Nghiên cứu mối quan hệ giữa tỷ lệ hỗn hợp rơm gỗ và chất lượng ván dăm hỗn hợp rơm dăm gỗ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP KIỀU VĂN HÙNG NGHIÊN CỨU MỐI QUAN HỆ GIỮA TỶ LỆ HỖN HỢP RƠM - GỖ VÀ CHẤT LƯỢNG VÁN DĂM HỖN HỢP RƠM – DĂM GỖ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2010 ĐẶT VẤN ĐỀ Ván dăm loại vật liệu composite nghiên cứu sớm, năm 1887, sản xuất với quy mô công nghiệp từ năm 40 kỷ 20 Ngành công nghiệp ván dăm thực phát triển mạnh từ năm 70 trở lại Nghiên cứu ván dăm có thành công lớn, đặc biệt công nghệ sản xuất ván dăm từ gỗ hoàn thiện Hiện giới Việt Nam, hướng nghiên cứu ván dăm tập trung vào hướng sau: Thứ nhất: Tạo sản phẩm + Ván dăm dạng xốp + Ván dăm không sử dụng keo + Ván dăm sử dụng keo gây ô nhiễm Thứ hai: Tìm loại nguyên liệu thay gỗ: Hình 1: Cánh đồng lúa + Tìm loại vật liệu sợi cellulose gỗ; kết hợp vật liệu cellulose với vật liệu khác; + Sử dụng thứ, phế liệu nông, lâm nghiệp Thứ ba: Nâng cao chất lượng sản phẩm có (tăng khả chống ẩm, nâng cao chất lượng bề mặt ván) Việt Nam nước nông nghiệp có văn minh lúa nước lâu đời Sản lượng lúa hàng năm nước ta đạt khoảng 36 triệu (theo thống kê năm 2007 Bộ Nông nghiệp Phát triển Nông thôn) Với ước tính lượng rơm rạ chiếm khoảng 50% khối lượng lúa khô Như vậy, lượng rơm rạ hàng năm Việt Nam hàng chục triệu Tuy nhiên Việt Nam, rơm rạ chưa thực sử dụng có hiệu đặc điểm thu gom không tập trung thói quen người dân vùng miền có khác Hình 2: Rơm bảo quản làm chất đốt thức ăn cho gia súc Từ thực tế cho thấy năm trở trước rơm rạ sử dụng làm chất đốt làm thức ăn cho gia súc hộ gia đình, làm vật liệu lót thùng để vận chuyển trái cây, đồ sành sứ,… Những năm gần đời sống người dân nâng cao rơm rạ thay nguồn nhiên liệu khác than, củi, ga, điện, nông nghiệp giới hoá, chăn nuôi gia súc giảm đáng kể, nguồn rơm rạ lúc trở thành dư thừa, nhiều nơi tìm đến giải pháp đốt đồng ruộng, chí đường Theo nhiều kết nghiên cứu cho thấy khói rơm loại khí độc, khói thải từ rơm rạ có chứa 70% khí CO2, 7% khí CO nên ảnh hưởng lớn đến môi trường [38] Hình 3: Người dân đốt rơm rạ đường Trong năm gần đây, Việt Nam có số nghiên cứu rơm rạ để ứng dụng làm thức ăn cho chăn nuôi gia súc tập trung, làm phân bón, làm bìa cattong, bao bì, để xử lý Crôm nước thải, trồng nấm sinh học [38] Còn việc nghiên cứu rơm để sản xuất ván dăm chưa có công trình đề cập tới Nghiên cứu tạo ván dăm từ rơm rạ theo hướng sau: thứ nhất, tạo ván dăm thông thường từ rơm; thứ hai, tạo ván dăm từ hỗn hợp rơm - dăm gỗ; thứ ba, tạo ván dăm không keo từ rơm Nếu theo hướng nghiên cứu tạo ván dăm từ hỗn hợp rơm – dăm gỗ vấn đề đặt yếu tố công nghệ nào, mức độ ảnh hưởng rơm đến chất lượng ván sao, mức độ thay rơm phù hợp,… Xuất phát từ luận điểm nêu trên, hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Văn Thiết tiến hành luận văn tốt nghiệp “Nghiên cứu mối quan hệ tỷ lệ hỗn hợp rơm - gỗ chất lượng ván dăm hỗn hợp rơm - dăm gỗ” Chương TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tình hình nghiên cứu 1.1.1 Tình hình nghiên cứu giới Ngay từ đầu thập niên 20 kỷ 20 việc nghiên cứu sản xuất ván nhân tạo từ nguyên liệu phế liệu nông nghiệp nhà khoa học triển khai Đầu tiên phải kể đến sản xuất ván dăm từ bã mía, coi loại phế liệu nông nghiệp đưa vào sản xuất ván nhân tạo dạng công nghiệp Đến cuối thập niên 40 kỷ 20 loại phế liệu nông nghiệp khác nghiên cứu đưa vào sản xuất loại ván nhân tạo khác nhau, nguyên liệu như: thân ngô, thân bông, thân thuốc lá, rơm rạ, thân lúa mạch, thân lạc, thân đỗ,… Đến khoảng thập niên 70 kỷ 20 nguyên liệu sử dụng rơm rạ sử dụng sản xuất ván dăm ứng dụng rộng rãi Đầu tiên nguyên liệu rơm rạ sử dụng công nghệ sản xuất ván dăm truyền thống để sản xuất, sử dụng keo UF làm chất kết dính [36] Một nước lợi dụng nguồn phế liệu nông nghiệp sản xuất ván nhân tạo lớn giới Trung Quốc Ngay từ năm 70 kỷ trước, người Trung Quốc tiến hành nghiên cứu đưa vào sản xuất quy mô công nghiệp loại ván nhân tạo đặc biệt sản xuất ván dăm từ phế liệu nông nghiệp có rơm rạ, mạng lại nhiều lợi ích cho người dân Tuy nhiên, việc sản xuất ván dăm từ phế liệu nông nghiệp nói chung, từ rơm rạ nói riêng tồn nhiều vấn đề cần quan tâm nghiên cứu giải nhằm nâng cao chất lượng, hạ giá thành sản phẩm, phù hợp với người tiêu dùng Đó vấn đề nguyên liệu, công nghệ, chất kết dính, [37] Do vậy, năm gần việc nghiên cứu sử dụng rơm rạ giới 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 rạ dùng để sản xuất điện tro rơm dùng để làm phụ gia bê tông tỉnh Pichit, Thái lan đảo Bali, Indonesia [37] Tại Ấn độ, Ibrahim Mutlu (2009) nghiên cứu sử dụng tro từ rơm rạ để thay amiăng chế tạo má phanh Rơm sử dụng để sản xuất ván sợi từ xi măng cho kết khả quan [22] Tại California, Mỹ, theo nghiên cứu Kiran L.Kadam cộng (2000) rơm rạ sử dụng để sản xuất giấy [30] Theo Alex Wilson (1995) nguyên liệu rơm rạ (từ lúa mì, gạo, lúa mạch, yến mạch, lúa mạch đen) loại nguyên liệu cho ngành xây dựng tạo vách tường nhà [20] Năm 2000, Frank Beall giáo sư khoa học gỗ California báo công bố “Fundamenta Properties of rice straw in comparison with softwood” nghiên cứu so sánh thuộc tính rơm lúa với gỗ kim cho thấy rơm lúa loại nguyên liệu đạt tiêu chuẩn cho sản xuất ván dăm thông thường, MDF, OSB ván dăm có khối lượng thể tích thấp, hướng nghiên cứu để tìm nguồn nguyên liệu thay gỗ sản xuất ván nhân tạo [33] Năm 2000, nhà khoa học Zhang-Yu-Kun nghiên cứu thấy rơm rạ có chất sáp (wax), chất kỵ nước, làm giảm khả dán dính, khiến cho việc sử dụng loại keo gốc formaldehyde thông dụng sản xuất ván dăm làm chất kết dính trở nên khó khăn Giải pháp cho vấn đề sử dụng keo MDI (Methylen Diphenyl Isocyanate) - loại keo đắt, để sản xuất Tuy nhiên, giá thành sản phẩm trở nên đắt, không tạo cạnh tranh thị trường, sử dụng loại keo để sản xuất gặp nhiều khó khăn [30] Với công trình “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 đến 12%), lượng keo dùng (khảo sát khoảng đến 8%) nhiệt độ ép (từ 135 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 Nhiệt độ ép ảnh hưởng tới tính ổn định kích thước ván nhiều tính chất học ván Cường độ uốn tĩnh ván thay đổi khoảng từ 15 đến 28,7 MPa với khoảng cách gối 18 lần chiều dày [24] “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 đại học bang Kansas, Mỹ thực năm 2003 Nghiên cứu sử dụng bốn 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, cường độ uốn tĩnh (MOR) ván từ rơm không xử lý 6,36 MPa rơm xử lý 9,34 MPa Còn cường độ liên kết bên (IB) tương ứng 0,11 MPa rơm không xử lý 0,19 MPa ván rơm xử lý hoá chất [36] “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 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 [25] “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 và/hoặc 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 256 kPa chịu nén 235 kPa Tuy nhiên, xử lý hỗn hợp NaOH H2O2 cường độ chịu kéo đứt tăng lên tới 2648 kPa chịu nén 446 kPa [35] “Nghiên cứu sản xuất ván dăm cách âm, cách nhiệt từ hỗn hợp rơm lúa dăm gỗ” Han Seung Yang cộng Đại học quốc gia Seoul, Hàn quốc thực năm 2003 Trong nghiên cứu này, ván dăm tạo có khối lượng thể tích 0,4 g/cm3, 0,6 g/cm3 0,8 g/cm3 với mức tỷ lệ hỗn hợp rơm 10%, 20% 30%, chất kết dính keo UF Kết cho thấy, cường độ uốn tĩnh ván dăm tăng khối lượng thể tích ván tăng lên Cụ thể sau: cường độ uốn tĩnh đạt 140-290 psi khối lượng thể tích 0,4 g/cm3; đạt 700-900 psi khối lượng thể tích 0,6 g/cm3 đạt 14002900 psi khối lượng thể tích 0,8 g/cm3 [27] Li xiaoping, Gao wei năm 2007 tiến hành nghiên cứu sản xuất ván dăm dạng lõi rỗng từ hỗn hợp nguyên liệu rơm rạ gỗ, nguyên liệu gỗ sử dụng nghiên cứu loài gỗ Dương Changtong Mei, Zhou dingguo năm 2001 tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ dăm từ nguyên liệu rơm rạ với dăm gỗ đến cường độ ván dăm hỗn hợp tạo thành, chất kết dính keo UF [21] Như giới có nhiều công trình nghiên cứu rơm rạ, sử dụng rơm rạ để sản xuất ván ép Kết công trình nghiên cứu thức tế sản xuất cho thấy rằng: - Việc sử dụng túy nguyên liệu rơm rạ vào sản xuất ván nhân tạo nói chung sản xuất ván dăm nói riêng, với chất kết dính keo UF gặp phải khó khăn, trình dán dính, cường độ ván thấp Do rơm rạ có đặc điểm phía vỏ bên có lớp sáp (wax) kỵ nước khiến cho việc sử dụng loại keo gốc formaldehyde thông dụng sản xuất ván dăm trở nên khó khăn Một giải pháp cho vấn đề sử dụng keo MDI (Methylen Diphenyl Isocyanate) – loại keo đắt, để sản xuất Tuy nhiên, giá thành sản phẩm cao, khó tạo nên cạnh tranh thị trường - Giải pháp xử lý nguyên liệu nhằm tăng khả dán dính rơm rạ trước ép phương pháp hoá - - nhiệt số nước Mỹ, Úc, Philippin với sản phẩm chủ yếu sử dụng xây dựng Tuy nhiên, chủ yếu nguồn rơm rạ lúa mì, lúa mạch, nguyên liệu rơm rạ từ lúa gạo hạn chế - Việc kết hợp rơm rạ với gỗ để tạo ván dăm hỗn hợp rơm - dăm gỗ giải pháp tốt Nó vừa tận dụng rơm rạ - phế liệu nông nghiệp, vừa tạo ván đảm bảo chất lượng giá thành sản phẩm Vấn đề hai nhà khoa học Trung Quốc Changtong Mei Dingguo Zhou nghiên cứu năm 2001 với công trình “Effect of Straw Substitution Level on Properties of Wood-straw Hybrid Particleboard” Kết 63 liên kết dăm – dăm lỏng lẻo, ván dễ dàng hút nước trương nở tỷ lệ rơm tăng lên Hơn nữa, nguyên liệu rơm hàm lượng lignin thấp so với gỗ, lignin thành phần có ảnh hưởng đến tính ổn định ván Khi tỷ lệ rơm tăng lên, lượng dăm gỗ giảm đi, đồng nghĩa với việc lượng lignin ván giảm, làm cho tính ổn định ván giảm theo, độ trương nở chiều dày ván tăng lên 3.3.3 Xác định độ bền uốn tĩnh Phương pháp xác định độ bền uốn tĩnh sản phẩm mẫu thực theo tiêu chuẩn TCVN 7756-6 : 2007 Kích thước thước mẫu: 290 x 50 x 12, mm Dung lượng mẫu: mẫu Dụng cụ, thiết bị: - Thước cặp, có độ xác đến 0,05mm; - Thước thẳng, có độ xác đến 0,1mm; - Máy thử lý MTS-Qtest/25 phòng thí nghiệm khoa chế biến lâm sản Đo mẫu: Đo chiều dày mẫu thử điểm giao hai đường chéo đo chiều rộng chiều dài mẫu thử, theo tiêu chuẩn TCVN 7756-2 : 2007 Đặt mẫu thử ngắn gối tựa điều chỉnh khoảng cách tâm gối tựa cho phù hợp với chiều dài mẫu thử, hình vẽ Công thức tính:  u  3Fmaxl1 , MPa 2bd Trong đó: Fmax - Tải trọng cực đại, N l1 - Khoảng cách tâm gối tựa, mm; b - Chiều rộng mẫu thử, mm; 64 d - Chiều dày mẫu thử, mm Với ván thí nghiệm có chiều dày d = 12mm, khoảng cách hai tâm gối tựa l1 = 240mm Thực tế trình thí nghiệm máy MTS-Qtest/25 phòng thí nghiệm khoa chế biến lâm sản, giá trị độ bền uốn tĩnh hiển thị đồng hồ đo Hình 3.7: Sơ đồ kiểm tra độ bền uốn tĩnh Kết thí nghiệm xử lý thống kê thể phụ biểu Độ bền uốn tĩnh ván mẫu giá trị trung bình cộng độ bền uốn tĩnh tất mẫu thử lấy từ mẫu thử đó, lấy xác đến hai chữ số sau dấu phẩy 65 Bảng 3.4: Kết xác định độ bền uốn tĩnh ván Ván lớp Ván lớp Tỷ lệ rơm (%) X 15 21,15 1,03 4,86 1,98 1,08 23,28 0,80 3,42 1,40 0,84 20 17,90 0,50 2,79 1,14 0,53 19,70 1,67 5,94 2,42 1,23 25 16,20 0,76 4,70 1,92 0,80 17,02 0,57 3,37 1,38 0,60 30 12,98 0,06 0,49 0,20 0,07 14,91 0,31 2,10 0,86 0,33 35 9,31 0,77 8,28 3,38 0,81 10,61 0,80 7,51 3,07 0,84 s S% P% C95% X s S% P% C95% Độ bền uốn tĩnh ván (MPa) 25,00 20,00 15,00 Ván lớp Ván lớp 10,00 5,00 0,00 15 20 25 30 35 Tỷ lệ rơm (%) Hình 3.8: Biểu đồ độ bền uốn tĩnh ván 66 Nhận xét: Độ bền uốn tĩnh ván dăm hỗn hợp rơm - gỗ bị ảnh hưởng rõ rệt tỷ lệ rơm rạ hỗn hợp rơm - gỗ Độ bền uốn tĩnh ván giảm xuống đáng kể tỷ lệ rơm hỗn hợp tăng lên Kết thí nghiệm với tỷ lệ rơm hỗn hợp không lớn 25% mang lại kết cường độ uốn tĩnh đáp ứng yêu cầu ván dăm chịu tải sử dụng điều kiện khô (lớn 16 MPa theo tiêu chuẩn TCVN 7754 : 2007) Sự có mặt rơm hỗn hợp làm yếu mối liên kết dăm – dăm Liên kết bị yếu gây khả trượt dăm ép, kết giá trị cường độ uốn tĩnh ván bị giảm đáng kể Kết nghiên cứu cho thấy độ bền uốn tĩnh ván lớp ván ba lớp có khác Tại tỷ lệ rơm độ bền uốn tĩnh ván ba lớp có giá trị lớn so với ván lớp Điều lý giải sau: vật liệu chịu lực uốn lớp mặt vật liệu phần chịu lực, mặt chịu lực nén mặt chịu lực kéo Đối với ván dăm lớp khối lượng thể tích, tỷ lệ keo dùng vị trí ván Đối với ván dăm ba lớp lớp mặt có khối lượng thể tích lớn lớp lõi (lớp mặt 0,85 g/cm3 lớp lõi 0,68 g/cm3), tỷ lệ keo dùng cho lớp mặt nhiều (lớp mặt 14% lớp lõi 10,4%), cường độ lớp mặt ván lớn lớp lõi lớn cường độ ván lớp Chính độ bền uốn tĩnh ván ba lớp lớn so với ván lớp cấp tỷ lệ rơm 3.3.4 Xác định mô đun đàn hồi uốn tĩnh Kích thước mẫu kiểm tra, máy móc thiết bị, quy trình thử giống xác định độ bền uốn tĩnh 67 Công thức tính: Trong đó: l13 ( F2  F1 ) Em  , MPa 4bd (a2  a1 ) l1 - Khoảng cách tâm gối tựa, mm; b - Chiều rộng mẫu thử, mm ; d - Chiều dày mẫu thử, mm; (F1  F2) - Mức tăng tải trọng đoạn thẳng đường cong tải trọng - biến dạng, tính Niutơn (N), đó: F1 xấp xỉ 10 %, F2 xấp xỉ 40% tải trọng tối đa; (a2  a1) - Mức tăng biến dạng chiều dài mẫu thử (tương ứng với F2-F1) Giá trị độ bền uốn tĩnh hiển thị đồng hồ đo Kết thí nghiệm xử lý thống kê thể phụ biểu Mô đun đàn hồi mẫu thử giá trị trung bình cộng mô đun đàn hồi tất mẫu thử lấy từ mẫu thử đó, lấy xác đến hai chữ số sau dấu phẩy Bảng 3.5: Kết xác định mô đun đàn hồi uốn tĩnh ván Tỷ lệ rơm (%) Ván lớp X s 15 2510,68 180,6 20 2415,69 25 S % Ván lớp P % S % P % C95% X s C95% 7,20 2,94 189,6 2705,05 98,05 3,62 1,48 102,90 138,9 5,75 2,35 145,7 2522,28 151,34 6,00 2,45 158,83 2309,27 91,54 3,96 1,62 96,07 2417,62 92,80 3,84 1,57 97,38 30 1636,35 74,87 4,51 1,87 78,56 1833,02 49,79 2,72 1,11 52,25 35 1413,43 102,3 7,24 2,96 107,4 1588,12 113,76 7,16 2,92 119,38 68 Mô đun đàn hôi uốn tĩnh (MPa) 3000,00 2500,00 2000,00 Ván lớp 1500,00 Ván lớp 1000,00 500,00 0,00 15 20 25 30 35 Tỷ lệ rơm (%) Hình 3.9: Biểu đồ mô đun đàn hồi uốn tĩnh ván Nhận xét: Kết thí nghiệm cho thấy tỷ lệ rơm hỗn hợp ảnh hưởng lớn đến mô đun đàn hồi uốn tĩnh ván Khi tỷ lệ rơm hỗn hợp tăng mô đun đàn hồi giảm xuống Và giá trị mô đun đàn hồi giảm xuống 2300 MPa (mức cho phép ván dăm chịu tải sử dụng điều kiện khô, theo tiêu chuẩn TCVN 7754 : 2007) tỷ lệ rơm vượt 25% Nguyên nhân giá trị mô đun đàn hồi giảm xuống tỷ lệ rơm tăng lên giải thích sau: Bản chất mô đun đàn hồi uốn tĩnh thể độ cứng vật liệu chịu kéo nén Mô đun đàn hồi tỷ lệ nghịch với biến dạng vật liệu Khi tỷ lệ rơm tăng lên có nghĩa tỷ lệ dăm gỗ giảm xuống, hàm 69 lượng celllulose lignin hỗn hợp nguyên liệu giảm, độ cứng vững kết cấu ván giảm xuống, giá trị mô đun đàn hồi ván giảm xuống Hơn nữa, dăm rơm có khả dán dính kém, tạo nên mối liên kết dăm – dăm ván bền dẫn đến giá trị mô đun đàn hồi ván giảm xuống tỷ lệ rơm tăng lên Cũng giống độ bền uốn tĩnh, tỷ lệ rơm mô đun đàn hồi uốn tĩnh ván ba lớp có giá trị lớn so với ván lớp Điều giải thích sở cường độ lớp mặt ván ba lớp lớn so với cường độ ván lớp 3.3.5 Xác định độ bền kéo vuông góc Phương pháp xác định độ bền kéo vuông góc sản phẩm mẫu thực theo tiêu chuẩn TCVN 7756-7÷12 : 2007 Kích thước mẫu: 50 x 50 x 12, mm Dung lượng mẫu: mẫu Dụng cụ, thiết bị: - Thước cặp, có độ xác đến 0,05mm; - Thước thẳng, có độ xác đến 0,1mm; - Thiết bị thử kéo theo hướng vuông góc với bề mặt mẫu thử thông qua gá đo lực với độ xác % Công thức tính: f v  Trong đó: Fmax , MPa ab Fmax - Tải trọng phá huỷ tối đa, N a, b - Chiều dài, chiều rộng mẫu thử, mm Kết thí nghiệm xử xý thống kê thể phụ biểu Độ bền kéo vuông góc mặt ván giá trị trung bình cộng độ bền kéo tất mẫu thử lấy từ ván đó, lấy xác đến hai chữ số sau dấu phẩy 70 Bảng 3.6: Kết xác định độ bền kéo vuông góc ván Tỷ lệ rơm (%) Ván lớp Ván lớp X s S% P% C95% X 15 0,56 0,02 3,51 1,24 0,02 0,52 0,03 4,94 1,75 0,02 20 0,47 0,03 5,59 2,1 0,02 0,42 0,03 25 0,44 0,02 3,97 1,4 0,02 0,40 0,03 7,53 2,66 0,03 30 0,36 0,04 11,55 4,08 0,03 0,33 0,03 8,51 3,01 0,02 35 0,25 0,02 0,22 0,02 9,02 9,9 3,5 0,02 s S% 6,3 P% 2,23 0,02 3,2 0,60 IB (MPa) 0,50 0,40 Ván lớp Ván lớp 0,30 0,20 0,10 0,00 15 20 25 30 35 Tỷ lệ rơm (%) Hình 3.10: Biểu đồ độ bền kéo vuông góc bề mặt C95% 0,02 71 Nhận xét: Kết thí nghiệm cho thấy tỷ lệ rơm hỗn hợp rơm - gỗ ảnh hưởng lớn đến độ bền kéo vuông góc ván Khi tỷ lệ rơm tăng lên độ bền kéo vuông góc giảm xuống Độ bền kéo vuông góc ván đạt giá trị 0,4 MPa ván ba lớp, đạt 0,44 MPa ván lớp tỷ lệ rơm hỗn hợp mức 25% Giá trị đáp ứng yêu cầu ván dăm chịu tải sử dụng điều kiện khô (theo tiêu chuẩn TCVN 7754 : 2007) Còn với mức tỷ lệ rơm lớn 30% độ bền kéo vuông góc ván tiếp tục theo chiều hướng giảm dần đến giá trị 0,22 MPa - 0,25 MPa với tỷ lệ rơm 35% Vấn đề đặt độ bền kéo vuông góc giảm xuống tỷ lệ rơm hỗn hợp tăng lên Lý rơm có chất sáp (wax), chất kỵ nước tạo nên bề mặt dăm rơm trơ bóng Đó nguyên nhân làm cho khả thẩm thấu keo lên bề mặt dăm rơm kém, nên tạo liên kết tốt dăm ván, dẫn đến độ bền kéo vuông góc giảm xuống Kết thí nghiệm cho thấy cấp tỷ lệ rơm giá trị độ bền kéo vuông góc ván ba lớp nhỏ so với ván lớp Điều giải thích sau: Đối với ván dăm lớp khối lượng thể tích, tỷ lệ keo dùng vị trí ván Đối với ván dăm ba lớp lớp lõi có khối lượng thể tích nhỏ lớp mặt, tỷ lệ keo dùng cho lớp lõi hơn, cường độ lớp lõi ván nhỏ lớp mặt nhỏ cường độ ván lớp Chính độ bền kéo vuông góc ván ba lớp nhỏ so với ván lớp cấp tỷ lệ rơm 72 3.4 Đánh giá kết nghiên cứu Tổng hợp số tính chất học, vât lý ván dăm hỗn hợp rơm – dăm gỗ loại lớp loại ba lớp, so sánh với tiêu chí ván dăm chịu tải sử dụng điều kiện khô (P4) theo tiêu chiểu TCVN 7754 : 2007 sau: + Loại ván lớp: Bảng 3.7: Một số tính chất ván dăm hỗn hợp rơm – dăm gỗ loại lớp Loại ván Theo TCVN 7754:2007 (P4) Ván mẫu với tỷ lệ rơm (%) Các Tính chất 15 20 25 30 35 MOR, MPa 21,15 17,90 16,20 12,98 9,31 >16 MOE, MPa 2510,68 2415,69 2309,27 1636,35 1413,43 >2300 IB, MPa 0,56 0,47 0,44 0,36 0,25 > 0,4 TS, % 9,72 10,22 12,10 21,66 24,21 < 16 73 + Loại ván ba lớp: Bảng 3.8: Một số tính chất ván dăm hỗn hợp rơm – dăm gỗ loại ba lớp Loại ván Theo TCVN 7754:2007 (P4) Ván mẫu với tỷ lệ rơm (%) Các Tính chất 15 20 25 30 35 MOR, MPa 23,28 19,70 17,02 14,91 10,61 >16 MOE, MPa 2705,05 2522,28 2417,62 1833,02 1588,12 >2300 IB, MPa 0,52 0,42 0,40 0,33 0,22 > 0,4 TS, % 8,63 11,64 13,28 19,29 25,47 < 16 Kết nghiên cứu cho thấy rằng: Trong cấp tỷ lệ rơm khảo sát tỷ lệ rơm tăng lên tính chất ván độ bền uốn tĩnh, mô đun đàn hồi uốn tĩnh, độ bền kéo vuông góc ván gảm xuống độ trương nở chiều dày ván tăng lên Như vậy, có mặt nguyên liệu rơm ván ảnh hưởng không tốt đến chất lượng sản phẩm Mức độ ảnh hưởng tỷ lệ thuận với tỷ lệ rơm hỗn hợp Các nhân tố tạo nên ảnh hưởng thành phần hoá học nguyên liệu rơm như: chất sáp, SiO2, chất chiết suất, hàm lượng cellulose, lignin,… Kết thực nghiệm phù hợp với vấn đề lý thuyết nêu chương 2, phù hợp với kết nghiên cứu năm 2001 hai nhà khoa học Trung Quốc Changtong Mei Dingguo Zhou, với công 74 trình “Effect of Straw Substitution Level on Properties of Wood-straw Hybrid Particleboard” Khi so sánh tính chất hai loại ván lớp ba lớp cấp tỷ lệ rơm 25% với tiêu chuẩn TCVN 7754 : 2007 chúng hoàn toàn đáp ứng tiêu lý ván dăm chịu tải sử dụng điều kiên khô (P4) Do hoàn toàn phù hợp dùng làm trần, vách ngăn xây dựng, dùng để sản xuất đồ mộc loại bàn ghế, tủ tường, tủ treo,… Trong trình nghiên cứu tiến hành thực nghiệm tạo ván dăm hỗn hợp rơm – dăm gỗ, số đặc điểm tính chất nguyên liệu rơm bộc lộ rõ có ảnh hưởng đến quy trình công nghệ chung tạo ván dăm sau: Dăm rơm có dạng mỏng dẹt khả thấm ướt bề mặt khả thẩm thấu keo so với dăm gỗ Do vậy, để đảm bảo cho keo đồng công đoạn trộn keo nên trộn riêng rẽ cho hai loại dăm, sau phối trộn chúng lại với nhau, tỷ lệ keo dùng cho dăm rơm nên tỷ lệ keo dùng cho dăm gỗ Khối lượng riêng dăm rơm khác nhiều so với dăm gỗ Do đó, sản xuất ván dăm hỗn hợp rơm – dăm gỗ mà áp dụng phương pháp trải thảm dùng dòng khí không phù hợp, đặc điểm phương pháp lực phân loại mạnh Khối lượng riêng nguyên liệu rơm nhẹ nhiều so với gỗ, tốc độ lơ lửng dòng khí hai loại dăm khác nhau, từ làm cho dăm rơm có khối lượng nhẹ rơi xa, dăm gỗ có khối lượng lớn rơi gần, băng trải thảm hình thành phôi ván mà dăm rơm tập trung chủ yếu lớp mặt, dăm gỗ tập trung chủ yếu lớp lõi, dẫn 75 đến phân bố hai loại dăm không đồng đều, ảnh hưởng lớn đến chất lượng ván Nguyên liệu rơm rạ có tính dẫn nhiệt kém, thời gian ép nhiệt thường phải kéo dài Mặt khác, trình ép, khả loại bỏ không khí khỏi thảm dăm rơm thường khó so với thảm dăm gỗ, chế độ ép ván sản lượng ép ván dăm có rơm thấp so với sản lượng ép ván dăm gỗ 76 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Trong khuôn khổ phạm vi nghiên cứu đề tài thực nội dung mục tiêu đề có số kết luận sau: - Đã tạo ván dăm hỗn hợp rơm – dăm gỗ loại lớp ba lớp với mức tỷ lệ rơm 15%, 20%, 25%, 30%, 35% xác định, đánh giá mối quan hệ tỷ lệ rơm chất lượng ván - Qua phân tích đánh giá kết khẳng định tỷ lệ rơm ảnh hưởng lớn đến chất lượng ván Trong năm cấp tỷ lệ rơm khảo sát cho hai loại ván, cấp tỷ lệ 25% rơm tối ưu cả, chất lượng ván đáp ứng tất tiêu như: độ bền uốn tĩnh (MOR), mô đun đàn hồi uốn tĩnh (MOE), độ bền kéo vuông góc (IB), độ trương nở chiều dày (TS) ván dăm chịu tải sử dụng điều kiện khô (P4) theo tiêu chuẩn TCVN 7754 : 2007 Tại cấp tỷ lệ rơm, ván ba lớp đạt giá trị cao ván lớp số độ bền uốn tĩnh, mô đun đàn hồi uốn tĩnh, thấp số độ bền kéo vuông góc Độ trương nở chiều dày ván tăng nhanh tỷ lệ rơm hỗn hợp vượt 30% - Khi so sánh với ván dăm thông thường dùng cho đồ mộc thấy tính chất ván dăm hỗn hợp rơm - gỗ với tỷ lệ rơm 25% rơm, chất kết dính keo UF, chất đóng rắn NH4Cl 1% hoàn toàn đáp ứng yêu cầu nguyên liệu làm đồ nội thất, vách ngăn - Tuy nhiên, với phạm vi nghiên cứu đặt đề tài kiểm tra đánh giá số tiêu lý ván, chưa kiểm tra độ bền liên kết bề mặt, khả cách âm, cách nhiệt, Do chưa xác định tỷ lệ keo phù hợp dùng cho dăm rơm, thực nghiệm dùng tỷ lệ keo cho 77 hai loại dăm Kết tạo lượng keo dư, dẫn đến phần ảnh hưởng đến chất lượng ván Kiến nghị Qua trình nghiên cứu thực đề tài có số đề xuất, kiến nghị sau: - Nghiên cứu tăng tỷ lệ rơm hỗn hợp rơm - gỗ nâng cao chất lượng ván giải pháp xử lý nguyên liệu rơm để làm tăng khả dán dính dăm rơm - Sử dụng nguyên liệu bao gồm phần rơm phần rạ (thân lúa), mùa vụ khác nhau, giống lúa khác nhau, vùng miền khác nhau,…Sử dụng loại gỗ khác gỗ Keo lai - Nghiên cứu sử dụng loại keo, tỷ lệ keo phù hợp với nguyên liệu rơm - Nghiên cứu, đánh giá đầy đủ tiêu học, vật lý ván để có đánh giá toàn diện sản phẩm ván dăm hỗn hợp rơm – dăm gỗ ... tiêu nghiên cứu + Nghiên cứu xây dựng mối quan hệ tỷ lệ hỗn hợp rơm - gỗ chất lượng ván dăm hỗn hợp rơm - dăm gỗ, cho loại ván lớp ván ba lớp + Xác định tỷ lệ trộn hợp lý để tạo ván có chất lượng. .. tốt nghiệp Nghiên cứu mối quan hệ tỷ lệ hỗn hợp rơm - gỗ chất lượng ván dăm hỗn hợp rơm - dăm gỗ 5 Chương TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tình hình nghiên cứu 1.1.1 Tình hình nghiên cứu giới... phù hợp với tiêu chuẩn dùng sản xuất đồ mộc dân dụng 12 1.3 Đối tượng nghiên cứu + Mối quan hệ tỷ lệ hỗn hợp rơm – gỗ chất lượng sản phẩm ván dăm hỗn hợp rơm – dăm gỗ 1.4 Phạm vi nghiên cứu