môi trường phòng thí nghiệm với nhiệt độ khoảng 27oC, độ ẩm tương đối không khí khoảng 65% lưu thời gian 48 trước gia công mẫu Sau ván thí nghiệm gia công thành mẫu để kiểm tra tính chất theo tiêu chuẩn 3.1.2.8 Ép ván theo chế độ công nghệ hợp lý Ván dăm từ phế liệu gỗ cao su keo thạch dừa ép theo thông số công nghệ hợp lý cụ thể sau : + Quy cách ván sản phẩm : 1220 x 2440 x 18 mm + Lượng dăm gỗ cao su tính toán : 37,5 kg 70 (tính thêm lượng dư cưa rong cạnh ván trọng lượng dăm 43,82, tính tròn 44kg) Trong : Lớp 22 kg , lớp 22kg + Lượng dung dịch thạch dừa : 132 kg (nồng độ 5%) + Khối lượng thể tích tính toán theo tiêu chuẩn [TCVN 7754 : 2007]: 700 g/cm3 + Ván dăm lớp, tỷ lệ lớp : : + Thông số công nghệ : nhiệt độ 1700C; thời gian 40phút – Quá trình ép ván tiến hành sau : + Cân dăm lớp lớp theo tỷ lệ lớp + Nghiền thạch dừa thiết bị chuyên dùng đảm bảo nồng độ dung dịch 5% Đưa chứa vào thùng để trộn với dăm Hình 3.19 Thạch dừa nghiền trộn dăm – thạch dừa + Trộn dăm trải dăm thủ công : Dăm lớp mặt dăm lớp trộn với thạch dừa Sau trộn, định lượng trải dăm lên kim loại, sau trải dăm xong đặt lên bề mặt thảm dăm kim loại mỏng có quét chất chống dính 71 Hình 3.20 Trải thảm + Ép ván : Trải thảm xong đưa vào ép nhiệt, gia nhiệt có cữ kim loại đảm bào chiều dày ván dự kiến Thực ép theo sơ đồ ép ván hình 3.16 + Ổn định ván : Sau ép ván để nguội môi trường tự nhiên có nhiệt độ: 340C; độ ẩm không khí 69% thời gian 30 Sau ván thí nghiệm kiểm tra kiểm tra theo tiêu chuẩn [TCVN 7754 : 2007] Kết kiểm tra ghi bảng 3.11[kiểm tra theo tiêu trang 40, 41 bảng bảng 4] Bảng 3.11 Một số tiêu kiểm tra ván thử nghiệm kích thước thương phẩm Tên tiêu Trị số ván Tiêu chuẩn Độ bền uốn tĩnh (MPa) 13,72 ≥14 Đô bền kéo vuông góc (MPa) 0,33 ≥0,35 Tỷ lệ trương nở chiều dáy (%) 13,7 ≤ 14 Khối lượng thể tích ván (g/cm3) 0,705 72 Hình 3.21 Ván dăm gỗ cao su chất kết dình thạch dừa quy cách thương phẩm 3.2 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ Trên sở những nghiên cứu thực đề xuất quy trình công nghệ sản xuất ván dăm từ gỗ cao su chất kết dính thạch dừa sau : 73 3.2.1 Sơ đồ công nghệ Nguyên liệu gỗ Thạch dừa Băm dăm Cắt nhỏ Sấy dăm Nghiền nhuyễn Phân loại Thùng chứa Định lượng Định lượng Trộn dăm keo Trải thảm Ép sơ bộTrảl ượng lượng Ép nhiệt lượng Sấy ván Trảl ượng Ổn định ván Rong cạnh ván Hoàn thiện ván Kho Hình 3.22 Sơ đồ công nghệ ép ván dăm cao su thạch dừa 74 3.2.2.Thuyết minh bước công nghệ 3.2.2.1.Nguyên liệu Gỗ cao su phế liệu gồm tất dạng trình bày mục 3.1.1 Thạch dừa sản phẩm trình nuôi cấy xenlulo vi khuẩn (BC) chất kết dính 3.2.2.2 Băm dăm nghiền nhuyễn Gỗ cao su phế liệu gia công thành dăm công nghệ trình bày mục 3.1.2 Thạch dừa cắt nhỏ theo quy cách (2 – 3) x (2 – 3) x (3 – 4) cm cắt thành dải dài Sau băm nghiền máy chuyên dùng thành dung dịch bột nhuyễn với lượng chất rắn (4÷5)% Nước chiếm (95÷96)% Chuyển sang thùng chứa (kho) 3.2.2.3 Sấy dăm Dăm cao su sấy khô đến độ ẩm sử dụng ± %, sau chuyển vào kho chứa dăm 3.2.2.4 Phân loại Dăm phân loại thành dăm lớp dăm lớp Dăm không quy cách nghiền lại sử dụng làm chất đốt 3.2.2.5 Định lượng Dăm lớp trong, lớp ngoài, cân đo theo khối lượng thể tích dự kiến trước Thạch dừa tính theo lượng dăm khô tuyệt đối (10 ÷12)% lớp trong, (13 ÷ 14)% lớp ngoài) 3.2.2.6 Trộn dăm – thạch dừa Đưa dăm vào thùng trộn, đảo dăm khoảng 30 giây, sau đổ dung dịch thạch dừa (4 ÷5)% vào thùng trộn dăm trộn Thời gian lần trộn khoảng (5 ÷7)phút 3.2.2.7 Trải thảm Dăm trải kim loại dày (3 ÷5)mm, sau đặt kim loại mỏng khoảng (1÷1,2)mm lên mặt thảm dăm để chống dính tránh nhiệt làm khô bề mặt thảm dăm 75 3.2.2.8 Ép sơ Làm giảm chiều dày thảm dăm giảm lượng nước có thảm dăm 3.2.2.9 Ép nhiệt Nhiệt độ bàn ép khoảng 1700C Thời gian ép 2phút /1mm chiều dày Ép ván đến chiều dày dự kiến Sử dụng cữ để đảm bảo chiều dày ván đồng Ép ván theo sơ đồ hình 3.16 Tuân thủ chế độ xả ẩm 3.2.2.10 Sấy ván Ván sau ép độ ẩm cao Nên thực trình sấy ván thiết bị sấy riêng Nhiệt độ sấy khoàng 1600C Thời gian sấy từ (60 ÷75)phút/ lấn sấy 3.2.2.11 Ổn định ván Ván sau sấy nhiệt độ cao Tính chất kết cấu ván chưa ổn định, để ván nguội dần điều kiện nhiệt độ, độ ẩm môi trường bình thường xưởng 3.2.2.12 Rong cạnh Cưa cạnh theo quy cách thương phẩm cưa đĩa Yêu cầu cạnh cắt thẳng, góc vuông, đường chéo ván sai số theo tiêu chuẩn cho phép, không vỡ, mẻ cạnh 3.2.2.13 Hoàn thiện Ván sau rong cạnh đánh nhẵn 3.2.2.14 Ván sau hoàn thiện nhập kho 3.3 SO SÁNH VÁN DĂM SỬ DỤNG CHẤT KẾT DÍNH LÀ THẠCH DỪA VÀ VÁN DĂM SỬ DỤNG CHẤT KẾT DÍNH LÀ KEO UF So sánh hai loại ván dăm sử dụng chất kết dính thạch dừa (Cellulose vi khuẩn) ván dăm sử dụng chất kết dính keo Ure Formaldehyde với chiều dày 18mm 76 3.3.1 Công nghệ sản xuất Các bước công nghệ sản xuất hai loại ván nói nói chung giống Một số công đoạn khác phải nghiền thạch dừa thành dung dịch bột nhuyễn với nồng độ thạch dừa thấp(4 ÷ 5)% Lượng nước nhiều thạch dừa dẫn đến thời gian ép kéo dài sau ép phải sấy ván bất lợi so với sản xuất ván dăm từ keo UF Giai đoạn ép nhiệt bắt buộc phải thực theo sơ đồ ép hình 3.12 X ả ẩm nhiều lần Thời gian lần xả ẩm phải thực tương đối xác, không xảy tượng áp lực phá hủy ván dễ gây tai nạn cho người lao động Bảng 3.12 so sánh số yếu tố công nghệ sản xuất loại ván so sánh Bảng 3.12 So sánh số yếu tố công nghệ ván dăm sử dụng chất kết dính thạch dừa keo UF với chiều dày 18mm Danh mục Ván dăm keo BC Ván dăm keo UF 1.Độ ẩm dăm (%) ± 2% – 10 % - Áp suất ép (kg/cm2) 18 18 Thời gian ép ( phút ) 2–2,2/ 1mm chiều dày 30 – 40 giây / 1mm dày - Nhiệt độ ép (0C) 170 160 - 170 - Lớp (%) 13 – 14 % 10 – 12 % Lớp (%) 10 – 12 % – 10 % Nồng độ chất rắn 4% 50 ± % Chế độ ép Tỷ lệ keo / dăm 3.3.2.Tính chất ván Tính chất ván dăm sử dụng chất kết dính thạch dừa đạt tiêu chuẩn [TCVN – 7754 : 2007] ván dăm sử dụng chất kết dính keo UF sử dụng điều kiện khô (xem bảng 3.13) Trong chất lượng bề mặt ván dăm sử dụng chất kết dính thạch dừa đẹp 77 Bảng 3.13 So sánh số tính chất chủ yếu ván dăm sử dụng chất kết dính thạch dừa tiêu chuẩn ván dăm sản xuất keo UF với chiều dày ván 18mm STT Tính chất vật lý, học Các ván dăm sử dụng chất kết tiêu TCVN 7754 ván 2007 dính thạch dừa nghiên cứu Khối lượng thể tích ván 705kg/m3 Độ trương nở theo chiều 13,66% : Đánh chất giá lượng ván 500 – 850 kg/m3 ĐẠT ≤ 12 % GẦN ĐẠT dày ván Độ ẩm ván ± 2% – 11% ĐẠT Độ bền uốn tĩnh 13,72 Mpa ≥ 14 Mpa ĐẠT Độ bền kéo vuông góc 0,33 Mpa ≥ 0,35 Mpa ĐẠT Lượng dư Formaldehyde ĐẠT Nhận xét : Nhìn chung, ván dăm sản xuất chất kết dính thạch dừa đạt tiêu tương đương ván dăm sản xuất từ keo UF, hoàn toàn lượng dư formaldehyde 78 Chương : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận 4.1.1 Dăm gỗ cao su thạch dửa kết hợp với nhau, tác động yếu tố công nghệ tạo thành ván dăm 4.1.2 Nồng độ chất rắn dung dịch thạch dừa khoảng (4÷5)% Lượng chất rắn dung dịch thạch dừa sử dụng thí nghiệm tạo ván dăm tính lượng chất rắn keo UF dùng để sản xuất ván dăm, khoảng (10 ÷12)% so với lượng dăm khô tuyệt đối Hoặc tính theo lượng thạch dừa nghiền thành bột (2,5 ÷ 3) lần trọng lượng dăm khô tuyệt đối 4.1.3 Nhiệt độ ép ván dăm cao su – thạch dừa không nên thấp 170±5 0c, thấp nhiệt độ tính chất ván không đạt yêu cầu, nhiệt độ thấp khoảng (130÷140)0C không tạo thành ván 4.1.4 Sau ép ván cần phải sấy ván nhiệt độ ép ván với thời gian khoảng 60 ± 10 phút, không giữ ván máy áp lực ép ván Trong trường hợp kéo dài thời gian ép ván thay cho cho hạ áp để sấy, tính chất ván không tăng lên không đạt tiêu kiểm tra Để tăng suất cần có thiết bị sấy ván riêng biệt 4.1.5 Thông số công nghệ hợp lý ép ván dăm cao su thạch dừa : 170 0C, thời gian (34÷40)phút Quá trình ép ván tuân theo sơ đồ hình 3.16 Các trị số kiểm tra theo tiêu chuẩn đạt độ bền uốn tĩnh 16,5654Mpa, tỷ lệ trương nở 11,8905% Đạt yêu cầu ván dăm làm việc điều kiện khô theo tiêu chuẩn TCVN 7754 : 2007 4.2 Kiến nghị 4.2.1 Những kết nghiên cứu bước đầu cần có nghiên cứu sâu công nghệ sản xuất ván dăm sử dụng chất kết dính thạch dừa 4.2.2 Một số công đoạn sản xuất ván dăm từ thạch dừa chưa có máy thiết bị phù hợp cần nghiên cứu chế tạo để đảm bảo cho việc nghiên cứu ứng dụng (nếu có thể) tốt ... VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - NGUYỄN QUỐC KHÁNH NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỠNG CỦA THỜI GIAN ÉP, NHIỆT ĐỘ ÉP ĐẾN CHẤT LƯỢNG VÁN DĂM GỖ PHẾ LIỆU CAO SU VÀ CHẤT KẾT... nước dừa có khả kết dính Nghiên cứu sử dụng thạch dừa làm chất kết dính đưa đến khả sản xuất ván nhân tạo Xuất phát từ nhận định tiến hành nghiên cứu đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng thời gian, nhiệt. .. xuất ván dăm thường hướng tới sử dụng chế độ ép với nhiệt độ cao, áp su t lớn thời gian ngắn Nhiệt độ bàn ép từ (120 ÷190)0C Nhìn chung, nhiệt độ cao thời gian ép rút ngắn lại chất lượng ván