NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT THỬ VÁN DĂM 3 LỚP PHỐI TRỘN TỪ CỎ VETIVER VÀ RƠM RẠ

TÓM TẮT Đề tài “Nghiên cứu công nghệ sản xuất thử ván dăm 3 lớp phối trộn từ cỏ vetiver và rơm rạ” được tiến hành phân tích đặc điểm cấu tạo và tính chất của cỏ vetiver, rơm rạ tại phòng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT THỬ VÁN DĂM 3 LỚP PHỐI

NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT THỬ VÁN DĂM 3 LỚP PHỐI

LỜI CẢM TẠ

Sau 4 năm học tại trường đại học Nông Lâm, thành phố Hồ Chí Minh, tôi rất vinh hạnh được làm khóa luận để bảo vệ tốt nghiệp niên khóa 2005 - 2009 Dưới sự hướng dẫn tận tình của cô giáo ThS Nguyễn Thị Ánh Nguyệt, sau khoảng thời gian nghiên cứu ở phòng thí nghiệm tôi đã theo đúng tiến trình khóa luận và hoàn thành luận văn một cách thuận lợi Vì vậy để tỏ lòng biết ơn, tôi xin gởi lời cảm ơn đến:

+ Ban giám hiệu nhà Trường Đại học Nông Lâm Tp Hồ Chí Minh

+ Ban chủ nhiệm khoa Lâm Nghiệp

+ Quý Thầy, Cô khoa Nông Học Trường Đại học Nông Lâm Tp Hồ Chí Minh + Quý Thầy, Cô khoa Lâm nghiệp Trường Đại học Nông Lâm Tp Hồ Chí Minh đã tận tình góp ý tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài

Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến:

+ Cô ThS Nguyễn Thị Ánh Nguyệt đã tạo điều kiện thuận lợi không những hỗ

trợ tư liệu và phương pháp tiến hành mà còn bổ xung chỉnh sửa cho tôi những kiến thức còn thiếu và sai sót, để tôi có thể hoàn thành tốt khóa luận

Ngoài ra tôi xin gởi lời cảm ơn đến:

+ Các bạn trong lớp chế biến lâm 31 đã tận tình giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài với những ý kiến đóng góp quý báu giúp tôi hoàn thành tốt luận văn này

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện

Phạm Trần Thái An

TÓM TẮT

Đề tài “Nghiên cứu công nghệ sản xuất thử ván dăm 3 lớp phối trộn từ cỏ

vetiver và rơm rạ” được tiến hành phân tích đặc điểm cấu tạo và tính chất của cỏ vetiver, rơm rạ tại phòng thí nghiệm khoa học gỗ phòng 336 tại khu Phượng Vỹ,

trường Đại học Nông Lâm, thành phố Hồ Chí Minh sau đó tiến hành sản xuất thử ván dăm tại phòng thí nghiệm ép ván khoa Lâm Nghiệp, thời gian từ 5/2/2009 đến 9/7/2009 Sử dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm để nghiên cứu và ứng dụng phần mềm Excel và Statgrafics 7.0 để hổ trợ xử lý số liệu Trong đề tài này tôi tiến hành 22 thí nghiệm, mỗi thí nghiệm được lặp lại 3 lần Mục đích nghiên cứu của đề tài

là tận dụng nguồn nguyên liệu phong phú từ phế thải nông nghiệp (rơm rạ, cỏ vetiver)

để sản xuất ván nhân tạo tìm giải pháp mới cho nguồn nguyên liệu gỗ tự nhiên ngày càng khan hiếm

Kết quả nghiên cứu có được: Độ ẩm thăng bằng (Wtb) và khối lượng lượng thể tích cơ bản (Dcb) của cỏ là Wtb = 18,59%; Dcb C = 0,107 g/cm3; của rơm là Wtb R = 16,84%; Dcb R = 0,11 g/cm3 Ở ván dăm 3 lớp phối trộn rơm rạ và cỏ vetiver có tính

chất cơ học về ứng suất uốn tĩnh là 170,41 (kG/cm2), độ trương nở của ván 7,64%; độ

ẩm ván 9,8%; khối lượng thể tích của ván 0,75 (g/cm3) thỏa mãn các tiêu chuẩn chất lượng về ván dăm theo Bộ Nông Nghiệp và PTNT 04TCNT – 1999 Ván dăm 3 lớp phối trộn với những nguyên liệu này rất có tiềm năng và khả năng phục vụ tốt cho hàng nội thất gia đình, trường học

MỤC LỤC

Trang

LỜI CẢM TẠ i

TÓM TẮT ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT v

DANH MỤC CÁC BẢNG vi

DANH MỤC CÁC HÌNH vii

DANH MỤC CÁC PHỤ LỤC viii

Chương 1 MỞ ĐẦU 1

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1

1.2 Phạm vi nghiên cứu 2

1.3 Mục đích nghiên cứu 2

Chương 2 TỔNG QUAN 3

2.1 Tổng quan về ván dăm 3

2.1.1 Sự hình thành và phát triển của ván dăm 3

2.1.2 Một số yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng của ván dăm 5

2.2 Khái quát về nguyên liệu từ cỏ vetiver 8

2.2.1 Đặc điểm hình thái 8

2.2.2 Ứng dụng của cỏ vetiver 9

2.3 Khái quát về nguyên liệu từ rơm rạ 10

2.3.1 Đặc điểm hình thái 10

2.3.2 Ứng dụng của rơm rạ 11

Chương 3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 12

3.1 Nội dung nghiên cứu 12

3.1.1 Khảo sát đặc điểm cấu tạo và tính chất vật lý của cỏ vetiver, rơm rạ 12

3.1.2 Xây dựng chế độ ép ván dăm từ dăm cỏ vetiver với dăm rơm rạ 12

3.2 Phương pháp nghiên cứu 12

3.2.1 Phương pháp khảo sát đặc điểm cấu tạo của nguyên liệu 12

3.2.2 Phương pháp xác định khối lượng thể tích (KLTT) 14

3.2.3 Các phương pháp xác định độ ẩm 16

3.2.4 Phương pháp qui hoạch thực nghiệm 17

3.2.5 Phương pháp đo xác định độ trương nở 18

3.2.6 Phương pháp xác định độ bền uốn tĩnh 18

Chương 4 KẾT QUẢ - THẢO LUẬN 20

4.1 Đặc điểm cấu tạo và tính chất của rơm rạ và cỏ vetiver 20

4.1.1 Đặc điểm cấu tạo rơm rạ và cỏ vetiver 20

4.1.1.2 Cỏ vetiver 25

4.1.3 Khối lượng thể tích và độ ẩm của nguyên liệu 28

4.2 Quy trình công nghệ sản xuất ván dăm 3 lớp phối trộn từ cỏ vetiver và rơm rạ 32

4.2.1 Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất 32

4.2.2 Thuyết minh quy trình 34

4.3 Thiết lập công thức sản xuất ván dăm thí nghiệm 40

4.3.1 Tính toán nguyên liệu dăm, keo và phụ gia 40

4.3.2 Tính toán lực ép trong thí nghiệm 43

4.4 Xây dựng phương trình tương quan 44

4.4.1 Phương trình tương quan 44

4.4 2 Kiểm tra các hệ số hồi quy và tương thích của phương trình 46

4.4.3 Chuyển mô hình về dạng thực 47

4.4.4 Xác định các thông số tối ưu 47

4.5 Kết luận 49

Chương 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 50

5.1 Kết luận 50

5.2 Kiến nghị 52

TÀI LIỆU THAM KHẢO 53

PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC BẢNG

Trang

Bảng 2.1: Sản xuất ván nhân tạo tại vùng Đông Nam Á 3

Bảng 4.1: Kích thước hộp gỗ 29

Bảng 4.2: Khối lượng thể tích cỏ vetiver và rơm rạ 29

Bảng 4.3: Khối lượng thể tích của một số nguyên liệu khác 30

Bảng 4.4: Độ ẩm của cỏ vetiver và rơm rạ 30

Bảng 4.5: Bảng tính toán lượng dăm cho từng mẫu thí nghiệm 42

Bảng 4.6: Mức và khoảng biến thiên các yếu tố của ván dăm 44

Bảng 4.7: Ma trận thí nghiệm và kết quả nghiên cứu của ván dăm RC 45

Bảng 4.8: Kết quả tính toán tối ưu của hàm một mục tiêu 48

Bảng 4.9: Kết quả tính toán tối ưu hàm đa mục tiêu cho ván 3 lớp phối trộn 48

DANH MỤC CÁC HÌNH

Trang

Hình 2.1: Bụi cỏ vetiver 8

Hình 2.2: a) Bông lúa, b) Thân và rễ lúa, c) Rơm rạ 10

Hình 2.3: Thu mua rơm rạ - xã Mỹ Yên 11

Hình 3.1: a) Cho đầy nguyên liệu (cỏ vetiver) vào hộp; b) Thao tác ấn chặt 14

Hình 3.2: Vị trí kiểm tra chiều dày mẫu thử 15

Hình 3.3: Mẫu thử ứng suất uốn tĩnh 19

Hình 4.1: Mặt cắt ngang thô đại của thân lúa 21

Hình 4.2: Mặt cắt ngang lớp 2 của thân lúa 21

Hình 4.3: Mặt cắt ngang lớp trong cùng của thân lúa 22

Hình 4.4: Mặt cắt xuyên tâm của thân lúa 22

Hình 4.5: a) Xơ sợi thân lúa (rơm rạ) b) Xơ sợi của lá lúa 24

Hình 4.6: a) Thân cỏ b) Lá cỏ c) Mặt cắt ngang thân của cỏ vetiver 25

Hình 4.7: Mặt cắt ngang của cỏ vetiver 26

Hình 4.8: Mặt cắt xuyên tâm của cỏ vetiver 26

Hình 4.9: Mặt cắt tiếp tuyến của cỏ vetiver 27

Hình 4.10: Xơ sợi của cỏ vetiver 27

Hình 4.11: Sơ đồ thực nghiệm công nghệ sản xuất ván dăm RC 32

Hình 4.12: Các thao tác tương ứng với các công đoạn ép ván trong thực nghiệm 33

Hình 4.13: Biểu đồ ép nhiệt 2 cấp trong sản xuất ván thí nghiệm 39

DANH MỤC CÁC PHỤ LỤC

Trang

Phụ lục 1: Số lượng, công suất các nhà máy ván nhân tạo trên thế giới

Phụ lục 2: Phân bố và công suất nhà máy ván nhân tạo theo vùng

Phụ lục 3: Bảng giá ván dăm (OKAL) (Áp dụng từ ngày 01/03/2008)

Phụ lục 4: Các loài cỏ vetiver

Phụ lục 5: Giới hạn chịu đựng của cỏ vetiver theo các nghiên cứu của Úc

Phụ lục 6: Chỉ tiêu tính năng của ván dăm cấp 1 loại A

Phụ lục 7.1: KLTT tươi của nguyên liệu cỏ vetiver và rơm rạ

Phụ lục 7.2: KLTT sau hong phơi của nguyên liệu cỏ vetiver và rơm rạ

Phụ lục 7.3: KLTT khô kiệt của nguyên liệu cỏ vetiver và rơm rạ

Phụ lục 7.4: KLTT cơ bản của nguyên liệu cỏ vetiver và rơm rạ

Phụ lục 8.1: Độ ẩm tươi của nguyên liệu cỏ vetiver và rơm rạ

Phụ lục 8.2: Độ ẩm hong khô trong không khí

Phụ lục 8.3: Độ ẩm thăng bằng của nguyên liệu

Phụ lục 9: KLTT ván dăm 3 lớp phối trộn cỏ vetiver và rơm rạ

Phụ lục 10: Độ ẩm ván dăm 3 lớp phối trộn cỏ vetiver và rơm rạ

Phụ lục 11: Độ trương nở ván dăm 3 lớp phối trộn cỏ vetiver và rơm rạ

Phụ lục 12: Ứng suất ván dăm 3 lớp phối trộn cỏ vetiver và rơm rạ

Phụ lục 13: Bảng ma trận mã hóa của sản phẩm ván dăm

Phụ lục 14.1: Bảng ANOVA for trương nở

Phụ lục 14.2: Bảng ANOVA về ứng suất uốn tĩnh

Phụ lục 15.1: Bảng tính tối ưu trương nở hàm 1 mục tiêu

Phụ lục 15.2: Bảng tính tối ưu uốn tĩnh hàm 1 mục tiêu

Phụ lục 15.3: Bảng tính tối ưu của hàm đa mục tiêu với trọng số α = 0,4

Phụ lục 15.4: Bảng tính tối ưu của hàm đa mục tiêu với trọng số α = 0,5

Phụ lục 15.5: Bảng tính tối ưu của hàm đa mục tiêu với trọng số α = 0,6

Phụ lục 16: Một số khuyết tật thường gặp của sản phẩm ván dăm

Chương 1

MỞ ĐẦU

1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Từ năm 2000 đến nay, các doanh nghiệp chế biến gỗ Việt Nam tăng nhanh về

số lượng lẫn quy mô đầu tư, trong đó tập trung chủ yếu ở các tỉnh miền Đông Nam Bộ

và Tây Nguyên, đưa năng lực chế biến và xuất khẩu gỗ trong nước tăng từ 30 - 40% mỗi năm Trong đó, hơn phân nửa là ở thành phố Hồ Chí Minh và các tỉnh lân cận như Đồng Nai, Bình Dương; khu vực này chiếm trên 70% năng lực chế biến gỗ cả nước, đồng thời sử dụng khoảng 2 triệu m3 gỗ tròn/năm

Theo nhịp điệu phát triển trên thì ngành chế biến gỗ ở nước ta đã phải đối mặt với một vấn đề rất lớn là tìm ra nguồn nguyên liệu để đáp ứng cho nhu cầu sản xuất Hiện nay, hàng năm Việt Nam phải nhập khẩu 80% nguồn nguyên liệu thô từ nước ngoài Cùng với lệnh đóng cửa rừng của chính phủ và nguồn gỗ tự nhiên ngày càng khan hiếm, nguồn gỗ rừng trồng thì không đủ để đáp ứng Chính vì vậy, ván nhân tạo

là loại hình vật liệu góp phần thay thế gỗ tự nhiên và được sử dụng rộng rãi trong sản xuất hàng mộc Đặc biệt ở ván dăm với những tính chất ưu việt hơn hẳn các sản phẩm

gỗ khác như: tận dụng được nguồn phế liệu từ các công đoạn chế biến gỗ và lâm sản

để tạo ra sản phẩm có giá trị sử dụng cao, sản xuất được với kích thước tùy ý, yêu cầu

về nguyên liệu không quá khắt khe, giá thành lại thấp hơn so với các loại ván nhân tạo khác Như vậy, ván dăm vừa có các ưu điểm của ván nhân tạo lại khắc phục được những nhược điểm của gỗ tự nhiên Đồng thời cũng góp phần bảo vệ môi trường, giữ vững cân bằng sinh thái Vì vậy, việc nghiên cứu sản xuất ra các loại hình sản phẩm mới từ nguồn nguyên liệu rẻ tiền hoặc phế thải nông, lâm nghiệp là vấn đề đang được chú ý không những ở nước ta mà ở cả một số nước khác trên thế giới

Do vậy, chúng tôi tiến hành đề tài: “Nghiên cứu sản xuất thử ván dăm 3 lớp

phối trộn từ cỏ vetiver và rơm rạ” dưới sự hướng dẫn của cô ThS Nguyễn Thị Ánh

Nguyệt Mục đích tạo ra sản phẩm ván dăm mới có chất lượng, đáp ứng được nhu cầu

xã hội

1.2 Phạm vi nghiên cứu

Trong đề tài này chúng tôi tiến hành nghiên cứu yếu tố nhiệt độ ép, thời gian ép

ảnh hưởng đến chất lượng ván dăm 3 lớp phối trộn giữa cỏ vetiver và rơm rạ (ván dăm

RC) theo tỉ lệ dăm biến thiên

Khảo sát đặc điểm cấu tạo và một số tính chất cơ bản của cỏ vetiver và rơm rạ

1.3 Mục đích nghiên cứu

- Xác định các thông số tối ưu để sản xuất ván dăm RC

- Đề xuất nguồn nguyên liệu mới để sản xuất ván dăm

Chương 2

TỔNG QUAN

2.1 Tổng quan về ván dăm

2.1.1 Sự hình thành và phát triển của ván dăm

Ván dăm được ra đời vào cuối thế kỉ 18 nhưng mãi đến năm 1930 nền công

nghiệp sản xuất ván dăm mới bắt đầu hình thành ở một số nước công nghiệp phát

triển Sau chiến tranh thế giới thứ II, đặc biệt từ những năm 60, khoa học kĩ thuật và

công nghệ phát triển mạnh mẽ, thúc đẩy công nghệ sản xuất ván dăm thêm những

bước tiến vượt bậc cả về quy mô lẫn chất lượng Cho ra đời ván dăm có chất lượng bề

mặt cao, chất kết dính được tinh chế ít độc hại hơn, thiết bị và dây chuyền sản xuất ván

dăm ngày càng được cơ giới hóa, tự động hóa; nguồn nguyên liệu và sản phẩm cũng

được mở rộng và đa dạng, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của xã hội

Đến nay, sản lượng ván dăm trên thế giới đạt mức 85.844 nghìn m3 năm 2005

tăng 4,7% so với năm 2001 Mặc dù, gần đây một số loại ván mới “lên ngôi” như

MDF (với tốc độ tăng trưởng cao năm 2005 đạt 50,7% so với năm 2001) nhưng chỉ

với công suất (CS) 46.141 nghìn m3 (2005) kém gần một nửa so với ván dăm (chi tiết

số liệu ở phụ lục 1, 2) Do vậy, ván dăm vẫn là đứng đầu với CS sản xuất cao ngay

trong khu vực Đông Nam Á Qua bảng 2.1 cho thấy tốc độ tăng trưởng của ván dăm

năm 2005 vẫn cao hơn ván MDF

Bảng 2.1: Sản xuất ván nhân tạo tại vùng Đông Nam Á

Công suất 1.000 m3STT Nhà máy ván nhân tạo

Năm 2001 Năm 2005

Tăng trưởng (%) 2005/2001

(Theo tổng hợp của tạp chí Panel và Furniture vào năm 2006)

Ở Việt Nam, hầu hết công nghệ sản xuất ván dăm đều được nhập từ nước ngoài Năm 1967, Việt Trì là nhà máy ván dăm đầu tiên của nước ta sử dụng thiết bị của Nam

Tư, sản xuất ván dăm 3 lớp đầu tiên từ gỗ Bồ Đề bằng phương pháp ép bằng, CS thiết

kế 6.000 m3 sản phẩm/năm Sau đó, nhiều nhà máy ván dăm khác cũng được xây dựng với quy mô lớn như nhà máy ván dăm Thái Nguyên, Đồng Nai, Hiệp Hòa… Bên cạnh phát triển sản xuất, kinh doanh, tiêu thụ sản phẩm ván dăm thì Việt Nam còn đi sâu nghiên cứu và cải tiến công nghệ sản xuất để đáp ứng nhu cầu cấp thiết của thực tế Nhiều nghiên cứu về nâng cao chất lượng ván dăm chậm cháy, ván dăm chịu nước, ván dăm kết hợp gỗ với các loại vật liệu khác… Điển hình:

Năm 2000, Phạm Ngọc Nam đã nghiên cứu ván dăm sản xuất từ nguyên liệu cành ngọn và bìa bắp gỗ cao su với các quy cách dăm (chiều dày dăm 0,2 - 0,3 mm; chiều rộng dăm 1,5 - 2,5 mm; chiều dài dăm 10 – 20 mm) với độ ẩm 4 – 6% Có sử dụng keo U - F của công ty Dyno ở dạng bột có hàm lượng khô 50 – 60% làm chất kết dính và chất đóng rắn NH4Cl nhằm giảm thời gian ép Tuy nhiên với lượng keo dùng 10,5% và nhiệt độ ép 155 0C thì thời gian ép cũng khá lâu là 22,7 phút Kết quả thu được: khối lượng thể tích 0,75 g/cm3, độ giãn nở sau khi ngâm trong nước 9,2%, ứng suất uốn tĩnh 163 kG/cm2

Năm 2001, Trần Tuấn Nghĩa, đã nghiên cứu sản xuất ván dăm 3 lớp từ gỗ Bạch Đàn Dùng keo U - F của hãng Dyno với định mức keo cho lớp mặt 20% và cho lớp ruột 10%; nhiệt độ ép là 110 - 1300C; áp lực ép: 15 - 18 kG/cm2; thời gian ép ngắn hơn

là 15 phút Kết quả KLTT: 0,62 g/cm3, độ trương nở chiều dày (sau khi ngâm trong nước 2 giờ): 4,8%; độ bền uốn tĩnh: 64 kG/cm2

Năm 2003, Nguyễn Trọng Nhân nghiên cứu xác định một số tính chất ván dăm

từ gỗ bạch đàn nâu (tại Phù Ninh tỉnh Phú Thọ) qua sự khác biệt về độ tuổi của cây Ván dăm gỗ Bạch đàn nâu 6 tuổi, loại ván 3 lớp, chất kết dính U - F, keo lớp ngoài 12%, keo lớp trong 8%, với KLTT 0,70 g/cm3, 0,75 g/cm3 đạt độ bền uốn tĩnh tuần tự 18,89 MPa; 19,92 MPa, độ bền kéo vuông góc tuần tự đạt 0,36 MPa, 0,39 MPa Tương

tự, ván dăm gỗ Bạch đàn nâu 8 tuổi với KLTT 0,70 g/cm3, 0,75 g/cm3 đạt độ bền uốn tĩnh tuần tự 20,78 MPa, 21,22 MPa, độ bền kéo vuông góc tuần tự đạt 4,08 MPa, 4,37 MPa Các loại ván này đáp ứng yêu cầu loại ván 1A trong tiêu chuẩn cấp ngành 04TCN - 1999

2.1.2 Một số yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng của ván dăm

- Khối lượng thể tích ván

KLTT của ván ảnh hưởng rất lớn đến tính chất cơ lý của ván dăm Ván dăm có KLTT càng lớn thì cường độ ván càng cao, độ hút nước giảm Tuỳ thuộc vào nhu cầu

sử dụng mà chọn KLTT phù hợp Ví dụ như ván để sản xuất bàn ghế thì có KLTT lớn hơn ván dùng làm trần hay vách ngăn Tuy nhiên trong trường hợp muốn tăng tính chất cơ lý của ván bằng việc tăng KLTT thì làm tăng chi phí nguyên liệu sẽ không có tính kinh tế và tối ưu

- Hình dạng và kích thước dăm

Kích thước của dăm gỗ được xét theo 3 chiều dày, rộng, dày Cả ba chiều đều ảnh hưởng đến tính chất cơ lý của ván Chiều dài của dăm < 50 mm thì ứng suất uốn tĩnh của ván tỉ lệ thuận với chiều dày của dăm Chiều dài dăm > 50 mm sẽ hạn chế quá trình trộn keo và trải thảm, làm cho bề mặt phân bố dăm không đều, giảm chất lượng ván Vì thế dăm cần có độ dài thích hợp sẽ làm tăng độ bền uốn tĩnh của ván Bề rộng: ảnh hưởng theo qui luật bề rộng càng tăng, ứng suất càng giảm Bề dày: tỷ lệ thuận với ứng suất của ván ngoài ra bề dày dăm quyết định đến diện tích tiếp xúc của bề mặt dăm Như vậy, dăm càng dày và rộng thì độ bền uốn tĩnh càng thấp (vì khi ép trong dăm sẽ xuất hiện nội ứng suất chống lại quá trình ép)

Các dạng dăm thường gặp:

+ Dăm hẹp, dài, phẳng: kích thước dăm dài 25 - 100 mm, dày 0,2 - 0,4 mm, rộng

6 mm Cho cường độ ván cao, độ cứng của ván tốt, kích thước ván ổn định (dùng máy cắt dăm kiểu bào)

+ Dăm dày, rộng: chiều dài và rộng xấp xỉ nhau (dài 13 - 35 mm), chiều dày tương đối lớn và không đồng đều (sử dụng máy nghiền)

+ Dăm mỏng và rộng: dài và rộng cơ bản như nhau và biến đổi nhiều, chiều dày tương đối nhỏ, đồng đều Sử dụng thích hợp cho lớp mặt đẹp và có cường độ cao + Dăm dạng que: chiều dày và rộng xấp xỉ nhau (hơn 6 mm) dạng giống que diêm, sử dụng thích hợp để sản xuất ván theo phương pháp đẩy hoặc làm lớp trong của ván khi sản xuất theo phương pháp ép phẳng, (sử dụng máy nghiền có thể tạo ra dăm dạng này)

+ Dăm nghiền: có kích thước nhỏ, dài khoảng 5 - 12 mm, rộng và dày bé khoảng 0,2 mm Cho chất lượng bề mặt cao

Ngoài ra, còn có nhiều hình dạng dăm khác: dăm dạng sợi, bó sợi, dăm dạng hạt và bụi gỗ Qua tham khảo nhiều dạng đã trình bày chúng tôi chọn dăm nghiền phù hợp cho cả dăm lớp mặt và lõi để sản xuất ván dăm RC Kích thước dăm dễ dàng xác định qua đường kính lỗ lưới của máy sử dụng; như máy băm dăm mini được dùng trong thí nghiệm của chúng tôi có đường kính là 2,2 mm cho được dăm lớp lõi Sau

đó, sàng lại qua lưới 1,5 mm để làm dăm lớp mặt

- Chủng loại nguyên liệu

Chủng loại nguyên liệu có ảnh hưởng rất lớn đến tính chất cơ lý của ván Ứng suất của ván càng lớn nếu KLTT của nguyên liệu càng thấp Điều đó có nghĩa là nguyên liệu càng mềm ván dăm càng cứng vì sự liên kết giữa các phần tử dăm càng trở nên chặt chẽ

- Độ ẩm thảm dăm

Lượng ẩm trong thảm dăm có nguồn gốc từ: nước còn lại trong dăm sau khi sấy dăm hoặc dăm hồi ẩm trở lại (do không bảo quản dăm tốt), lượng nước do chất dán dính và chất đóng rắn đưa vào, lượng nước thêm vào do quá trình phun ẩm Trong đó,

độ ẩm dăm quyết định chính đến độ ẩm thảm dăm và chất lượng ván tạo ra Nếu độ ẩm dăm cao dẫn đến thời gian ép tăng do phản ứng đóng rắn của keo bị chậm lại và cho chất lượng ván thấp, nhưng làm cho bề mặt mượt và tạo điều kiện truyền nhiệt từ bề mặt vào lõi Nếu độ ẩm thảm dăm thấp cũng không thuận lợi trong quá trình ép nhiệt, làm giảm khả năng dẫn nhiệt của dăm từ lớp mặt vào lớp lõi, dễ gây hiện tượng vỡ ván

và làm giảm khả năng kết dính của keo Để nâng cao chất lượng của ván dăm thì độ

ẩm của lớp bề mặt nên cao hơn độ ẩm của lớp lõi và độ ẩm thảm dăm sau khi trộn keo nên trong khoảng 40 – 60 %

tuy nhiên áp lực quá cao sẽ vượt quá giới hạn bền của nguyên liệu làm rã dăm đồng thời để đạt được áp lực lớn cũng làm tăng chi phí sản xuất

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 Thời gian ép ván càng ngắn cho năng suất càng cao song chất lượng ván không đồng đều Với những ván có độ ẩm dăm cao nếu thời gian ép quá ngắn sẽ gây hiện tượng phồng dộp, tách lớp do độ ẩm bên trong chưa kịp thoát ra ngoài Thời gian ép càng lâu thì cho ván chất lượng tốt hơn nhưng năng suất thấp tiêu tốn nhiều nhiên liệu, giá thành cao Chính vì thế phải chọn thời gian ép sao cho hợp lý nhằm đảm bảo sự đóng rắn của keo cũng như sự thoát ẩm bên trong của ván Tuy nhiên, muốn ép được những tấm ván trong thời gian ngắn thì cần nhiệt độ cao và độ ẩm dăm thấp Sau khi lấy ván ra khỏi bàn ép cần phải có thời gian ủ ván hợp lý để cho keo đóng rắn hoàn toàn (thông thường 24 h)

Nhiệt độ ép phụ thuộc vào loại keo sử dụng, chủng loại nguyên liệu và một số thông số khác Nhiệm vụ chính của ép nhiệt là cung cấp nhiệt độ cho keo đóng rắn hoàn toàn, bàn ép có tác dụng đẩy nhanh và nâng cao sự tiếp xúc giữa keo và dăm, đồng thời làm cho ván đạt đến chiều dày nhất định, tạo mặt phẳng cho ván Nhiệt độ

ép ván phụ thuộc vào loại keo sử dụng, nhiệt độ càng cao thì keo đóng rắn càng nhanh nhưng cũng có thể chọn nhiệt độ thấp để đóng rắn Trong sản xuất thường dùng nhiệt

độ ép là 1400C – 2000C

- Cấu trúc ván

Trong ván dăm liên kết giữa keo và dăm là mối liên kết chủ yếu nhất Sự bền vững của liên kết này quyết định tính chất của ván dăm như độ trương nở chiều dày, USUT Trong quá trình ép nhiệt thì nhiệt độ và áp suất có ảnh hưởng lớn và quyết định đến sự liên kết giữa keo và dăm Nếu tăng nhiệt độ sẽ tăng tính dẻo và tính đàn hồi của dăm Điều này kéo theo tiếp xúc giữa dăm – dăm tốt hơn Cùng với sự tác động của nhiệt độ cao ma sát nội lực keo giảm xuống, sức căng bề mặt của keo cũng giảm làm cho bề mặt dăm ướt đều và keo dễ dàng dịch chuyển từ bề mặt này sang bề mặt khác Bên cạnh đó, lượng ẩm trong thảm dăm cũng bốc hơi cho đến khi ổn định độ ẩm Tất

cả các yếu tố trên tạo nên quá trình dán dính giữa dăm – keo – dăm

Trong quá trình sản xuất ván dăm thí nghiệm sản xuất ván theo tỷ lệ 1:4:1 (theo I.M.Diskin) Tỷ lệ dăm lớp mặt và lớp lõi có ảnh hưởng đến cường độ của ván Nếu tăng tỷ lệ lớp mặt lên 40% thì sẽ tăng giới hạn bền trong uốn tĩnh Tuy nhiên, khi tăng quá giới hạn thì hầu như ứng suất của ván không tăng nữa

2.2 Khái quát về nguyên liệu từ cỏ vetiver

Cỏ vetiver được sử dụng có tên khoa học là

vetiverria zizanioides (Linn) nash, thuộc họ Graminate,

tông Andropogoneae Ở Việt Nam cây cỏ này được du

nhập từ nước ngoài vào 1999 và được trồng ở nhiều vùng

Tây Ninh, Tiền Giang, An Giang, Đồng Nai, Cần Thơ,

Tây Nguyên, Thừa Thiên Huế, Nam Định, Thái Bình,

Quảng Ninh và ở dọc đường Hồ Chí Minh Tùy theo từng

loài khác nhau (phụ lục 4) mà cỏ được phân bố các nơi

khác nhau (Châu Á, Châu Phi, bán đảo Đông Dương và

Châu Úc…) (theo Thành Danh, 2007)

2.2.1 Đặc điểm hình thái

Quan sát tổng quan cả cụm cỏ vetiver giống như bụi sả, mọc thẳng đứng, các

cây xếp sát vào nhau tạo thành khóm dày đặc, vững chắc

Chồi ngọn: nằm sâu dưới lớp đất mặt, chúng là điểm rút của thân rễ

Thân, lá: mọc thẳng đứng phát triển chiều cao khá mạnh từ 0,5 – 2 m, đặc biệt

có thể lên đến cao nhất 3 m Lá ken dày đặc, có phiến cứng, có răng cưa nhỏ phẳng,

không gợn sóng Thân khỏe cứng, hóa mộc (đây là đặc tính ưu tiên cho loài cỏ vetiver

này rất khả quan khi sử dụng như dăm gỗ) Dọc thân có lớp bọc như vỏ bao lá giúp cây tồn tại được trong điều kiện môi trường khô hạn, dịch bệnh, thuốc trừ sâu, … đặc biệt phần gốc đẻ nhánh rất mạnh nhưng không mọc tràn lan như các loài cỏ dại thông thường mà mọc theo cụm

Bộ rễ chùm rất dài, cắm sâu xuống đất tới 3 – 4 m, ken dầy với nhau, làm thành một bức tường vững chãi (giúp bảo vệ đất chống xói mòn, sống dễ trong điều kiện khắc nghiệt) Đặc biệt đây là phần có nhiều tinh dầu thơm với lượng chứa cao tới 2 – 2,5% tính theo trọng lượng khô của rễ

Hình 2.1: Bụi cỏ vetiver

Hoa: lưỡng tính, có màu nâu tím hoặc tím xanh, hoa thường bất thụ Do đó, chúng sinh sản vô tính (tách chồi ra để ươm giống hoặc trồng trực tiếp ra môi trường) Nhờ vậy mà không gây thảm họa cỏ dại như phát tán bằng hạt của các cỏ thông thường (Nguyễn Lân Dũng, 2005)

Ngoài đặc điểm hình thái các điều kiện sinh thái cũng được nhiều nhà khoa học nghiên cứu rất kỹ (phụ lục 5)

các hàng thủ công, mỹ nghệ (quạt cỏ, túi cỏ, nón cỏ, thảm cỏ, đệm cỏ,…) Cỏ vetiver

thuộc thực vật C4 cho năng suất chất xanh cao và hấp thu tốt các lượng dư thừa Phôtpho, Manhê…Chính vì vậy, có thể sử dụng loài cỏ này vào mục đích xử lý các vùng đất và nước bị ô nhiễm bởi kim loại nặng Phân hủy tạo thành nguồn chất mùn cho đất, giúp đất có độ thoáng thích hợp để giữ nước, không khí và dự trữ dinh dưỡng cho đất Như ở Việt Nam đã sử dụng để xử lý chất độc Dioxin ở Huế

Tuy nhiên ở nước ta mới chỉ sử dụng cỏ vetiver chống xói mòn đất, lũ lụt từ sau

2007 đến nay, phần lớn cỏ được trồng lấy rễ vetiver để bán, chiết suất tinh dầu, và hầu

như phần thân lá không sử dụng

2.3 Khái quát về nguyên liệu từ rơm rạ

Cây lúa trồng bắt nguồn từ cây hoang dại Tổ tiên xa là 1 cây lúa dại lâu năm

sống ở châu Á (chính là loài Oryza sativa) và châu Phi (là loài Oryza glaberrima) Loài Oryza sativa cũng phát triển rộng ở Việt Nam chính là loại hình Oryza sativa

indica Các giống lúa Việt Nam có thể chia làm 2 nhóm chính: những giống lúa cạn

(không cần mực nước thường xuyên ở gốc) và những giống lúa nước (cần sinh sống ở ruộng có nước) (Nguyễn Văn Luật, 2003)

2.3.1 Đặc điểm hình thái

Thân lúa phát triển từ thân mộng và lớn dần theo sự tăng trưởng của lá Lúa cùng một giống có độ cao khác nhau do còn tùy thuộc điều kiện canh tác, theo vụ, số gióng trên thân lúa biến đổi nhiều từ 10 – 20 gióng

Từ lúc làm mạ đến lúc bắt đầu trổ bông, lá lúa có màu xanh, bẹ lá hình trụ ôm sát thân, sau này phát triển thành phiến lá Vào giai đoạn lúa chín, lá ngã màu dần, màu lá thay đổi nhiều hay ít phụ thuộc vào độ tàn của lá (độ tàn của lá được đánh giá vào giai đoạn lúa chín, trên cơ sở quan sát sự chuyển màu của lá và phụ thuộc nhiều vào giống lúa) Thường những giống lúa cho năng suất cao cho tuổi thọ của lá cao, lúc lúa chín lá vẫn giữ được màu xanh hoặc xanh vàng (Bùi Ngọc Tuyển, 2006)

Rễ lúa là cơ quan hút nước và chất dinh dưỡng của cây lúa Rễ lúa thuộc loại rễ chùm, bộ rễ không có rễ cọc, chia làm phần rễ mộng và rễ nhánh Rễ mộng không phân nhánh phát triển 1 thời gian rồi héo đi khi các rễ sau đã phát triển, được mọc từ thân

Bông lúa là loại hoa chùm, lưỡng tính Sau khi thụ phấn xong, phôi chấu phát triển, hoa lúa thành hạt thóc Lúa thường thụ phấn lúc hoa nở Một số giống lúa có hạt

có râu trên vỏ trấu

Hình 2.2: a) Bông lúa, b) Thân và rễ lúa, c) Rơm rạ

2.3.2 Ứng dụng của rơm rạ

Hiện nay, sản phẩm rơm, rạ đang có giá nhờ những ứng dụng trong sản xuất, lưu thông và xuất khẩu Nhiều địa phương đang tích cực thu gom rơm rạ chất thành đống bán chứ không để bừa bãi như trước Việc kinh doanh rơm rạ phát triển thành nghề phổ biến ở các xã Mỹ Yên, Long Hiệp (huyện Bến Lức, Long An)… các chủ vựa thu mua từ những cánh đồng lúa mùa ở các xã Long

Khê, Long Định, Phước Lý, Phước Toàn, Phước

Vân… (thuộc các huyện Bến Lức, Cần Đước, Cần

Giuộc) để cung cấp cho các vựa dưa, trái cây, xí

nghiệp thuỷ tinh, các trang trại nuôi bò, xuất khẩu…

Như vậy cho thấy rơm rạ đã sử dụng rộng

trong các lĩnh vực cụ thể là làm thức ăn gia súc, làm

vật đệm trải các vật dụng dễ vỡ và là mặt hàng thô

để xuất khẩu đầy tiềm năng Ngoài ra, rơm rạ còn

dùng để phục vụ sản xuất điện năng và tro rơm làm chất độn trong công nghệ sản xuất

xi măng… (ở tỉnh Pichit Thái Lan, đảo Bali Indonexia) (Phạm Ngọc Tuấn, 2008)

Hình 2.3: Thu mua rơm rạ - xã

Mỹ Yên

Chương 3

NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Nội dung nghiên cứu

3.1.1 Khảo sát đặc điểm cấu tạo và tính chất vật lý của cỏ vetiver, rơm rạ

- Khảo sát đặc điểm cấu tạo thô đại, hiển vi của cỏ vetiver, rơm rạ

- Các chỉ tiêu tính chất vật lý của cỏ vetiver, rơm rạ

3.1.2 Xây dựng chế độ ép ván dăm từ dăm cỏ vetiver với dăm rơm rạ

Xác định các thông số kỹ thuật theo tiêu chuẩn ngành 04TCN - 1999 cho ván

dăm 3 lớp phối trộn từ cỏ vetiver và rơm rạ với:

- Thông số đầu vào: tỷ lệ phối trộn (%), thời gian ép (phút), nhiệt độ ép (oC)

- Thông số đầu ra: độ trương nở, ứng suất uốn tĩnh, khối lượng thể tích, độ ẩm của ván

3.2 Phương pháp nghiên cứu

3.2.1 Phương pháp khảo sát đặc điểm cấu tạo của nguyên liệu

- Khảo sát cấu tạo thô đại

Do đặc tính nguyên liệu thân thảo (mềm, nhỏ, nhiều nước và rỗng) nên việc quan sát cấu tạo thô đại khá dễ và rõ có thể kết hợp sử dụng kính lúp có độ phóng đại

x 10 hỗ trợ thêm cho việc khảo sát Tiến hành quan sát bằng mắt thường về hình dáng,

màu sắc bên ngoài của nguyên liệu lúa, rơm và cỏ vetiver Để dễ phục vụ cho việc

khảo sát ta sử dụng các phẩu thức tươi (dùng cây lúa thay cho rơm rạ khô) Và dùng dao cắt tạo ra bề mặt thật phẳng để dễ quan sát tia, thớ,…

- Khảo sát cấu tạo hiển vi

Để khảo sát cấu tạo hiển vi cần có các tiêu bản mỏng không có bọt khí và tiêu bản được quan sát dưới kính hiển vi có độ phóng đại x 100 hoặc x 400 với gia công

mẫu mỏng dưới 15 mm Tuy nhiên ở nguyên liệu thân thảo (lúa, cỏ vetiver) có khá

nhiều nước và cấu trúc rỗng rất dễ bị héo, co quắp lại khi gặp các dung dịch sử dụng

cho phẫu thức gỗ thông thường (như cồn tỉ lệ 1/10, 3/10, 5/10, 7/10, nguyên chất, các hóa chất hỗn hợp nhuộm màu safranin, cồn, anilin), ngay khi để trong không khí với phẫu thức mỏng cũng chỉ giữ nguyên hình dạng để quan sát trong thời gian ngắn (5 -

10 phút) Vì thế sau quá trình thực hiện làm tiêu bản tôi chọn giải pháp đơn giản là làm tiêu bản tạm thời gồm các bước sau

+ Phương pháp làm tiêu bản

Làm mềm nguyên liệu (lúa và cỏ vetiver): sử dụng và cắt chọn phần nguyên

liệu tươi, có thân lớn đều để dễ tiến hành khảo sát Vì thời gian làm thí nghiệm lâu cần ngâm nguyên liệu trong nước theo từng đoạn dài 10 – 20 cm để giữ được độ mềm tươi, còn nguyên cấu tạo thành phần của nguyên liệu và thuận lợi cho các khâu tiếp theo

Cắt vi phẫu và lên tiêu bản: đặt mặt cắt hướng lên trên, rồi tiến hành cắt thành từng lát mỏng độ dày khoảng 18 – 22 μm Mỗi mặt cắt được cắt từ 5 – 8 lát, dùng cây

cọ mềm để đưa phẫu thức lên trực tiếp lame (lame có kích thước dài:rộng:dày là 75:15:1,2 mm) Dùng bông thấm nhẹ phẫu thức để trừ các nước do nguyên liệu đã được ngâm ướt, tiếp tục nhỏ 1 - 2 giọt anilin nhằm làm sáng phẫu thức và cũng thấm khô bằng bông lượng anilin thừa Có thể dùng 1 tấm lame nữa để kẹp giữ cố định phẫu thức Tuy nhiên sẽ dễ quan sát hơn khi không có thêm lớp lame này Như vậy ta bỏ bớt một số công đoạn khử nước, nhuộm màu

+ Phương pháp tách mô sợi

Mẫu rơm rạ, cỏ vetiver tách mô sợi sẽ có sẵn kích thước nhỏ (rất thuận lợi) và

quan sát dưới kính hiển vi để bổ sung cho việc khảo sát trên các mặt cắt Thí nghiệm được tiến hành như sau:

Cắt từng đoạn nguyên liệu khoảng 10 – 15 mm rồi thái sợi các đoạn nguyên liệu này để quá trình nấu tách sợi nhanh hơn Cho nguyên liệu đã chuẩn bị vào ống nghiệm

và cho hỗn hợp acid acetic và oxi già vào (hỗn hợp có tỉ lệ acid acetic/oxy già = 1/1 Sau đó đun bằng bếp cách thủy Khi các mẫu chuyển sang màu trắng và dùng đũa thủy tinh quấy đánh sợi mỏng ra thì kết thúc quá trình nấu để tránh tình trạng vách tế bào bị phân rã Vì trong quá trình sử dụng ép ván ngoài phần thân cỏ, thân rơm rạ thì phần lá cũng được sử dụng nên tôi cũng tiến hành tách mô cho cả phần lá, tiến hành cũng tương tự

Sau khi tách mô cần rửa lại bằng nước cho đến khi giấy pH không đổi màu và huyền phù của tế bào sợi được bảo quản trong dung dịch Formalin loãng có nồng độ 4 – 6% hoặc có thể ngâm trong nước cất Tiếp theo tiến hành nhuộm màu để dễ quan sát

và lên tiêu bản Ở đây huyền phù của tế bào sợi rất dễ nhuộm màu chỉ cần nhỏ 1 vài giọt hỗn hợp màu (safrafin, cồn, anilin) và để 1 vài giây cho thấm màu cuối cùng ngâm vào nước loại bỏ lượng màu thừa rồi lên tiêu bản

3.2.2 Phương pháp xác định khối lượng thể tích (KLTT)

3.2.2.1 Xác định KLTT cho nguyên liệu

Phương pháp cân đo: là phương pháp chung để xác định KLTT _ đo thể tích, khối lượng của nguyên liệu tương ứng với thời điểm xác định như lúc tươi, lúc khô trong không khí, lúc sấy khô kiệt và khối lượng lúc ban đầu rồi lập tỉ số theo công thức tính tương ứng Tuy nhiên thao tác xác định KLTT của cỏ, rơm rạ các loại nguyên liệu này có khác so với gỗ ở đo thể tích của chúng; vì cỏ, rơm rạ có kích thước nhỏ không phải là một khối chặt chẽ như gỗ nên để đo được thể tích cần nghiền mịn nguyên liệu

và ấn chặt vào 1 hộp gỗ có thể tích bên trong đã xác định Khi đó, thể tích của hộp cũng chính là thể tích của lượng nguyên liệu cần đo (hình 3.1) Tiếp tục tiến hành cân

đo lượng nguyên liệu này để xác định KLTT tiếp theo

Hình 3.1: a) Cho đầy nguyên liệu (cỏ vetiver) vào hộp; b) Thao tác ấn chặt

Thể tích của nguyên liệu sẽ biến động sau khi phơi khô và sấy khô kiệt vì thế khi khối lượng của nguyên liệu không đổi (chỉ chênh lệch 0,03 g) thì ấn chặt nguyên liệu vào hộp và đo chiều cao của nguyên liệu còn lại trong hộp Như vậy thể tích tính

sẽ thay đổi do chiều cao của nguyên liệu trong hộp biến đổi và xác định được thể tích

tương ứng với lượng nguyên liệu còn lại Cuối cùng dựa vào các công thức để xác định KLTT ứng với mỗi trường hợp

+ Khối lượng thể tích tươi (Dt)

Dt = m1 / V1 (g/cm3) (3.1) Với m1: Khối lượng nguyên liệu tươi

V1: Thể tích nguyên liệu tươi + Khối lượng thể tích khô trong không khí (Dkk)

Dkk = mk / Vk (g/cm3) (3.2) Với mk: Khối lượng nguyên liệu khô

Vk: Thể tích nguyên liệu khô + Khối lượng thể tích khô kiệt (D0)

D0 = m0 / V0 (g/cm3) (3.3) Với m0: Khối lượng nguyên liệu hoàn toàn khô (qua sấy đến khi khối lượng chênh lệch ± 0,03 mm)

V0: Thể tích nguyên liệu hoàn toàn khô + Khối lượng thể tích cơ bản (Dcb)

Dcb = m0 / V1 (g/cm3) (3.4)

3.2.2.2 Xác định khối lượng thể tích ván

+ Mẫu thử khối lượng thể tích có kích thước (100 x 100 x t) mm

+ Cân mẫu với độ chính xác 0,01g

+ Đo chiều dày của ván ở 4 điểm khoanh tròn (hình 3.2), chính xác đến 0,05

mm Tính giá trị bình quân chiều dày ván ở 4 điểm này

Hình 3.2: Vị trí kiểm tra chiều dày mẫu thử

+ KLTT mẫu thử tính theo công thức sau:

ξ = m/V (g/cm3) (3.5) Trong đó: ξ: KLTT mẫu thử (g/cm3)

M: khối lượng mẫu thử (g) (chính xác đến 0,01 g)

V: thể tích mẫu thử (cm3)

3.2.3 Các phương pháp xác định độ ẩm

3.2.3.1 Xác định độ ẩm nguyên liệu

- Phương pháp:

Trên cơ sở xác định KLTT nguyên liệu đã có các giá trị tương thích để đo độ

ẩm của nguyên liệu lúc tươi, độ ẩm sau hong phơi và độ ẩm thăng bằng (khi nguyên liệu được sấy khô kiệt rồi hồi ẩm ổn định trở lại)

+ Độ ẩm của nguyên liệu lúc tươi (Wt), chính xác đến 0,1%:

Wt= (m1 – m0)/m0 x 100 (%) (3.6) Với m1: Khối lượng nguyên liệu tươi (g)

m0: Khối lượng nguyên liệu hoàn toàn khô kiệt (g) (m0 sấy đến khi khối lượng chênh lệch ± 0,01 g) + Độ ẩm sau hong phơi (Wp), chính xác đến 0,1%:

W p = (mk – m0) / m0 x 100 (%) (3.7) Với mk: Khối lượng nguyên liệu hong khô ổn định (g)

+ Độ ẩm thăng bằng của nguyên liệu (Wtb), chính xác đến 0,1%:

W tb = (mHÂ – m0) / m0 x 100 (%) (3.8) Với mHÂ: Khối lượng nguyên liệu hồi ẩm trở lại sau khi sấy khô kiệt (g)

3.2.3.2 Xác định độ ẩm ván

+ Khi xác định độ ẩm, ván thử sau khi cắt (kích thước ván thử độ ẩm có thể có bất kỳ nhưng khối lượng không nhỏ hơn 20 g) tiến hành cân ngay, độ chính xác đến 0,01 g

+ Mẫu được sấy ở nhiệt độ 103 ± 20C cho đến khi khối lượng không thay đổi, cân chính xác đến 0,01 g Chênh lệch độ ẩm của hai lần cân cách nhau 6 giờ < 0,1% thì xem như khối lượng không thay đổi

Độ ẩm của mẫu thử được tính theo công thức sau, chính xác đến 0,1%:

W= (M1 – M0) / M0 x 100 (%) (3.9) Trong đó: W: độ ẩm mẫu (%)

M0: khối lượng mẫu khô kiệt (g)

M1: khối lượng mẫu ở W (g)

3.2.4 Phương pháp qui hoạch thực nghiệm

Phương pháp quy hoạch thực nghiệm là phương pháp chủ động có hoạch định

trước Ngoài ra chúng ta có thể thay đổi đồng thời các yếu tố tham gia thí nghiệm

không trùng các yếu tố thí nghiệm khác và các yếu tố đầu vào

Ưu điểm của phương pháp này là dễ tiến hành thí nghiệm, đối tượng nghiên cứu

đa dạng, chúng ta chỉ quan tâm các yếu tố đầu vào và các yếu tố đầu ra Ngoài ra ta có

thể khống chế các yếu tố đầu vào hoặc làm giảm sự ảnh hưởng của các yếu tố khác tác

động tới, số lần thí nghiệm ít, tiết kiệm được kinh phí cũng như quỹ thời gian Phương

pháp này có thể xây dựng hàm hồi quy rất thuận tiện cho việc khảo sát kết quả, tìm

phương án tối ưu Nhược điểm của phương pháp này là tính toán khá phức tạp Tuy

nhiên có thể nhờ sự can thiệp của máy tính để giải quyết Do vậy, bài này chọn

phương pháp quy hoạch thực nghiệm cho quá trình khảo sát và tính toán

Với phương pháp quy hoạch thực nghiệm, việc quan trọng là lập phương trình

tương quan hồi quy giữa các đại lượng nghiên cứu Do đó việc trước tiên là đưa ra

hàm mục tiêu, hàm mục tiêu chính là mối tương quan giữa các nghiệm thức với các thí

nghiệm mà ta cần tối ưu hóa Với dạng này hàm mục tiêu có dạng tổng quát sau:

2

1 1

n j i

j i ij n

i i i

Trong đó: Yi là các yếu tố đầu ra (i = 1,3)

Xi là các yếu tố đầu vào (i = 1,3)

bj là các hệ số cần xác định

Bố trí thí nghiệm gồm 3 loại thí nghiệm:

+ Loại I: gồm N1 = 2n thí nghiệm toàn phần Yêu cầu đảm bảo tính được tất cả các hệ số hồi quy tuyến tính bj và tương tác cặp đôi bij Tác động của chúng không bị chộn lẫn với nhau

+ Loại II (phần tâm): Gồm N0 (N0 >=1) thí nghiệm ở tâm miền quy hoạch, tại

đó giá trị mã của các thông số bằng 0

+ Loại III: Nα = 2n thí nghiệm bố trí trên các trục tọa độ, cách gốc tọa độ một đoạn α > 0 sao cho ma trận X trực giao, tức ta lấy xij= ±α

3.2.5 Phương pháp đo xác định độ trương nở

Ván sau khi sản xuất thí nghiệm được rọc cạnh và cắt thành mẫu thử có kích thước theo tiêu chuẩn ngành 04TCN2 - 1999, kích thước mẫu như hình 3.2

Độ trương nởΔt được xác định trên mẫu có kích thước như quy cách của mẫu xác định khối lượng thể tích Xác định chiều dày ván, chính xác đến 0,05 mm; khối lượng và thể tích ban đầu của ván

Mẫu gỗ được ngâm trong bình nước ở nhiệt độ 20 – 250C, nhúng chìm trong nước theo chiều đứng Mặt dưới mẫu và đáy bình cách nhau 1 khoảng nhất định, giữa các mẫu có khe hở nhất định để mẫu trương nở tự do Sau khi ngâm 2h ± 5 phút, lấy mẫu ra, lau nước bám trên bề mặt mẫu Đo chiều dày và khối lượng thay đổi của ván, việc đo phải tiến hành trong vòng 30 phút

Kết quả tính theo công thức sau:

+ Độ trương nở của ván

Δt = (t2 - t1) / t1 x 100 (%) (3.11)

Trong đó: Δt: độ trương nở của ván (%)

t1: chiều dày mẫu thử trước khi ngâm nước (mm)

t2: chiều dày mẫu sau khi ngâm nước (mm)

Giá trị bình quân có độ chính xác đến 0,1% Giá trị trương nở được công bố là giá trị trung bình nhất của các mẫu, thử của ván

3.2.6 Phương pháp xác định độ bền uốn tĩnh

Khái niệm: cường độ uốn tĩnh là tỉ lệ giữa mômen uốn tĩnh và khả năng chống uốn

Mẫu thử có kích thước (250 x 50 x t) mm và sơ đồ mẫu thử được xác định ở hình 3.3

Hình 3.3: Mẫu thử ứng suất uốn tĩnh

y Kết quả:

Công thức tính độ bền uốn tĩnh:

ut

δ = (3 x Pmax x L) / (2 x b x t2) (kG/cm2) (3.12)

Trong đó: Pmax: lực phá hủy cực đại (kG)

L: khoảng cách giữa 2 gối đỡ (cm)

b: chiều rộng mẫu thử (cm)

t: chiều dày mẫu thử (cm)

Lấy giá trị bình quân của các mẫu thử cường độ uốn tĩnh của ván

Chương 4

KẾT QUẢ - THẢO LUẬN

4.1 Đặc điểm cấu tạo và tính chất của rơm rạ và cỏ vetiver

4.1.1 Đặc điểm cấu tạo rơm rạ và cỏ vetiver

4.1.1.1 Rơm rạ

- Đặc điểm cấu tạo thô đại

Thân cây lúa màu xanh nhạt, khi lúa chín chuyển dần thành xanh vàng và vàng

rạ, đường kính của thân ở gốc khoảng 6 – 8 mm và lên đến ngọn còn 3 – 4 mm Cũng

có sự tương quan giữa đường kính của thân ở dưới gốc và tính cứng của thân cây Cắt phần thân lúa ra để dễ quan sát, ta thấy thân rỗng và thành dày tới 1 mm, gồm nhiều lớp sắp cuộn tròn quanh thân, thông thường gồm 3 lớp Lớp áo ngoài rất mỏng, là lớp riêng biệt như một áo khoác bên ngoài thân lúa, dễ dàng tách lớp khi cắt ngang thân lúa và thường héo, khô vàng; có nhiệm vụ bao bọc các lớp bên trong thân cây lúa, tránh thoát nước cũng như ngăn cách nước với phần thân ngập nước bên dưới gốc lúa Chính vì vậy, lúa không bị úng khi thân ngập trong nước Lớp thứ 2 dày hơn, và lớp cuối cùng là phần trụ bên trong Quan sát bằng mắt thường hoặc để rõ hơn bằng kính lúp ta thấy phần biểu bì là lớp mỏng bên ngoài (1) màu xanh và mô mềm (2) bên trong

có màu trắng có kích thước khá lớn và dày đặc Trụ giữa (3) hình tròn, trụ giữa có thể phát triển to, theo ông Bùi Huy Đáp đường kính của trụ giữa có thể đạt tới 1/3 đường kính của mặt cắt rễ lúa Riêng phần thân gần gốc (hình 4.1 bên dưới) có 1 tầng nội bì (4) bao bọc và phần tủy (5) còn phần thân phía trên thì trụ giữa rỗng (không có lớp nội

bì và tủy)

Hình 4.1: Mặt cắt ngang thô đại của thân lúa

1 Biểu bì; 2 Mô mềm; 3 Trụ giữa; 4 Nội bì; 5 Tủy

Hình 4.2: Mặt cắt ngang lớp 2 của thân lúa

1 Ngoại bì; 2 Mô mềm; 3 Bó sợi; 4 Khoảng không khí trống;

5 Thành biểu bì ngăn cách giữa 2 lớp

12

43

5

4

231

5

Hình 4.3: Mặt cắt ngang lớp trong cùng của thân lúa

1 Bó mạch; 2 Khoảng trống trong bó mạch; 3 Màng; 4 Tủy của trụ giữa

Hình 4.4: Mặt cắt xuyên tâm của thân lúa

1 Ống thông khí; 2 Màng

21

3

4

1

2

- Đặc điểm cấu tạo hiển vi

Trên mặt cắt ngang, lớp thứ 2 của thân lúa (hình 4.2) đi từ ngoài vào trong ta thấy gồm các phần sau Biểu bì gồm 2 lớp tế bào đều đặn, không có lục lạp, trong suốt

Tế bào biểu bì có màng dày, hóa gỗ và có silic làm cho cây cứng Tùy theo giống và

loài phụ (jabonica hay indica) mà lớp gỗ và silic này dày hay mỏng Ngoài biểu bì có

1 tầng tế bào nhỏ, đều đặn xếp xít nhau Bên dưới lớp biểu bì là lớp mô mềm gồm nhiều tế bào tương đối lớn, thường có hình lục lăng Trong mô mềm có phân bố nhiều

bó mạch sắp xếp tương đối đều đặn thành một hay hai vòng đồng tâm Bó mạch (gồm sợi và ống mạch) có kích thước lớn và giảm dần từ ngoài vào trong Các bó mạch nằm

ở ngoài cùng sát ngay biểu bì thì thô và đều đặn hơn Những bó mạch nằm ở giữa thành của thân lớn, thường phân bố thưa và có nhiều sợi Sợi trong bó mạch giúp tăng

độ cứng cho thân cây Giữa mô mềm xen kẽ với các bó mạch thường có nhiều khoảng trống liền nhau, từ trên xuống dưới Đây cũng là đường dẫn oxy xuống rễ lúa để cung cấp cho rễ

Lớp trong cùng của thân lúa (hình 4.3) là gồm phần trụ giữa và thành trụ Như

đã quan sát thô đại, ở kính hiển vi quan sát rõ tế bào nội bì của trụ giữa Tế bào nội bì

có màng dày cùng với mạch dẫn (mạch dẫn gồm mạch dây và mạch gỗ) xen kẽ giữa những tế bào nhỏ là màng dầy xít nhau, hình thành nên tủy của trụ giữa Những tế bào

có màng dày và cứng của nội bì và tủy của trụ giữa và các bó mạch là cốt cứng cho thân và ăn thông với rễ lúa Ở trụ giữa bao bọc bên ngoài trụ là mô mềm Mô mềm gồm những lớp tế bào mỏng, xếp theo hình nan quạt Tế bào ở gần nội bì thường nhỏ hơn tế bào ở bên ngoài, tế bào mô mềm sắp khít nhau, khoảng trống giữa các tế bào nhỏ Khi thân lúa sau ở tuổi trưởng thành trở đi thì một số tế bào mô mềm sẽ teo đi, tỷ

lệ nước trong tế bào giảm, khoảng trống giữa các tế bào to dần và hình thành những

mô thông khí Đây là một đặc tính quan trọng giúp lúa có thể sống trong điều kiện ngập nước, thiếu không khí Mô thông khí giúp chuyển không khí từ thân và lá chuyển xuống tới chóp rễ

Ngăn cách giữa các lớp của thân lúa, là các biểu bì màu xanh bao bọc và giữa 2 lớp biểu bì của các lớp là nước Nước vừa có vai trò dẫn truyền dinh dưỡng cho cây còn là chất kết dính tạo độ kín khít cho các lớp thân Chính vì vậy, khi lớp nước này mất đi thì các lớp lại tách rời nhau và cũng gây khó khăn cho việc cắt vi phẩu lên tiêu

bản cho thân cây lúa Riêng biểu bì của lớp 1 _ lớp ngoài cùng tiếp xúc trực tiếp với không khí khi còn tươi phát triển thành lông hút (có thể thấy rõ lông này bằng mắt thường)

Tóm lại, những tế bào có màng dày và cứng của nội bì và tủy của trụ giữa và các bó mạch là cốt cứng cho thân; đây cũng là phần xơ còn lại khi thân lúa khô lại vẫn chứa nhiều xơ sợi Tuy vậy, phần xơ sợi còn lại này khá mềm, yếu vì nhìn chung kết cấu của thân lúa khá rỗng chủ yếu là nước là chất kết dính liên kết giữa các bộ phận khác nhau của cây Mà lượng nước này rất dễ mất đi, vì thế làm cho thân của cây lúa trở nên yếu hơn, và thể hiện rõ độ rỗng của nó Tuy nhiên đây cũng là đặc điểm giúp cho sấy nguyên liệu rơm dễ dàng và đỡ tốn thời gian

Xơ sợi: ở phần thân lúa có xơ sợi tương đối khá thẳng, ngắn Chiều dài sợi của thân lúa trung bình từ 130 µm – 680 µm Ở phần lá xơ sợi dài hơn giao động từ 640 –

1280 µm (hình 4.5)

Hình 4.5: a) Xơ sợi thân lúa (rơm rạ) b) Xơ sợi của lá lúa

4.1.1.2 Cỏ vetiver

- Đặc điểm cấu tạo thô đại

Hình 4.6: a) Thân cỏ b) Lá cỏ c) Mặt cắt ngang thân của cỏ vetiver ở độ tuổi 3 tháng

Toàn thân cỏ vetiver có màu xanh lục bao bọc, thân dẹt, có lá đặc trưng cứng,

dày, phiến lá hẹp, dài khoảng 45 - 100 cm, rộng khoảng 6 - 12 mm, dọc theo rìa lá có răng cưa bén (Nguyễn Viết Trương, 2005), có độ dày giảm dần từ gốc đến ngọn và tẻ rộng từ gốc đến ngọn lá, dễ phân biệt với các cỏ thông thường khác Cũng như thân

cây lúa, ở mặt cắt ngang thân cỏ vetiver cũng gồm nhiều lớp cuộn xoắn, bề rộng thân

cây tăng theo số vòng của lá cỏ Tuy nhiên ở thân cỏ mặt cắt ngang hình elip không tròn như thân cỏ Các lá cỏ phát triển và tăng nhanh về số lượng từ ở giữa thân do đó các lá bao bọc ngoài cùng thân thường héo và co quắp lại Quan sát ở mặt cắt ngang của thân cỏ (hình 4.6 c) rỗng, xốp kết cấu như nệm Kymdan Nghĩa là thành dày bao bọc bên ngoài và bên trong có các khoảng trống đều đặn, chạy dọc theo vách hình elip Khoảng trống này gọi là khoảng trống không khí có mật độ và kích thước giảm dần từ ngoài vào trong Đến lớp elip trong cùng có kết cấu kín khít hơn, cũng có hiện các đốm trắng sáng đều đặn trên nền không diệp lục và nhiều hơn ở các vòng bên ngoài Chính kết cấu này làm cỏ có khả năng thích nghi ở nhiều vùng với các khí hậu khác nhau

- Đặc điểm cấu tạo hiển vi

Hình 4.7: Mặt cắt ngang của cỏ vetiver

1 Khoảng trống không khí 2 Thành biểu bì ngăn giữa 2 lớp

4

2

1

2

Hình 4.9: Mặt cắt tiếp tuyến của cỏ vetiver

Hình 4.10: Xơ sợi của cỏ vetiver

Cũng như thân lúa, mỗi lớp của cỏ là 1 phần riêng biệt dễ tách rời nhau ngay khi cắt mỏng làm tiêu bản, ở cỏ, mỗi lớp cách biệt cũng có lớp biểu bì bao bọc lấy thành tế bào và làm vách ngăn giữa các lớp Nhìn chung mỗi lớp đều có các thành phần vách tế bào được tạo từ tế bào mô mềm là chính, giữa các tế bào là các khoang trống gọi là lỗ trống không khí và các bó mạch với các tế bào mô mềm, tế bào sợi sắp xít dày đặc hơn xung quanh Màu sắc xanh giảm dần từ ngoài vào trong Đến lớp trong cùng không diệp lục

Lần lượt từng lớp của thân cỏ từ ngoài vào trong Lớp ngoài cùng (hình 4.7) trên mặt cắt ngang quan sát dễ dàng những khung rỗng hình đa giác dày đặc và có các

mô mềm bao quanh Tuy nhiên ở lớp giữa xen kẽ các lỗ trống không khí là các bó mạch với dày đặc các màng bên trong màu tối xẫm chính là các chất chứa của cỏ

Thực vậy, ở loài cỏ này tinh dầu chứa khá nhiều đặc biệt ở phần rễ Ở phần thân do dẫn hút từ gốc để trao đổi chất dinh dưỡng toàn cây mà phần thân cũng chứa 1 lượng

nhưng tương đối ít Vì thế người ta thường bỏ đi phần lá và thân của cỏ vetiver khi thu

hoạch nguyên liệu để chiết suất tinh dầu Ngoài ra có thêm các tế bào mô mềm xếp thành hàng tiếp tiếp, và các sợi có kích thước bé khá dày đặc bao quanh

Lớp ống trụ trong cùng kết cấu khá chặt chẽ hơn, không còn các khoang trống lớn mà chỉ thưa thớt 1 vài lỗ trống nhỏ thay vào đó các bó sợi xếp thành hàng ngăn nắp Tế bào mô mềm dày hơn cùng tế bào sợi bao ngoài

Xơ sợi: ở phần thân cỏ có xơ sợi tương đối thẳng, ngắn Chiều dài sợi của thân lúa trung bình từ 80 µm – 480 µm Ở phần lá xơ sợi dài hơn từ 370 µm – 790 µm (Hình 4.10)

Tuy nhiên trong kết cấu tương đối rỗng xốp này thì thành vách của tế bào do kết cấu mạng lưới chặt chẽ làm thân cỏ trở nên khá cứng chắc (quan sát hình 4.7, 4.9)

Vì vậy, đây là yếu tố gây khó khăn cho nghiền nguyên liệu cỏ làm dăm sau này

4.1.3 Khối lượng thể tích và độ ẩm của nguyên liệu

Theo phương pháp cân đo đã trình bày phần 3.3.1.2 ta cần xác định thể tích của hộp gỗ Qua tiến hành đo 4 góc của hộp ở điều kiện nhiệt độ 330C, độ ẩm không khí

Wkk là 55 – 60% ta có được bảng 4.1 sau

Bảng 4.1: Kích thước hộp gỗ

Kích thước hộp Lần đo

Thị Ánh Nguyệt, 2005) ta có bảng KLTT của nguyên liệu cỏ vetiver và rơm rạ là:

Bảng 4.2: Khối lượng thể tích cỏ vetiver và rơm rạ

Dt: Khối lượng thể tích tươi (g/cm3)

Dkk: Khối lượng thể tích khô trong không khí (g/cm3)

D0: Khối lượng thể tích khô kiệt (g/cm3)

Dcb: Khối lượng thể tích cơ bản (g/cm3)

” Nhận xét:

Nhìn chung KLTT của nguyên liệu biến đổi rất lớn (từ 0,504 g/cm3 xuống còn 0,110 g/cm3 đối với rơm rạ và cỏ vetiver từ 0,476→0,107 g/cm3) và sự biến đổi thể tích của nguyên liệu cỏ lớn hơn rơm Với kết quả KLTT thu được tương ứng với kết

quả phân tích đặc điểm cấu tạo của cỏ và rơm cho thấy cỏ có độ rỗng bên trong lớn

hơn rơm rạ và KLTT của rơm rạ lớn hơn cỏ vetiver

So sánh với các loại phế liệu nông nghiệp thì KLTT của cỏ vetiver, rơm rạ cũng

không khác biệt nhiều so với bã mía (0,22 g/cm3), vỏ trấu (0,202 g/cm3) Tuy nhiên

cũng thấp so với mụn xơ dừa

Bảng 4.3: Khối lượng thể tích của một số nguyên liệu khác

Tên Vật liệu Vỏ trấu Mụn xơ dừa Bã mía Gỗ nhóm

VII Tre nứa KLTT 0,202 0,36 – 0,455 0,22 0,45 0,63 – 0,73

( Theo TS Hoàng Xuân Niên, 2003)

4.1.3.2 Độ Ẩm

Độ ẩm của mẫu thử được tính theo các công thức 3.6, 3.7, 3.8 Qua các phụ lục

8.1, 8.2, 8.3 chúng tôi tổng hợp được kết quả ở bảng 4.4

Bảng 4.4: Độ ẩm của cỏ vetiver và rơm rạ

Với: Wt: Độ ẩm của nguyên liệu lúc tươi

Wp: Độ ẩm nguyên liệu sau khi hong phơi

Wtb: Độ ẩm thăng bằng của nguyên liệu

” Nhận xét:

Ở điều kiện nhiệt độ 330C, độ ẩm không khí Wkk là 55 – 60% thì độ ẩm của

nguyên liệu lúc tươi là rất lớn, gấp 10 lần so với độ ẩm thăng bằng, điều này chứng tỏ

khả năng chứa nước của nguyên liệu quá lớn Tuy nhiên sau khi tiến hành hong phơi

thì độ ẩm đã giảm đi đáng kể, do đó công đoạn hong phơi đóng vai trò rất quan trọng

giúp là giảm lượng nước chứa trong nguyên liệu, khắc phục được đặc tính nhiều nước

này