NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT VÁN DĂM SỬ DỤNG CHẤT KẾT DÍNH CELLULOSE VI KHUẨN

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT VÁN DĂM SỬ DỤNG CHẤT KẾT DÍNH CELLULOSE VI KHUẨNNGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT VÁN DĂM SỬ DỤNG CHẤT KẾT DÍNH CELLULOSE VI KHUẨN

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH … Y Z … NGUYỄN THỊ PHƯƠNG NHU NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT VÁN DĂM SỬ DỤNG CHẤT KẾT DÍNH CELLULOSE VI KHUẨN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 06/2010 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC NƠNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH … Y Z … NGUYỄN THỊ PHƯƠNG NHU NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT VÁN DĂM SỬ DỤNG CHẤT KẾT DÍNH CELLULOSE VI KHUẨN Chuyên ngành : Kỹ thuật máy, thiết bị công nghệ gỗ, giấy Mã số : 60 – 52 - 24 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT Hướng dẫn khoa học: TS HOÀNG THỊ THANH HƯƠNG Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 06/2010 LÝ LỊCH CÁ NHÂN Họ tên: Nguyễn Thị Phương Nhu Sinh ngày 14 tháng năm 1984 huyện Đăk-Pơ tỉnh Gia Lai Con Ông Nguyễn Dinh bà Lê Thị Kính Tốt nghiệp tú tài Trường Trung học Phổ thông Quang Trung, Tỉnh Gia Lai năm 2002 Tốt nghiệp Đại học ngành Chế Biến Lâm sản hệ quy Trường Đại học Nơng Lâm TP Hồ Chí Minh năm 2006 Sau làm việc Cơng ty TNHH Thiên Nam, Tỉnh Bình Định với chức vụ nhân viên kinh doanh Từ tháng năm 2007 theo học Cao học ngành: Kỹ thuật máy, thiết bị công nghệ gỗ, giấy Trường Đại học Nơng Lâm TP Hồ Chí Minh Tình trạng gia đình: độc thân Địa liên lạc: 43/5A – Điện Biên Phủ – Phường 15 – Quận Bình Thạnh – Tp Hồ Chí Minh Điện thoại: 0905012702 Email: tidieu148@yahoo.com LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình Nguyễn Thị Phương Nhu LỜI CẢM ƠN Trân trọng cảm ơn quý thầy cô Ban Giám hiệu Trường Đại học Nơng Lâm Tp Hồ Chí Minh, Phòng Đào tạo sau Đại học quý Phòng ban giúp đỡ thời gian thực đề tài Trân trọng cảm ơn Ban Chủ nhiệm Khoa Lâm nghiệp, quý thầy cô Bộ môn Chế biến lâm sản tạo điều kiện thuận lợi thời gian học tập giúp đỡ sở vật chất thông tin tư liệu Trân trọng cảm ơn hướng dẫn tận tình GVHD: TS Hồng Thị Thanh Hương Trân trọng cảm ơn PGS.TS Đặng Đình Bơi, PGS.TS Hồ Xn Các, PGS.TS Hứa Thị Huần, TS Phạm Ngọc Nam, TS Hoàng Xuân Niên, PGS Phạm Thành Hổ giúp đỡ phương pháp nghiên cứu truyền đạt kiến thức quý báu Trân trọng cảm ơn công ty TNHH Kiến Sáng, toàn thể bạn bè giúp đỡ tơi q trình học tập thực luận văn Qua xin gửi lời cảm ơn tới gia đình tơi Đã động viên tạo điều kiện tốt suốt thời gian học tập hồn thành luận văn TĨM TẮT Đề tài “ Nghiên cứu công nghệ sản xuất ván dăm sử dụng chất kết dính Cellulose vi khuẩn” thực Phòng thí nghiệm Bộ mơn Chế biến lâm sản, Khoa Lâm nghiệp trường Đại học Nông Lâm Tp Hồ Chí Minh, thời gian từ tháng đến tháng 10 năm 2009 Kết sau: Cellulose vi khuẩn loại cellulose sinh học bị phân hủy hồn tồn nguồn lượng phục hồi Cellulose vi khuẩn có khả kết dính với phần tử dăm để tạo nên sản phẩm ván dăm thân thiện với môi trường Tìm phương trình tương quan biểu diễn phụ thuộc độ bền uốn tĩnh (Y2-1), độ bền kéo vng góc (Y2-2), lực bám đinh vít (Y2-3) độ trương nở theo chiều dày ván dăm (Y2-4) vào nhiệt độ ép, tỷ lệ chất kết dính BC thời gian ép với hàm bậc hai sau: ™ Hàm phương trình tương quan độ bền uốn tĩnh Y2-1 = 110,256 + 15,805X1 + 8,138X2 + 18,455X3 + 6,375X2X3 – 9,65X12 – 13,739X22 – 10,965X32 Giải toán tối ưu Y2-1 max, với điều kiện ràng buộc X1, X2, X3 (-1,68 ≤ Xi ≤ 1,68; i = 1,3) Kết tối ưu đạt được: Y2-1 = 128,05 nhiệt độ ép 168,190C; tỷ lệ chất kết dính BC 77,64%; thời gian ép 44,97 phút ™ Hàm phương trình tương quan độ bền kéo vng góc Y2-2 = 2,52 + 0,115X1 + 0,03X2 + 0,108X3 + 0,163X2X3 – 0,118X22 – 0,125X32 Giải toán tối ưu Y2-2 max, với điều kiện ràng buộc X1, X2, X3 (- 1,68 ≤ Xi ≤ 1,68; i = 1,3) Kết tối ưu đạt được: Y2-2 = 2,775 nhiệt độ ép 176,80C; tỷ lệ chất kết dính BC 78,85%; thời gian ép 44,56 phút ™ Hàm phương trình tương quan lực bám đinh vít Y2-3 = 87,282 + 6,373X1 + 1,804X2 + 7,259X3 + 3,645X1X2 – 2,66X1X3 +1,575X2X3 – 4,87X22 – 4,905X32 Giải toán tối ưu Y2-3 max, với điều kiện ràng buộc X1, X2, X3 (- 1,68 ≤ Xi ≤ 1,68; i = 1,3) Kết tối ưu đạt được: Y2-3 = 93,349 nhiệt độ ép 170,780C; tỷ lệ chất kết dính BC 78,39%; thời gian ép 42,78 phút ™ Hàm phương trình tương quan độ trương nở chiều dày Y2-4 = 19,823 – 0,312X1 + 0,568X2 – 0,373X3 – 0,191X12 – 0,641X22 – 0,29X32 Giải toán tối ưu Y2-4 min, với điều kiện ràng buộc X1, X2, X3 (- 1,68 ≤ Xi ≤ 1,68; i = 1,3) Kết tối ưu đạt được: Y2-4 = 14,55 nhiệt độ ép 176,80C; tỷ lệ chất kết dính BC 78,87%; thời gian ép 48,4 phút Giải phương trình Y chung theo điều kiền ràng buộc X1, X2, X3 điều kiện hai hàm lực bám đinh vít tỷ lệ trương nở chiều dày Với: Lực bám đinh vít Nmax (88,06 ≤ Y2-3 ≤ 93,349) ; tỷ lệ trương nở chiều dày Tsmin (12,454 ≤ Y2-4 ≤ 20,04) cho kết giá trị tối ưu : X1 = 0,673 (ứng với T = 166,730C) ; X2 = 0,58 (ứng với K = 77,9%) X3 = 1,13 (ứng với τ = 45,65 phút) Với thông số công nghệ trên, chất lượng ván đạt : + Độ bền uốn tĩnh : σut = 127,648 (kG/cm2) + Độ bền kéo vng góc : σkéo = 2,644 (kG/cm2) + Lực bám đinh vít : N = 93,349 (KG) = 952,16 (N) + Độ trương nở chiều dày : Ts = 18,85 (%)  Đề xuất công nghệ sản xuất ván dăm sử dụng chất kết dính Cellulose vi khuẩn SUMMARY The Thesis “Study of the Particle board producting technology using the bacterium cellulose adhesive” is carried out at the laboratory of Forestry Product Processing Branch, the Forestry Department of the University of Agriculture and Forestry Ho Chi Minh city from April to September of the year 2009 Resul as following: Bacterium cellulose is biological cellulose which is completely disintegrated and is a recoverable energy Bacterium cellulose has ability to stick together with timber chip elements to create Particle board which is friendly with environment The interrelation equation that shows out the dependence of the static bending durability (Y2-1), the endurance square corners (Y2-2), nail holding intensity (Y2-3), the bloom of the thick of Particle board (Y2-4) on the pressure temperature, the rate between glue-chips and pressure time as below: *The interrelation equation functions of static bending durability Y2-1 = 110,256 + 15,805X1 + 8,138X2 + 18,455X3 + 6,375X2X3 – 9,654X12 – 13,739X22 – 10,965X32 The equation is optimal when Y2-1 Ỉ max, with the bind condition of X1, X2, X3 (1,68 ≤ Xi ≤ 1,68; i = 1,3) The optimal result is: Y2-1 = 128,048 when the pressure temperature reached 168,190C and the glue BC rate is 77,64% with time of press is 44,97 minutes *The interrelation equation functions of endurance square corners Y2-2 = 2,52 + 0,115X1 + 0,03X2 + 0,108X3 + 0,163X2X3 – 0,118X22 – 0,125X32 The equation is optimal when Y2-2 Ỉ max, with the bind condition of X1, X2, X3 (1,68 ≤ Xi ≤ 1,68; i = 1,3) The optimal result is: Y2-2 = 2,775 when the pressure temperature reached 176,80C and the glue BC rate is 78,85% with time of press is 44,56 minutes *The interrelation equation functions of nail holding intensity Y2-3 = 87,282 + 6,373X1 + 1,804X2 + 7,259X3 + 3,645X1X2 – 2,66X1X3 +1,575X2X3 – 4,87X22 – 4,905X32 The equation is optimal when Y2-3 Ỉ max, with the bind condition of X1, X2, X3 (1,68 ≤ Xi ≤ 1,68; i = 1,3) The optimal result is: Y2-3 = 93,349 when the pressure temperature reached 170,780C and the glue BC rate is 78,39% with time of press is 42,78 minutes *The interrelation equation functions of bloom of the thick of chipboard Y2-4 = 19,823 – 0,312X1 + 0,569X2 – 0,373X3 – 0,191X12 – 0,64X22 – 0,29X32 The equation is optimal when Y2-4 Ỉ min, with the bind condition of X1, X2, X3 (1,68 ≤ Xi ≤ 1,68; i = 1,3) The optimal result is: Y2-3 = 14,552 when the pressure temperature reached 176,80C and the glue BC rate is 78,867% with time of press is 48,4 minutes The general Y equation is solved follow the bind condition of X1, X2, X3 and the conditions of the two functions nail holding intensity and bloom of the thick of Particle board With nail holding intensity (Nmax) is (88,06 ≤ Y2-3 ≤ 93,349) and the rate of bloom of the thick of Particle board (Tsmin) is (12,454 ≤ Y2-4 ≤ 20,04), the optimal result is X1 = 0,673 (corresponding with T = 166,730C) ; X2 = 0,58 (corresponding with K = 77,9%) and X3 = 1,13 (corresponding with τ = 45,65 minutes) With above technology parameters, the Particle board quality is reached: The static bending durability: σut = 127,648 (kG/cm2) The endurance square corners: σkéo = 2,644 (kG/cm2) The nail holding intensity: N = 93,349 (KG) = 952,16 (N) The bloom of the thick of chipboard: Ts = 18,85 (%) Putting forward technology process of producing Particle board using bacterium cellulose MỤC LỤC CHƯƠNG TRANG Trang tựa Trang Chuẩn Y i Lý Lịch Cá Nhân ii Lời Cam đoan iii Lời cảm ơn iv Tóm tắt v Mục lục vi Danh sách chữ viết tắt .vii Danh sách hình viii Danh sách bảng ix ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Tính cấp thiết đề tài 1.3 Mục tiêu nghiên cứu đề tài 1.4 Ý nghĩa khoa học thực tiễn 1.5 Phạm vi nghiên cứu đề tài TỔNG QUAN 2.1 Tổng quan tình hình sản xuất ván nhân tạo giới Việt Nam 2.2 Tình hình nghiên cứu ván dăm giới Việt Nam 10 2.2.1 Tình hình nghiên cứu giới 2.2.2 Tình hình nghiên cứu Việt Nam 11 2.3 Tổng quan tình hình sử dụng keo dán sản xuất ván nhân tạo 14 2.4 Tổng quan chất kết dính cellulose vi khuẩn (BC) 19 2.4.1 Đặc điểm BC 19 2.4.1.1 Đặc tính cấu trúc 19 2.4.1.2 Tính chất lý hóa 19 PHỤ LỤC 15: Bảng phân tích ANOVA hàm bậc hai độ bền kéo vng góc – trước loại bỏ hệ số không đảm bảo độ tin cậy ANOVA for Y2 - factor study -Effect Sum of Squares DF Mean Sq F-Ratio P-value -A:X1 0451849 0451849 13.03 0154 B:X2 0032320 0032320 93 3884 C:X3 0399159 0399159 11.51 0194 AB 0378125 0378125 10.91 0214 AC 0000125 0000125 00 9551 BC 0528125 0528125 15.23 0114 AA 0015944 0015944 46 5347 BB 0519544 0519544 14.99 0117 CC 0582566 0582566 16.80 0094 Lack-of-fit 0769840 0153968 4.44 0637 Pure error 0173333 0034667 -Total (corr.) 37365500 19 R-squared = 0.747582 R-squared (adj for d.f.) = 0.520405 102 PHỤ LỤC 16: Bảng phân tích ANOVA hàm bậc hai độ bền kéo vng góc – sau loại bỏ hệ số không đảm bảo độ tin cậy ANOVA for Y2 - factor study -Effect Sum of Squares DF Mean Sq F-Ratio P-value -A:X1 0451849 0451849 13.03 0154 B:X2 0032320 0032320 93 3884 C:X3 0399159 0399159 11.51 0194 AB 0378125 0378125 10.91 0214 BC 0528125 0528125 15.23 0114 BB 0506699 0506699 14.62 0123 CC 0569272 0569272 16.42 0098 Lack-of-fit 0785910 0112273 3.24 1071 Pure error 0173333 0034667 -Total (corr.) 37365500 19 R-squared = 0.743281 R-squared (adj for d.f.) = 0.593528 103 PHỤ LỤC 17: Hệ số tương quan phương trình hồi quy – Độ bền kéo vng góc Estimated effects for Y2 - factor study -average = 2.51956 +/- 0.0203893 A:X1 = 0.115091 +/- 0.0318788 B:X2 = 0.030781 +/- 0.0318788 C:X3 = 0.108173 +/- 0.0318788 AB = 0.1375 +/- 0.0416333 BC = 0.1625 +/- 0.0416333 BB = -0.118205 +/- 0.0309184 CC = -0.125291 +/- 0.0309184 -Standard error estimated from pure error with d.f (t = 2.57141) 104 PHỤ LỤC 18: Kết giải tốn tối ưu độ bền kéo vng góc Microsoft Excel 12.0 Answer Report Worksheet: [SOLUTIONS.xlsx]Sheet1 Report Created: 10/10/2009 12:14:12 CH Target Cell (Max) Cell Name Original Value $G$8 Y2 2,5196 Final Value 2,775187594 Adjustable Cells Cell Name Original Value $G$5 X1 $H$5 X2 $I$5 X3 Final Value 1,68 0,770478973 0,931330653 Constraints Cell Name $I$5 X3 $G$5 X1 $H$5 X2 $G$5 X1 $H$5 X2 $I$5 X3 Cell Value 0,931330653 1,68 0,770478973 1,68 0,770478973 0,931330653 Formula $I$5=-1.68 $H$5>=-1.68 $G$5 13 - 20 > 20- 25 > 25-32 > 32 MPa ≥ 16 ≥ 15 ≥ 14 ≥ 12 ≥ 10 MPa ≥ 0.4 ≥ 0.35 ≥ 0.30 ≥ 0.25 ≥ 0.20 Tỷ lệ trương nở chiều dày % ≤ 8.0 Độ ẩm % 5.0 – 11.0 Lượng Formaldehyde tự mg/100g ≤ 30 Khối lượng thể tích g/cm3 0.50 – 0.85 - Vng góc bề mặt ván N ≥ 1100 Song song bề mặt ván N ≥ 800 Lực nhổ đinh vít: - ¾ VÁN DĂM CẤP LOẠI A Hạng mục Đơn vị Độ bền uốn tĩnh Độ bền kéo vng góc bề mặt ván Chiều dày danh nghĩa ≤ 13 > 13 - 20 > 20- 25 > 25-32 > 32 MPa ≥ 16 ≥ 15 ≥ 14 ≥ 12 ≥ 10 MPa ≥ 0.4 ≥ 0.35 ≥ 0.30 ≥ 0.25 ≥ 0.20 Tỷ lệ trương nở chiều dày % ≤ 8.0 Độ ẩm % 5.0 – 11.0 Lượng Formaldehyde tự mg/100g ≤ 30 Khối lượng thể tích g/cm3 0.50 – 0.85 Lực nhổ đinh vít: - Vng góc bề mặt ván ≥ 1100 114 - Song song bề mặt ván ≥ 800 N N ¾ VÁN DĂM CẤP LOẠI A Hạng mục Đơn vị Độ bền uốn tĩnh Độ bền kéo vng góc bề mặt ván Chiều dày danh nghĩa ≤ 13 > 13 - 20 > 20- 25 > 25-32 > 32 MPa ≥ 15 ≥ 14 ≥ 13 ≥ 11 ≥9 MPa ≥0.35 ≥ 0.30 ≥ 0.25 ≥ 0.20 ≥ 0.20 Tỷ lệ trương nở chiều dày % ≤ 12.0 Độ ẩm % 5.0 – 11.0 Lượng Formaldehyde tự mg/100g ≤ 50 Khối lượng thể tích g/cm3 0.50 – 0.85 - Vng góc bề mặt ván N ≥ 1100 Song song bề mặt ván N ≥ 700 Lực nhổ đinh vít: - ¾ VÁN DĂM LOẠI B Hạng mục Đơn vị Độ bền uốn tĩnh Độ bền kéo vng góc bề mặt ván Chiều dày danh nghĩa ≤ 13 > 13 - 20 > 20- 25 > 25-32 > 32 MPa ≥ 18 ≥ 16 ≥ 14 ≥ 12 ≥ 10 MPa ≥ 0.4 ≥ 0.35 ≥ 0.30 ≥ 0.25 ≥ 0.20 Tỷ lệ trương nở chiều dày % ≤ 8.0 Độ ẩm % 5.0 – 11.0 Lượng Formaldehyde tự mg/100g ≤ 30 115 g/cm3 0.50 – 0.85 - Vuông góc bề mặt ván N ≥ 1100 Song song bề mặt ván N ≥ 700 Khối lượng thể tích Lực nhổ đinh vít: - 116 ... cellulose vi khuẩn hướng thật cần thi t cần nhanh chóng hồn thi n quy trình 1.3 Mục tiêu nghiên cứu đề tài ™ Nghiên cứu số yếu tố công nghệ hợp lý cho việc thi t lập công nghệ sản xuất ván dăm... ta, với thi t bị Nam Tư, sản xuất ván dăm lớp từ gỗ Bồ đề với phương pháp ép phẳng, công suất thi t kế 6000 m3 sản phẩm/năm Năm 1970, nhà máy ván dăm Đồng Nai xây dựng với công suất thi t kế... nail holding intensity and bloom of the thick of Particle board With nail holding intensity (Nmax) is (88,06 ≤ Y2-3 ≤ 93,349) and the rate of bloom of the thick of Particle board (Tsmin) is (12,454