Nghiên cứu lựa chọn chế độ ép hợp lý trong công nghệ sản xuất ván dăm hỗn hợp rơm dăm gỗ dùng trong đồ mộc

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP LÊ ĐÌNH THOẠI NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN CHẾ ĐỘ ÉP HỢP LÝ TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT VÁN DĂM HỖN HỢP RƠM – DĂM GỖ DÙNG TRONG ĐỒ MỘC LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2010 ĐẶT VẤN ĐỀ Cùng với phát triển xã hội, nhu cầu sử dụng gỗ lâm sản khác ngày tăng lên Trong nguồn tài nguyên rừng ngày cạn kiệt Do ngành lâm nghiệp phải có giải pháp trồng khai thác rừng hợp lý, để giữ hệ sinh thái rừng bảo vệ môi trường cung cấp lâm sản cho nhu cầu sử dụng lâm sản đời sống xã hội Nhiệm vụ ngành chế biến lâm sản phải chế biến triệt để nguồn nguyên liệu gỗ khai thác, nâng cao tỷ lệ lợi dụng gỗ, đồng thời tìm kiếm nguồn nguyên liệu thay phần nguyên liệu gỗ Trong công nghiệp sản xuất ván nhân tạo việc sử dụng nguyên liệu tổng hợp sử dụng phế liệu nghiên cứu ứng dựng sản xuất Các phế liệu có sợi ngành nông nghiệp như: Rơm , bã mía, thân đay, xơ dừa dùng sản xuất ván nhân tạo Sản phẩm ván dăm hỗn hợp dăm gỗ - rơm nghiến cứu số nước giới như: Hàn Quốc, Mỹ, Trung Quốc, Canada Đối với nước ta việc sử dụng rơm làm nguyên liệu cho sản xuất ván nhân tạo vấn đề mẻ cần đầu tư nghiên cứu lĩnh vực công nghệ tạo ván, nâng cao chất lượng cho ván Bản thân rơm vật liệu có sợi, nhiên rơm nhẹ, xốp Việc tìm chế độ ép hợp lý nhu cầu cấp thiết Xuất phát từ yêu cầu đó, tiến hành nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu lựa chọn chế độ ép hợp lý công nghệ sản xuất ván dăm hỗn hợp rơm – dăm gỗ dùng đồ mộc" Chương TỔNG QUAN VẾN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tình hình nghiên cứu nước 1.1.1 Tình hình nghiên cứu giới Ngay đầu thập niên kỷ 20, phế liệu nông nghiệp nhà khoa học nghiên cứu đưa vào sản xuất ván nhân tạo Đầu năm 1948 dây chuyền sản xuất ván nhân tạo từ rơm giới xây dựng Bỉ, tiếp sau hàng loạt nhà máy sản xuất ván nhân tạo từ nguyên liệu gỗ xây dựng nước Châu Âu Châu Mỹ Năm 1970 tổ chức phát triển công nghiệp Liên Hợp Quốc tổ chức hội nghị thảo luận công nghệ sản xuất ván nhân tạo từ nguyên liệu gỗ giới Từ sau giới hình thành nhiều nhà máy sản xuất ván dăm, ván sợi cứng, ván MDF, vật liệu Compossit từ rơm lúa mạch Trên giới nhiều quốc gia đầu tư khoản kinh phí khổng lồ cho nghiên cứu phát triển công nghệ sản xuất ván nhân tạo từ phế liệu sản xuất nông ngiệp đồng thời xây dựng sách lược quan trọng để thúc đẩy ngành công nghiệp phát triển [27] Tại quốc gia Trung Âu lợi dụng phế liệu nông nghiệp như: Bã mía, thây đay, gai, thân lúa mạch, làm nguyên liệu cho sản xuất ván nhân tạo Hiện nhà máy sản xuất ván nhân tạo từ phế liệu nông nghiệp quốc gia Bắc Mỹ Châu Âu lại tập trung lợi dụng chủ yếu thân lúa mạch, quốc gia Châu Âu đầu giới thiết bị, kỹ thuật, công nghệ Hiện giới có nhiều xưởng sản xuất ván nhân tạo quy mô lớn từ phế liệu nông nghiệp xây dựng như: Công ty Prime Board Mỹ hay công ty ISO Board Canada Công ty PB thành lập từ tháng năm 1995 Mỹ, sử dụng công nghệ sản xuất ván nhân tạo ICI Mỹ keo MDI keo dán chủ yếu, năm Công ty sử dụng 50.000 rơm để sản xuất 53 nghìn m3 ván nhân tạo có chất lượng cao, Công ty ISO-Board thành lập năm 1998 Canada, công suất 18 vạn m3 ván, chiều dày ván từ 6-28 mm, năm 1995 Úc Công ty Compak đầu tư 02 dây chuyên sản xuất ván nhân tạo từ phế liệu nông nghiệp có tính tự động hoá cao, đến năm 1997 Công ty đầu tư tiếp 01 dây chuyền Bắc Mỹ, sản phẩm có chiều dày tối đa đạt tới 28 mm Ngoài nước Bắc Mỹ có thêm 10 nhà máy sản xuất ván nhân tạo từ phế liệu nông nghiệp xây dựng đưa vào hoạt động, tổng sản lượng 6-26 nghìn m3 sản phẩm/năm Tại Trung Quốc ngành công nghiệp sản xuất ván nhân tạo từ phế liệu nông nghiệp hình thành từ đầu năm 50 kỷ 20, thông qua hàng chục năm nghiên cứu sản xuất thử nghiệm phát triển kỹ thuật, công nghệ, quy mô sản xuất, chủng loại sản phẩm, chất lượng sản phẩm, đến nói công nghệ sản xuất ván nhân tạo từ phế liệu nông nghiệp Trung Quốc đạt tới trình độ công nghệ cao, có 210 nhà máy sản xuất ván nhân tạo từ phế liệu nông nghiệp, suất hàng năm đạt 50 vạn m3 sản phẩm Việc nghiên cứu sử dụng rơm nhiều nước quan tâm, đặc biệt nước có sản lượng lúa cao tập trung vùng Đông Nam Á Thái lan, Indonesia Tại nước này, rơm dùng để sản xuất điện tro rơm (thường có hàm lượng SiO2 tới 75% hàm lượng tro) dùng để làm phụ gia bê tông tỉnh Pichit - Thái lan đảo Bali – Indonesia [27] Tại Ấn độ, Ibrahim Mutlu (2009) nghiên cứu sử dụng tro từ rơm để thay amiăng chế tạo má phanh [30] Tại Hàn quốc, Han Seung Yang cộng (2003) tiến hành sản xuất ván dăm từ hỗn hợp rơm gỗ sử dụng keo UF để tạo vật liệu cách âm dùng xây dựng từ hỗn hợp rơm lúa dăm gỗ Han Seung Yang cộng Đại học quốc gia Seoul - Hàn Quốc thực năm 2003 (Han Seung Yang, 2003) Trong nghiên cứu này, ván dăm tạo có khối lượng thể tích là: 0,4g/cm3 ; 0,6g/cm3 0,8 g/cm3 với mức tỷ lệ hỗn hợp rơm sau: 10%; 20% 30% sử dụng keo UF Kết cho thấy, cường độ uốn tĩnh ván dăm tăng khối lượng thể tích ván tăng lên [31] Nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ sản xuất tới tính chất vật lý ván rơm Greggory S Karr cộng Trường Đại học bang Kansas - Mỹ thực năm 2000 (Greggory S Karr, 2000) Nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng độ ẩm ban đầu rơm (khảo sát khoảng từ 2% đến 12%), lượng keo dùng (khảo sát khoảng 2% đến 8%) nhiệt độ ép (từ 1350C đến 218 0C) tới tính chất vật lý học ván (dày mm) Kết cho thấy lượng keo dùng có ảnh hưởng lớn tới tính ổn định kích thước, khả chống ẩm cường độ ván Độ ẩm ban đầu rơm ảnh hưởng tới cường độ học ván nhiều tính ổn định kích thước ván [32] Nghiên cứu ảnh hưởng loại keo tới tính chất ván dăm từ rơm lúa mì có khối lượng thể tích trung bình Xiaoqun Mo cộng Trường đại học bang Kansas - Mỹ thực năm 2003 Nghiên cứu sử dụng loại keo MDI, UF, keo từ protein tách từ đậu nành SPI bột đậu nành SF rơm qua xử lý hoá chất tẩy hỗn hợp kiềm hợp chất oxi hóa Kết cho thấy, ván rơm từ rơm xử lý có chất lượng cao ván không xử lý Keo MDI cho chất lượng cao nhất, với lượng keo dùng khoảng 4% Ván từ keo SPI SF có chất lượng tương tự ván từ keo UF Riêng keo UF, MOR ván từ rơm không xử lý 6,36 MPa rơm xử lý 9,34 MPa Còn độ bền kéo vuông góc tương ứng 0,11 MPa rơm không xử lý 0,19 MPa ván rơm xử lý hoá chất [37] Nghiên cứu cải thiện chế dán dính keo UF sử dụng để sản xuất ván nhân tạo từ rơm lúa mì sậy sử dụng tác nhân tạo “nhân” coupling silane xử lý chiết suất Guangping Han cộng Trường đại học Kyoto - Nhật Bản thực năm 1999 Kết cho thấy, với giải pháp xử lý cải thiện đáng kể khả thấm ướt bề mặt nguyên liệu, tạo tiền đề tăng khả thấm ướt keo bề mặt, nhằm tăng khả dán dính [28] Nghiên cứu tính chất chịu kéo chịu nén ván dăm có khối lượng thể tích thấp từ rơm sử dụng keo gốc protein Xiaoqun Mo cộng Trường đại học bang Kansas - Mỹ thực năm 2001 Rơm xử lý hoá chất H2O2 NaOH Kết cho thấy, dạng hoá chất khác nhau, chất lượng ván thay đổi khác Cụ thể, với ván đối chứng, cường độ chịu kéo đứt là: 256 kPa chịu nén là: 235 kPa Tuy nhiên, xử lý hỗn hợp NaOH H2O2 cường độ chịu kéo đứt tăng lên tới 2.648 kPa chịu nén 446 kPa [36] 1.1.2 Tình hình nghiên cứu nước Công nghệ sản xuất ván dăm nước ta đời muộn nhiều nước giới, hầu hết công nghệ sản xuất thiết bị nhập từ nước Năm 1970 nhà máy ván dăm Đồng Nai xây dựng vơi suất 2000 m3 sản phẩm / năm, với công nghệ thiết bị Đức, sản xuất ván Okal (ép đùn), nguyên liệu phế liệu ván bóc Năm 1976, nhà máy ván dăm Việt Trì xây dựng Việt Trì – Phú Thọ với xuất 10.000 m3 sản phẩm / năm, công nghệ thiết bị Nam Tư, nguyên liệu gỗ bồ đề Những năm gần nhà máy sử dụng thêm nguyên liệu gỗ keo tràm keo tai tượng Năm 1980, nhà máy ván dăm Hiệp Hoà – Long An xây dựng với suất 5000 m3 sản phẩm / năm, nguyên liệu chủ yếu bã mía Năm 2002, nhà máy ván dăm Thái Nguyên xây dựng với công suất 16500 m3 sản phẩm / năm, công nghệ thiết bị Trung Quốc, nguyên liệu gỗ bạch đàn, mỡ, loại keo [11] Nước ta ngành công nghiệp sản xuất ván nhân tạo phát triển đặc biệt trọng thời gian gần Tuy ngành dần khẳng định vị trí sinh hoạt lao động, công tác người Với nhu cầu sử dụng ngày cao quy mô sử dụng ngày rộng Hiện đảng phủ đặt mục tiêu cho ngành sản xuất ván nhân tạo phải đạt triệu m3 ván nhân tạo năm 2010 Do việc nghiên cứu nguồn nguyên liệu ngày trở nên cấp bách Ván dăm với nguồn nguyên liệu rơm nguồn phế liệu ván bóc thuật ngữ mẻ nước ta, chưa biết sử dụng nguồn nguyên liệu nhằm mục đích kinh tế, chủ yếu sử dụng cho sinh hoạt như: làm chất đốt, bón ruộng tất mang tính tự phát quy trình kỹ thuật sử dụng [11] Ở Việt nam, rơm chưa thực sử dụng có hiệu quả, đặc điểm thu gom không tập trung thói quen người dân vùng miền có khác Ở miền Bắc, chủ yếu rơm sử dụng làm chất đốt tạo vật dụng sinh hoạt hàng ngày: Chăn nuôi, sản xuất hàng thủ công mỹ nghệ Ở tỉnh phía Nam, đặc điểm trồng lúa tập trung nên rơm bước đầu sử dụng hiệu làm vật liệu lót thùng để vận chuyển trái cây, dưa hấu, đồ sành sứ với giá bán xe tải từ: 300.000 đến 600.000 đồng; Công ty du lịch Vinh Sang (Du lịch Bến Thành, thành phố Hồ Chí Minh) thực dự án tạo vách từ rơm để xây dựng nhà cho người có thu nhập thấp khu vực đồng Sông Cửu Long tổ chức Development Marketplace tài trợ năm 2008 KS Trần Quốc Tế thực đề tài năm 2005 sử dụng rơm để sản xuất panel rơm (dạng vách ngăn - tường nhà, kết cấu panel lớp: lớp mặt phía dùng ván dăm rơm - xi măng; lõi polystyren) công trình xây dựng, bước đầu ứng dụng thử nghiệm đồng Sông Cửu Long [13] Chu Công Nghị (2010), Nghiên cứu giải pháp nâng cao khã dán dính rơm sản xuất ván dăm, luận văn tốt nghiệp, Trường Đại Học Lâm nghiệp, Hà Nội [12] Vũ Đình Thanh (2010), Nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ kết cấu tới số tính chất học chủ yếu ván dăm lớp dạng lõi rơm lớp mặt phế liệu ván bóc, luận văn tốt nghiệp, Trường Đại Học Lâm nghiệp, Hà Nội [15] 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.2.1 Mục tiêu nghiên cứu chung Xác định công nghệ sản xuất ván dăm từ rơm rạ, góp phần giải có hiệu nguồn phế thải sau thu hoạch lúa đa dạng hóa sản phẩm 1.2.2 Mục tiêu nghiên cứu cụ thể Tìm khoảng giá trị hợp lý áp suất ép thời gian ép công nghệ sản xuất ván dăm hỗn hợp rơm - dăm gỗ dùng đồ mộc 1.3 Đối tượng pham vi nghiên cứu 1.3.1 Đối tượng nghiên cứu Chế độ ép ván dăm hỗn hợp rơm – dăm gỗ dùng đồ mộc 1.3.2 Phạm vi nghiên cứu 1) Nguyên liệu - Rơm lấy khu vực huyện Chương Mỹ - Hà Nội, giống lúa Q5 - Gỗ Keo lai ÷ năm tuổi, lấy khu vực Núi Luốt - Xuân Mai- Chương Mỹ - Hà Nội 2) Sản phẩm: Ván dăm có kích thước: 650 x 650 x 12 (mm) Sản phẩm yêu cầu chịu lực dùng cho đồ mộc thông dụng Do chọn ván thí nghiệm là: Ván dăm ba lớp, khối lượng thể tích 0,75g/cm3, chiều dày 12 mm, tỷ lệ kết cấu 1:3:1, độ ẩm cuối ván 10% [2],[5] 3) Tỷ lệ dăm rơm dăm gỗ Theo kết nghiên cứu Changtong Mei and Dingguo Zhou (2001), China [25] Thì công nghệ sản xuất ván dăm hỗn hợp rơm dăm gỗ với tỷ lệ dăm rơm dùng ≤ 30% hỗn hợp dăm ván sản xuất đáp ứng yêu cầu ván dùng đồ mộc thông thường Trong đề tài sử dụng 25% dăm rơm 75 % dăm gỗ hỗn hợp dăm 4) Chất kết dính Theo kết nghiên cứu Changtong Mei and Dingguo Zhou (2001), China [25] Nếu sử dụng ≤ 30 rơm hỗn hợp dăm sử dụng chất kết dính keo UF mà chất lượng ván dăm tạo thành hoàn toàn phù hợp với tiêu chuẩn cho sản xuất đồ mộc thông dụng Trong luận văn sử dụng 25% rơm hỗn hợp dăm Vì chất kết dính chọn keo U-F hãng DYNO Dựa vào đặc điểm nguyên liệu liệu, hình dạng, kích thước dăm, dựa vào số tài liệu có liên quan [18], [19], chọn tỷ lệ dùng cho lớp mặt 12%, lớp lõi 10% so với lượng dăm khô kiệt 5) Máy thiết bị: Sử dụng máy thiết bị Trung tâm nghiên cứu thực nghiệm chuyển giao công nghiệp rừng phòng thí nghiệm khoa Chế Biến Lâm Sản – Đại học Lâm Nghiệp ) Nhiệt độ ép: Xu hướng ngành công nghiệp sản xuất ván dăm tăng nhiệt độ ép giảm thời gian ép nhằm nâng cao suất, hiệu chất lượng sản phẩm Theo kết nghiên cứu Fei Yao (2004), Research on Manufactory Technique of Rice- Straw/Wood - fiber composites, Nanjing China [27] Thì công nghệ sản xuất ván dăm hỗn hợp rơm - dăm gỗ nhiệt độ phù hợp là: T = 160 0C 7) Cơ sở lựa chọn miền khảo sát áp suất ép thời gian ép: Để lựa chọn khoảng thông số áp suất ép thời gian trì áp suất ép max (τ4) hợp lý để nghiên cứu tiến hành làm thực nghiệm thăm dò a) Việc tiến hành thực nghiệm thăm dò khoảng sau - Áp suất ép: (0,5 ÷ 2,0) MPa; (2,0 ÷ 4,0) MPa ; (4,0 ÷ 5,0) MPa - Thời gian trì áp suất max: τ4=(0,3 ÷ 0,5) phút/mm chiều dày, τ4= (0,5 ÷ 0,7) phút/mm chiều dày, τ4= (0,7 ÷ 0,9) phút/mm chiều dày b Kết thực nghiệm thăm dò Sau tiến hành thực nghiệm thăm dò thấy với với khoảng khảo sát áp suất thời gian ép cho chất lượng ván tốt nằm khoảng: 77 Bảng 4.3 Kết xử lý thống kê độ bền uốn tỉnh Áp suất ép 2,0 3,0 12,52 16,53 11,28 mẫu 0,17 0,29 0,28 Sai tiêu chuẩn mẫu 0,41 0,70 0,69 C (95%) 0,43 0,73 0,73 S(%) 0,03 0,04 0,06 P(%) 0,05 0,04 0,03 13,53 17,42 12,37 mẫu 0,37 0,19 0,16 Sai tiêu chuẩn mẫu 0,91 0,45 0,40 C (95%) 0,95 0,48 0,42 S(%) 0,07 0,03 0,03 P(%) 0,03 0,05 0,06 10,32 14,52 10,56 mẫu 0,21 0,37 0,29 Sai tiêu chuẩn mẫu 0,51 0,91 0,70 C (95%) 0,53 0,95 0,73 S(%) 0,05 0,06 0,07 P(%) 0,05 0,04 0,03 Thời gian ép 4,0 Đặc Trưng mẫu (τ4 Số Trung bình mẫu Sai số trung bình 0,5 Số Trung bình mẫu Sai số trung bình 0,6 SốTrung bình mẫu Sai số trung bình 0,7 78 Từ kết phụ lục 03 Qua xử lý số liệu phần mềm xử lý thống kê toán học, Chúng lập phương trình tương quan Phương trình tương quan độ bền uốn tĩnh có dạng: u= -81,72+210,31τ4+26,00P-182,11τ42—4,39P2 Hệ số xác định R2 = 0.98 Trong đó: u ứng suất uốn tĩnh ván (MPa) Từ phương trình tương quan ta vẽ đồ thị quan hệ áp suất ép, thời gian ép với ứng suất uốn tĩnh Quan hệ Độ bền uốn tĩnh với áp ép thời gian ép 16,00 12,00 16,00-20,00 8,00 12,00-16,00 8,00-12,00 4,00 0,62 Áp suất ép (MPa) 3,6 3,2 2,8 2,4 0,00 Độ bền uốn tĩnh(MPa) 20,00 0,5 Thời gian ép (phút/mm) 79 0,7 0,66 Thời gian ép (phút/mm) 0,62 0,58 0,5 3,6 3,2 2,8 2,4 0,54 16,00-20,00 12,00-16,00 8,00-12,00 Áp suất ép (MPa) Hình 4.3 Biểu đồ quan hệ độ bền uốn tĩnh ván với thời gian ép áp suất ép - Kết thí nghiệm mô đun đàn hồi ghi phụ biểu 04 Từ phụ biểu 04 xử lý thống kê cho kết bảng 4.4 Bảng 4.4 Kết xử lý thống kê mô đun đàn hồi ván Áp suất ép Thời gian ép (τ4) 2,0 4,0 Đặc Trưng mẫu Số Trung bình mẫu Sai số trung bình mẫu 0,5 3,0 Sai tiêu chuẩn mẫu C (95%) S(%) P(%) 2152,10 2568,33 1858,60 18,22 44,89 22,06 44,64 109,97 54,02 46,85 115,41 56,69 0,02 0,04 0,03 0,05 0,03 0,04 80 SốTrung bình mẫu Sai số trung bình mẫu 0,6 Sai tiêu chuẩn mẫu C (95%) S(%) P(%) SốTrung bình mẫu Sai số trung bình mẫu 0,7 Sai tiêu chuẩn mẫu C (95%) S(%) P(%) 2237,78 2652,20 2158,17 33,76 31,79 27,59 82,70 77,88 67,57 86,79 81,73 70,91 0,04 0,03 0,03 0,06 0,05 0,03 1847,19 2163,22 1758,30 25,53 41,40 22,08 62,53 101,41 54,08 65,62 106,42 56,75 0,03 0,05 0,03 0,06 0,05 0,03 Từ kết phụ lục 04 Qua xử lý số liệu phần mềm xử lý thống kê toán học, Chúng lập phương trình tương quan Mô đun đàn hồi với áp suất ép thời gian ép Phương trình tương quan Mô đun đàn hồi có dạng: Em = -10927,57+33620,63τ4+2678,383P-29142,64τ42-459,23P2 Hệ số xác định R2 = 0.96 Trong đó: Em mô đun đàn hồi uốn tĩnh cuả ván (MPa) P –áp suất ép (MPa) τ4 - thời gian ép trì áp suất ép max (MPa) 81 Từ phương trình tương quan ta vẽ đồ thị quan hệ áp suất ép, thời gian ép với mô đun đàn hồi ván Quan hệ mô đun đàn hồi với áp suất ép thời gian ép Mô đun đàn hồi (MPa) 2.760,0 2.300,0 1.840,0 1.380,0 2.300,0 - 2.760,0 1.840,0 - 2.300,0 920,0 460,0 0,66 - 4,0 3,6 3,2 2,8 2,4 2,0 0,58 0,50 Thời gian ép (phút/mm) Áp suất ép(PPa) MOE 0,70 0,62 0,58 2.300,0 - 2.760,0 1.840,0 - 2.300,0 1.380,0 - 1.840,0 0,50 4,0 3,6 3,2 2,8 2,4 2,0 0,54 Thời gian ép (phút/mm) 0,66 Áp suất ép (Mpa) Hình 4.4 Biểu đồ quan hệ mô đun đàn hồi với thời gian ép áp suất ép 82 - Kết phân tích cho thấy: + Khi thời gian ép tăng cường độ uốn tĩnh, mô đun đan hồi ván tăng + Khi áp suất ép tăng cường độ uốn tĩnh, mô đun đan hồi ván tăng + Nhưng cường độ uốn tĩnh, mô đun đàn hồi tăng đến mức độ, áp suất ép cao thời gian ép dài cường độ uốn tĩnh, mô đun đan hồi ván lại giảm xuống - Hiện tượng giải thích sau: Bản chất cường độ uốn tĩnh mô đun đàn hồi khả chống lại ngoại lực tác dụng theo phương vuông góc bề mặt ván, làm cho mặt bị kéo, mặt bị nén, khả trượt dọc dăm chủ yếu dăm lớp mặt - Ở điều kiện thời gian ép nhau: + Tại giá trị áp suất ép 2,0 MPa ván cho giá trị uốn tĩnh mô đun đàn hồi thấp Khi áp suất ép thấp, tác dụng lực đàn hồi thảm dăm, làm cho bàn ép lâu chạm cữ, thời gian ổn định áp suất Pmax kéo dài, dẫn đến ảnh hưởng đến chất lượng mối dán, làm cho khối lượng thể tích lớp mặt lớp lõi chênh lệch không lớn, xấp xỉ khối lượng bình quân ván Vì cường độ uốn tĩnh mô đun đàn hồi ván thấp + Khi áp suất ép tăng từ (P= 2,0÷3,0 MPa) làm cho bàn ép nhanh chạm cữ, tạo tiếp xúc dăm - dăm tốt hơn, tăng khả truyền nhiệt từ mặt bàn ép vào ván, tăng khả dàn trải màng keo, loại bỏ không khí thảm, làm khối lượng thể tích lớp mặt ván cao so với lớp lõi cường độ uốn tĩnh mô đun đàn hồi ván tăng 83 + Song áp suất ép tăng (P =3,0 ÷ 4,0 MPa) cường độ uốn tĩnh mô đun đàn hồi ván giảm Vì áp suất tăng cao, trước chạm cữ, lực ép gây vỡ thảm, thảm dăm không kịp đàn hồi, dăm bị gãy gục, bị vỡ dăm, chất lượng mối dán - Ở điều kiện áp suất ép nhau: + Khi thời gian ép ngắn (τ4 < 0,5 phút/mm dày) tiến hành giai đoạn thực nghiệm thăm dò chất lượng ván thấp Vì dăm chưa đủ thời gian mềm hóa, tiếp xúc dăm dăm chưa chặt chẽ với liên kết dăm - dăm, keo - dăm kém, Làm cho keo chưa đóng rắn hoàn toàn chưa kịp đóng rắn, Lượng ẩm ván khó thoát ván, dẫn đến chất lượng ván thấp ván bị phồng rộp, nổ ván cường độ uốn tĩnh mô đun đàn hồi ván giảm + Khi thời gian ép tăng từ (τ4 = 05 ÷ 0,6 phút/mm dày sản phẩm) cường độ uốn tĩnh mô đun đàn hồi tăng Vì thời gian ép tăng làm cho dăm dẻo hóa hơn, giúp dăm tiếp xúc chặt chẽ với để thực mối liên kết tốt hơn, làm cho màng keo đóng rắn triệt để hơn, nước thảm dăm bay nhiều hơn, cân áp suất bên bên ván tránh tượng phồng nổ ván, làm cho ván đạt độ ẩm theo yêu cầu cường độ uốn tĩnh mô đun đàn hồi ván tăng + Song thời gian ép dài (τ4 =0,6÷ 0,7 phút/mm) dày sản phẩm làm cho màng keo lớp mặt bị giòn, bon hóa bề mặt ván làm cho màng keo bị phá hủy, dăm bị phân hủy, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng ván lớp mặt Dẫn đến cường độ uốn tĩnh mô đun đàn hồi ván giảm 4.5 Độ bền kéo vuông góc ván Độ bền kéo vuông góc ván tỷ lệ lực vuông góc phá hoại mẫu so với diện tích mẫu thử Đây tiêu đánh giá liên kết dăm – dăm, keo – dăm chủ yếu lớp lõi 84 Dụng cụ: + Thước cặp có độ xác đến 0,05 mm + Thước thẳng, có độ xác đến 0,1 mm + Máy thử lý phòng thí nghiệm khoa Chế biến lâm sản Tiêu chuẩn cắt mẩu kiểm tra theo tiêu chuẩn kiểm tra TCVN 7756 : 2007 Kích thước mẫu: 50 x 50x t (mm) Dung lượng mẫu mẫu/ cấp áp suất ép thời gian ép Chú dẫn: 1,2,3 - Tai kéo để dán mẫu thử - Mẫu thử - Bộ gá lắp tai kéo (t  10mm tai kéo kim loại t  15mm tai kéo gỗ cứng) Hình 4.5 Sơ đồ kiểm tra độ bền kéo vuông góc 85 Công thức độ bền kéo vuông góc ván Fmax v = (Mpa) ab Trong đó: Fmax tải trọng phá huỷ tối đa, tính Niutơn (N); a, b chiều dài, chiều rộng mẫu thử, tính milimét (mm) Kết độ bền kéo vuông góc mặt ván giá trị trung bình cộng độ bền kéo tất mẫu thử lấy từ đó, xác đến 0,01 MPa Kết ghi phụ biểu 03 Từ phụ biểu 05 xử lý thống kê cho số liệu bảng 4.5 Bảng 4.5 Kết xử lý thống kê độ bền kéo vuông góc vủa ván Áp suất ép 2,0 Thời gian ép(τ4) 3,0 4,0 Đặc Trưng mẫu 0,28 0,41 0,25 mẫu 0,01 0,01 0,01 Sai tiêu chuẩn mẫu 0,02 0,03 0,02 C (95%) 0,02 0,03 0,02 S(%) 0,08 0,08 0,08 P(%) 0,05 0,03 0,06 Số Trung bình mẫu 0,35 0,48 0,32 Số Trung bình mẫu Sai số trung bình 0,5 0,6 86 Sai số trung bình mẫu 0,01 0,01 0,01 0,03 0,02 0,02 0,03 0,02 0,02 0,09 0,04 0,07 0,04 0,05 0,06 Số Trung bình mẫu Sai số trung bình mẫu 0,24 0,33 0,21 0,01 0,01 0,01 Sai tiêu chuẩn mẫu 0,02 0,03 0,03 0,02 0,02 0,02 0,10 0,09 0,14 0,06 0,03 0,05 Sai tiêu chuẩn mẫu C (95%) S(%) P(%) 0,7 C (95%) S(%) P(%) Từ kết phụ lục 05 Qua xử lý số liệu phần mềm xử lý thống kê toán học, Chúng lập phương trình tương quan độ bền kéo vuông góc với áp suất ép thời gian ép Phương trình tương quan độ bền kéo vuông góc có dạng: v = -3,92 + 11,07 τ4 + 0,78P-9,43τ42 - 0,13P2 Hệ số xác định R2 = 0.97 Trong đó: v độ bền kéo vuông góc ván (MPa) P –áp suất ép (MPa) τ4 - thời gian ép trì áp suất ép max (MPa) Từ kết đặc trưng mẫu bảng 05 phương trình tương quan vẽ đồ quan hệ áp suất ép thời gian ép với cường độ kéo vuông góc 87 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,64 Thời gian ép (phút/mm) 0,5 3,8 3,2 2,6 0,00 Độ bền kéo vuông góc (MPa) Quan hệ độ bền kéo vuông góc với thời gian ép áp suất ép 0,40-0,50 0,30-0,40 0,20-0,30 0,10-0,20 0,00-0,10 Áp suất ép (MPa) 0,70 0,62 0,58 0,40-0,50 0,30-0,40 0,20-0,30 0,10-0,20 0,00-0,10 0,5 4,0 3,6 3,2 2,8 2,4 0,54 Thời gian ép (phút/mm) 0,66 Áp suất ép (MPa) Hình 4.6 Biểu đồ quan hệ độ bền kéo vuông góc với thời gian ép & áp suất ép 88 Nhận xét đánh giá kết quả: Độ bền kéo vuông góc tỷ lệ lực vuông góc lớn phá hoại mẫu so với diện tích thử mẫu Qua kết thực nghiệm cho thấy: Khi thời gian ép tăng (τ4= 0,5 ÷0,6 phút /mm dày sản phẩm), độ bền kéo vuông góc ván tăng Khi áp suất ép tăng (P =2,0 ÷3,0 MPa) độ bền kéo vuông góc ván tăng Song áp suất tăng (P =3,0 - 4,0 MPa) thời gian ép tăng ( τ4 = 0,6÷ 0,7 phút/mm dày sản phẩm) độ bền kéo vuông góc ván lại giảm xuống Điều giải thích sau: Cường độ kéo vuông góc tiêu đánh giá khả liên kết keo–dăm dăm –dăm chủ yếu lớp lõi - Ở điều kiện áp suất ép nhau: + Khi thời gian ép ngắn τ4 < 0,5 phút/mm dày tiến hành giai đoạn thực nghiệm thăm dò chất lượng ván thấp Vì thời gian ép ngắn, khả truyền nhiệt từ mặt bàn ép vào ván chưa nhiều, dăm chưa đủ thời gian mềm hóa, tiếp xúc dăm dăm lớp lõi chưa chặt chẽ với liên kết dăm - dăm, keo - dăm kém, thời gian ép ngắn làm cho keo lớp lõi chưa đóng rắn hoàn toàn chưa kịp đóng rắn, Lượng ẩm lớp lõi khó thoát ván, độ bền kéo vuông góc ván giảm + Khi thời gian ép tăng khoảng (τ4 = 0,5 ÷ 0,6 phút/mm dày SP) độ bền kéo vuông góc ván tăng Vì thời gian ép tăng làm cho dăm dẻo hóa hơn, giúp dăm tiếp xúc chặt chẽ với hơn, làm cho màng keo đóng rắn hoàn toàn Đặc biệt lớp lõi khả truyền nhiệt từ mặt bàn ép vào lớp lõi tăng lên, làm cho dăm lớp lõi dẻo hóa hơn, giúp dăm tiếp xúc chặt chẽ với để thực mối liên kết, làm cho màng keo lớp lõi đóng rắn triệt để hơn, nước lớp lõi bay nhiều hơn, cân áp suất bên bên ván 89 + Song thời gian ép dài dài τ4 =0,6 ÷ 0,7 phút/mm dày SP làm cho màng keo bị giòn, bị bon hóa bề mặt, màng keo bị phá hủy, dăm bị phân hủy dẫn đến độ bền kéo vuông góc ván giảm Ở điều kiện thời gian ép + Khi áp suất ép tăng khoảng (2,0 ÷3,0 MPa) độ bền kéo vuông góc ván tăng Vì áp suất ép tăng bàn ép nhanh chạm cữ hơn, tạo tiếp xúc dăm dăm tốt hơn, tăng khả truyền nhiệt từ mặt bàn ép vào lớp lõi tăng lên, làm cho dăm lớp lõi dẻo hóa hơn, giúp dăm lớp lõi tiếp xúc chặt chẽ với hơn, làm cho màng keo lớp lõi đóng rắn tốt hơn, loại bỏ không khí thảm + Song ép lực lớn (P =3,0 ÷ 4,0 MPa) độ bền kéo vuông góc ván lại giảm Vì áp suất ép tăng cao, bàn ép chưa chạm cữ, lực ép gây vỡ thảm, thảm dăm không kịp đàn hồi, dăm bị gãy gục, bị vỡ, làm ảnh hưởng tới chất lượng mối dán lớp lõi, làm khối lượng thể tích lớp lõi lớp mặt chênh lệch lớn, chất lượng ván lõi nhiều 4.6 Lựa chọn khoảng thời gian ép áp suất ép hợp lý Qua kết kiểm tra thực nghiệm cho thấy tính chất vật lý ván cao, sử dụng để sản xuất đồ mộc thông dụng Mục đích đề tài xác định chế độ ép hợp lý để ván sản xuất đạt yêu cầu ván dăm chịu tải sử dụng điều kiện khô, theo tiêu chuẩn: TCVN 7754: 2007 ; Ván phải thỏa mãn số tiêu sau: - Độ bền uốn tĩnh ≥ 16 (MPa) - Mô đun đàn hồi uốn tĩnh ≥ 2.300 (MPa) - Độ bền kéo vuông góc ≥ 0,4 (MP a) - Độ trương nở chiều dày ≤ 16 Để xác định khoảng áp suất ép thời gian ép tối ưu, giải hệ phương trình phương pháp đồ thị, xác định thông số chế độ ép tối ưu sau: - Áp suất ép: P = (2,5 ÷3,0) MPa, - Thời gian trì áp suất max τ4 = (0,5 ÷ 0,6) phút /mm chiều dày SP 90 Chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận Qua trình thực nghiệm, phân tích đánh giá kết quả, rút số kết luận sau đây: Với đặc điểm rơm: Có cấu tạo, thành phần hóa học, với công nghệ hoàn toàn sản xuất ván dăm từ hỗn hợp rơm - dăm gỗ, với tỷ lệ rơm nhỏ 25%, sử dụng keo UF Qua kết thực nghiệm cho thấy: - Căn vào tiêu chuẩn TCVN 7754 : 2007 (ván sản xuất đạt tiêu chuẩn ván dăm dùng đồ mộc) chế độ ép hợp lý cho ván dăm hỗn hợp rơm - dăm gỗ dùng cho đồ mộc thông dụng là: - Áp suất ép: P = (2,5 ÷3,0) MPa, - Thời gian trì áp suất max τ4 = (0,5 ÷ 0,6) phút /mm chiều dày SP Những tồn sử dụng hỗn hợp rơm –dăm gỗ làm nguyên liệu sản xuất ván dăm cần lưu ý số đặc điểm sau: - Trong rơm có tỷ lệ đường định, rơm dễ hút ẩm, nên sau thu hoạch rơm có phương pháp bảo quản rơm - Rơm thu hoạch theo thời vụ, khai thác quanh năm, nhà máy sản xuất phải có giải pháp dự trữ, bảo quản nguyên liệu rơm để đảm bảo cho sản xuất ổn định - Hổn hợp rơm rạ gặp nhiều khó khăn rải thảm trộn keo 5.2 Kiến nghị Trong khuôn khổ đề tài, chưa thể nghiên cứu hết vấn đề liên quan đến trình sản xuất sử dụng nguyên liệu hỗn hợp rơm - dăm gỗ Để hoàn thiện công nghệ sản xuất khả sử dụng loại vật liệu đề xuất tiếp tục nghiên cứu vấn đề sau: 91 - Nghiên cứu phương pháp rải thảm công nghệ sản xuất ván dăm hỗn hợp rơm - dăm gỗ - Nghiên cứu phương pháp trộn keo công nghệ sản xuất ván dăm hỗn hợp rơm - dăm gỗ - Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ ép, áp suất ép, thời gian ép đến chất lượng ván dăm hỗn hợp rơm - dăm gỗ - Nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ chất chống ẩm đến tính chất vật lý học ván dăm hỗn hợp rơm - dăm gỗ - Nghiên cứu ảnh hưởng thành phần tỷ lệ chất phụ gia đến tính chất vật liệu - Tìm giải pháp tăng khả dán dính cho vật liệu tăng lượng keo, thay loại keo khác có cường độ dán dính tốt ... nghệ sản xuất ván dăm hỗn hợp rơm - dăm gỗ dùng đồ mộc 8 1.3 Đối tượng pham vi nghiên cứu 1.3.1 Đối tượng nghiên cứu Chế độ ép ván dăm hỗn hợp rơm – dăm gỗ dùng đồ mộc 1.3.2 Phạm vi nghiên cứu 1)... tiến hành nghiên cứu đề tài Nghiên cứu lựa chọn chế độ ép hợp lý công nghệ sản xuất ván dăm hỗn hợp rơm – dăm gỗ dùng đồ mộc" 2 Chương TỔNG QUAN VẾN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tình hình nghiên cứu nước... Nghiên cứu sử dụng rơm kết hợp với gỗ để sản xuất ván dăm hỗn hợp rơm - dăm gỗ dùng sản xuất đồ mộc dân dụng, để đánh giá mức độ ảnh hưởng chế độ ép đến chất lượng sản phẩm, từ lựa chọn chế độ